工作任务4：基于PLC、触摸屏、变频器综合应用

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PLC触摸屏变频器系统联调

基于PLC、触摸屏、变频器综合应用

看懂PLC、触摸屏与变频器的信号链、参数配合及联调步骤

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PLC触摸屏变频器系统联调

基于PLC、触摸屏、变频器综合应用

看懂PLC、触摸屏与变频器的信号链、参数配合及联调步骤

1第 1 页 · 基于PLC、触摸屏、变频器综合应用

什么是触摸屏（HMI）

车间里工人要操作一台设备，过去要在一堆按钮、指示灯、旋钮之间来回看；现在他只需要盯着一块屏幕点几下——这块屏幕就是 HMI，人与机器对话的窗口。

HMI 定义
Human-Machine Interface，工人与设备之间双向交互的界面
显示功能
把 PLC 采集的温度、压力、转速等数据变成可视化画面
输入功能
工人通过触摸点击下发指令，由 PLC 去执行对应动作
替代传统元件
取代按钮、指示灯、选择开关，减少接线与故障点
工业应用场景
注塑机、变频器调速、流水线监控、楼宇自控等
汽车仪表盘与中控屏对应 →HMI 触摸屏

车速转速是显示，导航/空调触控是输入，对应 HMI 双向交互

2第 2 页 · 什么是触摸屏（HMI）

触摸屏与PLC的通信方式

上一页我们认识 HMI 是窗口，PLC 是大脑。那人按下按钮，PLC 怎么收到？PLC 状态怎么回显？它们之间需要一根『对话的线』——最常见就是串口线和网线。

串口通信
RS232/485/422 是电平与距离标准，本质是逐位收发字节流
以太网通信
TCP/IP 基于包交换，多设备共享同一物理网络
协议差异
Modbus RTU 走串口，Modbus TCP 走以太网，载荷相同封装不同
选型依据
距离、设备数、实时性、成本四个维度决定走哪条路
对讲机 vs 微信群对应 →串口通信 vs 以太网通信

对讲机半双工、距离中继；群聊全双工、多设备并行、可随时插话

3第 3 页 · 触摸屏与PLC的通信方式

PLC-触摸屏-变频器系统架构

箭头方向即信号实际走向；PLC居中,所有数据经它中转再分发

图解渲染中…
A：HMI:下达命令、显示状态C：变频器:按设定频率调压驱动电机E：过程量:温度/压力/转速等传感信号
4第 4 页 · PLC-触摸屏-变频器系统架构

新建NV触摸屏工程

在NV Designer里把一个空工程搭起来，从打开软件到能开始画界面共五步。

1
打开NV软件
双击桌面图标，进入触摸屏编程主界面
2
新建工程
文件菜单点新建，弹出工程创建向导
3
选HMI型号
与现场实物铭牌一致，决定分辨率与接口
4
配置PLC通信
选PLC品牌型号，设定协议与串口或网口参数
5
保存工程
命名并指定路径，便于下载与版本管理
5第 5 页 · 新建NV触摸屏工程

NV触摸屏界面布局基础

上一页建好了空工程，打开编辑器就像走进一间粉刷完的房间——墙是空的、工具箱是开的。这页解决三件事：怎么划房间（画面管理）、怎么找工具（元件库）、怎么把零件整齐装上去（放置规则）。

画面层级
分基本屏（主页面）、窗口（弹出子页）、模板（公用页头页脚）三类，靠编号和跳转关系组织
元件库分区
按功能分四类：开关按钮、数值与文本显示、图表曲线、图形素材；调用时按类查找
按钮布置三原则
同组相邻、统一尺寸、预留标签区；推荐栅格对齐，避免随意拖放
指示灯布置三原则
一灯对应一个变量、就近布置被监控元件、状态色统一（红停/绿运行/黄警告）
PPT幻灯片编排对应 →HMI界面布局

幻灯片=画面，画布组件库=元件库，对齐分组=放置规则

6第 6 页 · NV触摸屏界面布局基础

变量定义与地址映射

变量与PLC地址一一绑定，是HMI读写PLC的前提。共五步完成从命名到下传。

1
打开变量表
进入工程的变量编辑界面，集中管理所有内部变量
2
新建变量
为每个数据点起有意义的名字，按命名规范书写
3
设定数据类型
根据PLC数据选择位、字或浮点类型，决定读写粒度
4
绑定PLC地址
选定目标设备，填入具体寄存器编号如D100、M20
5
编译下传
查地址冲突后编译工程，把映射表下载到触摸屏
7第 7 页 · 变量定义与地址映射

触摸屏与PLC通信参数设置

python

用 Python 模拟 NV 触摸屏侧打开串口、与 DVP PLC 通信的参数配置过程。

代码高亮加载中…

9600-7-E-1 是 NV 触摸屏走 Modbus ASCII 与 DVP PLC 通信的标准组合；任一端不一致，串口收到的就是乱码或完全无响应。

8第 8 页 · 触摸屏与PLC通信参数设置

正反转控制原理

从左到右读：HMI指令经PLC到变频器，关键看变频器是否对调任意两相。

图解渲染中…
p1：PLC根据HMI指令输出FWD/REV方向信号d1：变频器决定U/V/W三相的相序输出m1：三相按U-V-W顺序接入，定子磁场正转m2：任意两相对调后，定子磁场反转
9第 9 页 · 正反转控制原理

PLC正反转控制程序

pascal

结构化文本(ST)写正反转:三菱GX Works / 西门子TIA SCL通用,每个赋值对应梯形图一个网络。

代码高亮加载中…

两行赋值即两个梯形图网络:OR M0 是自保持触点,AND NOT 是互锁条件,输出再叠一道互锁。

10第 10 页 · PLC正反转控制程序

触摸屏正反转界面设计

触摸屏正反转界面从规划到下载调试共五步，逻辑层层递进。

1
规划界面分区
将界面分为控制区与状态区，布局清晰便于操作
2
拖放控制按钮
放置启动、停止、正转、反转四个按钮，选位状态切换类型
3
绑定PLC变量
按钮写入对应PLC地址：启动M0.0、正转M0.1、反转M0.2、停止M0.3
4
配置状态指示
状态区放运行灯与方向灯，颜色属性绑定同组变量，亮灭直观
5
设置互锁下载
按钮勾选互锁条件防正反转同时触发，编译后下载到触摸屏
11第 11 页 · 触摸屏正反转界面设计

触摸屏按钮的脚本编程

c

按钮按下与释放两个事件分别写脚本，实现启动与停止的命令下发

代码高亮加载中…

按下事件做系统就绪与反转互锁的双层校验；释放事件只复位、不重复校验——因为操作者已主动放弃。

12第 12 页 · 触摸屏按钮的脚本编程

PLC与触摸屏联合调试

从编程下载到现场联调，沿箭头看完整调试闭环。

图解渲染中…
B1：通信握手节点，确认PLC与HMI数据互通D3：现场联调节点，需带真实负载验证
13第 13 页 · PLC与触摸屏联合调试

实验接线与硬件准备

接线按"先核对、再主控、再通信、最后上电"的顺序推进，每步都为下一步铺路。

1
清点硬件
核对PLC、HMI、变频器、接触器、电机型号与数量，确认无损坏
2
主回路接线
电源经断路器到变频器，U/V/W接电机，主回路串接触器做主控
3
控制回路接线
PLC输出接接触器线圈与变频器启停端子，DI/DO按功能对接
4
通信线连接
HMI的COM口对接PLC的RS485口，A对A、B对B，避免收发接反
5
通电前检查
万用表核对线路通断与绝缘，确认接地良好后再分级上电测试
14第 14 页 · 实验接线与硬件准备

程序下载与监控

把程序从电脑传到设备，再实时观察运行状态——这是系统上线的最后一道关。

1
PLC程序下载
通过编程电缆将编译无误的程序写入PLC，确保控制逻辑就位
2
触摸屏工程下载
将编译通过的界面工程传到触摸屏，建立可视化操作界面
3
联机通信验证
检查PLC与触摸屏通信状态，确认变量地址读写正常
4
在线监控调试
实时监视变量状态与I/O，定位故障并优化运行参数
15第 15 页 · 程序下载与监控

正反转功能测试

从单一动作到异常路径，逐项排除隐患，确保正反转系统可靠运行。

1
单向响应测试
分别点动正/反/停按钮，确认接触器和电机动作正确
2
互锁保护验证
正转运行中直接按反转，或同时按正反转，系统应拒绝并报警
3
状态显示同步
触摸屏上的方向指示、频率值必须与PLC实际输出实时一致
4
异常边界测试
急停、过流、变频器故障时，系统能否正确停车并显示故障代码
16第 16 页 · 正反转功能测试

正反转控制自测

点击作答

在PLC控制变频器正反转系统中，为什么正转和反转输出必须互锁？

17第 17 页 · 正反转控制自测

变频器工作原理

上一页我们验证了正反转，但工厂里传送带常常要『快一点、慢一点』地调速——这就要靠变频器。从电机本身说起：转速和电源频率成正比，所以『变频』才是调速的根。

变频器的本质任务
改变电源频率 f 来调节异步电机转速 n
调速原理与公式
n=60f/p(1-s)；主电路走 AC→DC→AC 三步
关键参数
频率源、加/减速时间、V/F 曲线、上/下限频率
三种控制模式
面板按键、外部端子、通信（与 PLC 联动）
调光台灯的旋钮对应 →变频器

旋钮平滑改亮度，变频器平滑改频率→转速；都是『无级』调节

n=60fp(1−s)n = \dfrac{60f}{p}(1-s)
18第 18 页 · 变频器工作原理

PLC与变频器通信连接

从 PLC 出发看三条通往变频器的并行支路，每条支路对应一种控制方式

图解渲染中…
AO：输出连续电压或电流，用调节运行频率DO：输出开关信号，控制启停与正反转COM：总线协议读写参数，包含频率与状态
19第 19 页 · PLC与变频器通信连接

PLC控制变频器程序

plaintext

用结构化文本(ST)实现启停自锁、方向互锁、多段速映射与频率模拟量输出

代码高亮加载中…

11行OR自身实现启停自锁;16行互锁防正反转短路;22行CASE把档位翻译为Hz;33行停车归零防电流冲击

20第 20 页 · PLC控制变频器程序

触摸屏变频器控制界面

设计变频器控制界面按功能模块拆分，频率、启停、方向、状态缺一不可。

1
频率设定区
数值输入框让操作员写入目标频率，定义电机转速
2
启停按钮
运行/停止按钮控制变频器启动和关断电机
3
方向选择
正/反转切换开关决定电机转向
4
状态监控
实时显示当前频率、电流、电压等运行参数
21第 21 页 · 触摸屏变频器控制界面

变频器参数设置

plaintext

用 PLC 的 IVBWR 批量写指令把运行模式、上下限频率、加减速时间一次性灌进变频器。

代码高亮加载中…

Pr.79 选 2 让 PLC 接管控制权；Pr.1 上限 50Hz 对应电机额定；Pr.7/Pr.8 加减速 5s 决定启停冲击；IVBWR 一次写完节省通信周期。

22第 22 页 · 变频器参数设置

变频器控制实验接线

先核对信号类型与端子，再完成接线、校准和试车，确保模拟量能稳定控制变频器。

1
断电核对
断电后按双方手册确认AO、AI及公共端，端子编号不能凭外观猜
2
匹配信号
将PLC输出与变频器输入设为相同类型：0–10 V或4–20 mA
3
接通回路
电压接AO+到AI、AO−到COM；电流接I+、I−，不要接开关量端
4
规范布线
采用屏蔽双绞线，屏蔽层在控制柜单端接地，信号线避开动力线
5
上电校准
先断电机，通电后测零点和满量程，再缓慢增加模拟量
6
联锁试车
设置频率上下限，确认转向与急停；异常立即断电检查
23第 23 页 · 变频器控制实验接线

变频器运行调试

变频器调试遵循'先单体后联合'原则，每一步都有明确的验证目标。

1
参数核对
逐项检查控制方式、频率源、加减速时间等关键参数
2
面板点动
用变频器面板点动电机，确认相序与转向正确
3
频率给定测试
验证频率显示与实际转速对应，调速通道无误
4
PLC通信联调
PLC下发启停与频率指令，验证变频器响应正常
5
触摸屏联动
HMI按钮发出指令，观察状态反馈是否同步
6
负载试运行
带负载长时间运行，检查温升、振动与调速平稳性
24第 24 页 · 变频器运行调试

触摸屏实时监控功能

把变频器的运行数据搬到触摸屏上，分五步走通变量、显示、曲线、参数与联调。

1
定义监控变量
在PLC地址表中建立频率、电流对应的读取地址
2
绘制数值元件
界面放置数字显示控件并绑定变量地址
3
配置趋势曲线
添加实时曲线控件，设置纵轴量程对应物理量
4
设置采样参数
设定采样周期、数据缓冲长度与刷新方式
5
联机调试验证
下载工程后运行设备，观察显示与曲线同步变化
25第 25 页 · 触摸屏实时监控功能

变频器控制自测

点击作答

PLC通过RS485通信控制变频器运行时，程序中最关键的一步是什么？

26第 26 页 · 变频器控制自测

本套图解核心要点

  • ✓通信三要素：协议、地址、波特率缺一不可
  • ✓变量映射是PLC与HMI的解耦层
  • ✓变频器控制分频率给定与启停指令
  • ✓综合应用本质是分层协同
延伸主题：PID闭环调速进阶多变频器主从同步PROFINET工业以太网
27第 27 页 · 本套图解核心要点

课后思考

3个开放性问题，带参考答案

课后思考
3个开放性问题，带参考答案
28第 28 页 · 课后思考