触摸屏结合PLC在变频电源中的应用
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2008-09-18
14:19:25
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触摸屏结合PLC在变频电源中的应用
可编程序控制器（PLC）作为中央处理单元由于其运算速度高，指令丰富，功能强大，可靠性高
，抗干扰能力强而广泛应用于各种工业控制场合。但是由于其本身不具备人机交互功能，在工艺参
数较多，需要人机交互时，使用具有触摸操作功能的触摸屏（Touch Panel Monitor）就是一种很好
的选择。在本套变频电源系统中，通过触摸屏和PLC结合使用，可以在触摸屏中直接设定目标电压值
与目标频率值，并可实时监控到电源系统实际电流、电压、频率的大小，以及具有报警功能。其操
作简单，功能强大，界面友好直观，在生产应用中取得很好的效果。
本套系统用于变频空调压缩机的测试平台。该测试平台要求电源输出电压可变范围80～480V，频率
可变范围20～200Hz，以便对空调压缩机的工作性能进行全面测试。本套变频电源系统由变频器、励
磁单元、异步驱动电机和同步发电机机组、PLC以及人机界面组成。各部分说明如下：
1)变频器选用ABB公司的ASC600变频器，该系列具有高可靠性，控制精确，自保护系统优良等特点
。变频器的作用是根据PLC给定的电机速度和编码盘反馈的实际速度值，通过一定参数的PID调节对
异步驱动电机的转速进行实时控制，使电动机运行在给定的转速，从而使与电动机同轴联结的同步
发电机输出的电压为给定的频率。
2)励磁单元采用ABB公司的直流电源DCS500。该装置采用可控硅整流，具有良好的电流调节性能和
保护功能。选择外部控制后，可根据PLC的给定值直接控制电流，以起到调节同步电动机励磁电流的
大小，进而控制同步发电机的端电压大小的作用。
3)异步电动机与同步发电机同轴连接，通过变频器控制电动机的转速可以准确控制发电机输出电流
的频率大小，而同步发电机输出电压幅值E与磁通Φ有关，因此调节励磁单元所提供的励磁电流即可
以控制发电机输出电压的幅值。最终达到电压、频率分别可调，波形为正弦波。
4) PLC作为控制单元，是整个系统的控制核心。选用OMRON公司的CPM2A。一是输出给变频器转速信
号，控制电机转速；二是按照一定的控制策略给出励磁单元的控制信号，实现同步发电机输出电压
可调。从而实现整个变频电源输出频率、幅值的连续可调。同时，与触摸屏进行实时通讯，为触摸
屏的显示提供数据，并对于触摸屏输入的信息进行处理等。
5) 触摸屏采用OMRON公司NT31C。触摸屏实现了电流、电压、频率的实时显示，电压、频率目标值
的设定以及产生报警信息等。
系统硬件结构如图1所示：
图1 变频电源系统硬件结构
触摸屏监控器（简称PT）是90年代出现的新型可编程终端，是新一代高科技人机界面产品。适于在
恶劣的工业环境中应用，可代替普通或工控计算机作为人机界面，具有交互性好，可靠性高，编程
简单，与PLC联结简便等特点。PT的主要功能有[1]：
1）PT主要用于实时显示设备或系统在操作状态方面的实时信息。
2）触摸屏上的触摸按钮可产生相应的开关信号，或输入数值、字符给PLC进行数据交换，从而产生
相应的动作控制系统或设备的运行。
3）可多幅画面重叠或切换显示，显示图形、字符串、报警信息、历史记录、趋势图等。
PLC
与电力系统的同步电机励磁调节器不同，此设备作为变频电源给独立的负载供电，而不是无穷大电
网。故在励磁调节中，减少了很多故障发生的可能性，但同时又有电压、频率调节范围宽、调节精
度高和一定的动态响应要求。由于频率调节范围要求在20－200Hz，电压调节范围在80－480V，投切
负载频繁，这些都加大了对励磁调节器的要求。对本系统而言，同步发电机的动态过程主要有电压
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