教材：恒压供水系统调试与运行(第2版)

1、项目四恒压供水系统调试与运行学习目标恒压供水系统一般由水箱、水泵、电动机、压力传感器、控制器、变频器等组成。采用多台水泵及电机比单台水泵及电机节能而可靠。恒压供水的主要目标是保持管网水压的恒定 ，水泵电机的转速要跟随用水量的变化而变化，这就需要用变频器为水泵电机供电 。数台电机配一台变频器，变频器与电机间可以切换,4-1供水运行时，一台水泵变频运行，其余水泵工频运行，以满足不同用水量的需求。如图所示。图4-1恒压供水控制系统学习完本项目后，你将能够:了解恒压供水系统的组成及各部分的作用;掌握恒压供水基本原理，控制器的闭环工作过程;熟悉模拟量模块 EM235的性能指标、接线、校准及配置;掌握变送

2、器的选择与应用;掌握模拟量地址设置、采集、变换及滤波;理解PID控制各部分的作用，熟悉 PID指令;熟悉PID控制各参数的工业常用范围;掌握变频器通信控制的接线与参数设置;熟练应用USS协议控制西门子 MM420变频器;熟练搭建西门子触摸屏组态环境;熟练应用西门子触摸屏建立项目、组态元件、下载调试;掌握系统选型、图纸绘制、系统接线;熟练编制手动子程序，配合触摸屏调试硬件系统;熟练编制自动子程序，实现恒压控制;熟练组态触摸屏，进行界面切换、参数设置、操作控制。4.1恒压供水系统认知4.1.1实训的目的和要求1. 实训的目的(1) 了解恒压供水系统的组成。(2 )理解各组成部分 在作用。2. 实训

3、的要求(1 )观察系统，说明各部分作用。(2) 打开控制柜，说明每个器件的作用，说明每根接线的作用。(3) 拆卸控制柜。4.1.2基本原理恒压供水系统可分为控制柜和执行机构两大部分。控制柜有电源、显示仪表、控制器、4-2所示。中间继电器、接触器、变频器、压力传感器、变送器、互感器、按钮、转换开关、触摸屏等 组成，执行机构一般由水箱、水泵、止回阀、电动机、阀门等组成。如图压方佞感器FE电动机调节器夷频器h£ 4T水泵水箱图4-2变频恒压供水系统的基本构成1.控制柜PLC之类的元器件电气控制柜主要是实现一些控制功能，里面一般有开关，继电器或或产品。有传统的继电器和PLC控制。比较简单的控

4、制可以用继电器来控制，复杂的控制般采用PLC控制。而电气控制柜是根据不同的需要，采用不同的控制。根据被控制设备的多少，大小选择不同的电气元件组合成一个柜。控制柜应质量优良、 外型美观耐用、安装操用方便。如图4-3所示。Eg耶I图4-3电气控制柜2.水箱4-4所示。水箱可以保证市政停水时的正常供水，设备同样也要考虑备用。如图plr,图4-4恒压供水水箱3. 压力传感器压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器。主要是利用压电效应制造而成的,0-10V的电压，或 0-20mA的也称为压电传感器。一般普通压力传感器的输出为模拟信号,电流。如图4-5所示。图4-5压力传感器4. 水泵水泵是输送液体或使

5、液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液 体，使液体能量增加，主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属4-6所示。等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。如图图4-6 水泵5. 止回阀止回阀是指依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣，用来防止介质倒流的阀门，又称逆止阀、单向阀、逆流阀、和背压阀。止回阀属于一种自动阀门，其主要作用是防止介质倒流、防止泵及驱动电动机反转，以及容器介质的泄放。如图4-7所示。图4-7 止回阀6. 触摸屏触控屏(Touch pan el)又称为触控面板，是个可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，

6、屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各 种连结装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。如图4-8所示。图4-8 TP277触摸屏西门子触摸屏以其先进强大的功能，稳定可靠的质量，低廉的价格和完善的服务广泛应用于纺织机械、工程机械、医疗制药、空调制冷等行 业。主要包括TP、MP、0P等几个系列，由于本系统选用西门子 TP277-10 '触摸屏功能足够。4.1.3 实训内容(1) 认知恒压供水系统各个组成部分。(2) 掌握各器件之间的连接关系。(3) 明确信号走向及控制关系。4.1.4操作步骤1. 使用的器材和工具恒压供水控制柜 1套。执行机构1套。

7、空气断路器，10A，数量：8个。(4)熔断器，10A，数量：4个。交流接触器，10A,数量：5个。PLC数量：1个。模拟量模块EM235数量：1个。(8)万用表，数量：1块。(9)中间继电器，数量：13个。(10)电流互感器，3个。(11)变频器1台。(12)电机2台。13)电动开关阀 4 个。14)压力传感器 1 个。15)触摸屏 1 块。16)电流表 3 块。17)电压表 1 块。18)按钮 8 个19)转换开关 1 个。20)控制柜冷却风扇 1 个。此外，还有控制导线若干，动力电缆 20米，线槽 15米，线槽盖板 15米。螺母 50个，导轨 10 米。2. 操作步骤1）观察控制面板，熟悉

8、转换开关、电压表、电流表、按钮、控制柜门锁的作用，操作转换开关、按钮。2）打开控制柜，熟悉控制面板背面各器件接线，电流互感器的接线关系。3）观察控制柜内部。熟悉控制柜内部各器件布置结构，打开端子排线槽盖板，根据接线标号找到电源进线，说明断路器合闸顺序及可能出现的现象。4）观察熔断器接线，说明如果发生熔断器故障，会出现什么现象，影响那些电路。（5）观察PLC的I/O接线，打开PLC输入输出线槽盖板，说明有那些信号进入PLC 找到对应的电动开关阀接线、变频器接线。说明PLC有几个数字量输出，找到被控电动开关 阀，说明每根接线作用。（6）观察PLC的EM235接线，说明有 那些信号进入EM235找到

9、对应的传感器，说 明每根接线作用及传感器型号、查找生产厂家、熟悉传感器性能。7）观察变频器的接线，说明每根接线作用，找到被控电机，说明电机参数。8）观察中间继电器的接线， 说明每根接线作用， 控制信号来源， 被控接触器的作用。9）观察水箱、止回阀、管路结构，说明工作期间水流运动路径。10）拆下所有线槽盖板、拆下所有器件、拆下所有接线，统计汇总。准备下次安装。4.1.5 小结1）恒压供水系统采用先进的现代控制理论，结合可编程控制技术、变频控制技术、电机泵组控制技术的新型机电一体化供水装置。0-20mA 的电流信2）系统通过安装在水泵出水总管上的远传压力表，将压力转换成号，经 A/D 转换模块将模

10、拟电流信号转换成数字量并送入可编程序控制器，经可编程内部PID运算，得出一调节参量并将该参量利用USS通信方式送入到变频器，控制电机频率。3）设备采用多泵并联的供水方式， 用户用水量的大小决定了投入运行的水泵的数量，当用水量较小时，单台泵变频工作， 当用水量增加，水泵运行频率随之增加，如达到水泵额定输出功率仍无法满足用户供水要求时， 该泵自动转换成工频运行状态，并变频启动下一台水泵。 反之，当用水量减少，则降低水泵运行频率直至设定下限运行频率，如供水量仍大于用水量，则自动停止工频运行泵同时变频泵转速增加。4）利用触摸屏可进行模式切换控制，参数设置，状态显示，报警控制等。4.2基于PLC的恒压供

11、水控制4.2.1 实训的目的和要求1. 实训的目的1）掌握模拟量采集、变换及滤波，熟悉 PID 控制；2）熟练应用 USS 协议控制西门子 MM420 变频器。2. 实训的要求1）熟练掌握模拟量模块 EM235 的性能指标、接线、校准及配置；掌握模拟量地址设置、采集、变换及滤波；理解 PID 控制各部分的作用，熟悉 PID 指令；掌握变频器通信控制的接线与参数设置；熟练应用 USS 协议控制西门子 MM420 变频器。4.2.2 基本原理1. 模拟量模块 EM235EM235,它具有四路模拟量输入及一路模拟量输出，如图 4-9 所示。图 4- 10中给出 EM2354 路端子可分别接入 4 路

12、输入，请的接线端子情况，从图中可以看出输入端子在图的上方， 注意当信号的类型 （电流或电压 ）不同时，接线方法不一样。输出端子在图的下方。输出是电流量还是电压量在接法上有区别 。除了图中所示输入信号线及输出信号线外 ，模块与主机还 通过总线电缆连接。图4-9EM235模块2.变送器的选择变送器用于将传感器提供的电量或非电量转换为标准量程的直流电流或直流电压信 号，例如DC010V和DC420mA。变送器分为电流输出型和电压输出型。电压输出型变送100K10M器具有恒压源的性质，PLC模拟量输入模块的电压输入端的输入阻抗很高，例如Q。如果变送器距离 PLC较远，通过线路间的分布电容和分布电感产生

13、的干扰信号电流,在模块的输入阻抗上将产生较高的干扰电压。例如1卩A干扰电流在10M Q输入阻抗上将产生10V的干扰电压信号，所以远程传送模拟量电压信号时抗干扰能力很差。电流输出型变送器具有恒流源的性质,PLC模拟量输入模块输入电流时，输入阻抗较小（例如250Q）。线路上的干扰信号在模块的输入阻抗上产生的干扰电压很低，所以模拟 量电流信号适于远程传送。电流传送比电压传送的传送距离远得多，S7-300/400的模拟量输入模块使用屏蔽电缆信号时允许的最大传送距离为200m。3. EM235的配置模拟量模块在接入电路工作前需完成配置及校准，配置指根据实际需接入的信号类型对 模块进行的一些设定。校准可以

14、简单地理解为仪器仪表使用前的调零及调满度。配置及校准6只开关。开操作位置见图4-11。图中可见增益及偏置调节使用的电位器及配置调节使用的关状态组合所对应的输入范围及分辨率见表4-2,（应该为4-1）表中分成单极性输入及双极性输入两种情况。开关 SWISW6的分类功用见表 4-1,（应该为4-2）从表4-1 （应该为4-2） 中可知开关SWlSW3用于衰减选择，SW4、SW5用于增益选择，SW6用于极性选择。针 对表4-1中增益、衰减及量程可以看出，无论对于哪一种量程，写入单元中模拟量输入字中满度值对应的模拟量的值是一样的，即有下式:满量程输入X衰减X增益 =模拟量输入字中数据所对应的模拟量实际

15、值经计算，这个值的绝对值为4V。3 ljggBBBBj,|h囹定端子块増益偏置I】5勺叫IDTF违定幵关图4-11EM235的校准电位器及 DIP开关表4-1 EM235配置开关表单极性满量程输入分辨率SW1SW2SW3SW4SW5SW6ONOFFOFFONOFFON050mV12.5 卩 VOFFONOFFONOFFON0100mV25 g VONOFFOFFOFFONON0500mV125 g VOFFONOFFOFFONON01V250 g VONOFFOFFOFFOFFON05V1.25mVONOFFOFFOFFOFFON020mA5 g AOFFONOFFOFFOFFON0l0V2.

16、5mV双极性满量程输入分辨率SW1SW2SW3SW4SW5SW6ONOFFOFFONOFFOFF± 25mV12.5 g VOFFONOFFONOFFOFF士 50mV25 g VOFFOFFONONOFFOFF土 100mV50 g VONOFFOFFOFFONOFF士 250mV125 g VOFFONOFFOFFONOFF土 500mV250 g VOFFOFFONOFFONOFF土 1V500 g VONOFFOFFOFFOFFOFF士 2.5V1.25mVOFFONOFFOFFOFFOFF土 5V2.5mVOFFOFFONOFFOFFOFF土 10V5mV表4-2 EM23

17、5配置开关的用途及说明EM235配置开关极性增益衰减SW1SW2SW3SW4SW5SW6ON单极性OFF双极性OFFOFFX 1OFFONX 1OONOFFX 100ONON无效ONOFFOFF0.8OFFONOFF0.4OFFOFFON0.24.PID控制各参数的作用PID控制器的Kc、Ti、Td参数作用如下:比例部分与误差信号在时间上是一致的，即与现在有关，只要误差一出现，比例部分就Kc越大，比例调节作用能及时地产生与误差成正比例的调节作用，具有调节及时的特点。越强，系统的稳态精度越高，但过大会使系统的输出量震荡加剧，稳定性降低。积分部分与误差的大小和历史有关，即与过去有关，只要误差不为零

18、，积分就一直起作Ti越大,用，直到误差消失，无静差，因此积分部分可以消除稳态误差，提高控制精度。系统的稳定性可能有所改善，但积分动作越缓慢，消除稳态误差的速度减慢。微分部分反映了被控量变化的趋势（误差变化速度），即与将来有关，较比例调节更为及时，具有超前和预测的特点。Td增大，超调量减小，动态性能得到改善，但系统抑制高频干扰的能力下降。采样周期Ts应能及时反映模拟量的变化，远小于系统阶跃响应的纯滞后时间或上升时间。Ts越小越能及时反映模拟量的变化，但增加了CPU的运算工作量，相邻两次采样的差值几乎没有变化，意义不大，所以不宜将Ts取得过小。表4-3给出了过程控制中采样周期的经验数据。表4-3采

19、样周期的经验数据被控制量流量压力温度液位成分采样周期/s153101520681520这四个参数都需要整定，这对控制效果的影响非常大，也极大地影响调试过程。5.USS协议指令1）编写用户程序。有了指令库中的8条USS指令，就可以用来控制变频器和读写变频器的参数。用户不需要关注这些子程序的内部结构，可以根据下面介绍的子程序外部功能, 直接在用户程序中调用它们。USS_INIT指令用于初始化或改变 USS的通信参数，只需在第一个扫描周期调用一次。在用户程序中，每一个被激活的变频器只能有一条USS_DRV_CTRL （变频器控制）指令。可以任意使用 USS_RPM_x（ 读变频器参数 ）和 USS_

20、WPM_X（ 写变频器参数 ）指令，但是每次只能激活其中一条指令。2）为USS指令库分配V存储区。在用户程序中调用USS 指令后，用鼠标右键点击指USS 指令库使用的 397 个字节令树中的程序块图标，在弹出的菜单中执行库内存命令，为 的 V 存储区指定起始地址。3）用变频器的操作面板设置变频器的通信参数，使之与用户程序中所用的波特率和从站地址等项符合。4）根据系统手册的要求连接 CPU 和变频器之间的通信电缆。为了减轻变频器的干扰，与变频器相连的任何控制设备（如PLC）,均需用短而粗的电缆将其接地点连接到接地点。4.2.3 实训内容1）认知恒压供水系统各个组成部分。2）掌握各器件之间的连接关

21、系。3）明确信号走向及控制关系。4.2.4 操作步骤1. 使用的器材和工具恒压供水控制柜 1 套。导轨 10 米。空气断路器，10A,数量：8个。4)熔断器，10A，数量：4个。交流接触器，10A,数量：5个。6)PLC数量：1个。7)模拟量模块EM235数量：1个。万用表，数量： 1 块。线槽 15 米，线槽盖板 15 米。10)电流互感器， 3 个。11)转换开关 1 个。12)按钮 6 个13)电压表 1 块。14)压力传感器 1 个。15)电流表 3 块。2. 操作步骤1) 安装 EM2351) 根据输入信号的类型及变化范围设置 DIP 开关，完成模块的配置工作。必要时进行 校准工作。

22、2) 完成硬件的接线工作。注意输入、输出信号的类型不同，采用不同的接入方式。为 防止空置端对接线端的干扰，空置端应短接。接线还应注意传感器的线路尽可能的短，且应S7-200 扩展单元安使用屏蔽双绞线，要保证 24VDC 传感器电源无噪声、稳定可靠。3) 确定模块安装入系统时的位置，并由安装位置确定模块的编号。装时在主机的右边依次排列，并从模块 0 开始编号。模块安装完毕后，将模块自带的接线排 插入主机上的扩展总线插口。AIW 单(4)为了在主机中进行输入模拟量转换后数字数据的处理及为了输出需要在模拟量单元中转换为模拟量的数字量，要在主机中安排一定的存储单元。一般使用模拟量输入元安排由模拟量模块

23、送来的数字量 ，使用模拟量输出 AQW 单元安排待送入模块转变为模拟量输出的数字量。而在主机的变量存储区V 区存放处理产生的中间数据。2) 校准 EM235校准输入的步骤如下：1)切断模块电源。使用配置开关选择需要的输入范围。2)接通 CPU 各模块电源，并稳定 15min 。3)4)读出 CPU 中测量值。用一个传感器、一个电压源或一个电流源，将零值信号加到一个输入端。5)6)将一个满刻度信号接入某个输入端，读取CPU 的值。调节偏置电位器，使读数为零或为一个所需要的数据值。7)调节增益电位器，直到 CPU 的读数为 32000，或所需要的数据值。必要时，重复偏置及增益的校准过程。3) 模拟

24、量线性变换数据采集是将模拟量采集入 PLC 的变量中，以便后续处理。压力变送器将 0-0.4Mp 的 压力信号转换为 0-20mA 的电流信号 ，模拟量输入模块 EM235 将其变换为 5410700 的数字 量，转换后存储在 AIW0 ，将其变换为压力，则压力的计算公式应为：T (10000) (N 54)54(1070054)因为该公式可用多个模拟量的反复转换，可设计为通用公式:OUT Kr(IN K1) LoHi :输出量最大值，Lo :输出量最小值，K2 :输入量最大值，K1 :输入量最小值，IN :4-12。输入量实际值，OUT :输出量实际值，该公式用子程序设计，可反复调用。如图因

25、为计算中，有的值没有工程意义，可设置最大最小值。(4)设置PID向导1) 设置PID指令回路的编号点击编程软件指令树中的“向导PID”图标，或执行菜单命令“工具”7“指令向导”，在出现的对话框中，设置PID回路的编号为0。如图4-13所示。FIB ffi兮向是序中的甘亍?1D指令!少5<月一不同胸晅.2）设定值的范围、回路参数设置给定值的低限为 0.0 （必须为实数），给定值的高限为1000.0。比例增益13.5,积分 时间0.5分钟，采样时间1.0秒，微分时间为0。这个范围是给定值的取值范围，用实际的工程单位数值表示。如果不想要积分作用，可以把积分时间设为无穷大，如果不想要微分回路，可

26、以把微分时间设为0。如图4-14所示。FE定如何莎定回K鉛定始定噩一”卜您需要提供何早土了程序的徑制歩数0.00.00 分种上- I下1歩、I 恥肖 I图4-14设置回路参数3）标定极性、过程变量范围标定单极性，过程变量范围低限54,过程变量范围高限10700,不使用偏移量。如图4-15所示。riD冋醫陆.AJi顼建讒严走过琴奁全目応.唏宪翱浜活冋号主翻超轴一断：Mt范封耀,II 5t 一范 S奇3P 8lorm "- (icrn.o扌&室翻n何抗宗冋厳揃出.可ffi转出县一牛密壽普主斗给向异半如工稈存控曲 魏-回s 3丨吨用23MMW、 ffWih 51¥戶-卄H

27、：1F世EM瞧f 疋 EaFR I 32DD0£上七I下一歩 I 靶肖I图4-15标定极性、过程变量范围4）分配存储区PID指令（功能块）使用了一个120个字节的V区参数表来进行控制回路的运算工作;除此之外，PID向导生成的输入/输出量的标准化程序也需要运算数据存储区。需要为它们定义一个起始地址，要保证该地址起始的若干字节在程序的其它地方没有被重复使用。如果点击建议”则向导将自动为你设定当前程序中没有用过的V区地址。如图4-16所示。FID fS令向导TTT1 hww-1C J ijSVM22 5輕4L丄一生I下一歩 胆消 I图4-16分配存储区5）命名PID子程序、生成中断子程序向

28、导已经为初始化子程序和中断子程序定义了缺省名，你也可以修改成自己起的名字。指定PID初始化子程序的名字。指定PID中断子程序的名字。如图4-17所示。FTP Tk空向导何秋t淹r干遂序-冃于叨皓忧和电ptt配a6）完成配置可以看到一些配置信息。如图4-18所示。在主程序调用PID子程序，便可获得输出。这个输出值有时需进行限制（例如半功率、检修），以满足各种需要。薫露墓邂騎勰鋅生帧豳件*现阖和用户溟甲服nmr lana riii_Bin - n-i nr ini ri = r p> piri-i-mrrinn>-i niiiinii. iri etip -inm 耳程俘 700 ZD

29、fZTT - ini n N E ! viBi TB nBinBariBi mBBiBBBiBB naiBri中毓序 '刃X丄E”G断唱序巴甜刘爭斗IX恼闿 刘囱譴则口康U计甸-Ulin U+U"<1IIU丄罚J!拜S序和=断理序珞（ItvM B韵一卽三，募£S序内匣配S須隹至S 肆鏗鬣辭噩盟噩噩f备;佥畫幕周萨联曲毀ft此廿郛:iS腐注贡日榭中®5财宙用.廈可tua殂秋认若站.liLS至好电刚心也pid'S 0斗上1古I 刼 I贋B I（5）整定PID参数图4-18完成配置没有一个 PID项目的参数不需要修改而能直接运行，因此需要在实际运行

30、时调试PID参数。S7-200的V4.0版编程软件中的PID整定控制面板用图形方式监视PID回路，启动或消除自整定过程，设置自整定的参数，并将推荐的整定值或用户设置的整定值应用到实际控制中。监控时能给出自整定过程中PID控制器的设定值 SP、输出MV和过程变量PV的变化情况。使用控制面板时，首先应将至少有一个PID回路的用户程序下载到CPU,软件必须与PID调S7-200通信，为了显示 PID回路的操作，该 PLC必须处于运行模式。执行“工具7节控制面板”，将会打开PID整定控制面板，观察到设定值SP、输出MV和过程变量PV的变化曲线和当前的数值。“当前值”区域显示了设定值、采样时间、增益、微

31、分时间的数值。控制器的输出值用带数字值的水平条形图来表示，如图4-19所示。“当前值”区域右边的图形显示区用不同的颜色显示了设定值、过程变量、和输出量相对于时间的曲线。左侧纵轴的刻度是用百分比表示的各变量的相对值,右侧纵轴的刻度是PID输出和过程变量的实际值。屏幕的左下方是整定参数区，在这一区域中可以显示和修改。可以通过单选按钮选择显示参数当前值、手动值或建议值三者之一。如果要修改整定参数，应选择“手动”。点击“更新PLC”按钮，将显示的增益、积分时间和微分时间传送入PLC被监视的PID回路中。可以用“开始自动调谐”按钮来启动自整定序列。一旦启动了自整定按钮，“开始自动调谐”按钮变成“停止自动

32、调谐”按钮。如图4-19所示。图4-19 PID调节控制面板图形显示下方的“当前PID”选择框用下拉式菜单可以选择希望在控制面板中监视的PID回路。在“抽样率（秒/样本）”区，可以选择图形显示的采样时间间隔（1480s）,用“设置时间”按钮来使修改后的抽样率生效。可以用“暂停”按钮冻结和恢复曲线图的显示。在图形区单击鼠标右键，然后执行“clear”命令，可以清除图形。图形区的右下侧是图例，标出了设定值、过程变量、和输出量曲线的颜色。点击“调谐参数（分钟）”区内的“高级 .”按钮，在弹出的对话框中可以选择是否自动计算滞后值和偏移量， 为了尽量减少自整定过程对控制系统的干扰，用户也可以自己设置滞后

33、值和偏移量。在“其他选项”区，可以指定初始输出阶跃值和过零看门狗超时时间。“动 态应答选项”区中的单选框可以用来选择响应的类型。快速响应可能产生超调，对应于欠阻 尼整定状态；中速响应可能处于超调的边沿，对应于临界阻尼整定状态；慢速响应和极慢速 响应可能没有超调，分别对应于过阻尼和严重过阻尼整定状态。设置好参数后，单击“确认”按钮，返回PID整定控制面板的主屏幕。在完成自整定序列，且已将建议的整定参数传送至PLC后，可以用控制面板来监视回路对阶跃变化的设定值的响应。（6）变频器通信控制参数设置1）恢复变频器工厂缺省值。2）3）设置通信控制参数，如表4-4所示。设置电动机参数。设置完成后，使P00

34、10=0,变频器处于准备状态，可正常运行。表4-4通信控制参数设置设置步骤参数号设置值说明恢复出厂设置P 001030工厂的设定值P09701参数复位设置电动机参数P00031设用户访问级为标准级P 00101快速调试P 01000选择工作地区P0304380电动机额定电压（V）P03050.2电动机额定电流（A）P030730电动机额定功率（W）P 031050电动机额定频率（Hz）P 03111360电动机额定转速（r/min）设置USS通信参数P00032设用户访问级别P 00100退出快速调试P 20106需按两次P,波特率对应9600P 20113变频器结点地址P07005允许USS

35、控制变频器P10005允许通过USS发送频率设定值P00034设用户访问级别，可读电流变频器运行P 00100进入准备状态变频器显示按P进入显示运行频率值7.USS_INIT通信初始化初始化指令（见图4-20）用于允许、初始化或禁止 MM变频器的通信。在执行其他USS协议指令之前，必须先成功运行USS_INIT指令。该指令执行完后完成位（Done）置位，然后才能继续执行下一条指令。“EN”输入端接SM0.1,保证仅在第一次扫描时执行该指令。如果USS协议已初始化,指令，来禁止USS协议的执行。0将端口 0分配给PPI协议，并禁止在改变初始化参数之前，必须执行一条新的USS_INIT字节&quo

36、t;Mode ”为1将端口 0分配给USS协议；为USS协议。双字“ Baud ”用于设定波特率。双字"Active ”用于指定激活哪几台变频器。Active共32位（第031位），每一位对应一台变频器5V10.I1 1usijnirEN1 11-ModeDonaEaudE仲Q00=V010表示不激活，1表示激活。被激活的变频器自动地被轮询，以控制其运行和采集其状态。当USS_INIT指令执行完成时，输出位“Done ”为1,输出字节“ Error ”包含指令执行情况的信息。8.变频器通信控制USS_CTRL指令（见图4-20）用于控制处于激活ID.0IC.110-2LI更TFIL

37、tIHHUS0FF2DFF3F ACEDIBTiceEnorVD2WiSpcDdvoeRdnJNannD_Dir-aooInhht>ao?口 030-nin图4-20变频器通信控制状态的 MM 变频器，每台变频器只能使用一条这样的命令。该指令将用户命令放在一个通信缓冲区内如果由“Drive ”指定的变频器被指令中的“Active ”参数选中，缓冲区内的命令 将被发送到该变频器。“EN ”输入位一般为 SMO.O。RUN ”控制变频器为 1 或是 0。为 1 时，变频器受到启动命令，以规定的速度和方向运行。变频器运行必须具备以下条件：在 USS_INIT 中将变频器激活;输入参数 OFF2

38、 和0FF3为0;输出参数Fault和Inhibit为0.当“ RUN ”位为0时，向MM变频器发送停止命 令，电机减速，直到停止。“OFF2”输入位用于控制 MM变频器减速，直到停止。“ OFF3”用于控制MM变频F_ACK 由低变为高器快速停车。故障确认输入位“ F_ACK ”用于确认变频器中所发生的故障，当时，变频器将清除故障(Fault)。方向输入位“ DIR”用于设置变频器的运动方向，0和1分别表示逆时针和顺时针方向。字节“ Drive ”是 DRV_CTRL 命令发送给 MM 变频器的站地址( 031)。字节“Type”是变频器的类型，3系列或更早的类型为 0, 4系列的为1。实数

39、“ Speed_SP'是用满速的百分比表示的速度设定值(-200.0%200.0% )。该值为负 时使变频器反方向旋转。“Resp_R”位用于确认从变频器来的响应。所有处于激活状态的变频器被轮询，产生最新的变频器状态信息。每当CPU从变频器收到一个响应，Resp_R便接通一个扫描周期,并刷新以下各变量：“Error”是错误字节，包含发送到变频器的最新通信请求的结果。系统手册给出了 USS指令的执行错误代码。“Status”是由变频器返回的状态字的原始值，系统手册给出了状态字各位的意义。实数“ Speed”是变频器返回的用满速百分比表示的变频器速度(-200.0%200.0% )。输出位

40、Run_EN ”用于指示变频器的状态，为1 表示变频器正在运行， 0 表示停止运行。输出位D_Dir ”用于指示变频器的旋转方向，1 表示变频器逆时针运行， 0 表示顺时输出位止位，输出位针。Inhibit ”用于指示变频器的禁止位的状态， 0 为不禁止， 1 为禁止。要清除禁Fault 必须为 0， RUN 、0FF2、 0FF3 等输入位也必须为 0 状态。输出位“ Fault”是故障位，0表示无故障，1表示有故障。发生故障时，变频器将提供故障代码。需要消除故障原因，并使F_ACK为1,才能清除Fault位。例如在USS_INIT指令中，允许端口 0进行USS协议通信，波特率为 9600b

41、it/s,激活0号变频器。错误信息放在 VB1 ，初始化成功时 Q0.0 为 ON。在 USS_CTRL 指令控制 0 号变频器， I0.0I0.4 分别用来控制变频器驱动的电机的运行减速停车、快速停车、故障应答和运行方向。Q0.0Q0.3 分别是运行状态、旋转方向、禁止位和故障位的状态。速度设定值为 100.0%， CPU 从变频器收到一个响应时 M0.0 ON 一个扫 描周期。 VW4 是从变频器返回的状态字， VD6 是用满速百分比表示的变频器速度。4.2.5 小结（电流1 ）EM235 ，它具有四路模拟量输入及一路模拟量输出，应注意当信号的类型或电压 ）不同时，接线方法不一样，模块与主

42、机还通过总线电缆连接。据实际情况，应设置0-20mA 的电流信DIP 开关，以便与信号范围相符。2）系统通过安装在水泵出水总管上的远传压力表，将压力转换成号，经A/D转换模块将模拟电流信号转换成数字量。在PLC中，需对这个数字量进行线性变 换，使其具有工程意义。（3）PLC对输入的压力值与系统设定的压力值进行PID运算，以调整转速。（4）PLC经运算得到的PID值，以通信方式传送给变频器，控制电机转速。4.3 监控界面组态4.3.1 实训的目的和要求1. 实训的目的1 ）搭建西门子触摸屏组态环境。2）界面组态基本操作。3）下载、调试触摸屏。2. 实训的要求1 ）熟练搭建西门子触摸屏组态环境。2

43、）掌握界面组态基本操作。（3 ）熟练下载、调试触摸屏。4.3.2 基本原理1. 西门子触摸屏产品系列西门子触摸屏以其先进强大的功能，稳定可靠的质量，低廉的价格和完善的服务广泛应 用于纺织机械、工程机械、医疗制药、空调制冷等行业。主要包括以下几个系列：1） TP 系列（触摸屏）：TP070 TP170 TP177 MICR0 TP177A TP177B TP178 TP170A TP170B TP27、TP270-10、TP270-6。如图 4-21 所示。TP170B功能强大的触摸面板，集成界面同样适用于其他品牌的控制器。TP170A基于WindowsCE操作系统，为SIMATICS7系列而设

44、计，具有处理简单程序的能力。TP27-6该系列触摸面板有彩色和单色两种显示屏供您选择，集成面板同样适用于其他品牌控制器。TP27-10与TP27-6相似，但具有10.4英寸的彩色显示屏。TP270型触摸式面板，彩色 STN触模屏（模拟/耐磨），5.7英寸或10.4英寸显示。汙心环Ei创MIC帧4亠 -一-h “三FdI J Z 叭TP170A不P17昭TP27-6图 4-21西门子触摸屏2）OP系列（操作面板）：OP7 OP17OP270型操作员面板，可用键盘操作，可选3）MP系列（键控和触摸式）：MP270OP27 OP73 0P1700P270-6、OP270-10。5.7英寸或10.4英

45、寸彩色STN显示。MP270B MP370等。MP270B是多功能平台的典型产品。MP270B有键控和触摸屏之分。两种 MP270B都带有一个分辨率为640X480象素（VGA的10.4英寸TFT显示器。与它的前一代产品 MP270相比,MP270E拥有功能更加强大的处理器和更加成熟的显示技术。由于增强了亮度,MP270E拥有卓越的显示能力，易于读取。2.西门子触摸屏软件编程环境如图4-22所示。 n*!' mi nrr皿心«fi« iw 相 世制 口咲 电 二M n G 导 h £.*虬亠-妊弐* R H Tg b -W. 1航n 二 II*"

46、耳 S,王耳 沖&» g至 m C »TB*I We" 通JU 芒空n 钳 *V* inlM XFftr»小M出y©I片旨吁EBJ tIH勺阿 宀 rtTtV c 埔an»iyti=Ttf 出二£ 9 W #4 由At g BF i 4 丈#* . I 电，* F-.SiQ-irF.* . 丿吐氏0口 tT<f空号禺h Arr.:«：±* :I 1）菜单和工具栏图 4-22 中窗口上方为软件菜单和工具栏，包括组态常用的工具，例如，编译、下载、 模拟运行、 新建和打开等。 可以通过 WinCC

47、fIexihle 的菜单和工具栏访间它所提供的全部功 能。当光标移动到一个功能上时，将出现该工具的提示。2）工作区图 4-22 窗口中间位置为工作区， 用于进行各种具体的组态工作和编辑项目对象的操作， 例如编辑画面、 定义通讯和创建变量等。 在工作区域中， 所有 WinCCflexible 元素都排列在 工作区域的边框中。3）项目视图图 4-22 窗口左方为项目视图，包括整个组态项目需要用到的所有编辑器和项目设置， 例如：组态通讯，组态变量等。 项目中所有可用的组成部分和编辑器在项目视图中以树型结HMI构显示， 作为每个编辑器的子元素， 可以使用文件夹以结构化的方式保存对象。 此外，画面、 配

48、方、脚本、协议和用户词典都可直接访问组态目标，在项目视图中，用户还可以访问 设备的设置、语言设置和版本管理等子项。4）属性视图图 4-22 中窗口下方为属性视图。属性视图用于显示在工作区中当前每一个对象的具体 属性设置，并编辑对象属性，例如画面对象的颜色等。属性视图仅在特定编辑器中可用。5）工具箱将这些对图 4-22 窗口右方为工具箱，集成了组态所需要用到的常用工具和对象，包括组态画面 所用到的线条、 图形对象、按钮和棒图等常用控件。用户可通过简单的鼠标拖放， 象添加给画面， 例如图形对象或操作员控制元素。 此外， 工具箱也提供了许多库， 这些库包 含有许多对象模板和各种不同的面板。6）库库”

49、是工具箱视图的元素，是一种用于存储诸如画面对象和变量等常用对象的中央数据库。 WinCCflexible 中库分两种：全局库和项目库。全局库并不存放在项目数据库中， 它写在一个文件中。 该文件默认存放于 WinCCflexible的安装目录下。全局库可用于所有项目。项目库随项目数据存储在数据库中，它仅可用于创建该项目库的项目，作用是提高编程效率。 可以在这两种库中创建文件夹，以便为它们所包含的对象建立一个结构。此外，可以把项目库中的元素复制到全局库中。7）输出视图图 4-22 窗口最下方是输出视图，用于显示当前项目编译、下载和移植等各种动作的实时输出情况，例如在项目测试运行中所生成的系统报警。

50、8）对象视图图 4-22 窗口左下方为对象视图，对象视图显示项目视图中选定区域的所有元素。当用户在项目视图中选中某一个编辑器后， 将光标移动到对象视图区域中， 对象视图会自动弹出并显示该对象编辑器内容。 在对象视图中双击一个对象即可打开对应的编辑器，对象视图中显示的所有对象都可对其使用拖放功能。例如，可以在对象视图中实现下列快捷操作。将变量移动到工作区域中的过程画面；创建与变量链接的I/O 域。将变量移动到现有的 I/O 域；创建变量与 I/O 域之间的逻辑链接。将一个过程画面移动到工作区中的另一个过程画面：生成一个带有画面切换功能的按钮，该按钮与过程画面链接。在“对象视图”区域中，长对象名以

51、缩写形式显示。如果将光标移动到对象上，将显示 其完整的名称作为工具提示。当有大量对象时，用户可用快捷键实现项目快速定位。除了工作区域之外，用户可以在“视图”菜单中显示或隐藏所有窗口。另外，只要在菜 单栏的“帮助”选项中打开“启用自动工具提示”选项，则在整个软件中，光标移到某一个 位置时，就会显示相应的快捷提示。4.3.3 实训内容1）搭建西门子触摸屏组态环境。2）界面组态基本操作。3)下载、调试触摸屏。4.3.4 操作步骤1. 使用的器材和工具恒压供水控制柜 1 套。执行机构 1 套。空气断路器，10A,数量：8个。4)熔断器，10A，数量：4个。交流接触器，10A,数量：5个。PLC数量：1个。万用表，数量： 1 块。电流互感器， 3 个。9)触摸屏 1 块。10)电流表 3 块。11)电压表 1 块。12 )转换开关 1 个。13 )控制柜冷却风扇 1 个。此外，还有控制导线若干，动力电缆 20米，线槽 15米，线槽盖板 15米。螺母 50个，导轨 10 米。2. 操作步骤1 )安装 WinCCflexible 程序提示选择安装界面语言。此处选择的只是在安装过程中所使用的界面语言，和 今后程序界面语言、组态多语言项目没有关系。 提示阅读注意事项。用户阅读完注意事项后，单击“下一步”按钮，进入下一个安 装页面。 安装程序开始自动