項(xiàng)目5：探秘變頻器任務(wù)5.1認(rèn)識(shí)變頻器【知識(shí)目標(biāo)】1.了解變頻器產(chǎn)生、定義與分類；2.了解變頻器基本結(jié)構(gòu)與控制原理；3.了解變頻器典型應(yīng)用與發(fā)展前景?！灸芰δ繕?biāo)】

1.能夠利用互聯(lián)網(wǎng)查找變頻器相關(guān)資料；2.能夠撰寫變頻器應(yīng)用調(diào)研報(bào)告.任務(wù)描述通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)查找、收集變頻器應(yīng)用工程案例以及應(yīng)用場(chǎng)景，了解變頻器的起源、發(fā)展、特點(diǎn)、基本應(yīng)用，列舉市場(chǎng)上的變頻器品牌和主流型號(hào)，完成變頻器應(yīng)用調(diào)研報(bào)告。【任務(wù)要求】1.通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)了解變頻器的起源、發(fā)展以及變頻器常用品牌與主流型號(hào)。2.在互聯(lián)網(wǎng)上收集變頻器應(yīng)用工程案例。3.討論變頻器的特點(diǎn)、典型應(yīng)用領(lǐng)域。4.完成變頻器應(yīng)用調(diào)研報(bào)告?！救蝿?wù)環(huán)境】1.具備網(wǎng)絡(luò)功能的變頻器實(shí)訓(xùn)室。2.變頻器應(yīng)用技術(shù)課程網(wǎng)站。

1.變頻器的產(chǎn)生直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)和交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)先后誕生于19世紀(jì)，距今已有100多年的歷史，并已成為動(dòng)力機(jī)械的主要驅(qū)動(dòng)裝置。由于技術(shù)上的原因，在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，占整個(gè)電力拖動(dòng)系統(tǒng)80%左右的不變速拖動(dòng)系統(tǒng)中采用的是交流電動(dòng)機(jī)，而在需要進(jìn)行調(diào)速控制的拖動(dòng)系統(tǒng)中則基本上采用直流電動(dòng)機(jī)。但由于結(jié)構(gòu)上的原因，直流電動(dòng)機(jī)存在以下顯著缺點(diǎn)：

（1）需要定期更換電刷和換向器，維護(hù)保養(yǎng)困難，壽命較短。（2）由于直流電動(dòng)機(jī)存在換向火花，難以應(yīng)用于存在易燃易爆氣體的惡劣環(huán)境。（3）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以制造大容量、高轉(zhuǎn)速和高電壓的直流電動(dòng)機(jī)。上述存在問(wèn)題解決途徑之一是利用可調(diào)速交流電動(dòng)機(jī)代替直流電動(dòng)機(jī)。因此，很久以來(lái)，交流調(diào)速系統(tǒng)成為電動(dòng)機(jī)領(lǐng)域主要研究方向之一。但直至20世紀(jì)70年代，交流調(diào)速系統(tǒng)的研究開發(fā)一直未能得到真正能夠令人滿意的成果，也因此限制了交流調(diào)速系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。也正是因?yàn)檫@個(gè)原因，在工業(yè)生產(chǎn)中大量使用的諸如風(fēng)機(jī)、水泵等需要進(jìn)行調(diào)速控制的電力拖動(dòng)系統(tǒng)中不得不采用擋板和閥門來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)速和流量。這種做法不但增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，也造成了能源的浪費(fèi)，。經(jīng)歷了20世紀(jì)70年代中期的第二次石油危機(jī)之后，人們充分認(rèn)識(shí)到了節(jié)能工作的重要性，并進(jìn)一步重視和加強(qiáng)了對(duì)交流調(diào)速系統(tǒng)的研究開發(fā)工作，隨著同時(shí)期內(nèi)電力電子技術(shù)的發(fā)展，作為交流調(diào)速系統(tǒng)核心的變頻技術(shù)也得到了顯著的發(fā)展，并逐漸進(jìn)入了實(shí)用階段。關(guān)聯(lián)知識(shí)☆5.1.1變頻器的產(chǎn)生與定義第一代電力半導(dǎo)體器件是以1956年出現(xiàn)的晶閘管為代表。晶閘管是電流控制型開關(guān)器件，只能通過(guò)門極控制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)斷，因此也稱為半控器件。由晶閘管組成的變頻器工作頻率較低，應(yīng)用范圍很窄。第二代電力半導(dǎo)體器件以門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）和電力晶體管（GTR）為代表。這兩種電力半導(dǎo)體器件是電流控制型自關(guān)斷開關(guān)器件，可以方便地實(shí)現(xiàn)逆變和斬波，但其工作頻率仍然不高，一般在5kHz以下。盡管該階段已經(jīng)出現(xiàn)了脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)，但因斬波頻率和最小脈寬都受到限制，難以獲得較為理想的正弦脈寬調(diào)制波形，會(huì)使異步電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速時(shí)產(chǎn)生刺耳的噪聲，因而限制了變頻器的推廣和應(yīng)用。第三代電力半導(dǎo)體器件是以電力MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）和絕緣柵雙極性晶體管（IGBT）為代表，在20世紀(jì)70年代開始應(yīng)用。這兩種電力半導(dǎo)體器件是電壓型自關(guān)斷器件，其開關(guān)頻率可達(dá)到20kHz以上，由于采用脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)，由MOSFET或IGBT構(gòu)成的變頻器應(yīng)用于異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，噪聲可大大降低。目前，由MOSFET或IGBT構(gòu)成的變頻器已在工業(yè)控制等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。第四代電力半導(dǎo)體器件是以智能化功率集成電路（PIC）和智能功率模塊（IPM）為代表。它們實(shí)現(xiàn)了開關(guān)頻率的高速化、低導(dǎo)通電壓的高效化和功率器件的集成化，另外還可集成邏輯控制、保護(hù)、傳感及測(cè)量等變頻器輔助功能。目前，由PIC或IPM構(gòu)成的變頻器是眾多變頻器生產(chǎn)廠家的主要研究、生產(chǎn)方向。

2.變頻器的定義變頻器的發(fā)展初期，不同的開發(fā)制造商對(duì)變頻器有不同的定義。為使這一新型的工業(yè)控制裝置的生產(chǎn)和發(fā)展規(guī)范化，工控行業(yè)對(duì)變頻器作了如下精確定義：“利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將電壓和頻率固定不變的工頻交流電源變換成電壓和頻率可變的交流電源，供給交流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過(guò)流/過(guò)壓/過(guò)載保護(hù)等功能的電能變換控制裝置稱為變頻器（VariableVoltageVariableFrequency，簡(jiǎn)稱VVVF）。

3.變頻器的分類變頻器可按照用途、控制方式、主電路結(jié)構(gòu)、變頻電源性質(zhì)、調(diào)壓方式等方法進(jìn)行分類，見表5-1。

1.變頻器基本結(jié)構(gòu)目前，變頻器的變換環(huán)節(jié)大多采用交—直—交變頻變壓方式。該方式是先把工頻交流電通過(guò)整流器變換成直流電，然后再把直流電逆變成頻率、電壓連續(xù)可調(diào)的交流電。變頻器主要由主電路和控制電路組成，其中主電路包括整流電路、直流中間電路和逆變電路3部分，其基本結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。

圖5-1交-直-交變頻器的基本結(jié)構(gòu)

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5.1.2變頻器基本結(jié)構(gòu)與控制原理

（1）變頻器主電路。給異步電動(dòng)機(jī)提供可調(diào)頻、調(diào)壓電源的電力變換電路，稱為主電路。圖5-2所示為通用變頻器主電路。

圖5-2通用變頻器主電路

（2）變頻器控制電路。變頻器的控制電路為主電路提供控制信號(hào)，其主要任務(wù)是完成對(duì)逆變器開關(guān)元件的開關(guān)控制和提供多種保護(hù)功能。通用變頻器控制電路框圖如圖5-3所示，主要由主控板、鍵盤與顯示板、電源板與驅(qū)動(dòng)板、外接控制電路等構(gòu)成。

圖5-3通用變頻器控制電路框圖

2.變頻器工作原理將直流電變換為交流電的過(guò)程稱為逆變，完成逆變功能的裝置稱為逆變器。本項(xiàng)目以三相逆變器為例，說(shuō)明其工作原理。三相逆變器電路結(jié)構(gòu)與輸出電壓波形如圖5-4所示，圖中陰影部分表示各逆變管的導(dǎo)通時(shí)間。

圖5-4三相逆變器電路結(jié)構(gòu)與輸出電壓波形a）電路結(jié)構(gòu)b）

各開關(guān)元件的導(dǎo)通情況c）輸出電壓波形

1.變頻器的典型應(yīng)用（1）節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用。在工控領(lǐng)域，變頻調(diào)速已被認(rèn)為是最理想、最有發(fā)展前途的調(diào)速方式之一。（2）自動(dòng)控制系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用。由于變頻器內(nèi)置有16位或32位的微處理器，具有多種算術(shù)邏輯運(yùn)算和智能控制功能，故在自動(dòng)控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。如化纖行業(yè)中的卷繞、拉伸、計(jì)量，玻璃行業(yè)中的平板玻璃退火爐、玻璃窯攪拌、拉邊機(jī)，電弧爐的自動(dòng)加料、配料系統(tǒng)以及電梯的智能控制等。（3）產(chǎn)品工藝和質(zhì)量領(lǐng)域的應(yīng)用。變頻器還可以廣泛用于傳送、起重、擠壓和機(jī)床等各種機(jī)械設(shè)備控制領(lǐng)域，它可以提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量，減少設(shè)備的沖擊和噪聲，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。此外，采用變頻調(diào)速控制可使機(jī)械系統(tǒng)得到簡(jiǎn)化，操作和控制更加方便，有的甚至可以改變?cè)械墓に囈?guī)范，從而提高整個(gè)設(shè)備的性能。（4）家用電器領(lǐng)域的應(yīng)用。除了工業(yè)相關(guān)行業(yè)，在普通家庭中，節(jié)約電能、提高家用電器性能、保護(hù)環(huán)境等方面也受到越來(lái)越多的關(guān)注，變頻家用電器成為變頻器的另一個(gè)廣闊市場(chǎng)。帶有變頻控制的冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)等，在節(jié)電、降噪、提高控制精度等方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。

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5.1.3變頻器典型應(yīng)用與發(fā)展前景

2.變頻器的發(fā)展前景探究（1）高性能化。隨著微電子技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，變頻器將向高性能、高精度方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的精確控制和優(yōu)化。（2）智能化。隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、AI等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，變頻器將向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷、數(shù)據(jù)分析等功能，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。（3）集成化。雖然單個(gè)功率器件的效率越來(lái)越高，控制簡(jiǎn)化，但電能的復(fù)雜性給生產(chǎn)和測(cè)試帶來(lái)不便。智能功率模塊（IPM）是將功率器件的配置、散熱乃至驅(qū)動(dòng)問(wèn)題在模塊中解決，因而性能更穩(wěn)定，可靠性更高。即隨著電力電子器件的不斷發(fā)展和應(yīng)用，變頻器將向集成化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)更小、更輕、更高效的設(shè)計(jì)，從而降低成本和能耗。（4）多功能化。隨著工業(yè)自動(dòng)化、智能制造、新能源等領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用，變頻器將向多功能化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同負(fù)載的控制和適應(yīng)，滿足不同領(lǐng)域和應(yīng)用的需求。（5）綠色化。隨著環(huán)保意識(shí)的提高和能源消耗的壓力，變頻器將向綠色化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的高效控制和能源的節(jié)約利用，降低對(duì)環(huán)境的影響?？傊冾l器的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)將是高性能化、智能化、集成化、多功能化和綠色化等。需要不斷提高技術(shù)水平和創(chuàng)新能力，滿足不同領(lǐng)域和應(yīng)用的需求，為工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。

1.收集變頻器相關(guān)信息搜索關(guān)鍵詞“什么是變頻器”、“變頻器的由來(lái)”、“變頻器的特點(diǎn)”、“變頻器的發(fā)展”、“變頻器品牌”、“變頻器主流型號(hào)”、“變頻器應(yīng)用工程案例”。2.撰寫變頻器應(yīng)用調(diào)研報(bào)告查找變頻器應(yīng)用相關(guān)素材，學(xué)習(xí)小組分工完成調(diào)研報(bào)告（“變頻器在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀”、“變頻器常用品牌與主流型號(hào)”、“變頻器外圍設(shè)備”、“變頻器發(fā)展現(xiàn)狀”任選一題完成）。參考格式如下（詳見教材）：

任務(wù)實(shí)施☆5.1.4撰寫變頻器應(yīng)用調(diào)研報(bào)告登錄三菱電機(jī)自動(dòng)化（中國(guó)）有限公司網(wǎng)站（）或工控人家園網(wǎng)（/），收集、學(xué)習(xí)如下資料。（1）《三菱通用變頻器FR-E740使用手冊(cè)》；（2）《三菱通用變頻器FR-E700使用手冊(cè)（應(yīng)用篇）》。

任務(wù)實(shí)施☆

5.1.5下載課程學(xué)習(xí)資源

【知識(shí)目標(biāo)】1.了解FR-E700系列變頻器硬件配置；2.了解FR-E700系列變頻器操作面板；【能力目標(biāo)】

1.能正確操作FR-E700系列變頻器操作面板；2.能正確連接FR-E700系列變頻器輸入、輸出電路；任務(wù)描述通過(guò)參觀變頻器應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)室，了解FR-E700系列變頻器硬件配置以及運(yùn)行與操作模式。能正確識(shí)別變頻器型號(hào)以及含義、FR-E700系列變頻器控制面板各部分名稱與功能；能正確、規(guī)范操作實(shí)訓(xùn)裝置。

任務(wù)5.2認(rèn)識(shí)三菱FR-E700系列變頻器和工作環(huán)境

【任務(wù)要求】1.認(rèn)識(shí)實(shí)訓(xùn)室變頻器，能正確識(shí)別型號(hào)以及型號(hào)含義。2.認(rèn)識(shí)FR-E700系列變頻器控制面板各部分名稱以及功能。3.按要求設(shè)置FR-E700系列變頻器參數(shù)。4.按要求連接FR-E700系列變頻器輸入、輸出電路并檢驗(yàn)是否有效。5.按要求正確、規(guī)范操作實(shí)訓(xùn)裝置?！救蝿?wù)環(huán)境】1.每學(xué)習(xí)小組配套FR-E700系列變頻器實(shí)訓(xùn)裝置一套。2.每學(xué)習(xí)小組配套若干導(dǎo)線、工具等。

三菱公司的變頻器是較早進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的產(chǎn)品。三菱公司近年來(lái)應(yīng)用較廣泛的是700系列變頻器，共包括A700、D700、E700、F700四種類型。700系列變頻器在端子排布和參數(shù)設(shè)置上具有共通性，因此，只要了解了其中一種類型的變頻器，就可以觸類旁通，其基本參數(shù)和外部接線基本一致。三菱700系列變頻器常用產(chǎn)品如圖5-5所示。

圖5-5常用三菱700系列變頻器產(chǎn)品a）FR-A700系列b）FR-D700系列c）FR-E700系列d）FR-F700系列

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5.2.1初識(shí)三菱FR-E700系列變頻器本項(xiàng)目以三菱FR-E700系列FR-E740型變頻器為例進(jìn)行介紹。FR-E740型變頻器的型號(hào)、銘牌及其基本結(jié)構(gòu)如圖5-6所示。

圖5-6三菱FR-E740型變頻器型號(hào)、銘牌及其基本結(jié)構(gòu)

1.FR-E740型變頻器接線圖圖5-7所示為FR-E740型變頻器的基本接線圖。圖5-7三菱FR-E740型變頻器基本接線圖

2.FR-E740型變頻器端子功能（1）主電路端子功能FR-E740型變頻器主電路端子主要包括交流電源輸入、變頻器輸出等端子。端子功能見表5-4。

（2）控制電路端子功能FR-E740型變頻器控制電路端子包括接點(diǎn)輸入、頻率設(shè)定、繼電器輸出、集電極輸出、模擬電壓輸出和通信六個(gè)部分。各端子的功能可通過(guò)調(diào)整相關(guān)參數(shù)的值進(jìn)行變更，在出廠初始值的情況下，各控制電路端子的功能見表5-5（詳見教材）。FR-E740型變頻器操作面板如圖5-8所示。其上半部分為面板顯示器，下半部分為M旋鈕和各種按鍵。

圖5-8三菱FR-E740型變頻器操作面板

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5.2.2三菱FR-E700系列變頻器操作面板

FR-E740型變頻器操作面板旋鈕、按鍵功能和運(yùn)行狀態(tài)顯示分別見表5-6、表5-7。

在實(shí)驗(yàn)室管理員指導(dǎo)下參觀變頻器應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)室，了解三菱FR-E700系列變頻器硬件配置以及軟元件資源。并按照要求填寫表5-8。

任務(wù)實(shí)施☆5.2.3認(rèn)識(shí)實(shí)訓(xùn)室三菱FR-E700系列變頻器按照?qǐng)D5-9所示三菱FR-E740型變頻器基本接線圖正確連接主電路、控制電路，且要求起動(dòng)命令由外部端子STF/STR發(fā)出，頻率命令由M旋鈕設(shè)定。變頻器參數(shù)設(shè)定后好請(qǐng)根據(jù)設(shè)定情況填寫入表5-14中。

圖5-9三菱FR-E740型變頻器基本接線圖任務(wù)實(shí)施☆5.2.4連接三菱FR-E700系列變頻器主電路、控制電路下面以電機(jī)正轉(zhuǎn)為例介紹連接、參數(shù)設(shè)定是否正確驗(yàn)證方法，先將R、S、T接入三相交流電源，然后按步驟完成以下操作。（1）將STF端子外接開關(guān)閉合，查看三相異步電機(jī)是否正傳。若正傳則說(shuō)明連接與參數(shù)設(shè)定正確，反之則說(shuō)明連接不正確或參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤。（2）旋動(dòng)M旋鈕，查看三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)速是否按要求變化。如在一定范圍內(nèi)正常變化則說(shuō)明參數(shù)設(shè)定正確，反之則說(shuō)明參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤。

【知識(shí)目標(biāo)】1.了解變頻器額定參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)、產(chǎn)品選型及使用注意事項(xiàng)。2.掌握三菱FR-E700系列變頻器運(yùn)行模式和參數(shù)設(shè)置方法【能力目標(biāo)】

1.能夠進(jìn)行化工企業(yè)變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2.能夠根據(jù)變頻控制系統(tǒng)控制要求選擇并設(shè)置參數(shù)。3.能夠進(jìn)行變頻控制系統(tǒng)硬件接線，并利用實(shí)訓(xùn)裝置進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。

任務(wù)5.3化工企業(yè)變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)描述某化工企業(yè)工藝流程如圖5-10所示。請(qǐng)使用FR-E740型變頻器實(shí)現(xiàn)此控制功能，完成變頻控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、相關(guān)參數(shù)設(shè)置以及聯(lián)機(jī)調(diào)試。

圖5-10化工企業(yè)工藝流程圖

控制要求：（1）分別對(duì)M01、M02、M03進(jìn)行控制。其中M02和M03能自動(dòng)跟隨M01 速度。（2）M02和M03能在手動(dòng)情況下用電位器進(jìn)行調(diào)速。（3）M01故障后，M02、M03自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。（4）三臺(tái)電動(dòng)機(jī)的功率為M01為3.7kW，M02和M03為2.2kW。且均需要設(shè)置過(guò)載保護(hù)環(huán)節(jié)。（5）對(duì)于M01來(lái)說(shuō)，運(yùn)行頻率既能設(shè)定為2段速度，即從低到高依次為25Hz和50Hz，也能通過(guò)電位器簡(jiǎn)單設(shè)定速度。

【任務(wù)要求】1.利用FR-E740型變頻器進(jìn)行化工企業(yè)變頻控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。2.根據(jù)控制要求設(shè)定變頻器參數(shù)。3.正確連接輸入、輸出電路。4.聯(lián)機(jī)調(diào)試。【任務(wù)環(huán)境】1.兩人一組，根據(jù)工作任務(wù)進(jìn)行合理分工。2.每組配套FR-E740型變頻器實(shí)訓(xùn)裝置一套。3.每組配套若干導(dǎo)線、工具等?！究己嗽u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)】該任務(wù)考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表5-10所示。

1.變頻器額定參數(shù)（1）輸入側(cè)額定值。變頻器輸入側(cè)的額定值主要包括電壓和相數(shù)。在我國(guó)的中小容量變頻器中，輸入側(cè)的額定參數(shù)有以下幾種情況（均為線電壓）。（2）輸出側(cè)額定值。變頻器輸出側(cè)的額定值主要包括輸出電壓額定值、輸出電流額定值、輸出容量、適用電動(dòng)機(jī)功率以及過(guò)載能力等。1）輸出電壓額定值UN（單位為V）。變頻器輸出電壓額定值是指輸出電壓中的最大值。大多數(shù)情況下，它就是輸出頻率等于電動(dòng)機(jī)額定頻率時(shí)的輸出電壓值。通常，輸出電壓的額定值總是和輸入電壓的額定值相等。2）輸出電流額定值IN（單位為A）。輸出電流額定值是指允許長(zhǎng)時(shí)間輸出的最大電流，是用戶進(jìn)行變頻器選型的主要依據(jù)。3）輸出容量SN（單位為kVA）。SN與UN和IN的關(guān)系為

。4）適用電動(dòng)機(jī)功率PN（單位為kW）。變頻器規(guī)定的適用電動(dòng)機(jī)功率，適用于長(zhǎng)期連續(xù)負(fù)載運(yùn)行。對(duì)于各種變動(dòng)負(fù)載，則不適用。此外，適用電動(dòng)機(jī)功率PN是針對(duì)四極電動(dòng)機(jī)而言，若拖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)是六極或其他，則相應(yīng)的變頻器容量加大。5）過(guò)載能力。變頻器的過(guò)載能力是指其輸出電流超過(guò)額定電流的允許范圍和時(shí)間。大多數(shù)變頻器都規(guī)定為150%、60s或180%、0.5s。

關(guān)聯(lián)知識(shí)☆5.3.1變頻器技術(shù)規(guī)格、產(chǎn)品選型及使用注意事項(xiàng)

2.變頻器技術(shù)指標(biāo)（1）頻率范圍。頻率范圍是指變頻器能夠輸出的最低頻率fmin和最高頻率fmax。不同類型變頻器規(guī)定的頻率范圍不盡相同。通常，最低工作頻率為0.1～1Hz，最高工作頻率為120～650Hz。（2）頻率精度。頻率精度是指變頻器頻率給定值不變的情況下，當(dāng)溫度、負(fù)載變化，電壓波動(dòng)或長(zhǎng)時(shí)間工作后，變頻器的實(shí)際輸出頻率與設(shè)定頻率之間的最大誤差與最高工作頻率之比的百分?jǐn)?shù)。通常，由數(shù)字量給定時(shí)的頻率精度比模擬量給定時(shí)的頻率精度高一個(gè)數(shù)量級(jí)，后者能達(dá)到±0.05%，前者通常能達(dá)到±0.01%。（3）頻率分辨率。頻率分辨率是指輸出頻率的最小改變量，即每相鄰兩檔頻率之間的最小差值，一般分為模擬設(shè)定分辨率和數(shù)字設(shè)定分辨率。對(duì)于數(shù)字設(shè)定式的變頻器，頻率分辨率決定于微機(jī)系統(tǒng)的性能，在整個(gè)頻率范圍（如0.5～400Hz）內(nèi)是一個(gè)常數(shù)（如±0.01Hz）。對(duì)于模擬設(shè)定式的變頻器，其頻率分辨率還與頻率給定電位器的分辨率有關(guān)，一般可以達(dá)到最高輸出頻率的±0.05Hz。（4）速度調(diào)節(jié)范圍控制精度和轉(zhuǎn)矩控制精度。現(xiàn)有變頻器的速度調(diào)節(jié)范圍控制精度能達(dá)到±0.

005%，轉(zhuǎn)矩控制精度能達(dá)到±3%。

3.變頻器產(chǎn)品選型（1）變頻器類型的選擇。變頻器類型的選擇，一般根據(jù)負(fù)載的要求進(jìn)行。1）風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載，由于低速下負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，通?？梢赃x用普通功能型變頻器。2）恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載，例如攪拌機(jī)、傳送帶、起重機(jī)的平移結(jié)構(gòu)等，有如下兩種情況。①采用普通功能型變頻器。為了保證低速時(shí)的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，常需要采用加大電機(jī)和變頻器容量的方法，以提高低速轉(zhuǎn)矩。②采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的多功能型U/f控制變頻器，實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的恒速運(yùn)行。（2）變頻器容量的選擇。變頻器容量通常用額定輸出電流、輸出容量、適用電機(jī)功率表示。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)四極電機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載，變頻器的容量可根據(jù)適用電機(jī)的功率選擇。對(duì)于其他極數(shù)電機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載、變動(dòng)負(fù)載、斷續(xù)負(fù)載和短時(shí)負(fù)載，因其額定電流比標(biāo)準(zhǔn)四極電機(jī)大，不能根據(jù)適用電機(jī)的功率選擇變頻器容量。變頻器的容量應(yīng)按運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的最大工作電流來(lái)選擇，即IN≥IMmax式中IN—變頻器的額定電流，單位為A；IMmax—電機(jī)的最大工作電流，單位為A。

（3）變頻器外圍設(shè)備及其選擇。在選定了變頻器之后，下一步的工作就是根據(jù)需要選擇與變頻器配合工作的各種外圍設(shè)備。正確選擇變頻器外圍設(shè)備是保證變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正常工作的必備條件。外圍設(shè)備通常指配件，分為常規(guī)配件和專用配件，通用變頻器常用外圍設(shè)備如圖5-11（詳見教材）所示。圖5-10中，低壓斷路器和接觸器為常規(guī)配件；交流電抗器、濾波器、制動(dòng)電阻、直流電抗器和輸出交流電抗器是專用配件。1）常規(guī)配件的選擇。由于變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電機(jī)的起動(dòng)電流可控制在較小范圍內(nèi)，因此電源側(cè)低壓斷路器、接觸器的額定電流可按變頻器的額定電流來(lái)選用。2）專用配件的選擇。專用配件的選擇應(yīng)以變頻器廠家提供的用戶手冊(cè)中的要求為依據(jù)，不可盲目選取。

4.變頻器使用注意事項(xiàng)三菱FR-E700系列變頻器雖然是高可靠性產(chǎn)品，但周邊電路的連接方法錯(cuò)誤以及運(yùn)行、使用方法不當(dāng)也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品壽命縮短或損壞。運(yùn)行前請(qǐng)務(wù)必重新確認(rèn)下列注意事項(xiàng)。（1）電源及電機(jī)接線的壓接端子推薦使用帶絕緣套管的端子。（2）電源若向變頻器的輸出端子（U、V、W）通電，則會(huì)導(dǎo)致變頻器損壞。因此請(qǐng)務(wù)必防止此種接線。（3）接線時(shí)請(qǐng)勿在變頻器內(nèi)留下電線切屑。電線切屑可能會(huì)導(dǎo)致異常、故障、誤動(dòng)作發(fā)生。請(qǐng)保持變頻器的清潔。在控制柜等上鉆安裝孔時(shí)請(qǐng)勿使切屑粉掉進(jìn)變頻器內(nèi)。（4）為確保電壓降在2%以內(nèi)請(qǐng)用適當(dāng)規(guī)格的電線進(jìn)行接線。變頻器和電機(jī)間的接線距離較長(zhǎng)時(shí)，特別是低頻率輸出時(shí)，會(huì)由于主電路電纜的電壓降而導(dǎo)致電機(jī)的轉(zhuǎn)矩下降。（5）接線總長(zhǎng)請(qǐng)不要超過(guò)500m。尤其是長(zhǎng)距離接線時(shí)，由于接線寄生電容所產(chǎn)生的充電電流會(huì)引起高響應(yīng)電流限制功能下降，變頻器輸出側(cè)連接的設(shè)備可能會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作或異常，因此請(qǐng)務(wù)必注意總接線長(zhǎng)度。（6）電磁波干擾。變頻器輸入／輸出（主電路）包含有高次諧波成分，可能干擾變頻器附近的通訊設(shè)備（如AM收音機(jī)）。這種情況下安裝無(wú)線電噪音濾波器FR-BIF（輸入側(cè)專用）、線噪音濾波器FR-BSF01、FR-BLF等選件，可以將干擾降低。

（7）在變頻器的輸出側(cè)請(qǐng)勿安裝移相用電容器或浪涌吸收器、無(wú)線電噪音濾波器等。否則將導(dǎo)致變頻器故障、電容器和浪涌抑制器的損壞。（8）運(yùn)行后若要進(jìn)行接線變更等作業(yè)，請(qǐng)?jiān)谇袛嚯娫?0分種后用萬(wàn)用表測(cè)試電壓后再進(jìn)行。切斷電源后一段時(shí)間內(nèi)電容器仍然有高壓電，非常危險(xiǎn)。（9）變頻器輸出側(cè)的短路或接地可能會(huì)導(dǎo)致變頻器模塊損壞。1）由于周邊電路異常而引起的反復(fù)短路、接線不當(dāng)、電機(jī)絕緣電阻低下而實(shí)施的接地都可能造成變頻器模塊損壞，因此在運(yùn)行變頻器前請(qǐng)充分確認(rèn)電路的絕緣電阻。2）在接通電源前請(qǐng)充分確認(rèn)變頻器輸出側(cè)的對(duì)地絕緣、相間絕緣。使用特別舊的電機(jī)、或者使用環(huán)境較差時(shí)，請(qǐng)務(wù)必切實(shí)進(jìn)行電機(jī)絕緣電阻的確認(rèn)。（10）不要使用變頻器輸入側(cè)的電磁接觸器啟動(dòng)／停止變頻器。變頻器的啟動(dòng)與停止請(qǐng)務(wù)必使用啟動(dòng)信號(hào)（STF、STR信號(hào)的ON、OFF）進(jìn)行。（11）除了外接再生制動(dòng)用放電電阻器以外，P/+、PR端子請(qǐng)不要連接其他設(shè)備。請(qǐng)不要連接機(jī)械式制動(dòng)器。另外，此間也絕對(duì)不能發(fā)生短路。（12）變頻器輸入輸出信號(hào)電路上不能施加超過(guò)容許電壓以上的電壓。如果向變頻器輸入輸出信號(hào)電路施加了超過(guò)容許電壓的電壓，極性錯(cuò)誤時(shí)輸入輸出元件便會(huì)損壞。特別是要注意確認(rèn)接線，確保不會(huì)出現(xiàn)速度設(shè)定用電位器連接錯(cuò)誤、端子10-5之間短路的情況。

1.FR-E740型變頻器運(yùn)行模式

所謂運(yùn)行模式是指對(duì)輸入到變頻器的啟動(dòng)指令和設(shè)定頻率的命令來(lái)源的指定。一般來(lái)說(shuō)，使用控制電路端子、在外部設(shè)置電位器和開關(guān)來(lái)進(jìn)行操作的是“外部運(yùn)行模式”；使用操作面板或參數(shù)單元輸入啟動(dòng)指令、設(shè)定頻率的是“PU運(yùn)行模式”；通過(guò)PU接口進(jìn)行RS-485通信或使用通信選件的是“網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式（由于篇幅有限，此處不予介紹）”。在進(jìn)行變頻器操作以前，必須了解其各種運(yùn)行模式，才能進(jìn)行各項(xiàng)操作。FR-E740型變頻器通過(guò)參數(shù)Pr.79的設(shè)定值來(lái)指定變頻器運(yùn)行模式，設(shè)定值范圍為0、1、2、3、4、6、7。FR-E740型變頻器運(yùn)行模式的功能以及相關(guān)LED指示燈的狀態(tài)見表5-11（詳見教材）。

關(guān)聯(lián)知識(shí)☆

5.3.2三菱FR-E700系列變頻器運(yùn)行模式和參數(shù)設(shè)置

2.FR-E740型變頻器參數(shù)設(shè)置FR-E740型變頻器有幾百個(gè)參數(shù)，實(shí)際使用時(shí)，只需根據(jù)使用現(xiàn)場(chǎng)的要求設(shè)定部分參數(shù)，其余按出廠設(shè)定值即可（變頻器參數(shù)的出廠設(shè)定值被設(shè)置為完成簡(jiǎn)單的變速運(yùn)行）。熟悉變頻器常用參數(shù)的設(shè)置，是利用變頻器解決實(shí)際工控問(wèn)題的基本條件。本項(xiàng)目根據(jù)一般工控系統(tǒng)對(duì)變頻器的要求，介紹其常用參數(shù)的設(shè)定。關(guān)于參數(shù)設(shè)定更詳細(xì)的說(shuō)明請(qǐng)參閱FR-E740使用手冊(cè)。（1）運(yùn)行模式選擇（Pr.79）。FR-E740型變頻器出廠時(shí)，參數(shù)Pr.79設(shè)定值為0。當(dāng)停止運(yùn)行時(shí)用戶可以根據(jù)實(shí)際需要修改其設(shè)定值實(shí)現(xiàn)運(yùn)行模式選擇。運(yùn)行模式選擇對(duì)應(yīng)參數(shù)意義及設(shè)定范圍見表5-12.

圖5-12所示為變更參數(shù)Pr.79設(shè)置值示例，所完成的操作是把參數(shù)Pr.79（運(yùn)行模式選擇）從固定外部運(yùn)行模式變更為組合運(yùn)行模式1。

圖5-12變更參數(shù)Pr.79設(shè)定值示例

（2）輸出頻率限制（Pr.1、Pr.2）。為了限制電動(dòng)機(jī)的速度，應(yīng)對(duì)變頻器的輸出頻率加以限制。用Pr.1（上限頻率）和Pr.2（下限頻率）來(lái)設(shè)定，可將輸出頻率的上、下限鉗位。輸出頻率限制相關(guān)參數(shù)意義及設(shè)定范圍見表5-13。

圖5-13所示為變更參數(shù)Pr.1設(shè)定值示例，所完成的操作是把參數(shù)Pr.1（上限頻率）從出廠設(shè)定值120Hz變更為50Hz，假定當(dāng)前運(yùn)行模式為外部/PU切換模式（Pr.79=0）。

圖5-13變更參數(shù)Pr.1設(shè)定值示例

（3）加/減速時(shí)間（Pr.7、Pr.8、Pr.20）。加速時(shí)間是指輸出頻率從0Hz上升到基準(zhǔn)頻率所需的時(shí)間。加速時(shí)間越長(zhǎng)，起動(dòng)電流越小，起動(dòng)越平緩。對(duì)于頻繁起動(dòng)的設(shè)備，加速時(shí)間要求短些；對(duì)于慣性較大的設(shè)備，加速時(shí)間要求長(zhǎng)些。參數(shù)Pr.7用于設(shè)置電動(dòng)機(jī)加速時(shí)間，Pr.7設(shè)定值越大，加速時(shí)間越長(zhǎng)。減速時(shí)間是指輸出頻率從基準(zhǔn)頻率下降到0Hz所需的時(shí)間。參數(shù)Pr.8用于設(shè)置電動(dòng)機(jī)減速時(shí)間，Pr.8設(shè)定值越大，減速時(shí)間越長(zhǎng)。參數(shù)Pr.20用于設(shè)置加/減速基準(zhǔn)頻率，在我國(guó)一般選用50Hz。加/減速時(shí)間相關(guān)參數(shù)意義及設(shè)定范圍見表5-14。

圖5-14所示為變更參數(shù)Pr.7設(shè)定值示例，所完成的操作是把參數(shù)Pr.7（加速時(shí)間）從出廠設(shè)定值5s變更為10s，假定當(dāng)前運(yùn)行模式為外部/PU切換模式（Pr.79=0）。

圖5-14變更參數(shù)Pr.7設(shè)定值示例

（4）多段速運(yùn)行模式操作。FR-E740型變頻器的速度控制端子是RH、RM和RL。通過(guò)這些開關(guān)的組合可以實(shí)現(xiàn)3段速、7段速的控制。轉(zhuǎn)速的切換：由于轉(zhuǎn)速的檔位是按二進(jìn)制順序排列，故三個(gè)輸入端可以組合成3段速至7段速（0狀態(tài)不計(jì)）轉(zhuǎn)速。其中3段速由RH、RM、RL單個(gè)通斷實(shí)現(xiàn)；7段速由RH、RM、RL通斷組合實(shí)現(xiàn)。7段速的各自運(yùn)行頻率則由參數(shù)Pr.4～Pr.6（設(shè)置前3段速的頻率）、Pr.24～Pr.27（設(shè)置第4段速至第7段速的頻率）設(shè)定。對(duì)應(yīng)控制端狀態(tài)及參數(shù)關(guān)系如圖5-15所示。

圖5-15多段速控制對(duì)應(yīng)的控制端狀態(tài)及參數(shù)關(guān)系

多段速運(yùn)行模式相關(guān)參數(shù)意義及設(shè)定范圍見表5-15。

圖5-16所示為低速信號(hào)（RL）應(yīng)用示例，假定當(dāng)前運(yùn)行模式為外部/PU切換模式（Pr.79=0）。

圖5-16變更參數(shù)Pr.7設(shè)定值示例

（5）通過(guò)模擬量輸入（端子2、4）設(shè)定頻率。變頻器的頻率設(shè)定，除了用PLC輸出端子控制多段速設(shè)定外，也有連續(xù)設(shè)定頻率的要求。例如在變頻器安裝和接線完成進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn)時(shí)，常常用調(diào)速電位器連接到變頻器的模擬量輸入信號(hào)端進(jìn)行連續(xù)調(diào)速試驗(yàn)。需要注意的是，如果要用模擬量輸入（端子2、4）設(shè)定頻率，則RH、RM、RL端子應(yīng)斷開，否則多段速設(shè)定優(yōu)先。1）模擬量輸入信號(hào)端子的選擇。FR-E740型變頻器提供2個(gè)模擬量輸入信號(hào)端子（端子2、4）用作連續(xù)變化的頻率設(shè)定。在出廠設(shè)定情況下，只能使用端子2，端子4無(wú)效。要使端子4有效，需要在輸入端子STF、STR…RES之中選擇一個(gè)，將其功能定位為AU信號(hào)輸入。則當(dāng)這個(gè)端子與SD端短接時(shí)，AU信號(hào)為ON，端子4變?yōu)橛行В俗?變?yōu)闊o(wú)效。例如：選擇RES端子用作AU信號(hào)輸入，則設(shè)置參數(shù)Pr.184=“4”，在RES端子與SD端子之間連接一個(gè)開關(guān)，當(dāng)此開關(guān)斷開時(shí)，AU信號(hào)為OFF，端子2有效；反之，當(dāng)此開關(guān)接通時(shí)，AU信號(hào)為ON，端子4有效。

2）模擬量信號(hào)的輸入規(guī)格。如果使用端子2，模擬量信號(hào)可為0～5V或0～10V的電壓信號(hào)，用參數(shù)Pr.73指定，其出廠設(shè)定值為1，指定為0～5V的輸入規(guī)格，并且不能可逆運(yùn)行。參數(shù)Pr.73的取值范圍為0、1、10、11，具體內(nèi)容見表5-16。如果使用端子4，模擬量信號(hào)可為電壓輸入（0～5V、0～10V）或電流輸入（4～20mA），用參數(shù)Pr

.267和電壓/電流輸入切換開關(guān)設(shè)定，并且要輸入與設(shè)定相符的模擬量信號(hào)。參數(shù)Pr.267的取值范圍為0、1、2，具體內(nèi)容見表5-16。

圖5-17所示為利用模擬量輸入（端子2）設(shè)定頻率應(yīng)用示例，假定當(dāng)前運(yùn)行模式為外部/PU切換模式（Pr.79=0）。

圖5-17模擬量輸入（端子2）設(shè)定頻率應(yīng)用示例

（6）參數(shù)清除操作。參數(shù)清除操作需要在參數(shù)設(shè)定模式下，用M旋鈕選擇參數(shù)Pr.CL，并設(shè)定為1，操作步驟如圖5-18所示。

圖5-18參數(shù)清除操作示例

1.硬件接線圖設(shè)計(jì)根據(jù)圖5-10所示化工企業(yè)工藝流程以及M1、M2、M3控制要求，可對(duì)變頻控制系統(tǒng)硬件接線圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖5-19所示。

圖5-19變頻控制系統(tǒng)硬件接線圖

任務(wù)實(shí)施☆5.3.3化工企業(yè)變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖5-19中，變頻器VF1、VF2和VF3分別控制電動(dòng)機(jī)M01、M02和M03。VF1頻率設(shè)定通過(guò)電位器RP1或選擇開關(guān)來(lái)進(jìn)行多段速設(shè)定，同時(shí)通過(guò)輸出AM信號(hào)，即變頻器運(yùn)行速度信號(hào)給VF2和VF3，VF2和VF3在自動(dòng)情況下進(jìn)行同步跟隨。VF2和VF3通過(guò)選擇RES端子（設(shè)置為切換4號(hào)端子信號(hào)），可以工作在自動(dòng)和手動(dòng)兩種情況。手動(dòng)情況下，通過(guò)控制電位器RP2、RP3對(duì)VF2、VF3進(jìn)行調(diào)速。VF1發(fā)生故障后，其A1、C1端子動(dòng)作，繼電器KA4動(dòng)作，其觸點(diǎn)動(dòng)作使VF2、VF3停止工作。且只有在VF1恢復(fù)正常的情況下才能再次起動(dòng)。熱繼電器FR1、FR2和FR3實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)功能。當(dāng)出現(xiàn)過(guò)載現(xiàn)象時(shí)，熱繼電器動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，使變頻器處于輸出停止?fàn)顟B(tài)，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)功能。此外，為確保多段速合理應(yīng)用，本項(xiàng)目SA1選擇多位轉(zhuǎn)換開關(guān)H5881/3。該轉(zhuǎn)換開關(guān)提供了6個(gè)選擇位，而本項(xiàng)目只需要用到2個(gè)選擇位，其余幾位以方便拓展功能用。

2.變頻器參數(shù)設(shè)置根據(jù)圖5-10所示化工企業(yè)變頻控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)M01、M02和M03控制要求，需要對(duì)變頻器進(jìn)行有關(guān)參數(shù)設(shè)置，分別見表5-17、表5-18、表5-19。

3.系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試（1）按照?qǐng)D5-19所示變頻控制系統(tǒng)硬件接線圖接線并檢查、確認(rèn)接線正確。（2）利用FR-E740型變頻器操作面板按表5-17、表5-18、表5-19設(shè)定參數(shù)。（3）接通電源聯(lián)機(jī)試車，直到最大限度滿足系統(tǒng)控制要求為止。

研討訓(xùn)練5.1簡(jiǎn)述變頻器的基本概念。5.2簡(jiǎn)述變頻器的分類。5.3簡(jiǎn)述變頻器的基本結(jié)構(gòu)與控制原理。5.4簡(jiǎn)述變頻器的典型應(yīng)用與發(fā)展前景。5.5簡(jiǎn)述變頻器的產(chǎn)品選型原則與應(yīng)用注意事項(xiàng)。5.6簡(jiǎn)述FR-E740型型號(hào)命名意義與變頻器端子功能。5.7簡(jiǎn)述FR-E740型變頻器運(yùn)行模式。

5.8圖5-20所示為某電梯轎廂開關(guān)門控制系統(tǒng)速度曲線示意圖。試用PLC與變頻器聯(lián)機(jī)對(duì)該控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)并實(shí)施。該電梯轎廂開關(guān)門控制系統(tǒng)控制要求如下：（1）按開門按鈕SB1，電梯轎廂門打開，打開的速度曲線如圖5-20a所示。即按開門按鈕SB1后啟動(dòng)（20Hz），2s后加速（40Hz），6s后減速（10Hz），10s后開門停止。（2）按關(guān)門按鈕SB2，電梯轎廂門關(guān)閉，關(guān)門的速度曲線如圖5-20b所示。即按關(guān)門按鈕SB2后啟動(dòng)（20Hz），2s后加速（40Hz），6s后減速（10Hz），10s后關(guān)門停止。（3）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，若熱保護(hù)動(dòng)作，則電動(dòng)機(jī)無(wú)條件停止運(yùn)行。（4）電動(dòng)機(jī)的加、減速時(shí)間自行設(shè)定。（5）采用變頻器的3段調(diào)速功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)變頻器的輸入端子RH、RM、RL，并結(jié)合變頻器的參數(shù)Pr.4、Pr.5、Pr.6進(jìn)行變頻器的多段調(diào)速；而輸入端子RH、RM、RL與SD端子的通和斷則通過(guò)PLC的輸出信號(hào)進(jìn)行控制。

a）b）圖5-20電梯轎廂開關(guān)門速度曲線示意圖a）開門速度曲線b）關(guān)門速度曲線

a）b）圖5-20電梯轎廂開關(guān)門速度曲線示意圖a）開門速度曲線b）關(guān)門速度曲線

謝謝聆聽互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)項(xiàng)目6：探秘觸摸屏任務(wù)5.1認(rèn)識(shí)變頻器【知識(shí)目標(biāo)】1.了解觸摸屏起源、定義與分類；2.了解觸摸屏基本結(jié)構(gòu)與控制原理；3.了解觸摸屏典型應(yīng)用與發(fā)展前景。【能力目標(biāo)】

1.能夠利用互聯(lián)網(wǎng)查找觸摸屏相關(guān)資料；2.能夠撰寫觸摸屏應(yīng)用調(diào)研報(bào)告；任務(wù)描述通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)查找、收集觸摸屏應(yīng)用工程案例以及應(yīng)用場(chǎng)景，了解觸摸屏的起源、發(fā)展、特點(diǎn)、基本應(yīng)用，列舉市場(chǎng)上的觸摸屏品牌和主流型號(hào)，完成觸摸屏應(yīng)用調(diào)研報(bào)告?！救蝿?wù)要求】1.通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)了解觸摸屏的起源、發(fā)展以及觸摸屏常用品牌與主流型號(hào)。2.在互聯(lián)網(wǎng)上收集觸摸屏應(yīng)用工程案例。3.討論觸摸屏的特點(diǎn)、典型應(yīng)用領(lǐng)域。4.完成觸摸屏應(yīng)用調(diào)研報(bào)告?！救蝿?wù)環(huán)境】1.具備網(wǎng)絡(luò)功能的觸摸屏實(shí)訓(xùn)室。2.觸摸屏應(yīng)用技術(shù)課程網(wǎng)站。1.觸摸屏產(chǎn)生觸摸屏是圖形操作終端（GraphOperationTerminal，GOT）在工業(yè)控制中的通俗叫法，是目前最新的一種人機(jī)交互設(shè)備。觸摸屏起源于20世紀(jì)70年代，早期多被裝于工控計(jì)算機(jī)，POS機(jī)終端等工業(yè)或商用設(shè)備之中。2007年iPhone智能手機(jī)的推出，成為觸控行業(yè)發(fā)展的一個(gè)里程碑。蘋果公司把一部至少需要20個(gè)按鍵的移動(dòng)電話，設(shè)計(jì)得僅需三四個(gè)鍵，剩余操作則全部交由觸摸屏完成。除賦予了使用者更加直接、便捷的操作體驗(yàn)之外，還使手機(jī)的外形變得更加時(shí)尚輕薄，增加了人機(jī)直接交互的親切感，引發(fā)消費(fèi)者的熱烈追捧，同時(shí)也開啟了觸摸屏向主流操控界面邁進(jìn)的征程。我國(guó)觸摸屏研發(fā)與應(yīng)用起步較晚，國(guó)家從2008年開始啟動(dòng)支持觸摸屏產(chǎn)業(yè)化的重大專項(xiàng)，產(chǎn)業(yè)開始發(fā)展，隨著國(guó)家后續(xù)政策的陸續(xù)出臺(tái)及國(guó)家的大力支持，國(guó)產(chǎn)觸摸屏市場(chǎng)占有率呈穩(wěn)步上升態(tài)勢(shì)。關(guān)聯(lián)知識(shí)☆6.1.1觸摸屏的產(chǎn)生與定義2.觸摸屏定義與變頻器類似，觸摸屏尚無(wú)統(tǒng)一的定義。為使這一新型的工業(yè)控制裝置的生產(chǎn)和發(fā)展規(guī)范化，工控行業(yè)對(duì)觸摸屏作了如下精確定義：“觸摸屏是一種可接收觸點(diǎn)等輸入信號(hào)的感應(yīng)式液晶顯示裝置，當(dāng)接觸了屏幕上的圖形按鈕時(shí)，屏幕上的觸覺(jué)反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的程序驅(qū)動(dòng)各種連接裝置，可用以取代機(jī)械式的按鈕面板，并借由液晶顯示裝置顯示畫面制造出生動(dòng)的影音效果。觸摸屏作為一種最新的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備，它是目前最簡(jiǎn)單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式。

關(guān)聯(lián)知識(shí)☆

5.1.2變頻器基本結(jié)構(gòu)與控制原理

1.觸摸屏基本結(jié)構(gòu)觸摸屏產(chǎn)品由硬件和軟件兩部分組成，如圖6-1所示。

圖6-1觸摸屏基本結(jié)構(gòu)a）硬件組成b）軟件組成觸摸屏硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通信接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。其中處理器的性能決定了觸摸屏產(chǎn)品的性能高低，是其核心單元。根據(jù)觸摸屏的產(chǎn)品等級(jí)不同，處理器可分別選用8位、16位、32位處理器、64位處理器等。觸摸屏軟件一般分為兩部分，即運(yùn)行于觸摸屏硬件中的系統(tǒng)軟件和運(yùn)行于計(jì)算機(jī)的畫面組態(tài)軟件。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，用戶必須先使用畫面組態(tài)軟件制作“工程文件”，再通過(guò)計(jì)算機(jī)和觸摸屏產(chǎn)品的通信，把編制好的“工程文件”下載到觸摸屏的處理器中運(yùn)行。

關(guān)聯(lián)知識(shí)☆6.1.2觸摸屏基本結(jié)構(gòu)與工作原理

2.觸摸屏工作原理（1）電阻式觸摸屏電阻式觸摸屏基本結(jié)構(gòu)與典型應(yīng)用如圖6-2所示。

圖7-2電阻式觸摸屏基本結(jié)構(gòu)與典型應(yīng)用a）基本結(jié)構(gòu)b）典型應(yīng)用

（2）電容式觸摸屏電容式觸摸屏技術(shù)是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的，其基本結(jié)構(gòu)與典型應(yīng)用如圖6-3所示。

圖6-3電容式觸摸屏基本結(jié)構(gòu)與典型應(yīng)用a）基本結(jié)構(gòu)b）典型應(yīng)用

（3）紅外線式觸摸屏紅外線式觸摸屏是利用X、Y軸方向上密布的紅外線矩陣來(lái)檢測(cè)并定位用戶的，其基本結(jié)構(gòu)與典型應(yīng)用如圖6-4所示。

圖6-4紅外線式觸摸屏基本結(jié)構(gòu)與典型應(yīng)用a）基本結(jié)構(gòu)b）典型應(yīng)用

（4）表面聲波式觸摸屏表面聲波是超聲波的一種，是在介質(zhì)（例如玻璃或剛性材料）表面淺層傳播的機(jī)械能量波。表面聲波式觸摸屏基本結(jié)構(gòu)與典型應(yīng)用如圖6-5所示。

a)b）

圖6-5表面聲波式觸摸屏基本結(jié)構(gòu)與典型應(yīng)用a）基本結(jié)構(gòu)b）典型應(yīng)用

表6-1列出了各類型觸摸屏優(yōu)缺點(diǎn)，供用戶選用時(shí)參考。

1.觸摸屏典型應(yīng)用（1）工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用觸摸屏可以對(duì)工業(yè)控制數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示和監(jiān)控，將數(shù)據(jù)以棒狀圖、實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖等方式直觀地顯示出來(lái)，用于查看PLC內(nèi)部狀態(tài)及存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，直觀地反映工業(yè)控制系統(tǒng)的流程。用戶可以通過(guò)觸摸屏來(lái)改變PLC內(nèi)部狀態(tài)位、存儲(chǔ)器數(shù)值，使用戶直接參與過(guò)程控制。（2）顯示功能的應(yīng)用觸摸屏所支持的色彩已從單色到256真彩色甚至26萬(wàn)色，最高可達(dá)1800萬(wàn)色。色彩豐富，支持多種圖片文件格式，使得制作的畫面更生動(dòng)、更形象。（3）通信功能的應(yīng)用觸摸屏提供多種通信方式，包括RS232、RS422及RS485、HostUSB和SlaveUSB等，可與多種設(shè)備直接連接，并可以通過(guò)以太網(wǎng)組成強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)。如通過(guò)RS232與小型PLC通信以監(jiān)控PLC的運(yùn)行，通過(guò)USB與PC相連下載組態(tài)工程文件，或與打印機(jī)相連打印歷史數(shù)據(jù)曲線圖和報(bào)警信息。（4）實(shí)時(shí)報(bào)警功能的應(yīng)用當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)和設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題、故障或者控制系統(tǒng)發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，觸摸屏可以直接顯示出來(lái)，發(fā)出報(bào)警聲，提示操作者，并能給出多種處理方案，以便操作者進(jìn)行選擇，做出適當(dāng)處理。也可按預(yù)定方案，給執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，進(jìn)行適當(dāng)處理。

關(guān)聯(lián)知識(shí)☆6.1.3觸摸屏典型應(yīng)用與發(fā)展前景

2.觸摸屏發(fā)展前景（1）觸摸筆利用觸摸筆進(jìn)行操作的觸摸屏類似白板，除顯示界面、窗口、圖標(biāo)外，觸摸筆還具有簽名、標(biāo)記的功能。這種觸摸筆比早期只提供選擇菜單用的光筆基本功能極大增強(qiáng)。（2）觸摸板觸摸板采用了壓感電容式觸摸技術(shù)。它由三部分組成：最底層是中心傳感器，用于監(jiān)視觸摸板是否被觸摸，然后對(duì)信息進(jìn)行處理；中間層提供了交互用的圖形、文字等；最外層是觸摸表層，由強(qiáng)度很高的塑料材料構(gòu)成。當(dāng)手指點(diǎn)觸外層表面時(shí)，在1/1000s內(nèi)就可以將此信息送到傳感器，并進(jìn)行登錄處理。除與PC兼容外，還具有亮度高、圖像清晰、易于交互等特點(diǎn)，因而被應(yīng)用于指點(diǎn)式信息查詢系統(tǒng)（如電子公告板），收到了非常好的效果。（3）觸摸屏整個(gè)觸摸屏系統(tǒng)由LCD、觸摸屏、觸摸屏控制器、主CPU、LCD控制器構(gòu)成。多點(diǎn)觸摸屏控制器是觸摸屏模組的核心，觸摸屏控制器采用PSoC（可編程系統(tǒng)芯片）技術(shù)，故PSoC

的靈活性、可編程性、高集成度等特性被廣泛應(yīng)用于觸摸屏控制器。目前搭建的觸摸屏幕有32、46和70英寸，支持1080pFullHD

分辨率，無(wú)需任何額外設(shè)置就可以支持多點(diǎn)觸摸控制，可以縱向或橫向擺放。更為方便的是，它采用標(biāo)準(zhǔn)的HDMI、FireWire和USB接口，插上電源并連接Mac、Linux或WindowsPC即可開始使用。

1.收集觸摸屏相關(guān)信息搜索關(guān)鍵詞“什么是觸摸屏”、“觸摸屏的由來(lái)”、“觸摸屏的特點(diǎn)”、“觸摸屏的發(fā)展”、“觸摸屏品牌”、“觸摸屏主流型號(hào)”、“觸摸屏應(yīng)用工程案例”。2.撰寫觸摸屏應(yīng)用調(diào)研報(bào)告查找觸摸屏應(yīng)用相關(guān)素材，學(xué)習(xí)小組分工完成調(diào)研報(bào)告（“觸摸屏在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀”、“觸摸屏常用品牌與主流型號(hào)”、“觸摸屏外圍設(shè)備”、“觸摸屏發(fā)展現(xiàn)狀”任選一題完成）。參考格式詳見教材。

任務(wù)實(shí)施☆

6.1.4撰寫觸摸屏應(yīng)用調(diào)研報(bào)告登錄三菱電機(jī)自動(dòng)化（中國(guó)）有限公司網(wǎng)站（）或工控人家園網(wǎng)（/），收集、學(xué)習(xí)如下資料。（1）《GOT2000畫面設(shè)計(jì)手冊(cè)》。（2）《GTworks3操作手冊(cè)》。

任務(wù)實(shí)施☆6.1.5下載課程學(xué)習(xí)資源

【知識(shí)目標(biāo)】1.了解GOT2000系列觸摸屏型號(hào)命名含義與基本結(jié)構(gòu)；2.了解GOT2000系列觸摸屏控制原理。【能力目標(biāo)】

1.能正確運(yùn)行與操作GOT2000系列觸摸屏；2.能正確連接GOT2000系列觸摸屏與計(jì)算機(jī)。任務(wù)描述通過(guò)參觀觸摸屏應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)室，了解GOT2000系列觸摸屏硬件配置以及運(yùn)行與操作模式。能正確識(shí)別觸摸屏型號(hào)以及含義、GOT2000系列觸摸屏控制面板各部分名稱與功能；能正確、規(guī)范操作實(shí)訓(xùn)裝置。

任務(wù)6.2認(rèn)識(shí)三菱GOT2000系列觸摸屏和工作環(huán)境

【任務(wù)要求】1.認(rèn)識(shí)實(shí)訓(xùn)室觸摸屏，能正確識(shí)別型號(hào)以及型號(hào)含義。2.認(rèn)識(shí)GOT2000系列觸摸屏控制面板各部分名稱以及功能。3.按要求設(shè)置GOT2000系列觸摸屏參數(shù)。4.按要求連接GOT2000系列觸摸屏與計(jì)算機(jī)并檢驗(yàn)是否有效。5.按要求正確、規(guī)范操作實(shí)訓(xùn)裝置?！救蝿?wù)環(huán)境】1.每學(xué)習(xí)小組配套GOT2000系列觸摸屏實(shí)訓(xùn)裝置一套。2.每學(xué)習(xí)小組配套若干導(dǎo)線、工具等。

三菱公司推出的觸摸屏（人機(jī)界面）主要有三大系列：GOT2000系列、GOT1000系列、GOT-F900系列。其中GOT2000為最新系列產(chǎn)品，具有以太網(wǎng)、RS-232，RS-422/485通信接口等豐富的標(biāo)準(zhǔn)配置，包括搭載多點(diǎn)觸摸、手勢(shì)功能的最高等級(jí)型號(hào)GT27、高性價(jià)比的中端型號(hào)GT25、性能與價(jià)格兼?zhèn)涞男吞?hào)GT23以及凝聚顯示器核心功能的型號(hào)GT21等產(chǎn)品；GOT1000系列又分為基本功能機(jī)型GT15和高性能機(jī)型GT11兩個(gè)系列；GOT-F900系列觸摸屏具備功能齊全、價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。三菱觸摸屏常用系列產(chǎn)品如圖6-6所示。

圖6-6三菱觸摸屏常用系列產(chǎn)品a）GOT2000b）GOT1000c）GOT-F900

關(guān)聯(lián)知識(shí)☆

6.2.1初識(shí)三菱GOT2000系列觸摸屏本項(xiàng)目以三菱GOT2000系列觸摸屏為例進(jìn)行介紹。GOT2000系列觸摸屏型號(hào)命名提供的信息如下：

其中①~⑧的含義如下：①代表型號(hào)。27：GT27；25：GT25；23：GT25；21:GT21。②代表畫面尺寸。15:15寸；12:12.1寸；10:10.4寸或10.1寸寬；08:8.4寸；07:7寸寬；06:6.5寸；05:5.7寸；04:4.5寸或4.3寸；03:3.8寸。③代表結(jié)構(gòu)。無(wú)：標(biāo)準(zhǔn)型；HS：手持式；F：開放式框架型；T：耐環(huán)境加強(qiáng)（金屬框架）。④代表分辨率。WX：WXGA；X：XGA；S：SVGA；V：VGA；W：WVGA；Q：QVGA；R：480×272點(diǎn)；P：384×128點(diǎn)以下。⑤代表顯示顏色：T：TFT彩色；M：TFT黑色。⑥代表面板顏色：B：黑；W：白；S：銀；N：無(wú)框架。⑦代表電源類型。A：AC100V~240V；D：DC24V；L：DC5V。⑧代表其他。無(wú)：以太網(wǎng)、RS-422/485內(nèi)置，僅限GT21；S：RS-232、RS-422/485或僅限RS-422內(nèi)置，僅限GT21；S2：RS-232×2ch內(nèi)置，僅限GT21；-GF：CC-linkIE現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)通訊模塊套裝品，僅限GT27、GT25。

三菱GT2712-S型觸摸屏基本結(jié)構(gòu)如圖6-7、表6-2（詳見教材）所示。

圖6-7三菱GT2712-S型觸摸屏基本結(jié)構(gòu)

在工控領(lǐng)域中，觸摸屏一般與PLC聯(lián)機(jī)實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器的信息交互。觸摸屏所進(jìn)行的動(dòng)作最終由PLC來(lái)完成，觸摸屏僅僅是改變或顯示PLC的數(shù)據(jù)。下面通過(guò)圖6-8所示聯(lián)機(jī)實(shí)例說(shuō)明觸摸屏的運(yùn)行與操作原理。

圖6-8觸摸屏與PLC聯(lián)機(jī)實(shí)例

關(guān)聯(lián)知識(shí)☆6.2.2三菱GOT2000系列觸摸屏運(yùn)行與操作運(yùn)行說(shuō)明：（1）觸摸GOT的“運(yùn)轉(zhuǎn)”開關(guān)，使PLC的位軟元件“M0”為ON，如圖6-9所示。

圖6-9觸摸屏與PLC聯(lián)機(jī)運(yùn)行與操作原理（一）

（2）若位軟元件“M0”為ON，則位軟元件“Y010”被置為ON。此外，由于GOT的運(yùn)轉(zhuǎn)指示燈設(shè)定為監(jiān)控位軟元件“Y010”，因此運(yùn)轉(zhuǎn)指示燈顯示“ON”狀態(tài)。如圖6-10所示。

圖6-10觸摸屏與PLC聯(lián)機(jī)運(yùn)行與操作原理（二）

（3）由于位軟元件“Y010”為ON，因此十進(jìn)制數(shù)“123”被存入字軟元件“D10”中。此外，由于GOT的數(shù)據(jù)顯示設(shè)定為監(jiān)控字軟元件“D10”，因此數(shù)據(jù)顯示為“123”，如圖6-11所示。

圖6-11觸摸屏與PLC聯(lián)機(jī)運(yùn)行與操作原理（三）

（4）觸摸GOT的“停止”開關(guān)，使PLC的位軟元件“M1”為ON，則位軟元件“Y010”被置為“OFF”，同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)指示燈顯示“OFF”狀態(tài)，如圖6-12所示。

圖6-12觸摸屏與PLC聯(lián)機(jī)運(yùn)行與操作原理（四）

在實(shí)驗(yàn)室管理員指導(dǎo)下參觀觸摸屏應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)室，了解三菱GOT2000系列觸摸屏硬件配置以及軟元件資源。并按照要求填寫表6-3。

任務(wù)實(shí)施☆

6.2.3認(rèn)識(shí)實(shí)訓(xùn)室三菱GOT2000系列觸摸屏

【知識(shí)目標(biāo)】1.了解觸摸屏技術(shù)指標(biāo)、產(chǎn)品選型及使用注意事項(xiàng)。2.掌握三菱觸摸屏編程軟件GT-Works3應(yīng)用技巧?！灸芰δ繕?biāo)】

1.能夠進(jìn)行按鈕式人行橫道交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。2.能夠利用GT-Works3編程軟件進(jìn)行觸摸屏組態(tài)設(shè)計(jì)，會(huì)仿真調(diào)試。3.能夠進(jìn)行按鈕式人行橫道交流信號(hào)燈控制系統(tǒng)硬件接線，并利用實(shí)訓(xùn)裝置進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。

任務(wù)6.3按鈕式人行橫道交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)描述某街道路口按鈕式人行橫道交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)示意圖如圖6-13所示。請(qǐng)使用三菱FX3U系列PLC和GOT2000系列觸摸屏實(shí)現(xiàn)此控制功能，完成PLC軟、硬件設(shè)計(jì)、觸摸屏畫面設(shè)計(jì)以及聯(lián)機(jī)調(diào)試。

圖6-13按鈕式人行橫道交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)示意圖

按鈕式人行橫道交通信號(hào)燈控制功能如下：1）當(dāng)人行道按鈕SB1或SB2按下時(shí)，交通信號(hào)燈按圖6-14所示順序變化。如果交通信號(hào)燈已經(jīng)進(jìn)入運(yùn)行變化，按鈕將不起作用。2）觸摸屏可完成人行道按鈕輸入、信號(hào)燈狀態(tài)指示和定時(shí)器定時(shí)時(shí)間動(dòng)態(tài)顯示等功能。3）觸摸屏共有2個(gè)畫面。其中畫面1是系統(tǒng)上電后即進(jìn)入的畫面，在畫面1上單擊任何一個(gè)地方，即進(jìn)入主畫面2。畫面2是交通信號(hào)燈控制與顯示主畫面，按下觸摸鍵與按下人行道SB1、SB2功能相同。畫面2上用“數(shù)值顯示”和“棒圖”兩種形式動(dòng)態(tài)顯示定時(shí)器T0～T3定時(shí)時(shí)間；利用觸摸屏指示燈分別指示車道、人行道交通信號(hào)燈工作狀態(tài)，指示燈顏色要求OFF狀態(tài)時(shí)為白色，ON狀態(tài)時(shí)按照交通信號(hào)燈顏色進(jìn)行設(shè)置。按畫面2中的“返回首頁(yè)”按鈕，返回到畫面1。

圖6-14按鈕式人行橫道交通信號(hào)燈時(shí)序圖

【任務(wù)要求】1.利用三菱FX3U系列PLC進(jìn)行按鈕式人行橫道交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)。2.根據(jù)控制要求進(jìn)行GOT2000系列觸摸屏組態(tài)設(shè)計(jì)。3.正確連接輸入、輸出電路，進(jìn)行仿真、聯(lián)機(jī)仿真。4.聯(lián)機(jī)調(diào)試?！救蝿?wù)環(huán)境】1.兩人一組，根據(jù)工作任務(wù)進(jìn)行合理分工。2.每組配套FX3U系列PLC、GOT2000系列觸摸屏實(shí)訓(xùn)裝置一套。3.每組配套若干導(dǎo)線、工具等?！究己嗽u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)】1.說(shuō)明（1）本評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國(guó)家職業(yè)技能鑒定中心高級(jí)電工職業(yè)技能鑒定規(guī)范（考核大綱）編制。（2）任務(wù)考核評(píng)價(jià)由指導(dǎo)教師組織實(shí)施，指導(dǎo)教師可自行具體制定任務(wù)評(píng)分細(xì)則。（3）任務(wù)考核評(píng)價(jià)可根據(jù)任務(wù)實(shí)施情況，引入學(xué)生互評(píng)。2.考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)該任務(wù)考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表6-4(詳見教材)所示。

1.技術(shù)規(guī)格（1）一般規(guī)格。GT27系列觸摸屏的一般規(guī)格如表6-5所示。（2）性能規(guī)格。GT2715-X型觸摸屏的性能規(guī)格如表6-6（詳見教材）所示。

關(guān)聯(lián)知識(shí)☆

6.3.1觸摸屏技術(shù)規(guī)格、產(chǎn)品選型及使用注意事項(xiàng)

2.產(chǎn)品選型（1）機(jī)械參數(shù)選擇。機(jī)械參數(shù)一般指觸摸屏的尺寸規(guī)格、機(jī)身材質(zhì)、外觀顏色和安裝方式等。在不同的工作環(huán)境中，現(xiàn)場(chǎng)的安裝位置、空間尺寸都不一致，故在進(jìn)行觸摸屏選型之前，需先對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)的安裝條件進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，以期達(dá)到安裝條件與觸摸屏機(jī)械參數(shù)匹配。（2）物理性能選擇。物理性能主要指觸摸屏防塵、防水、抗震和散熱等性能。由于工作環(huán)境差異，需根據(jù)工作現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇合適的觸摸屏。例如工作環(huán)境灰塵、水汽、震動(dòng)、輻射等干擾因素多，則應(yīng)選用防塵防水級(jí)別高而且是一體化機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的觸摸屏。（3）顯示性能選擇。顯示性能指觸摸屏的分辨率、色彩、亮度、背光壽命等。這些可以從畫質(zhì)顯示需求和現(xiàn)場(chǎng)光線環(huán)境來(lái)考慮，如果是室內(nèi)環(huán)境，分辨率、色彩亮度能達(dá)到計(jì)算/圖像的基本性能要求即可，如果是室外使用環(huán)境，那么亮度是一個(gè)重點(diǎn)考慮的要素，基本要考慮500cd/㎡以上，至于背光壽命，目前主流的觸摸屏，其工業(yè)級(jí)LED背光顯示都能達(dá)到50000小時(shí)以上。（4）處理性能選擇。處理性能是觸摸屏最核心的性能，其實(shí)質(zhì)就是內(nèi)核模塊的選配。觸摸屏CPU型號(hào)、運(yùn)行內(nèi)存、存儲(chǔ)容量、操作系統(tǒng)以及擴(kuò)展接口等，都必須根據(jù)軟件或程序的運(yùn)行環(huán)境要求來(lái)決定。

3.觸摸屏使用注意事項(xiàng)（1）在拆卸與觸摸屏連接的電纜時(shí)，請(qǐng)勿用手拉扯電纜部分。如果在連接狀態(tài)下拉扯電纜，可能造成模塊或電纜的損壞、電纜接觸不良從而導(dǎo)致誤動(dòng)作。（2）請(qǐng)勿使觸摸屏掉落或受到強(qiáng)烈撞擊。否則可能導(dǎo)致?lián)p壞。（3）施加超出觸摸屏一般規(guī)格的沖擊時(shí)，有可能使緊急停止開關(guān)發(fā)生誤動(dòng)作。對(duì)于客戶的使用條件，請(qǐng)?jiān)诖_認(rèn)不會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題的基礎(chǔ)上判斷是否使用。（4）請(qǐng)勿對(duì)觸摸面板邊緣部分（顯示部的外周附近）進(jìn)行反復(fù)操作。否則有可能導(dǎo)致故障。（5）在向存儲(chǔ)用存儲(chǔ)器（ROM）及SD卡進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入的過(guò)程中，請(qǐng)勿關(guān)閉觸摸屏的電源。否則可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)損壞、觸摸屏無(wú)法動(dòng)作。（6）用于耐環(huán)境加強(qiáng)型觸摸屏正面的防護(hù)膜(不可交換)具有UV防護(hù)功能，可減緩紫外線對(duì)觸摸面板、液晶屏造成的老化現(xiàn)象。但是長(zhǎng)期受到紫外線照射時(shí)，觸摸屏正面可能會(huì)變黃。如果觸摸屏將長(zhǎng)期受到紫外線照射時(shí)，建議用戶使用UV保護(hù)膜(選配件)。

（7）請(qǐng)勿將控制線及通訊電纜與主電路及動(dòng)力線等捆扎在一起或相互靠得太近。應(yīng)相距100mm以上距離。（8）在進(jìn)行接線作業(yè)時(shí)，必須將系統(tǒng)中正在使用的所有外部供應(yīng)電源全部斷開之后再進(jìn)行操作。如果未全部斷開，可能會(huì)引起觸電、產(chǎn)品損壞、誤動(dòng)作。（9）在觸碰模塊前，必須先與接地的金屬物等接觸，釋放掉人體等所攜帶的靜電。如果不釋放掉靜電，可能導(dǎo)致模塊故障或者誤動(dòng)作。（10）為了保證觸摸屏及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全(可用性、完整性、機(jī)密性)，對(duì)于來(lái)自不可信網(wǎng)絡(luò)或經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的非法訪問(wèn)、拒絕服務(wù)攻擊以及計(jì)算機(jī)病毒等其他網(wǎng)絡(luò)攻擊，應(yīng)采取設(shè)置防火墻與虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(VPN)，以及在計(jì)算機(jī)上安裝殺毒軟件等對(duì)策。

GT-Works3是三菱電機(jī)新一代集成化人機(jī)界面組態(tài)設(shè)計(jì)軟件，具有讀寫全系列GOT工程數(shù)據(jù)、創(chuàng)建人機(jī)界面工程、仿真調(diào)式和監(jiān)控PLC等功能，適用于GOT1000、GOT2000系列觸摸屏，可支持電腦代替觸摸屏運(yùn)行可視化監(jiān)控系統(tǒng)。可以在三菱電機(jī)自動(dòng)化（中國(guó)）有限公司的網(wǎng)站（）或工控人家園論壇（/index.php）下載GT-Works3和用戶手冊(cè)，也可以通過(guò)本書的配套資源獲取。本書以該軟件Ver_1.290C版本為例，介紹軟件的使用方法。

關(guān)聯(lián)知識(shí)☆6.3.2認(rèn)識(shí)GT-Works3觸摸屏組態(tài)設(shè)計(jì)軟件1.新建工程向?qū)г趧?chuàng)建畫面之前，通常要求通過(guò)新建工程向?qū)гO(shè)置所使用的GOT、所連接的PLC類型以及畫面的標(biāo)題等。具體步驟如下：（1）單擊“開始”→“程序”→“MELSOFT應(yīng)用程序”→GT-Works3→“GTDesigner3”，打開軟件，彈出工程選擇對(duì)話框，如圖6-15所示。

圖6-15“工程選擇”對(duì)話框

（2）單擊“新建”按鈕，出現(xiàn)“新建工程向?qū)А睂?duì)話框，如圖6-16所示?！耙脛?chuàng)建”、“打開”按鈕用于打開原有項(xiàng)目文件，此處不予介紹。

圖6-16“新建工程向?qū)А睂?duì)話框

（3）單擊“下一步”按鈕，出現(xiàn)GOT類型選擇對(duì)話框，本項(xiàng)目以“GT27**-V（640×480）”類型、設(shè)置方向?yàn)椤皺M向”為例進(jìn)行選擇，如圖6-17所示。值得注意的是，GTDesigner3由GTDesigner3(GOT2000)和GTDesigner3(GOT1000)2個(gè)組態(tài)軟件構(gòu)成，分別對(duì)應(yīng)GOT2000系列、GOT1000系列觸摸屏，故所選的GOT類型一定要與硬件型號(hào)一致。

圖6-17“GOT系統(tǒng)設(shè)置”對(duì)話框

（4）單擊“下一步”按鈕，出現(xiàn)GOT類型確定對(duì)話框，如圖6-18所示。

圖6-18“GOT系統(tǒng)設(shè)置確定”對(duì)話框

（5）單擊“下一步”，出現(xiàn)選擇與GOT相連接機(jī)器設(shè)置對(duì)話框，本項(xiàng)目以“MELSEC-FX”為例進(jìn)行選擇，如圖6-19所示。

圖6-19“連接機(jī)器設(shè)置”對(duì)話框

（6）單擊“下一步”，出現(xiàn)選擇MELSEC-FX的連接I/F選擇對(duì)話框，本項(xiàng)目以“標(biāo)準(zhǔn)I/F（RS422/485）”為例進(jìn)行選擇，如圖6-20所示。

圖6-20“I/F選擇”對(duì)話框

（7）單擊“下一步”，出現(xiàn)通信驅(qū)動(dòng)程序選擇對(duì)話框，本項(xiàng)目以通信驅(qū)動(dòng)程序“MELSEC-FX”為例進(jìn)行選擇，如圖6-21所示。

圖6-21“通信驅(qū)動(dòng)程序選擇”對(duì)話框

（8）單擊“下一步”按鈕，出現(xiàn)確認(rèn)通信驅(qū)動(dòng)程序?qū)υ捒?，如圖6-22所示。按下“追加”按鈕，可以設(shè)置其它連接機(jī)器。

圖6-22“連接機(jī)器設(shè)置確定”對(duì)話框

（9）單擊“下一步”按鈕，出現(xiàn)畫面切換軟元件設(shè)置對(duì)話框，如圖6-23所示。在該對(duì)話框，用戶可以設(shè)置基本畫面等的切換軟元件，本項(xiàng)目以基本畫面切換軟元件數(shù)據(jù)寄存器D200為例進(jìn)行設(shè)置。

圖6-23“畫面切換軟元件設(shè)置”對(duì)話框

（10）單擊“下一步”按鈕，出現(xiàn)畫面設(shè)計(jì)對(duì)話框，本項(xiàng)目以選擇“基本黑”為例進(jìn)行選擇，如圖6-24所示。

圖6-24“畫面設(shè)計(jì)”對(duì)話框

（11）單擊“下一步”按鈕，出現(xiàn)系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置確認(rèn)對(duì)話框，如圖6-25所示。

圖6-25“系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置確認(rèn)”對(duì)話框

（12）系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置確認(rèn)無(wú)誤后，單擊“結(jié)束”按鈕，出現(xiàn)如圖6-26所示GTDesigner3組態(tài)設(shè)計(jì)界面。

圖6-26GTDesigner3組態(tài)設(shè)計(jì)界面

由圖6-26可知，組態(tài)設(shè)計(jì)界面主要分成以下5個(gè)分區(qū)。1）菜單欄。共13個(gè)下拉菜單，如果選擇了所需要的菜單，相應(yīng)的下拉菜單就會(huì)顯示，然后可以選擇各種功能。若下拉菜單的最右側(cè)有“

”標(biāo)記，則可以顯示選擇項(xiàng)目的下級(jí)菜單；當(dāng)功能名稱旁邊有“…”標(biāo)記時(shí)，將光標(biāo)移至該項(xiàng)目時(shí)就會(huì)出現(xiàn)設(shè)置對(duì)話框。2）快捷工具欄。工具欄又可分為標(biāo)準(zhǔn)工具欄、顯示工具欄、畫面工具欄、圖形工具欄、對(duì)象工具欄、通訊工具欄、模擬器工具欄和注釋工具欄等。工具欄中的快捷圖標(biāo)僅在相應(yīng)的操作范圍內(nèi)才可見。此外，在工具欄上的所有按鈕都有注釋，只要慢慢移動(dòng)鼠標(biāo)到按鈕上面就能看到中文注釋。3）畫面編輯區(qū)。創(chuàng)建工程畫面。4）工作區(qū)。將創(chuàng)建的畫面、公共設(shè)置等整體工程的設(shè)置以樹狀目錄的形式顯示。此外，通過(guò)雙擊及右擊可以進(jìn)行設(shè)置、復(fù)制等操作。5）屬性欄。顯示所選擇的畫面/對(duì)象/圖形的屬性。也可以在此對(duì)上述對(duì)象進(jìn)行設(shè)置。

2.畫面創(chuàng)建GTDesigner3組態(tài)軟件的功能非常強(qiáng)大，使用比較復(fù)雜，為了方便說(shuō)明軟件的應(yīng)用，本項(xiàng)目以讀者熟悉的圖2-46所示三相異步電動(dòng)機(jī)Y-△減壓起動(dòng)為例說(shuō)明畫面創(chuàng)建過(guò)程。（1）控制要求1）首頁(yè)設(shè)計(jì)。利用文字說(shuō)明項(xiàng)目的名稱等信息，在該界面中，觸摸任何地方都能進(jìn)入到操作界面。2）操作界面設(shè)計(jì)。該界面有兩個(gè)按鈕，一個(gè)是起動(dòng)按鈕；一個(gè)是停止按鈕。三個(gè)指示燈分別和PLC程序中的Y000、Y001、Y002相連，分別指示電動(dòng)機(jī)電源、△接法和Y接法。為了動(dòng)態(tài)地表示起動(dòng)過(guò)程，可以用棒圖和儀表分別來(lái)顯示起動(dòng)的過(guò)程，兩界面能自由地切換。

（2）設(shè)計(jì)過(guò)程1）首頁(yè)設(shè)計(jì)。①單擊“開始”→“程序”→“MELSOFT應(yīng)用程序”→“GT-Works3”→“GTDesigner3”，即進(jìn)入GTDesigner3工程選擇界面，按照軟件提示選擇觸摸屏的型號(hào)為“GT27**-V（640×480）”、PLC的型號(hào)為“MELSEC-FX”等參數(shù)后，單擊“結(jié)束”按鈕，進(jìn)入圖6-26所示組態(tài)設(shè)計(jì)界面。②文字輸入。單擊圖形工具欄中的

，此時(shí)光標(biāo)變成十字交叉，單擊畫面編輯區(qū)，彈出如圖6-27所示的“文本”對(duì)話框，輸入文字“Y-△減壓起動(dòng)”。選擇文本的類型、方向、文本顏色和文本的尺寸，單擊“確定”按鈕，再把文本移動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢?。用同樣的方法，可以輸入其他說(shuō)明性文字。③設(shè)計(jì)時(shí)鐘和日期。單擊對(duì)象工具欄中的

，光標(biāo)變成十字交叉，單擊畫面編輯區(qū)，彈出個(gè)人計(jì)算機(jī)當(dāng)前