3.2 基于觸摸屏結合PLC在空調送風系統中的節能應用

　　1 系統概述

　　通過觸摸屏和PLC結合使用，可以在觸摸屏中直接設定目標值（壓力及溫度等），通過PLC與實際值（傳感器的測量值）進行比較運算，直接向變頻節能系統發出運算指令（模擬信號），調節變頻器的輸出頻率。通過調節送風電機的轉速，實現節能的目的。

　　系統原理圖

　　2 系統主要硬件組成

　　系統硬件由可編程控制器（含數字量輸入/輸出模塊、模擬量輸入模塊）、觸摸屏一臺、變頻器、傳感器及若干電器元件組成。各部分說明如下：

　　（1） PLC：選用SIEMENS公司的S7-200系列CPU224（配數字量輸入/輸出模塊、模擬量輸入模塊）。通過接收開關量、模擬量輸入經處理后輸出開關量、模擬量去控制繼電器的動作，同時與觸摸屏進行實時通訊，為觸摸屏的顯示提供數據，并對于觸摸屏發出的信息進行處理等。

　　（2） 觸摸屏采用PROFACE公司的GP2301。實現人機對話，與PLC系統進行數據傳送和交換，將設定參數寫入PLC，也可將PLC、傳感器及變頻器內部參數讀入觸摸屏，實現了模擬量、數字量的實時監控，目標值的設定以及報警記錄等。

　　（3） 變頻器：采用SIEMENS公司440系列，通過USS4協議可由觸摸屏通過PLC設置其內部參數，根據PLC發送過來的數據（模擬量）值調節水泵或風機的轉速，并將其內部運行參數反饋到PLC及觸摸屏。

　　（4） 壓力、溫度等傳感器：將被控制系統（水系統或風系統）的實際參數值轉變成電信號上傳至PLC和觸摸屏。

　　（5） 電氣元件：給PLC、觸摸屏、變頻器及傳感器等供電，完成各種操作及驅動等。

　　3 系統特點

　　觸摸屏監控器是90年代出現的新型可編程終端，是新一代高科技人機界面產品。適于在惡劣的工業環境中應用，作為人機界面可代替普通或工控計算機，具有交互性好，可靠性高，編程簡單，與PLC聯結簡便等特點。觸摸屏的主要功能有：

　　（1） 主要用于實時顯示設備或系統在操作狀態方面的實時信息。

　　（2） 觸摸屏上的觸摸按鈕可產生相應的開關信號、數字信號（數值）、字符給PLC進行數據交換，從而產生相應的動作控制系統或設備的運行。

　　（3） 可多幅畫面重疊或切換顯示，顯示圖形、字符串、報警信息、歷史記錄、趨勢圖等。

　　4、PLC在系統中的作用

　　PLC作為控制單元，是整個系統的控制核心。通過接收開關量、模擬量輸入經處理后輸出開關量、模擬量去控制繼電器、變頻器及電磁閥等的動作，主要體現以下幾方面的作用：

　　1） 初始化變量，設置自由通訊口協議和中斷協議。

　　2） 與觸摸屏進行實時通訊，為觸摸屏的顯示提供數據，并對觸摸屏輸入的信息進行處理。

　　3） 完成數字量與模擬量的相互轉換。

　　4） 邏輯控制及PID等運算。

　　5） 發送模擬（數字）等調節變頻器的輸出頻率。

　　6） 通過USS4協議讀寫變頻器內部參數。

　　7） 判錯傳遞數據信息、報警信息等。

　　5、觸摸屏畫面設計

　　觸摸屏畫面由ProTool等專用軟件進行設計，然后從支持工具（個人電腦）中下載到觸摸屏即可使用。觸摸屏畫面總數應在其存儲空間允許的范圍內，各畫面之間盡量做到可相互及強制切換。

　　（1） 主畫面的設計

　　在支持工具上，創建一個歡迎頁面或被控主系統畫面作為主畫面，該畫面嫩進入到各分畫面。各分畫面均能一步返回主畫面。若是將被控主系統畫面作為主畫面，則應在畫面中顯示被控系統的一些住要參數，以便在此畫面上對整個被控系統有大至的了結。

　　（2） 控制畫面的設計

　　該種畫面主要用來控制被控設備的啟停及顯示變頻器內部的參數，也可將變頻器參數的設定做在其中。該種畫面的數量在觸摸屏畫面中占的最多，其具體畫面數量由實際被控設備決定。

　　（3） 參數設置頁面的設計

　　該畫面主要是對變頻器的內部參數進行設定，同時還應顯示參數設定完成的情況，實際制做時還應考慮加密的問題。

　　（4） 實時趨勢頁面的設計

　　該畫面住要是以曲線記錄的形式來顯示被控值、變頻器的主要工作參數（如輸出頻率）等的實時狀態。

　　（5） 信息記錄頁面的設計

　　該畫面主要是記錄可能出現的設備損壞、過載、數值超范圍和系統急停等故障。另外該畫面還可記錄各設備啟停操作，作為憑證。

　　（6） 節能畫面的設計

　　該畫面主要是記錄和顯示變頻器的累積用電數及實時節電狀態，以便向用戶展示變頻節能的好處，也可用來與其它的節電測量作比較。

　　6、結束語

　　在變頻節能系統中采用觸摸屏作為人機交互工具，簡單直觀，便于操作；提高了整個變頻節能系統以及企業的硬件檔次。隨著微電腦技術的不斷發展，觸摸屏本身的成本也在不斷的降低，再與PLC在系統中結合使用，在幾乎未提高系統裝置多少成本的前提下，就實現了整個被控系統的質的飛躍，這種結合必將更多的應用在未來的各種生產系統中，并成為自動化控制發展的一個亮點。