西門子PLC第6章課件

第6章特殊I/O單元的應用

6.1模擬量輸入單元CJ1W-AD041

6.2模擬量輸出單元CJ1W-DA041

6.3高速計數單元CJ1W-CT021

6.4溫度控制模塊

6.5位置控制單元

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計

6.7高速計數單元在位置檢測中的應用

6.8位置控制單元PCU的應用第6章特殊I/O單元的應用【學習目標】

掌握模擬量輸入輸出單元的使用

熟悉CJ1系列位置控制單元CJ1W-NC及高速計數單元CJ1W-CT021

【教學重點】

PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計

高速計數單元在位置檢測中的應用

6.1模擬量輸入單元CJ1W-AD0416.1.1模擬量輸入單元的規(guī)格

6.1模擬量輸入單元CJ1W-AD0416.1.2A/D模塊AD041-V1單元 模擬量輸入單元是將模擬量信號（電壓或電流信號）轉換成數字量信號的單元。當AD041-V1單元上電時，PLC將用戶預置在DM區(qū)中的有關參數通過I/O總線傳送給AD041-V1單元中的CPU和存儲器。此后，CPU根據這些數據以及CPU的命令控制A/D轉換器，并等待PLC發(fā)出讀取轉換結果的命令，再將轉換后的數字量傳送到PLC指定的通道中去。

6.1模擬量輸入單元CJ1W-AD0416.1.3CJ1W-AD041-V1開關設置及接線

6.1模擬量輸入單元CJ1W-AD0416.1.4A/D模塊輸入規(guī)格

以輸入范圍：1～5V(4～20mA)為例加以說明，下圖為輸入量與轉換值的對應關系。 如果超過上面提供的規(guī)定范圍的信號是輸入，使用的轉換值（16位二進制數據）既可以是最大值，也可以是最小值。

6.1模擬量輸入單元CJ1W-AD0416.1.5A/D模塊的操作步驟 1.將操作模式設置為普通模式。

將單元前板上的DIP開關，或（V1版本單元）DM字m+18的操作模式設置為普通模式。 2.設置接線板后面的電壓/電流開關。 3.使用單元前板上的單元號開關來設置單元號。 4.給單元配線。 5.打開PLC電源。 6.自動創(chuàng)建輸入量表。 7.進行特殊輸入單元DM區(qū)域的設置 8.關閉然后接通PLC電源，或將特殊I/O單元重啟動位開到ON。并將對模塊的設置傳送到PLC中。

6.1模擬量輸入單元CJ1W-AD0416.1.6模擬量單元的設置

1.使用的輸入設置

6.1模擬量輸入單元CJ1W-AD0412.輸入范圍設置6.1模擬量輸入單元CJ1W-AD0413.轉換時間/分辨率設置6.1模擬量輸入單元CJ1W-AD0416.1.7模擬量輸入功能編程1.輸入量設置和轉換值

2.讀取轉換數據對每個輸入讀取轉換數值，模擬輸入值存儲在CIO的字n+1～n+8中。對于只有4路輸入的CJ1W-AD041-V1，存儲在CIO的字n+1～n+4中。CIO字地址n=2000+（單元號×10）。

6.2模擬量輸出單元CJ1W-DA0416.2.1模擬量輸出單元的規(guī)格

6.2模擬量輸出單元CJ1W-DA0416.2.2A/D模塊AD041-V1單元

CJ1W-DA041的面板及DIP開關如圖6-9所示。指示燈、單元號設置開關和操作模式開關的使用功能與CJ1W-AD041單元類似，CJ1W-DA041的使用路數及每一路的輸出信號范圍必須在DM區(qū)中設置。

6.2模擬量輸出單元CJ1W-DA0416.2.3

CJ1W-DA041單元號設置開關DIP 1.單元號設置開關DIP CJ1的CPU和模擬量輸出單元通過特殊I/O單元區(qū)域和特殊I/O單元DM區(qū)域交換數據。每個模擬量輸入單元占據的特殊I/O單元區(qū)域和特殊I/O單元DM區(qū)域字地址是由單元前板上的單元號開關設置。

2.輸出信號范圍的設定 對于每個輸出，可以選擇四種類型的輸出信號范圍（-10?10V、0?10V、1?5V/4?20mA和0?5V）中的任何一種。

6.2模擬量輸出單元CJ1W-DA0416.2.4D/A模塊的操作步驟 使用CJ1W-DA021/041和CJ1W-DA08V模擬量輸出單元時，需遵守下列的步驟。

1.將單元前板上的操作模式開關設置為普通模式。

2.使用單元前板上的單元號開關來設置單元號。

3.配線。

4.接通PLC電源。

5.接通外部裝置的電源。

6.創(chuàng)建I/O表。

7.進行特殊I/O單元DM區(qū)域的設置

8.關閉然后接通PLC電源，或將特殊I/O單元重啟動位開到ON。

6.2模擬量輸出單元CJ1W-DA0416.2.5

模擬量輸出單元的設置 1.設置模擬量輸出單元 2.使用的輸出設置 3.輸出范圍設置 4.轉換時間/分辨率設置

6.2模擬量輸出單元CJ1W-DA0416.2.6

模擬量輸出功能編程 1.輸出量設置 2.啟動和停止轉換 3.讀取轉換數據

6.3高速計數單元CJ1W-CT0216.3.1高速計數單元CJ1W-CT021的性能指標6.3高速計數單元CJ1W-CT0216.3.2計數器類型開關選擇1.計數器類型開關2.計數器類型DM的設置

3.單元面板及開關設置

4.簡單計數器的復位

5.簡單計數器的選通6.4溫度控制模塊6.4.1

基本系統(tǒng)的構成 1.溫度控制單元CJ1W-TC001的面板

CJ1W-TC001安裝示意圖

6.4溫度控制模塊2.溫度控制單元的型號CJ1W-TC001/003溫度控制模塊有8種型號，它所連接的溫度傳感器（熱電偶或熱電阻）測量物體溫度并按預置的控制模式可進行PID調節(jié)后輸出，輸出的形式有三種可選。通過內部的設定可選擇4種熱電偶和4種熱電阻。其輸入分別為熱電偶型和熱電阻型，分別對應晶體管、電壓、電流輸出。6.4溫度控制模塊6.4.2溫度控制單元與CPU單元數據的交換 1.溫度控制單元數據類型

2.數據交換設定 3.溫度控制單元存儲器 4.操作數據 5.初始化數據

6.4溫度控制模塊6.4.3溫度控制單元PID參數的設定

1.設定控制方法 2.設定控制周期 3.設置設定點SP 4.設定PID常數

（1）自動調整設定PID常數

①啟動自動調整

②停止自動調整

（2）手動設定PID常數

6.4溫度控制模塊6.4.5執(zhí)行自動調整PID常數控制程序應用

使用單元CJ1W-TC001溫度控制單元并將單元號設定為00。將回路1設定為執(zhí)行自動調整，而且回路1使用PID控制操作應用。

1.將回路1AT啟動位(CIO(n+2)的02位)轉為ON啟動自動調整。

2.當自動調整完成時，將計算的PID常數儲存到分配給單元的DM字內的操作參數輸入區(qū)（計算的PID常數從CPU單元傳送到溫度控制單元）。同時，PID常數計算標志(CIO(n+8)的位10)轉為ON。用此PID常數計算標志作為梯形圖程序中的輸入條件并將此計算的PID常數復制到分配給此單元的DM字的輸出區(qū)。

3.在通過梯形圖程序將PID常數傳送到輸出區(qū)后，將改變PID常數位（CIO(n+2)的位13）轉為ON。溫度控制單元將讀出輸出區(qū)中的PID常數。當你將改變PID常數位轉為ON時PID常數計算標志將自動轉為OFF。

4.如果DIP開關的第8針設定為ON，則在初始化時單元的EEPROM中的設定傳送到CPU單元，必須將回路的保存位轉為ON以將新的設定保存到溫度控制單元的EEPROM。6.5位置控制單元6.5.1OMRON位置控制單元CJ1W-NC

CJ1W-NC113／213／413／133／233／433是OMRON公司為CJ1系列可編程序控制器配置的位置控制單元(PCU，PositionControlUnits)，是專為位置控制系統(tǒng)開發(fā)的專用控制器。6.5位置控制單元6.5.2位置控制單元基本結構 1.CJ1W-NC單元內部結構 2.位置控制單元的安裝(1)指示器(2)單元號設置開關(3)連接器6.5位置控制單元6.5.3外部輸入輸出電路

1.位置控制單元外部輸出電路

2.位置控制單元外部輸入電路

3.位置控制單元與電動機驅動器連接6.5位置控制單元6.5.4位置控制單元數據區(qū)分配

1.CPU分配給位置控制單元的數據區(qū)域的類型

2.公共參數區(qū)域

3.軸參數區(qū)域

4.工作存儲器區(qū)域

5.工作數據區(qū)域

6.存儲器操作數據6.5位置控制單元6.5.5位置控制單元的數據傳送與保存

1.數據傳送與保存概述

進行數據傳送時，位置控制單元提供了三種實現方式：(1)利用數據傳送位從位置控制單元讀取數據或將數據寫入位置控制單元。(2)利用IOWR和IORD指令從位置控制單元讀取數據或將數據寫入位置控制單元。(3)使用CX-Position軟件上載和下載位置控制單元所需數據。

2.用數據傳送位進行數據讀寫

使用工作存儲器中的數據傳送位(字n+1，12位，寫數據；字n+1，13位，讀數據)來進行數據讀寫。6.5位置控制單元

6.5.5位置控制單元的數據傳送與保存

3.用IOWR和IORD進行數據讀寫 在可編程序控制器的CPU與位置控制單元之間進行數據交換時，還可以使用IOWR(智能I／O寫)和IORD(智能I／O讀)這兩個指令來進行。在這里先介紹如何使用IORD指令來從PCU單元中讀取數據。

4.數據保存

為了使傳送到位置控制單元中數據不丟失，便于以后使用，需要將傳送到位置控制單元的數據保存到單元的F1ash存儲器中?？梢员４娴紽1ash存儲器中的數據類型有：軸參數、定位序列、速度、加速／減速時間、駐留時間和區(qū)域。

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計6.6.1變頻恒壓供水系統(tǒng)PLC控制的節(jié)能原理

變頻恒壓供水系統(tǒng)主要由水泵、電動機、管道和閥門等構成。通常由鼠籠式異步電動機驅動水泵旋轉來供水，并且把電機和水泵做成一體。變頻供水系統(tǒng)是通過變頻器調節(jié)異步電機的轉速，從而改變水泵的出水流量而實現恒壓供水的。因此，供水系統(tǒng)變頻的實質是異步電動機的變頻調速。

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計6.6.2電氣控制系統(tǒng)的原理

硬件線路圖： 電動機進行切換的主電路電氣原理圖

變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的變頻器控制端子接線圖變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的PLC控制回路原理圖 相關I/O點的說明如下： SB1——0.00停止信號

SA1——0.02手動/自動轉換開關 SB2——0.01起動信號

SB3——0.031號泵啟動按鈕 SB4——0.041號泵停止按鈕SB5——0.052號泵啟動按鈕 SB6——0.062號泵停止按鈕SB7——0.073號泵啟動按鈕 SB8——0.083號泵啟動按鈕FR——0.09電動機過載保護信號 MA、MC——0.10變頻器故障保護信號M1、M2—0.11變頻器運行信號 SA2——0.123號泵投入/備用轉換開關 KM1——1.001號泵工頻啟動接觸器KM2——1.011號泵變頻接觸運行器 KM3——1.022號泵工頻啟動接觸器KM4——1.032號泵變頻接觸運行器 KM5——1.043號泵工頻啟動接觸器KM6——1.053號泵變頻接觸運行器 系統(tǒng)使用模塊的型號：PLCCPU單元CJ1-CPU12、輸入單元CJ1W-ID211、輸出模塊CJ1W-OC211、模擬量輸入單元CJ1W-AD041-V1、模擬量輸出單元CJ1W-DA041、變頻器（歐姆龍3G3RV-ZV1）。

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的PLC控制回路原理圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計6.6.3PLC控制恒壓供水的程序設計

1.變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制流程圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的數據采集和PID控制參考梯形圖

6.6.3PLC控制恒壓供水的程序設計2.全自動變頻給水系統(tǒng)控制梯形圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的PID參數設定控制參考梯形圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的壓力控制參考梯形圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的變頻切換工頻控制參考梯形圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的工頻切換變頻控制參考梯形圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的自動啟動控制參考梯形圖

變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的1號泵控制參考梯形圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的2、3號泵控制參考梯形圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的工作狀態(tài)顯示控制參考梯形圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計6.6.4系統(tǒng)的參數設定 1.變頻器參數的設定 2.A/D模塊的設定

3.D/A模塊的設定 4.PID指令的設定 5.PID參數的調整

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計6.6.5程序的調試 1.手動工作方式的調試 2.自動工作方式的調試 ①水泵變頻工作 ②1號泵變頻切換工頻控制 ③2號泵切除1號泵由工頻切換到變頻工作 ④系統(tǒng)的停止 ⑤備用泵的切換6.7高速計數單元在位置檢測中的應用6.7.1位置檢測控制系統(tǒng)的組成 1.控制系統(tǒng)硬件線路原理

2.高速計數器的設定 （1）將高速計數器設定為加減模式并且為軟件復位。 （2）高速計數器CNT1的當前值存貯在242CH、243CH單元。 （3）高速計數單元的外部輸入形式。6.7高速計數單元在位置檢測中的應用6.7.2位置檢測控制系統(tǒng)應用程序設計 根據高速計數單元系統(tǒng)的控制要求，設計控制系統(tǒng)的梯形圖如下：

1.高速計數單元參數設定控制梯形圖

2.樓層位置數據控制梯形圖

3.自學習測定樓層脈沖數控制梯形圖

4.自動計算樓層減速位置控制梯形圖6.8位置控制單元PCU的應用6.8.1位置控制單元應用概述

普通車床是一種應用極為廣泛的金屬切削機床，主要用于加工各種回轉表面、螺紋和端面，并可通過尾架進行鉆孔、鉸孔等切削加工。車床的切削加工包括主運動、進給運動和輔助運動。主運動為工件的旋轉運動，由主軸通過卡盤或頂尖帶動工件旋轉。進給運動為刀具的直線運動，由進給箱調節(jié)加工時的縱向或橫向進給量。輔助運動為刀架的快速移動及工件的夾緊、放松等。采用OMRON的NC113位置控制單元來控制步進電動機，來實現機床進給機構的定位控制。如下圖所示，為機床進給機構的結構示意圖。滾珠絲杠帶動工件進給，其動力來自驅動的步進電機。6.8位置控制單元PCU的應用6.8.2控制系統(tǒng)的