西门子模块6ES7235-0KD22-0XA8使用方式
本文介绍了触摸屏结合PLC在变频节能系统中的应用，并对该系统中的触摸屏页面设计和PLC的原理及作用进行了分析。
1、引言
近几年，随着微电脑技术的不断进步，人们对自动化控制系统要求越来越高，采用现代自动化控制技术对减轻劳动强度、保证工程及产品质量、加快施工速度、提高劳动生产率和降低生产建设成本起着很重要的作用。触摸屏结合PLC在变频节能系统中的应用是一种自动控制的趋势，因为PLC本身有着运算速度高、指令丰富、功能强大、可靠性高、使用方便、编程灵活、抗干扰能力强等特点，而触摸屏（人机介面）在工艺参数较多需要人机交互时使用又使整个自动化控制系统的功能得到很大的加强。
通过触摸屏和PLC结合使用，可以在触摸屏中直接设定目标值（压力及温度等），通过PLC与实际值（传感器的测量值）进行比较运算，直接向变频节能系统发出运算指令（模拟信号），调节变频器的输出频率。并可实时监控到被控系统实际值的大小及变频器内的多个参数，实现报警、记录等功能。一般PLC结合触摸屏的闭环调节的变频节能系统如下图所示。
图1
2、系统主要硬件组成
系统硬件由可编程控制器（含数字量输入/输出模块、模拟量输入模块）、触摸屏一台、变频器、传感器及若干电器元件组成。各部分说明如下：
(1)PLC：选用SIEMENS公司的S7-200系列CPU224（配数字量输入/输出模块、模拟量输入模块）。通过接收开关量、模拟量输入经处理后输出开关量、模拟量去控制继电器的动作，与触摸屏进行实时通讯，为触摸屏的显示提供数据，并对于触摸屏发出的信息进行处理等。
(2)触摸屏采用SIEMENS公司MP370。实现人机对话，与PLC系统进行数据传送和交换，将设定参数写入PLC，也可将PLC、传感器及变频器内部参数读入触摸屏，实现了模拟量、数字量的实时监控，目标值的设定以及报警记录等。
(3)变频器：采用SIEMENS公司440系列，通过USS4协议可由触摸屏通过PLC设置其内部参数，根据PLC发送过来的数据（模拟量）值调节水泵或风机的转速，并将其内部运行参数反馈到PLC及触摸屏。
(4) 压力、温度等传感器：将被控制系统（水系统或风系统）的实际参数值转变成电信号上传至PLC和触摸屏。
(5) 电气元件：给PLC、触摸屏、变频器及传感器等供电，完成各种操作及驱动等。
3、触摸屏特点功能
触摸屏监控器是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，作为人机界面可代替普通或工控计算机，具有交互性好，可靠性高，编程简单，与PLC联结简便等特点。触摸屏的主要功能有：
(1) 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、数字信号（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。
4、PLC在系统中的作用
PLC作为控制单元，是整个系统的控制核心。通过接收开关量、模拟量输入经处理后输出开关量、模拟量去控制继电器、变频器及电磁阀等的动作，主要体现以下几方面的作用：
1) 初始化变量，设置自由通讯口协议和中断协议。
2) 与触摸屏进行实时通讯，为触摸屏的显示提供数据，并对触摸屏输入的信息进行处理。
3) 完成数字量与模拟量的相互转换。
4) 逻辑控制及PID等运算。
5) 发送模拟（数字）等调节变频器的输出频率。
6) 通过USS4协议读写变频器内部参数。
7) 判错传递数据信息、报警信息等。
5、触摸屏画面设计
触摸屏画面由ProTool等专用软件进行设计，从支持工具（个人电脑）中下载到触摸屏即可使用。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
在支持工具上，创建一个欢迎页面或被控主系统画面作为主画面，该画面嫩进入到各分画面。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至的了结。
(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，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。
(4) 实时趋势页面的设计
该画面住要是以曲线记录的形式来显示被控值、变频器的主要工作参数（如输出频率）等的实时状态。
(5) 信息记录页面的设计
该画面主要是记录可能出现的设备损坏、过载、数值超范围和系统急停等故障。该画面还可记录各设备启停操作，作为凭证。
(6) 节能画面的设计
该画面主要是记录和显示变频器的累积用电数及实时节电状态，以便向用户展示变频节能的好处，也可用来与其它的节电测量作比较。
6、结束语
在变频节能系统中采用触摸屏作为人机交互工具，简单直观，便于操作；提高了整个变频节能系统以及企业的硬件档次。随着微电脑技术的不断发展，触摸屏本身的成本也在不断的降低，再与PLC在系统中结合使用，在几乎未提高系统装置多少成本的前提下，就实现了整个被控系统的质的飞跃，这种结合必将更多的应用在未来的各种生产系统中，并成为自动化控制发展的一个亮点。
随着信息技术的发展，信息交换技术覆盖了各行各业。在自动领域，越来越多的企业需要建立从工厂现场设备层到控制层、管理层等各个层次的综合自动化网络管控平台，建立以工业网络技术为基础的企业信息化系统。工业以太网络孕育而生。其中，作为传统MODBUS串口协议的MODBUSTCP/IP规范有如下特点：
1．MODBUSTCP/IP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列通讯协议的派生产品。显而易见，它覆盖了使用TCP/IP协议的“Internet”环境中MODBUS报文的用途。
2.MODBUS TCP/IP 依然采用了原MODBUS协议的协议格式，诸如：通讯帧、功能码等等。
3．MODBUS TCP/IP中不需要“CRC-16”或“LRC”检查字段。而是采用TCP/IP和链路层（以太网）校验和机制来校验分组交换的准确性。
LS(原LG)产电XGK PLC
LS(原LG)产电XGKPLC是LS(LG)公司核心技术力量研发的下一代高性能PLC，XG系列是Master-K系列K型(XGK)和GLOFA系列I型(XGI)的替代产品。
它采用LG产电专用的MPU (NGP1000)芯片， 高处理速度 0.028 ㎲/步。采用高速专用的总线控制器和开发XGT专有的16bit高速传送算法。小体积 (大小27 * 98 *90)的模块，实现减小控制柜大小，成本。能够广泛扩大应用系统。
通过基于工控行业趋势的高速以太网（Fast Ethernet)和 行业广泛使用的现场总线的PROFIBUS/DeviceNet，在工控总线控制方面提供达到上层信息处理系统的完善开放式总线解决。
XGK PLC
行业应用解决方案
东莞长安自动化机械设备生产有限公司是一家专门从事中央空调行业机械设备制造的专用厂家。其机械设备控制许多的空调用小型风机。要求对这些风机能够实现启停控制，并将相关的数据集中到现有的计算机管理网络中。
如此，我们针对中央空调行业的以上特点。设计通过 LS(原LG)产电 XGK PLC配置XGL-EFMT(支持MODBUSTCP/IP)快速以太网模块实现PLC和上位计算机上安装的组态软件进行数据交换。XGL-PAFAProfibus总线模块和分布式I/O控制器-SMART I/O用来分别对分布在各个通风通道节点上的风机进行控制。
软件编辑：
XG5000是针对XG系列PLC进行编程调试的专用软件。该软件支持对多个PLC、多个程序编辑的能力；对变量/注释编辑方便，可用微软的Excel软件输入、输出，可在变量窗口中对变量、设备、标记等进行查看操作功能。
软件操作步聚
1、在菜单[TOOLS]处，选择[Network Manager]。打开XG-PD软件包。或点击如图所示图标。
2、XG-PD中[Option]选择相应的CPU类型，[Online]--[Connect]连接PLC，并[Read IOInbbbbation］。
3、找到相应的 FEnet 模块，双击，打开[Standard Settings] 窗口。
4、设置[Standard Settings]。
IP( IP地址)：设置为PC机同一网络段内， 即前三位数一样，后的IP值不同。
Subnet mask(子网掩码)：相同。
Getway(网关)：相同。
DNS Server(DNS 服务器)：相同。
说明：
Standard Settings 窗口中：Host table settings:
Enable host table 的意思为：可使能多个 IP 主机，用来设置访问该PLC的主机权限。
即：可以通过添加或删除操作来规定只有具有这些IP地址的PC机，才可以和XGK PLC EFMT 以太网模块进行通讯。
如果用户使用的是电信的通用网络。那么由于每次PLC接入网络所分配的IP地址是不同的。
即：PLC不能固定IP地址，PLC获得的为动态IP。可设置 EFMT以太网模块的 DHCP功能。自由获取网络IP地址，但主机的IP地址一定要和EFMT 模块地址在同一网段内。
5、打开[Online] 写参数至FEnet 模块中。
打开[Online] 写参数至FEnet 模块中。
只写入相关的模块参数和 High speed-bbbb参数。
组态软件接口设置：
上位机组态软件采用北京亚控公司的组态王6.51 组态软件。Modbus TCP/IP协议数据变量地址按照IO驱动库中的PLC\默迪康\ModbusServer(以太网)\以太网。进行设置。
Profibus总线设置及SMART I/O 分布式模块的硬件配置
使用XGL-PAFA Profibus 模块，必须要有LS(原LG)产电的总线设置软件SYCON 来设置它。
载入SMART I/O 对应型号：DC bbbbb 16p、TR Output 16p的Profibus-DP的GSD文件。
Module="4 Byte Out, 0 Byte In" 0x23,0x00
EndModule
SYCON 中的配置画面
XGK PLC中程序画面
结论
通过上面的案例可以看出。LS(原LG)产电的新型XGK型PLC能通过MODBUSTCP/IP协议将以太网高速传输技术引入至中央空调工业控制领域，使得传统现场总线如Profibus既可实现底层设备的远程控制，又将现场级与管理级工程系统通过MODBUSTCP/IP网络有效的链接了起来。