西门子触摸屏与PLC闭环控制的变频器使用

触摸屏画面设计
　　触摸屏画面由ProTool等专用软件进行设计，然后先通过编程电脑调试，合格后再下载到触摸屏。触摸屏画面总数应在其存储空间允许的范围内，各画面之间尽量做到可相互及强制切换。
（1）主画面的设计
　　一般的，可用欢迎画面或被控系统的主系统画面作为主画面，该画面可进入到各分画面。各分画面均能一步返回主画面。若是将被控主系统画面作为主画面，则应在画面中显示被控系统的一些住要参数，以便在此画面上对整个被控系统有大致的了结。
（2）控制画面的设计
　　该种画面主要用来控制被控设备的启停及显示变频器内部的参数，也可将变频器参数的设定做在其中。该种画面的数量在触摸屏画面中占的多，其具体画面数量由实际被控设备决定。
（3）参数设置页面的设计
　　该画面主要是对变频器的内部参数进行设定，同时还应显示参数设定完成的情况，实际制做时还应考虑加密的问题。

PLC与西门子触摸屏的RS485通信方法：
01连接数目
S7-200 SMART CPU既可以通过本体集成的RS485端口或信号板连接支持PPI协议的西门子HMI设备，还可以通过本体集成的以太网口来连接支持S7协议的西门子HMI设备。
当CPU的三个物理接口同时连接西门子HMI设备时（包含信号板），多的连接资源数是16个。
Smart Panels 支持的 PLC：
第一代产品 SmartLine（无以太网接口）:S7-200、OMRON CP1系列、三菱 FX 系列、Modbus RTU
注意：只能建一个通讯连接，否则Smart Panels 无法启动项目（白屏）。
第二代产品SmartLine-IE:
串口：S7-200、OMRON CP1系列、三菱 FX 系列、Modbus RTU、台达（DVP-SV/ES2 系列）
以太网：S7-200（CP243-1）、Smart200、LOGO!
Smart Panels 通过串口只能连接一个设备，通过以太网可以连接三个设备，但是串口和以太网不能同时使用（编译通不过）。
注意：串口和以太网口只能使用一个，否则编译通不过。02创建项目
用户需要使用WinCC Flexible 2008 SP2 China或以上版本来组态第一代产品SmartLine，如果是第二代产品SmartLine IE的话，只能使用WinCC Flexible 2008 SP4 China进行组态。

西门子触摸屏组态常用技巧
我们在对触摸屏画面进行组态的时候，通常有一些小技巧，能够让我们在组态画面的时候给大家带来极大的方便。
第一个画面切换按钮的组态。在使用触摸屏完成项目的时候，往往会出现多个画面，而多个画面之间需要进行切换，如果我们在每一个画面上做画面切换按钮，然后连接相应的系统函数的话，这样会给我们组态带来不便，那么我们可以使用一个小技巧来实现，比如说我们需要在画面4里面做一个画面切换按钮，切换到画面1.那么我们点击项目设备里面的画面编号为1的话， 然后按住鼠标不放，把他拖拽到我们的画面4里面，这样在画面4里面就会生成一个按钮，按钮名称就为画面1.在系统运行的时候，如果当前画面处于画面4的时候点击这个按钮就可以切换到画面
文本域字体大小的修改，可以按照键盘上的CTRL键，然后选中不同的文本域，选中后修改一个文本域中属性对象里面的文本样式。那么相应的也可以进行修改。
对象中变量的应用， 当我们把软件中对象的对话框的图钉图标点为直立的时候，你点击项目下的变量，那么在对象里面会出现所有的变量，当你如果在画面上建立了一个I/o域后，可以从对象里面拖着一个变量到这个I/O域上，那么就会自动的对这个I/O域进行变量关联。

西门子电机软启动器的常见故障
1、电动机起不来
电动机起不来的原因大致分两种情况：一是六只可控硅的其中一只触发不可靠或是不导通，此时一相电路通过的是半波直流，电动机的两相绕组通过的直流对电动机起到了制动作用，不仅电机起不来，严重的还会烧毁电机和可控硅。二是启动参数或启动曲线不合适造成电机起不来，这是常见故障。前者在使用过程当中会发生，但几率低于接触器的故障率。后者多发生在第一次投运调试，调试好以后就不会出现。多数的厂家不会出现此现象，启动程序性能好，出厂值设定的适用性强。只有很少厂家的产品需要厂家自己去调试。
2、可控硅烧毁
可控硅击穿或，此类故障不分品牌，因厂家而易，但都比接触器的故障率低，而且主要问题出现在饼式可控硅的安装工艺上。
3.控制器烧坏
相对于软启动器来讲，控制器烧毁故障是严重的。有的厂家此类故障造成的返修率已超过30%。进口的或合资的厂家此类问题不多见。主要是控制器的电源和触发电路以及输入电路三部分容易烧毁。
4、软启动器误动作
电动机在运行的装态下因软起动器受干扰而停机在停止状态下因软起动器受干扰而起动是时有发生，前者较普遍，后者只有两个品牌发生过。究其原因，一是产品质量问题，二是和线路布局有关。但是凡是进口或合资的软启都没有上述现象，国产品牌中此问题比较多。
5、软启动器内部插接件接触不良
软启动器内部插接件选用本来不是问题，这是国内厂家容易忽略的问题，经常出现故障。进口或合资厂家都不犯此类的错误。

西门子PLC在高压固态软起动器中的应用
摘要：首先介绍了软起动的状况以及高压固态软起动工作原理。通过使用西门子S7-200可编程逻辑控制编程实现不同起动方式下的三相可控硅触发角给定模拟信号，利用市场上成熟的三相晶闸管移相触发模块接收PLC给定的模拟信号后按照相对应的触发角输出六路脉冲列，然后通过光纤技术传送脉冲信号触发可控硅阀主件从而实现电机软启动效果，同时也很好的解决了高压隔离问题，本文还重点介绍到可控硅触发取能问题。
关键词：软启动；PLC；晶闸管移相触发；光纤触发
随着我国工业的快速增长，三相交流异步电机因其结构简单、运行可靠、价格低廉、体积较小、机械性能好、运行维护方便等优点而被广泛采用。据统计，三相交流异步电机耗电量占全国发电量的30%以上。然而， 电动机的起动特性却一直不理想。众所周知，电动机起动过程中的起动电流一般为额定电流3～7倍，高可达电动机额定电流的8倍。这样大的电流不仅加重了进线、供电电网以及接在电动机前面的开关电器的负荷，而且同时出现的巨大转矩冲击又会使电动机发生猛烈的冲振，并且也给用作动力传输的辅助设备和做功的机械设备带来不可避免的机械冲击口 。
三相高压交流异步电机的起动主要是通过在电源和电动机之间串联限流器件来实现降压起动，以确保起动过程中的安全性。起动方式主要有有级降压起动和无极软起动两类，前者对电压的调节是分档的，例如串电阻、串电抗、Y-△等起动；后者对电压的调节是连续的，例如串反向晶闸管、串开关变压器等起动。此类软起动通常也称为固态软起动，在实际设计过程中晶闸管的触发角控制导通问题是决定此类软起动的成败关键所在。本文将利用西门子S7-200可编程逻辑控制器的灵活、实用、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、功能模块化、使用方便等特点配合专门的三相移相触发板解决软起过程中晶闸管的触发角控制导通问题，以及应用光纤触发技术完美解决高压隔离问题，从而有效实现软起动的斜坡升压软起动、斜坡恒流软起动、脉冲冲击起动等起动方式，另外PLC还将实现系统模拟量采集、从站通讯、人机界面互动、逻辑控制等功能。

PLC控制软启器的实现
在现代工业控制领域中, PLC因其强大的控制功能、丰富地运算能力得到广泛地应用。相比较单片机而言, PLC在抗干扰能力和可靠运行方面上, 有着很大的优势。针对在高压固态软起动设备中，PLC所需要完成的工作包括：逻辑处理及主回路控制、模拟量采集及处理、触发角给定控制、从站通讯等。触发角的给定方式决定了电机启动的模式，下面将以S7-200控制器为例列举不同启动模式下的触发角给定处理。
5.1斜坡升压软启动
由于这种启动方式不具备电流闭环控制, PLC仅输出调整晶闸管导通角信号, 该信号对应时间按一定的斜率增加。S7-200系列PLC内部提供丰富的定时器功能, 可以利用阶梯上升曲线的方式模拟斜坡曲线, 亦可利用PLC提供的积分功能, 使输出信号按一定斜率输出。这两种方式均可实现斜坡信号输出和斜率调整, 但相对积分器方式而言,阶梯模拟方式可操作性强。
5.2斜坡恒流软启动
这种启动方式属于闭环控制, 主要的调节参数为电机启动电流。在控制器的算法上可采用模糊控制,模糊控制器设计为双输入单输出。控制器通过模拟输入通道检测电机的启动电流, 计算出启动电流与设定值的偏差E和在偏差变化率EC作为模糊控制器的输入; 模糊控制器依据E和EC, 根据模糊控制规则经计算后得出输出值, 此输出值经PLC的D/A转换后输出控制晶闸管导通。PLC实现模糊控制时, 可首先将模糊控制规则转化为数据表存放在PLC存储区, 这样就可大大减少控制中的计算量, PLC仅通过偏差E和偏差变化率EC就可很快的得出输出值, 提高控制的时性。S7- 200系列PLC提供的指针访问方式, 可以方便的在数据表中查找到输出值。
5.3脉冲冲击起动
此起动方式在实现上与斜坡升压方式相似，利用PLC的定时器可以很容易的实现短时间输出大电流后再回落。后续的实现方式同上所述。
6.参数设置及从站通讯的实现
在使用西门子S7-200时，在不增加其它通讯接口模块时HMI可以通讯PPI协议与S7-200直接通讯。只需通过HMI编程软件进行简单的组态即可完成系统参数设置、状态监视、逻辑操作、事故记录、自动生成曲线图、故障报警等功能。HMI相对于普通按键式显示板具有画面直观、易操作、功能丰富、设计简单等优点。

S7-200从站通讯程序
在完成前面两个指令调用后，还要为库指令使用的符号分配内存。当库指令入到主程序块中，在导航树“程序块”下会出现一个“库”节点。在“库”节点上点击鼠标右键，在弹出菜单中选择“库存储区”，进入“库存储区分配”对话框。
由于S7-200通讯端口物理层使用的是RS-485通讯规范，因此我们需要在计算机端增加一个RS-485通讯端口，才能与计算机通讯建立通讯。如果计算机闲置的串口，我们可以选配一个RS-232转RS-484转换器即可；如果没有闲置的串口，我们通过在计算机中增加一个RS-485通讯卡也可以；现在很多计算机都有USB口，我们也可以在计算机上外接一个USB转RS-485转换器，至此系统即可与上位机进行通讯。
5.结束语
通过对软启动器的分析, 以PLC为控制器的软启动器能方便地实现对电机的软启动, 还能方便的完成一台软起动伺候多台电机的起动，并还能完成其他软起动应该具备的功能，其启动方式多种多样, 从而减少电机启动对电网的冲击和减轻对设备的损害。PLC提供的强大的语言编程指令可以完成多种控制功能, 达到佳的启动效果。

电机各种启动方式的对比
因异步电动机具有结构简单、体积小、价格低廉、运行可靠、维修方便、运行效率较高及工作特性好等优点，在电力拖动平台上广泛使用。但是，它有启动电流大的缺点(一般启动电流为额定电流的4～7 倍，部分国产电动机的启动电流经过实际测量高达额定电流的8～12 倍)。过大的启动电流对电动机本身和电网以及其他电气设备的正常运行会造成不利影响，会在电动机轴上产生瞬时的过大转矩(可达电机满载转矩的1.6～2.0 倍)，扭曲电机轴、破坏键槽、损坏和轴联接的其他设备，使电机发热影响其寿命，供电线路电压损失增大，可能使并联于同一供电线路上的其他电气设备的正常运行遭到破坏。
有关部门早有明确规定，电动机启动时电网电压降不能超过15%。对于容量较大的电动机，应采取措施降低电动机的启动电流。通常异步电动机总是在全电压下运行。电动机从空载到满载，磁场几乎不变。因此，磁化电流在所有负载下近似地相同。

内置可控硅旁路型在线运行软启动器：
在2003年汉森堡国际电工产品技术博览会上，德国的默勒公司和ABB公司（仅限于200KW以上）推出了内置可控硅旁路型在线运行软启动器，2004年天津诺尔哈顿电器制造有限公司（中美合资）开发出了15~400KW的内置可控硅旁路型在线运行软启动器。现在许多电器公司都在开发内置可控硅旁路型在线运行软启动器。内置可控硅旁路型在线运行软启动器（简称内置旁路型软启动器），是在在线运行软启动器内部设置了一套机械触头与可控硅并联，在电机软启动过程和软停车过程中由可控硅运行，机械触头断开，当电动机正常运行时可控硅关闭，机械触头闭合。这套动作过程是通过内部控制器自动完成的，对外部接线来讲是一个装置，所以称做在线运行。它又可称作旁路型的软启动器将外边的接触器移到了软启动器里边集成为一体并能保证体积不增加。它的优点是具备上述两种类型的所有优点。
同时回避了它们各自的缺点：
1、电路简单。
2、自然风冷。
3、可控硅只管启动和停车，回避可控硅在线运行所带来的功耗与散热。
4、体积小（和旁路型的一般大小）。
5、强大智能控制器得以发挥，能对电动机起到起停与保护及其控制。
6、节省成套空间。
7、由于可控硅和机械触头组合一体的设计，通过智能控制器实现了机械触头无电弧，使的机械触头的电寿命等于机械寿命，解决了接触器长期以来难以解决的问题，与旁路型相比大大提高了系统可靠性。
8、节能，此节能是指软启动器本身，与可控硅在线型相比可忽略不计。与旁路型相比减少60%，其原因是由于内置旁路型的机械触头采用了无电弧控制，其银点的硬度大大降低，触点的接触电阻大大降低，使得机械触头的闭合压力大大降低，机械触头的吸合磁力机构减小一半，降低一半能耗，机械触头的触点能耗也降低了一半，综合起来机械触头与磁力机构的能耗与旁路接触相比降低一半，再加上节省热继电器的能耗所以与之旁路型相比综合起来能节省60%。

软启动器的工作原理
软启器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转速时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额 定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转速逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。