可编程逻辑控制器(PLC)以其编程简单方便、控制稳定可靠、功能强大等优点通常作为控制器大范围的应用于现代工业控制领域。触摸屏作为人机交互界面在某些特定的程度上减少PLC的外部I／O点的使用以及减轻系统外部按钮开关的连线复杂程度，同时也提高了运行维护的方便性。随工业现场对控制设备小型化、易操作化、智能化的要求的逐步的提升，基于PLC和触摸屏的交流变频调速系统的应用前景将非常广阔。本文采用西门子触摸屏（Smart 700）；西门子PLC（S7-200，CPU224）；西门子变频器MM440。实际运行根据结果得出，该系统运行稳定可靠，控制性能良好。

  控制系统硬件结构最重要的包含：可编程控制模块（PLC）、控制指令输入模块（触摸屏）、变频器调节模块（变频器）。

  该模块是整个控制管理系统控制的核心处理器，是触摸屏指令和按钮开关指令的执行中枢和变频器指令触发元件。

  MicroMaster 440是用于控制三相交流电动机速度和转矩的变频器。本系列有多种型号，额定功率围从120 W到200 kW(恒定转矩(CT)控制方式)，或者可达250 kW(可变转矩(VT)控制方式)，供用户选用。本变频器由微处理器控制，并采用具有现代先进的技术水平的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为功率输出器件。因此，它们具备极高的运行可靠性和功能的多样性。采用脉冲频率可选的专用脉宽调制技术，可使电动机低噪声运行。全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。MICROMASTER 440具有缺省的工厂设置参数，它是给数量众多的可变速控制管理系统供电的理想变频传动装置。由于

  摘要：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其部存储逻辑用算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字适合模拟式的输入和输出，控制很多类型机械的生产的全部过程；而有关的外围设备，都应按易于与工业系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。随着科学技术的发展以及对工控系统愈来愈高的要求，PLC凭借其诸多优点慢慢的变成了工控行业很重要的一部分。

  本设计所采用可编程序控制器型号为SIEMENS SIMATIC S7-200 CPU224。S7--200 CPU存储器围及特性如图4-1所示，由图可见CPU224型号的S7-200其综合性能较强，可完全承担此设计任务，且价格低廉，性价比突出。

  点击STEP 7--Micro/WIN的图标，打开一个新项目。注意左侧的操作栏。可以用操作栏中的图标，打开STEP 7--Micro/WIN项目中的组件。点击操作栏中的通讯图标进入通讯对话框。可以用这个对线--Micro/WIN设置通讯参数。STEP 7—Micro/WIN的新项目图如图6-1所示。

  图5-4是一个PLC工作的典型例子，按钮输入信号连接到PLC的输入端，PLC中的程序综合各个信号的状态执行用户程序，其计算结果通过输出端输出来控制电动机的动作。

  第一部分是上电处理。机器上电后对PLC系统进行一次初始化，包括硬件初始化，I/O模块配置检查，停电保持围设定，系统通信参数配置级其他初始化处理等。

  功能日益强大。本文中所提到的触摸屏就是属于HMI，现在触摸屏几乎成为人机界面的代名词。

  通过触摸屏、可编程序控制器、变频器的配合，要求通过操作触摸屏任意设置五段不同频率，按下启动按钮后，电动机依次在五个频率段上各运行二十秒，按下反转运行按钮后，电动机发转，按下停止按钮后，电动机停止工作。

  Smart-700准确地提供了人机界面的标准功能，经济实用，具备高性价比，采用全新的高分辨率16:9宽屏液晶显示和先进的工业设计理念，使设备操作变得更加轻松快捷；高分辨率宽屏显示。800×480 dpi宽屏显示设计和传统屏幕相比具有更大的可视面积，使单个画面中可以显示更多的信息；LED背光，节能降耗。LED较之CCFL，背光板厚度降低一半左右，使精彩系列面板更轻巧，同时，操作屏亮度更高，色彩更均匀，表现力更强，可视围提高到140°，LED背光可以降低设备能耗，结合屏保功能最大程度地延长操作屏的使用寿命；强大且丰富的通讯能力。PPI通讯协议确保精彩系列面板与S7-200建立高速无缝的连接，和S7-200 PLC组成完美的小型自动化解决方案，集成的RS 422/485通讯口使精彩系列面板的通讯更加灵活，可以和市场主流的小型PLC建立稳定可靠的通讯连接，当采用PPI通讯时，通信速率高达187.5kb/s；高性能处理器、高速外部总线M DDR存。高端的ARM处理器，主频达到400MHz，使数据处理更快，画面显示更流畅，高速的外部总线充分发挥处理器的强大性能，增强的64M DDR存使得画面的切换速度更快

  PLC系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。并且使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。同时能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。伴随着可编程序控制器的突飞猛进，HMI（人机界面）也在不停发展。它不仅可以用于参数的设置、数据的显示和存储，还可以以曲线、图形等形式直观反映工业控制系统的流程，其稳定性与可靠性可以与PLC相当，能够在恶劣的工业环境中长时间运行，是现代工业控制系统中不可或缺的辅助设备。在价格方面，随着科学技术的突飞猛进，各种可编程序控制器与触摸屏的价格日趋低廉，但是

  点击程序块图标，打开程序编辑器。注意指令树和程序编辑器。可以用拖拽的方式将梯形图指令插入到程序编辑器中。在工具栏图标中有一些命令的快捷方式，在纸上绘好草稿之后，就可以开始编写程序。编写程序如图6-2所示。

  在输入完程序段后，进行保存：1.在菜单条中选择菜单命令文件另存为。2.在“另存为”对线.点击“保存”以存储项目。程序的保存如图6-3所示。

  第二部分是扫描过程。PLC上电处理阶段完成以后进入扫描过程。先完成输入处理，其次完成与其他外设的通信处理，再次进行时钟、特殊寄存器更新。当CPU处于STOP方式时，转入执行自诊断检查。当CPU处于RUN方式时，还要完成用户程序的执行和输出处理，再转入执行自诊断检查。

  第三部分是出错处理。PLC每扫描一次，执行一次自诊断检查，确定PLC自身的动作是否正常，如CPU、电池电压、程序存储器、I/O和通信等是否异常或出错。如检查出异常时，CPU面板上的LED即异常继电器会接通，在特殊寄存器中会存入出错代码；当出现致命错误时，CPU被强制为STOP方式，所有的扫描便停止。

  PLC是一种工业控制计算机，故他的工作原理是建立在计算机工作原理基础之上，即通过执行反应控制要求的用户程序来实现的。CPU是以分时操作方式来处理各项任务的，计算机在每一瞬间只能做一件事，所以程序的执行是按照程序顺序依次完成相应各电器的动作，所以它属于串行工作方式。

  可编程序控制器就是这样周而复始的循环这些动作过程，一直到关机。图5-6可以形象的描述PLC的工作方式和过程。

  S7--200系列是一种可编程序逻辑控制器(Micro PLC)。它能够控制各种设备以满足自动化控制需求。S7--200的用户程序中包括了位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及与其它智能模块通讯等指令容，从而使它能够监视输入状态，改变输出状态以达到控制目的。紧凑的结构、灵活的配置和强大的指令集使S7--200成为各种控制应用的理想解决方案。S7-200是德国西门子公司生产的一种小型PLC，具有多种功能模块和人机界面可供选择，所以系统的集成非常方便，并且可以很容易的组成PLC网络。同时它具有功能齐全的编程和工业控制组态软件，使得在完成控制系统的设计时更加简单，几乎可以完成任何功能的控制任务。而且价格低，性价比高，其功能达到大、中型PLC的水平，而价格却和小型机一样，因此它一经推出，即受到了广泛的关注。

  PLC运行正常时，扫描周期的长短与CPU的运算速度、I/O点的情况、用户应用程序的长短及编程情况等有关。不同指令的执行时间是不同的，从零点几微秒到上百微秒不等，故选用不同指令所用的扫描时间将会不同。若用于高速系统要缩短扫描时间时，可从软硬件上同时考虑。考虑到现在的CPU速度高，所以想过去变成那样从用户软件指令上来精打细算地节省扫描时间已显得不重要了。概括而言，PLC是按集中输入、集中输出，周期性循环扫描的方式进行工作的。每一次扫描所用的时间乘坐扫描周期或工作周期。在一个扫描周期中，PLC一般将完成部分或全部的以下操作：

  MICROMASTER 440具有全面而完善的控制功能，在设置相关参数以后，它也可用于更高级的电动机控制管理系统。MICROMASTER 440既可用于单独传动系统，也可集成到‘自

  动化系统’中。MICROMASTER 440具有缺省的工厂设置参数，它是给数量众多的可变速控制管理系统供电的理想变频传动装置。由于MICROMASTER 440具有全面而完善的控制功能，在设置相关参数以后，它也可用于更高级的电动机控制管理系统。MICROMASTER 440既可用于单独传动系统，也可集成到‘自动化系统’中。