課題五-PLC綜合應(yīng)用技術(shù)

任務(wù)1步進電動機的PLC控制任務(wù)2兩臺PLC的主從通信任務(wù)3PLC與變頻器控制電動機多段速運行任務(wù)4基于PLC、觸摸屏、變頻器的小車運料系統(tǒng)控制任務(wù)1步進電動機的PLC控制

學習目標1．掌握步進驅(qū)動器的連接方法。2．掌握脈沖輸出指令的功能及使用方法。3．能正確進行PLC、驅(qū)動器、步進電動機之間的連接。4．能使用脈沖輸出指令編寫控制程序。

工作任務(wù)本工作任務(wù)就是要求使用PLC功能指令中的脈沖輸出指令，設(shè)計一個簡單的步進電動機正反轉(zhuǎn)PLC控制系統(tǒng)。任務(wù)要求：（1）按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB1，步進電動機正轉(zhuǎn)；按下反轉(zhuǎn)啟動按鈕SB2，步進電動機以相同的轉(zhuǎn)速反轉(zhuǎn)，并轉(zhuǎn)過相同的角度。按下停止按鈕SB3，步進電動機停轉(zhuǎn)。（2）具有短路保護等必要的保護措施。

任務(wù)分析本任務(wù)中通過步進驅(qū)動器控制步進電動機運轉(zhuǎn)所需要的輸入脈沖和方向信號。由于輸入脈沖信號的頻率較高，PLC必須采用晶體管輸出型的CPU模塊，本任務(wù)使用S7-200CPU226（DC/DC/DC）。本任務(wù)中，PLC是通過驅(qū)動器驅(qū)動步進電動機的，因此驅(qū)動器屬于直接的被控對象（或負載），即輸出元件，應(yīng)與PLC的輸出端子相連接，步進電動機直接再與步進驅(qū)動器相連接即可。本任務(wù)使用PLC的脈沖輸出指令設(shè)計程序。相關(guān)知識一、步進電動機簡介

二、步進電動機驅(qū)動器步進電動機驅(qū)動器的作用是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號，加以放大以驅(qū)動步進電動機。本任務(wù)中采用YKA2404MC型細分驅(qū)動器。其驅(qū)動電壓為DC12～40V，采用單電源供電。適配電流在4.0A以下、外徑42～86mm的各種型號的二相混合式步進電動機。1．指示燈、端子及接線2．細分設(shè)定

3．步進電動機驅(qū)動器使用注意事項三、脈沖輸出PLS（Pulse）指令1．高速脈沖發(fā)生器S7-200晶體管輸出型的PLC有PTO/PWM兩臺高速脈沖發(fā)生器，高速脈沖輸出頻率可達20kHz，其中一臺發(fā)生器指定給數(shù)字輸出點Q0.0，另外一臺發(fā)生器則指定給數(shù)字輸出點Q0.1。PTO（PulseTrainOutput，脈沖串輸出）發(fā)生器PWM（PulseWidthModulation，脈沖寬度調(diào)制）發(fā)生器2．PLS指令PLS指令使PLC輸出端產(chǎn)生高速脈沖，用來驅(qū)動負載實現(xiàn)精確控制。3．PTO/PWM控制寄存器4．單段PTO操作5．單段PTO的編程任務(wù)實施一、I/O地址分配二、繪制PLC控制線路圖

三、設(shè)計梯形圖程序1．創(chuàng)建及保存項目2．編輯符號表

3．編寫并輸入梯形圖程序

四、線路安裝

五、運行及調(diào)試程序1．建立計算機與PLC通信聯(lián)系2．編譯、下載程序3．設(shè)置步進驅(qū)動器參數(shù)（1）設(shè)定細分數(shù)參照表5—1—3，使用步進驅(qū)動器上的細分設(shè)定開關(guān)來設(shè)定細分數(shù)。在系統(tǒng)頻率允許的情況下，盡量選用高細分數(shù)。（2）設(shè)定步進電動機工作電流4．運行與調(diào)試程序六、整理技術(shù)文件知識拓展一、多段PTO操作1．多段管線模式多段管線中，CPU在變量存儲區(qū)（V）建立一個包絡(luò)表。包絡(luò)表中存儲各個脈沖串的控制參數(shù)。多段管線用PLS指令啟動。多段管線作業(yè)中，CPU自動從包絡(luò)表中按順序讀出每個脈沖串的控制參數(shù)，并實施脈沖串輸出。當執(zhí)行PLS指令時，包絡(luò)表內(nèi)容不可改變。2．計算包絡(luò)表中的數(shù)值PTO發(fā)生器的多段管線功能在實際應(yīng)用中非常有用，例如步進電動機的控制，控制時步進電動機的轉(zhuǎn)動受脈沖控制?！纠扛鶕?jù)控制要求列出PTO包絡(luò)表。步進電動機的運動控制要求如圖所示。從A點到B點為啟動加速過程，從B到C為恒速運行過程，從C到D為減速停止過程。二、多段PTO的編程用一個子程序?qū)崿F(xiàn)PTO初始化，首次掃描（SM0.1）時從主程序調(diào)用初始化子程序，執(zhí)行初始化操作。初始化操作步驟如下：（1）首次掃描（SM0.1）時將輸出Q0.0或Q0.1復(fù)位（置0），并調(diào)用完成初始化操作的子程序。（2）在初始化子程序中，根據(jù)控制要求設(shè)置控制字并寫入SMB67或SMB77特殊存儲器。（3）將包絡(luò)表的首地址（16位）寫入在SMW168（或SMW178）。（4）在變量存儲器V中，寫入包絡(luò)表的各參數(shù)值。一定要在包絡(luò)表的起始字節(jié)中寫入段數(shù)。在變量存儲器V中建立包絡(luò)表的過程也可以在一個子程序中完成，在此只須調(diào)用設(shè)置包絡(luò)表的子程序。（5）設(shè)置中斷事件并全局開中斷。如果想在PTO完成后，立即執(zhí)行相關(guān)功能，則須設(shè)置中斷，將脈沖串完成事件（中斷事件號19）連接一中斷程序。（6）執(zhí)行PLS指令，使S7-200為PTO發(fā)生器編程，高速脈沖串由Q0.0或Q0.1輸出。（7）退出子程序。三、PWM操作PWM是脈寬可調(diào)的高速脈沖輸出，通過控制脈寬和脈沖的周期，實現(xiàn)控制任務(wù)。1．周期和脈寬周期和脈寬時基為微秒或毫秒，均為16位無符號數(shù)。周期的范圍從50~65535微秒或從2~65535毫秒。2．更新方式改變PWM波形的方法有兩種：同步更新和異步更新。四、PWM的編程

任務(wù)1初識PLC學習目標任務(wù)2兩臺PLC的主從通信1．了解通信基礎(chǔ)知識以及S7-200PLC的通信方式。2．理解PPI通信協(xié)議以及PPI通信時的數(shù)據(jù)表含義。3．掌握網(wǎng)絡(luò)讀/寫指令的功能及其使用方法。4．會制作PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)電纜并能正確連接PPI通信網(wǎng)絡(luò)。5．會設(shè)置PPI通信參數(shù)并能編寫兩臺S7-200PLC的主從通信程序。

工作任務(wù)本任務(wù)是使用PLC的網(wǎng)絡(luò)讀/寫指令，實現(xiàn)上述兩臺PLC之間的數(shù)據(jù)交換。任務(wù)要求：（1）兩臺S7-200PLC中，一臺CPU226站地址為2（PPI/主站）；另一臺CPU226站地址為3（從站）；工作任務(wù)編程用的PC機的站地址為0。要求用主站PLC（稱為主機）的IB0控制從站PLC（稱為從機）的QB0，用從站PLC的IB0控制主站PLC的QB0。（2）具有短路保護等必要的保護措施。

任務(wù)分析兩臺S7-200PLC之間要實現(xiàn)PPI主/從通信，關(guān)鍵要做好三個方面的事情：第一是物理連接,一般用通信電纜（帶網(wǎng)絡(luò)連接器的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)電纜）；第二是通信協(xié)議，主要是設(shè)置好通信參數(shù)；第三是通信程序，要使用網(wǎng)絡(luò)讀/寫指令編程。相關(guān)知識一、通信基礎(chǔ)知識1．基本概念（1）并行通信與串行通信（2）異步通信與同步通信（3）信號的調(diào)制和解調(diào)2．通信方式3．通信參數(shù)

4．串行通信接口標準

5．通信協(xié)議二、S7-200PLC的通信1．網(wǎng)絡(luò)部件2．PPI通信協(xié)議

3．單主站PPI通信方式（1）單主站/單從站網(wǎng)絡(luò)

（2）單主站/多從站網(wǎng)絡(luò)

三、S7-200PLC網(wǎng)絡(luò)讀/寫指令S7-200PLC提供網(wǎng)絡(luò)讀/寫指令，用于S7-200之間采用PPI協(xié)議進行連網(wǎng)通信。S7-200默認運行模式為從站模式，但在用戶應(yīng)用程序中可將其設(shè)置為PPI/主站運行模式與其他從站進行通信，用網(wǎng)絡(luò)讀/寫指令對其他從站中的數(shù)據(jù)進行讀寫。網(wǎng)絡(luò)讀/寫指令只能由在網(wǎng)絡(luò)中充當主站的PLC執(zhí)行。從站PLC不必做通信編程，只需準備通信數(shù)據(jù)，讓主站讀寫（取送）有效即可。1．網(wǎng)絡(luò)讀（NETR）指令2．網(wǎng)絡(luò)寫（NETW）指令3．數(shù)據(jù)傳送表（TBL）4．設(shè)定通信協(xié)議任務(wù)實施一、I/O地址分配

每臺S7-200PLC都可以只用1只按鈕或單開關(guān)作為輸入元件與輸入端子相連接。另外，不需要接輸出元件，直接根據(jù)主站PLC的輸出指示燈Q0.7和從站PLC的輸出指示燈Q0.0是否點亮判斷通信是否成功實現(xiàn)。二、繪制PLC控制線路圖根據(jù)任務(wù)要求和I/O地址分配，只要在通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，每臺S7-200PLC都用1只按鈕或單開關(guān)作為輸入元件與輸入端子相連接，再分別接上電源線即可。三、設(shè)計梯形圖程序1．創(chuàng)建及保存項目2．編輯符號表3．設(shè)置數(shù)據(jù)緩沖區(qū)4．編寫梯形圖程序四、線路安裝根據(jù)PLC硬件接線圖，完成線路安裝，并檢查確認線路安裝正確。五、運行及調(diào)試程序1．用PC/PPI電纜分別單獨連接各臺PLC，并建立計算機與PLC通信聯(lián)系。在編程軟件中通過“系統(tǒng)塊”分別將地址設(shè)置為2和3，并分別下載到各自PLC。

2．利用PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)電纜把各臺PLC中用作PPI通信的端口0連接后，再用PC/PPI編程電纜連接到PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)電纜的編程口，將主站的運行開關(guān)撥到STOP狀態(tài)。利用SETP7-Micro/WINV4.0軟件搜索網(wǎng)絡(luò)中的兩個站，如果能全部搜索到表明網(wǎng)絡(luò)連接正常。3．編譯、下載程序編譯兩臺PLC的主/從通信梯形圖，并下載到主機中。4．運行與調(diào)試程序知識拓展一、利用指令向?qū)崿F(xiàn)PPI通信除了使用網(wǎng)絡(luò)讀/寫指令自己編寫程序外，還可以利用SETP7-Micro/WIN提供的指令向?qū)Чδ埽芍噶钕驅(qū)Ь帉懞贸绦?，用戶只要直接使用其程序即可實現(xiàn)PPI通信。二、S7-200支持的其他幾種通信協(xié)議S7-200CPU除了支持PPI通信協(xié)議，還支持以下幾種通信協(xié)議。1．MPI協(xié)議

2．PROFIBUS協(xié)議

3．用戶自定義協(xié)議（自由口通信模式）

4．USS協(xié)議

5．TCP/IP協(xié)議三、多主站PPI通信方式1．多主站/單從站網(wǎng)絡(luò)

2．多主站/多從站網(wǎng)絡(luò)

任務(wù)3PLC與變頻器控制電動機多段速運行學習目標1．了解MM440變頻器的特點。2．理解MM440變頻器常用參數(shù)的含義。3．掌握MM440變頻器的安裝及調(diào)試方法。4．會進行PLC和變頻器之間端子的直接連接。5．能使用PLC控制變頻器進行邏輯切換。工作任務(wù)本任務(wù)是使用S7-200PLC和MM440變頻器聯(lián)機控制實現(xiàn)電動機多段速運轉(zhuǎn)。任務(wù)要求：（1）速度和方向的變化按下圖要求，延時為10s。（2）具有短路保護等必要的保護措施。

任務(wù)分析本任務(wù)屬于多段頻率調(diào)速，由于是15段速，需要使用MM440變頻器（MM420變頻器最多只能控制7段頻率調(diào)速）。本任務(wù)的程序設(shè)計比較簡單，采用基本邏輯指令即可。運行調(diào)試程序前必須先對變頻器參數(shù)復(fù)位，然后按所用的電動機銘牌設(shè)置電動機參數(shù)，再根據(jù)控制要求設(shè)置15段速固定頻率控制參數(shù)。相關(guān)知識一、MICROMASTER440變頻器簡介二、MM440變頻器的電路三、MM440變頻器調(diào)試1．MM440變頻器參數(shù)分類顯示參數(shù)為只讀參數(shù)，以r××××表示。設(shè)定參數(shù)為可讀寫的參數(shù)，以P××××表示。2．調(diào)試步驟通常一臺新的MM440變頻器一般需要按如下三個步驟進行調(diào)試：

（1）參數(shù)復(fù)位（2）快速調(diào)試（3）功能調(diào)試任務(wù)實施一、I/O地址分配

二、繪制PLC硬件接線圖

三、設(shè)計梯形圖程序1．創(chuàng)建及保存項目2．編輯符號表

3．編寫并輸入梯形圖程序PLC程序應(yīng)包括以下控制：（1）按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB1時，PLC的Q0.4應(yīng)置位為ON，允許電動機運行。（2）PLC輸出接口狀態(tài)、變頻器輸出頻率、電動機轉(zhuǎn)速變化。（3）按下停止按鈕SB2時，PLC的Q0.4應(yīng)復(fù)位為OFF，電動機停止運行。四、線路安裝及檢查完成線路安裝，并檢查確認線路安裝正確。五、運行及調(diào)試程序

1．檢查確認線路安裝正確后給PLC接通電源。

2．建立計算機與PLC通信聯(lián)系。3．編譯、下載程序。4．檢查確認線路安裝正確后給變頻器接通電源。5．恢復(fù)變頻器出廠默認值。P0010設(shè)為30，P0970設(shè)為1，按下變頻器操作面板上的“P”鍵，開始進行復(fù)位操作，此過程約需要3min。6．設(shè)置電動機參數(shù)。電動機參數(shù)設(shè)置后，設(shè)P0010為0，變頻器當前處于準備狀態(tài)，可正常運行。7．設(shè)置MM440變頻器的15段固定頻率控制參數(shù)。MM440變頻器數(shù)字輸入“5”、“6”、“7”、“8”端子通過P0701、P0702、P0703、P0704參數(shù)設(shè)為15段固定頻率控制端，每一頻段的頻率分別由P1001～P1015參數(shù)設(shè)置。變頻器數(shù)字輸入“16”端子設(shè)為電動機運行/停止控制端，由P0705參數(shù)設(shè)置。8．按下表進行操作，觀察系統(tǒng)運行情況并做好記錄。如出現(xiàn)故障，應(yīng)立即切斷電源，分析原因、檢查電路或變頻器參數(shù)或梯形圖，排除故障后，方可進行重新調(diào)試，直到系統(tǒng)功能調(diào)試成功為止。任務(wù)4基于PLC、觸摸屏、變頻器的小車運料系統(tǒng)控制學習目標1．了解觸摸屏的原理與功能。2．掌握EB500軟件的使用方法。3．掌握設(shè)定觸摸屏變量與PLC寄存器對應(yīng)關(guān)系的方法。4．會對觸摸屏變量進行定義、參數(shù)設(shè)置，并能制作畫面。5．能正確連接PLC與觸摸屏，并會編寫PLC與觸摸屏聯(lián)合應(yīng)用時的梯形圖。6．能夠正確進行PLC、觸摸屏及變頻器聯(lián)機調(diào)試。

工作任務(wù)本任務(wù)完成基于PLC、觸摸屏、變頻器的小車運料工作控制系統(tǒng)設(shè)計。任務(wù)要求：（1）小車的前進和后退由三相異步電動機拖動，用西門子MM440變頻器實現(xiàn)調(diào)速，前進時電動機工作頻率為20Hz，后退時電動機工作頻率為

－30Hz。（2）小車在啟動之前如果不在A點，可以通過手動調(diào)整按鈕讓小車前進或者后退。按下停止按鈕，小車完成本次循環(huán)后停在A點，前面循環(huán)過的次數(shù)仍然保留，在完成全部工作后再次啟動時才清零。（4）具有短路保護等必要的保護措施。

（3）本系統(tǒng)的操作由MT506MV觸摸屏實現(xiàn)，觸摸屏上應(yīng)有必要的數(shù)值顯示、數(shù)值輸入、位狀態(tài)顯示等。任務(wù)分析小車運料工作任務(wù)的實現(xiàn)采用基本邏輯指令即可設(shè)計程序。本任務(wù)由于在PLC基礎(chǔ)上加入了變頻器和觸摸屏控制，因此不僅要考慮加入變頻器控制調(diào)速后一些參數(shù)的設(shè)置以及相應(yīng)程序的設(shè)計，還要考慮加入觸摸屏操作后觸摸屏的變量與PLC寄存器對應(yīng)關(guān)系以及相關(guān)聯(lián)的梯形圖的編寫。相關(guān)知識一、人機界面（HMI）概述1．人機界面的基本概念人機界面（HumanMachineInterface）又稱為人機接口，簡稱為HMI。從廣義上說，HMI泛指計算機與操作人員交換信息的設(shè)備。在控制領(lǐng)域，HMI一般特指用于操作人員與控制系統(tǒng)之間進行對話和相互作用的專用設(shè)備。2．人機界面的分類現(xiàn)在的人機界面幾乎都使用液晶顯示屏，小尺寸的人機界面只能顯示數(shù)字和字符，稱為文本顯示器（TextDisplay，TD），大一些的可以顯示點陣組成的圖形，如操作員面板（OperatorPanel，OP）、觸摸屏（TouchPanel，TP）。3．觸摸屏的工作原理4．人機界面的功能二、MT500系列觸摸屏簡介MT500系列觸摸屏是專門面向PLC應(yīng)用的，它不同于一些簡單的儀表式或其他一些簡單的控制PLC的設(shè)備，其功能強大，使用方便，非常適合現(xiàn)代工業(yè)越來越龐大的工作量及功能的需求。三、WeinView500的軟件WeinView500常用軟件有EasyManager、PLCAddressView和EasyBuilder。

任務(wù)實施一、I/O地址分配二、繪制PLC硬件接線圖

三、觸摸屏變量與PLC寄存器的對應(yīng)關(guān)系設(shè)置

四、制作觸摸屏畫面1．創(chuàng)建及保存工程2．系統(tǒng)參數(shù)和窗口屬性設(shè)置（1）系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

（2）窗口屬性設(shè)置

3．切換開關(guān)元件的觸摸鍵制作PLC的輸入元件如啟動按鈕、停止按鈕、點動前進按鈕、點動后退按鈕等元件需要在觸摸屏上制作觸摸鍵，屬于位狀態(tài)切