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。
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，可视范围提高到 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、高速外部总线及 64M DDR 内存。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 内存使得画面的切换速度更快
2需求分析：
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
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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。
3控制要求：
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。
4选型依据：
本设计所采用可编程序控制器型号为SIEMENS SIMATIC S7-200 CPU224。S7--200 CPU存储器范围及特性如图4-1所示，由图可见CPU224型号的S7-200其综合性能较强，完全可以承担此设计任务，而且价格低廉，性价比突出。
表4-1 S7--200 CPU存储器范围及特性
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5 总体设计：
5.1 控制系统硬件设计：
触摸屏控制PLC变频调速系统的硬件结构如图5-1所示。
编程PC 触摸屏 Smart-700 可编程逻辑控制器 西门子S7-200 变频器 MM-440 电动机
图5-1触摸屏控制PLC变频调速系统的硬件结构
控制系统硬件结构主要包括：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）。
5.2模块功能
5.2.1 可编程控制模块
该模块是整个控制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。
S7-200结构简图如图5-2所示， S7-200运行框图5-3所示。
图5-2 S7-200结构简图 第 5 页 共 24页
图5-3 S7-200运行框图
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。
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。
图5-4 PLC中输入和输出控制
5.2.2可编程控制器的工作方式
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PLC工作的全过程可用三个部分来表示。
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，停电保持范围设定，系统通信参数配置级其他初始化处理等。
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：
读输入→处理通信请求→执行逻辑控制程序→写输出→执行CPU自诊断。
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。
图5-6 PLC循环工作扫描过程
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