《PLC應(yīng)用技術(shù)（西門子 下冊）（第二版）》課件 課題二 PLC綜合應(yīng)用技術(shù)

課題二PLC綜合應(yīng)用技術(shù)161任務(wù)4PLC、觸摸屏與變頻器聯(lián)機(jī)的小車運(yùn)料控制任務(wù)2兩臺(tái)PLC之間的以太網(wǎng)通信任務(wù)1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)PLC控制任務(wù)3PLC與變頻器控制電動(dòng)機(jī)多段速度運(yùn)行任務(wù)5基于PLC的爐溫控制系統(tǒng)任務(wù)1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)PLC控制1631.掌握步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的接線方法。2.掌握脈沖輸出指令的功能、表示形式及使用方法。3.熟悉PTO/PWM控制寄存器各位的功能。4.掌握PTO編程與操作的方法。5.能正確進(jìn)行PLC、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)之間的線路連接。6.能使用脈沖輸出指令編寫步進(jìn)電動(dòng)機(jī)PLC控制程序。164學(xué)習(xí)目標(biāo)一個(gè)典型的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)主要包括運(yùn)動(dòng)控制器、驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行器和反饋傳感器。其中，運(yùn)動(dòng)控制器有PC-based控制器、專用控制器、PLC等，用以生成軌跡點(diǎn)和閉合位置反饋環(huán)。驅(qū)動(dòng)器將運(yùn)動(dòng)控制器輸出的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為更高功率的電流或電壓信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器。執(zhí)行器用來輸出運(yùn)動(dòng)。反饋傳感器用來反饋執(zhí)行器的位置，以實(shí)現(xiàn)和位置控制環(huán)的閉合。眾多的機(jī)械部件使執(zhí)行器以期望的運(yùn)動(dòng)形式輸出運(yùn)動(dòng)。165如圖所示為由PLC、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、絲桿、運(yùn)動(dòng)托盤以及位置檢測傳感器等組成的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，它利用PLC通過步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器來控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制。運(yùn)動(dòng)托盤由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過絲桿傳動(dòng)，位置檢測傳感器可在運(yùn)動(dòng)托盤運(yùn)動(dòng)至某位置時(shí)檢測到一個(gè)開關(guān)量信號(hào)并反饋給PLC，以實(shí)現(xiàn)位置的精確檢測。166步進(jìn)電動(dòng)機(jī)PLC控制系統(tǒng)本任務(wù)要求使用PLC功能指令中的脈沖輸出指令，設(shè)計(jì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)PLC控制系統(tǒng)，并完成安裝和調(diào)試?？刂埔笕缦拢?.按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB1，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)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(jìn)電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。2.具有短路保護(hù)等必要的保護(hù)措施。167一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器1.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)是無累積誤差，因而廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制系統(tǒng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱為脈沖電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，因此控制脈沖頻率可以精確調(diào)速，控制脈沖數(shù)量可以精確定位。168169步進(jìn)電動(dòng)機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)與材料的不同，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分為反應(yīng)式、永磁式和混合式三種。混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分為兩相、三相和五相，步距角一般分別為1.8°、1.2°和0.72°。57HS13混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的引線定義、串聯(lián)及并聯(lián)接法如圖所示。17057HS13混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的引線定義、串聯(lián)及并聯(lián)接法a）引線定義b）串聯(lián)接法c）并聯(lián)接法2.步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器是一種能使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的功率放大器，它能把運(yùn)動(dòng)控制器發(fā)來的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的功率信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。171DM542數(shù)字式兩相步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器a）實(shí)物圖b）狀態(tài)指示燈和接線端子（1）狀態(tài)指示燈和接線端子DM542數(shù)字式兩相步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài)指示燈和接線端子如上圖b所示。綠色LED為電源指示燈，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接通電源時(shí)，綠色LED點(diǎn)亮；當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器切斷電源時(shí)，綠色LED熄滅。紅色LED為故障指示燈，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，該指示燈以3s為周期循環(huán)閃爍；當(dāng)故障被清除時(shí)，紅色LED熄滅。紅色LED在3s內(nèi)不同的閃爍次數(shù)代表不同的故障信息，具體見下表。172173DM542數(shù)字式兩相步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的故障指示燈說明DM542數(shù)字式兩相步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接線端子的功能見下表。174DM542數(shù)字式兩相步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接線端子的功能（2）控制信號(hào)接口電路DM542數(shù)字式兩相步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器采用差分式接口電路，可適用于差分信號(hào)。175DM542數(shù)字式兩相步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)接口電路a）共陽極接法b）共陰極接法（3）細(xì)分設(shè)定在很多精密控制場合，要求分很多步走完一個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)固有步距角，也就是細(xì)分驅(qū)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)此功能的電子裝置稱為細(xì)分驅(qū)動(dòng)器。細(xì)分驅(qū)動(dòng)減小了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每步的步距角，提高了控制精度，減小了振動(dòng)，提高了輸出轉(zhuǎn)矩。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器工作在n細(xì)分狀態(tài)時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際步距角是固有步距角（整步）的n分之一。176二、脈沖輸出指令和PTO/PWM控制寄存器1.脈沖輸出指令脈沖輸出指令（PLS指令）可以控制高速輸出（是否提供PTO和PWM功能。若使用PWM功能，還可通過PWM向?qū)ЫM態(tài)為PWM輸出。PLS指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型見下表。177PLS指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型使用PLS指令最多可創(chuàng)建四個(gè)PTO/PWM操作。PTO操作允許用戶控制方波（50%占空比）輸出的頻率和脈沖數(shù)量。PWM操作允許用戶控制占空比可變的固定循環(huán)時(shí)間輸出。S7-200SMART標(biāo)準(zhǔn)型CPU模塊最多有四個(gè)PTO/PWM發(fā)生器（PLS0、PLS1、PLS2和PLS3），用于產(chǎn)生高速脈沖串或脈沖寬度調(diào)制波。178S7-200SMARTCPU指定的特殊存儲(chǔ)器SM單元用于存儲(chǔ)每個(gè)PTO/PWM發(fā)生器的以下數(shù)據(jù)：1個(gè)PTO狀態(tài)字節(jié)（8bit值）、1個(gè)控制字節(jié)（8bit值）、1個(gè)PWM循環(huán)時(shí)間或PTO頻率（16bit無符號(hào)值）、1個(gè)PWM脈沖寬度（16bit無符號(hào)值）以及1個(gè)PTO脈沖計(jì)數(shù)值（32bit無符號(hào)值）。特殊存儲(chǔ)器SM的各位設(shè)置完畢，即可執(zhí)行PLS指令。PTO/PWM發(fā)生器和過程映像輸出寄存器共同使用數(shù)字量輸出端Q0.0、Q0.1、Q0.3和Q0.2。1792.PTO/PWM控制寄存器PLS指令使CPU讀取特殊存儲(chǔ)器SM存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)，并對(duì)相應(yīng)的PTO/PWM發(fā)生器進(jìn)行編程。180PTO/PWM控制寄存器各位的功能181PTO/PWM控制寄存器各位的功能182PTO/PWM控制字節(jié)參考183PTO/PWM控制字節(jié)參考狀態(tài)字節(jié)用于監(jiān)視PTO發(fā)生器的工作狀態(tài)?？刂谱止?jié)SMB67控制PTO0/PWM0發(fā)生器，SMB77控制PTO1/PWM1發(fā)生器，SMB567控制PTO2/PWM2發(fā)生器，SMB581控制PTO3/PWM3發(fā)生器。當(dāng)裝載PWM周期值/PTO頻率值、PWM脈沖寬度值或PTO脈沖計(jì)數(shù)值時(shí)，執(zhí)行PLS指令之前也要設(shè)置控制寄存器中相應(yīng)的更新位。對(duì)于多段脈沖串操作，執(zhí)行PLS指令之前也必須裝載包絡(luò)表的起始偏移量和包絡(luò)表的值。如果在PWM執(zhí)行過程中試圖改變PWM的時(shí)基，則該請(qǐng)求被忽略并產(chǎn)生非致命錯(cuò)誤。184三、PTO編程與操作PTO以指定頻率和指定脈沖數(shù)量提供50%占空比輸出的方波，波形如圖所示。為PTO操作組態(tài)輸出后，CPU會(huì)生成一個(gè)占空比為50%的脈沖串，用于對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或伺服電動(dòng)機(jī)的速度和位置進(jìn)行開環(huán)控制。185占空比為50%的方波1.PTO的實(shí)現(xiàn)方式PTO功能允許脈沖串“鏈接”或“管道化”，也就是允許脈沖串進(jìn)行排隊(duì)，形成管道（也稱為管線、流水線）。當(dāng)前的脈沖串輸出完成后，立即輸出新脈沖串，這保證了脈沖串順序輸出的連續(xù)性。（1）PTO脈沖的單段管道化單段管道化是指管道中每次只能存儲(chǔ)一個(gè)脈沖串的控制參數(shù)。（2）PTO脈沖的單段超馳在單段超馳中，用戶負(fù)責(zé)更新超馳脈沖串的SM位置。1862.單段PTO初始化通常用一個(gè)子程序?yàn)槊}沖輸出配置并初始化PTO，初始化子程序由主程序調(diào)用。用首次掃描特殊存儲(chǔ)器位（SM0.1）將PTO使用的輸出（Q0.0、Q0.1、Q0.3或Q0.2）復(fù)位為0，并調(diào)用子程序完成初始化操作。187（1）從主程序建立對(duì)初始化子程序的調(diào)用后，按照以下步驟在初始化子程序中創(chuàng)建控制邏輯，完成對(duì)單段PTO的Q0.0、Q0.1、Q0.3或Q0.2的配置。1）設(shè)置控制字節(jié)。2）向SMW68、SMW78、SMW568或SMW582寫入頻率的字值。3）向SMD72、SMD82、SMD572或SMD586寫入脈沖數(shù)的雙字值。4）如果希望在PTO輸出完成后立即執(zhí)行相關(guān)功能，可以將脈沖串完成事件附加于中斷程序，執(zhí)行ATCH指令和ENI指令。5）執(zhí)行PLS指令，使S7-200SMARTCPU為PTO發(fā)生器編程。6）退出子程序。188（2）當(dāng)使用單段PTO操作時(shí)，如要在中斷程序或子程序中改變PTO的頻率和脈沖數(shù)，要遵循以下步驟：1）根據(jù)要修改的頻率、脈沖數(shù)，向SMB67、SMB77、SMB567或SMB581寫入相應(yīng)的控制字節(jié)值。2）如果修改的是頻率，則向SMW68、SMW78、SMW568或SMW582寫入新頻率的一個(gè)字值。3）如果修改的是脈沖數(shù)，則向SMD72、SMD82、SMD572或SMD586寫入新脈沖數(shù)的一個(gè)雙字值。4）執(zhí)行PLS指令，使S7-200SMART為PTO發(fā)生器編程。5）退出中斷程序或子程序。189任務(wù)2兩臺(tái)PLC之間的以太網(wǎng)通信1901.了解S7-200SMART通信協(xié)議與資源。2.了解以太網(wǎng)通信和西門子S7協(xié)議。3.掌握網(wǎng)絡(luò)讀/寫指令的功能、表示形式和使用方法。4.能使用網(wǎng)絡(luò)讀/寫指令編寫應(yīng)用程序。191學(xué)習(xí)目標(biāo)PLC的通信包括PLC與PLC之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)之間以及PLC與其他智能設(shè)備之間的通信。S7-200SMARTCPU可實(shí)現(xiàn)CPU、編程設(shè)備和人機(jī)接口之間的多種通信，包括CPU與編程設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換、CPU與HMI之間的數(shù)據(jù)交換以及CPU與其他S7-200SMARTCPU之間的以太網(wǎng)通信。如圖所示為兩臺(tái)S7-200SMARTCPU通過西門子CSM1277交換機(jī)和上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行以太網(wǎng)通信的示意圖。192193兩臺(tái)S7-200SMARTCPU之間的以太網(wǎng)通信示意圖本任務(wù)要求使用PLC功能指令中的網(wǎng)絡(luò)讀/寫指令，設(shè)計(jì)兩臺(tái)S7-200SMARTCPU之間的以太網(wǎng)通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟停控制，并完成安裝和調(diào)試?？刂埔笕缦拢?.兩臺(tái)S7-200SMARTCPU各控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。本地電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)按鈕SB1（本地CPU1的I0.0）和停止按鈕SB2（本地CPU1的I0.1）控制遠(yuǎn)程電動(dòng)機(jī)（遠(yuǎn)程CPU2的Q0.0）的連續(xù)運(yùn)行和停止。遠(yuǎn)程電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)按鈕SB3（遠(yuǎn)程CPU2的I0.0）和停止按鈕SB4（遠(yuǎn)程CPU2的I0.1）控制本地電動(dòng)機(jī)（本地CPU1的Q0.0）的連續(xù)運(yùn)行和停止。2.具有短路、過載保護(hù)等必要的保護(hù)措施。194一、S7-200SMART通信協(xié)議與資源每個(gè)S7-200SMART標(biāo)準(zhǔn)型CPU模塊都提供一個(gè)以太網(wǎng)端口和一個(gè)RS-485端口（編號(hào)為Port0），標(biāo)準(zhǔn)型CPU額外支持可選信號(hào)板CM01（編號(hào)為Port1），CM01可通過STEP7-Micro/WINSMART軟件組態(tài)為RS-232或RS-485通信端口。S7-200SMARTCPU可實(shí)現(xiàn)CPU、編程設(shè)備和HMI之間的多種通信，S7-200SMART通信協(xié)議與資源見下表。195196S7-200SMART通信協(xié)議與資源197S7-200SMART通信協(xié)議與資源二、以太網(wǎng)通信以太網(wǎng)是一種差分（多點(diǎn)）網(wǎng)絡(luò)，最多可有32個(gè)網(wǎng)段、1024個(gè)節(jié)點(diǎn)。以太網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)高速（高達(dá)100Mbit/s）、長距離（銅纜：最遠(yuǎn)約為1.5km；光纖：最遠(yuǎn)約為4.3km）數(shù)據(jù)傳輸。編程設(shè)備、CPU、HMI顯示器等西門子設(shè)備可以通過開放式用戶通信（openusercommunication，OUC）、PROFINET通信、Web服務(wù)器（HTTPS）等方式進(jìn)行以太網(wǎng)通信。1981.直接連接當(dāng)一個(gè)S7-200SMARTCPU與一個(gè)編程設(shè)備、HMI或另外一個(gè)S7-200SMARTCPU通信時(shí)，使用的是直接連接的方式。199通信設(shè)備的直接連接a）CPU與編程設(shè)備的連接b）CPU與HMI的連接c）兩個(gè)CPU的連接2.網(wǎng)絡(luò)連接當(dāng)兩個(gè)以上的通信設(shè)備進(jìn)行通信時(shí)，需要使用交換機(jī)來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接?？梢允褂脤?dǎo)軌安裝的西門子CSM1277四端口交換機(jī)連接多個(gè)CPU和HMI設(shè)備，如圖所示。200多個(gè)通信設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接三、西門子S7協(xié)議西門子S7協(xié)議是專為西門子控制產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)的通信協(xié)議，它是面向連接的協(xié)議，在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換之前，必須與通信伙伴建立連接。面向連接的協(xié)議具有較高的安全性。201四、GET/PUT指令GET/PUT指令用于S7-200SMARTCPU之間的以太網(wǎng)通信，也可以用于S7-200SMART和S7-300/400/1200/1500之間的以太網(wǎng)通信。GET/PUT指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型見下表。202GET/PUT指令的梯形圖、語句表、操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型203GET/PUT指令TABLE參數(shù)的定義TABLE參數(shù)定義的第一個(gè)字節(jié)為狀態(tài)字節(jié)，各位的含義如下。D（done）：通信完成標(biāo)志位。0=通信未完成；1=通信已成功完成。A（active）：通信激活標(biāo)志位。0=通信未激活；1=通信已激活。E（error）：通信錯(cuò)誤標(biāo)志位。0=通信無錯(cuò)誤；1=通信有錯(cuò)誤（需要查詢錯(cuò)誤代碼）。錯(cuò)誤代碼（E3、E2、E1、E0）：如果執(zhí)行GET/PUT指令后通信錯(cuò)誤標(biāo)志位E為1，則返回一個(gè)錯(cuò)誤代碼。204GET指令啟動(dòng)以太網(wǎng)端口的通信操作，按上表的定義從遠(yuǎn)程設(shè)備讀取最多222字節(jié)的數(shù)據(jù)。程序中可以有任意數(shù)量的GET和PUT指令，但在同一時(shí)間最多只能激活16個(gè)GET和PUT指令。當(dāng)執(zhí)行GET或PUT指令時(shí)，CPU與GET/PUT指令TABLE參數(shù)中的遠(yuǎn)程IP地址建立以太網(wǎng)連接，該CPU可同時(shí)保持最多8個(gè)連接。連接建立后，該連接將一直保持到CPU進(jìn)入STOP模式為止。針對(duì)所有與同一IP地址直接相連的GET/PUT指令，CPU采用單一連接。205任務(wù)3PLC與變頻器控制電動(dòng)機(jī)多段速度運(yùn)行2061.了解變頻器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理，掌握變頻器的安裝和調(diào)試方法。2.能正確進(jìn)行PLC和變頻器端子的連接，并使用PLC控制變頻器進(jìn)行邏輯切換。3.能完成PLC與變頻器構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試。207學(xué)習(xí)目標(biāo)變頻器提供了多段速度控制功能，它通過外接幾個(gè)開關(guān)器件改變其輸入端的狀態(tài)組合來選擇不同的運(yùn)行頻率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的多段速度運(yùn)行控制。PLC可以提供數(shù)字量輸出，用來和變頻器聯(lián)機(jī)以實(shí)現(xiàn)多段速度運(yùn)行控制。如圖所示為西門子基本型變頻器SINAMICSV20（簡稱西門子V20變頻器）。208209西門子V20變頻器本任務(wù)要求使用S7-200SMARTPLC和西門子V20變頻器聯(lián)機(jī)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)多段速度運(yùn)行控制，并完成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試。控制要求如下：1.按下啟動(dòng)按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并運(yùn)行在第一段，頻率為10Hz；延時(shí)20s后，電動(dòng)機(jī)反向運(yùn)行在第二段，頻率為30Hz；再延時(shí)20s后，電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)行在第三段，頻率為50Hz。按下停止按鈕SB2，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。2.具有短路保護(hù)等必要的保護(hù)措施。210一、變頻器電路和變頻器的安裝1.變頻器電路西門子V20變頻器電路主要包括主電路和控制電路兩部分。主電路完成電能的轉(zhuǎn)換（整流、逆變），控制電路完成信息的收集、變換和傳輸。211在主電路中，首先輸入單相或三相恒壓恒頻的交流電，經(jīng)過整流模塊并通過濾波器濾波后，轉(zhuǎn)換成恒定的直流電，供給逆變模塊（IGBT）。逆變模塊在CPU（DSP處理器部分）的控制下，將恒定的直流電壓逆變成電壓和頻率（頻率為0～600Hz）均可調(diào)的三相交流電壓輸出給電動(dòng)機(jī)負(fù)載。西門子V20變頻器的直流環(huán)節(jié)是通過電容進(jìn)行濾波的，因此屬于電壓型交—直—交變頻器。開關(guān)電源通過輸入的直流電，為各個(gè)模塊分配電壓。2122.變頻器的安裝變頻器必須安裝在封閉的電氣操作區(qū)域或控制柜內(nèi)，并且必須安裝保護(hù)裝置和保護(hù)蓋。213在控制柜內(nèi)安裝西門子V20變頻器的安裝間距二、變頻器調(diào)試西門子V20變頻器的上方有一個(gè)內(nèi)置基本操作面板（basicoperationpanel，BOP），如圖所示。214西門子V20變頻器的內(nèi)置BOP2151.通電前檢查（1）檢查所有電纜是否正確連接，是否已采取所有相關(guān)的產(chǎn)品、工廠/現(xiàn)場安全防護(hù)措施。（2）確保電動(dòng)機(jī)和變頻器的配置對(duì)應(yīng)正確的電源電壓。（3）將所有螺釘擰緊至指定的緊固扭矩。2.設(shè)置50/60Hz頻率選擇菜單50/60Hz頻率選擇菜單僅在變頻器首次開機(jī)時(shí)或進(jìn)行工廠復(fù)位（P0970）后可見。用戶可以通過BOP選擇頻率或不做選擇直接退出該菜單。在此情況下，該菜單只有在變頻器進(jìn)行工廠復(fù)位后才會(huì)再次顯示。用戶也可以通過設(shè)置P0100的值選擇電動(dòng)機(jī)額定頻率。216設(shè)置50/60Hz頻率選擇菜單的操作示例如圖所示。217設(shè)置50/60Hz頻率選擇菜單的操作示例3.電動(dòng)機(jī)試運(yùn)行（1）在手動(dòng)模式下啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的操作步驟如下：1）按運(yùn)行鍵

啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。2）按向上鍵

或向下鍵

改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。3）按向上鍵+向下鍵

使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。4）按停止鍵

使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。（2）在點(diǎn)動(dòng)模式下啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的操作步驟如下：1）按多功能鍵+確認(rèn)鍵

，從手動(dòng)模式切換到點(diǎn)動(dòng)模式。2）按運(yùn)行鍵

啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，松開運(yùn)行鍵

電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。2184.快速調(diào)試快速調(diào)試是指通過設(shè)置電動(dòng)機(jī)參數(shù)和變頻器的命令源及頻率給定源，達(dá)到簡單、快速運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的目的。一般在參數(shù)復(fù)位操作或更換電動(dòng)機(jī)后需要進(jìn)行此操作?？焖僬{(diào)試的步驟及相關(guān)參數(shù)功能說明見下表。219220快速調(diào)試的步驟及相關(guān)參數(shù)功能說明221快速調(diào)試的步驟及相關(guān)參數(shù)功能說明222快速調(diào)試的步驟及相關(guān)參數(shù)功能說明5.功能調(diào)試功能調(diào)試是指用戶按照具體生產(chǎn)工藝的需要進(jìn)行的設(shè)置操作。（1）數(shù)字量輸入功能。西門子V20變頻器包含了4個(gè)數(shù)字量輸入端子，每個(gè)數(shù)字量輸入端子都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的參數(shù)來設(shè)定該端子的功能，見下表。223西門子V20變頻器的4個(gè)數(shù)字量輸入端子224西門子V20變頻器的4個(gè)數(shù)字量輸入端子（2）固定頻率設(shè)定值功能（不用連接宏的功能）。225西門子V20變頻器固定頻率參數(shù)的設(shè)置步驟226西門子V20變頻器固定頻率參數(shù)的設(shè)置步驟6.恢復(fù)默認(rèn)設(shè)置恢復(fù)默認(rèn)設(shè)置包括恢復(fù)用戶默認(rèn)設(shè)置和恢復(fù)出廠默認(rèn)設(shè)置，相關(guān)參數(shù)及功能說明見下表。227西門子V20變頻器恢復(fù)默認(rèn)設(shè)置的相關(guān)參數(shù)及功能說明任務(wù)4PLC、觸摸屏與變頻器聯(lián)機(jī)的小車運(yùn)料控制2281.了解人機(jī)界面和觸摸屏。2.掌握組態(tài)軟件WinCCflexibleSMARTV3的使用方法。3.能完成PLC、觸摸屏與變頻器聯(lián)機(jī)的小車運(yùn)料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試。229學(xué)習(xí)目標(biāo)如圖所示為小車運(yùn)料工作示意圖。小車停在A點(diǎn)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，裝料閥打開，5s后小車啟動(dòng)前進(jìn)，到達(dá)B點(diǎn)后小車停止，由人工卸料，10s后自行后退，到達(dá)A點(diǎn)后停止，重新裝料，如此循環(huán)下去。230小車運(yùn)料工作示意圖本任務(wù)要求完成PLC、觸摸屏與變頻器聯(lián)機(jī)的小車運(yùn)料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試。任務(wù)要求如下：1.小車的前進(jìn)和后退由三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，用西門子V20變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速，小車前進(jìn)時(shí)電動(dòng)機(jī)工作頻率為20Hz，小車后退時(shí)電動(dòng)機(jī)工作頻率為-30Hz。2.若小車啟動(dòng)前不在A點(diǎn)，可以通過點(diǎn)動(dòng)調(diào)整按鈕讓小車前進(jìn)或后退，再按下停止按鈕，使小車完成本次循環(huán)后停在A點(diǎn)，前面循環(huán)過的次數(shù)仍然保留，在完成全部工作并再次啟動(dòng)時(shí)才清零。2313.本系統(tǒng)的操作由西門子Smart700IEV3觸摸屏實(shí)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，參考操作畫面如圖所示。4.具有短路保護(hù)等必要的保護(hù)措施。232小車運(yùn)料控制系統(tǒng)的參考操作畫面一、人機(jī)界面與觸摸屏1.人機(jī)界面人機(jī)界面（HMI）又稱為人機(jī)接口，是在操作人員與設(shè)備之間提供直接對(duì)話并能使操作人員控制和監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行的設(shè)備部件。人機(jī)界面可以在惡劣的工業(yè)環(huán)境中長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，是PLC的最佳搭檔。233人機(jī)界面用字符、圖形和動(dòng)畫動(dòng)態(tài)顯示現(xiàn)場數(shù)據(jù)和狀態(tài)，操作員可以通過人機(jī)界面來控制現(xiàn)場的被控對(duì)象。此外，人機(jī)界面還有報(bào)警、用戶管理、數(shù)據(jù)記錄、趨勢圖、配方管理、顯示和打印報(bào)表、通信等功能。人機(jī)界面產(chǎn)品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、存儲(chǔ)器、顯示單元、輸入單元、通信接口等，其中處理器的性能決定了HMI產(chǎn)品的性能，是人機(jī)界面的核心單元。使用者必須先使用人機(jī)界面的畫面組態(tài)軟件制作項(xiàng)目文件，再通過計(jì)算機(jī)和人機(jī)界面產(chǎn)品的串行通信端口，將制作好的項(xiàng)目文件下載到人機(jī)界面的處理器中運(yùn)行。234（1）對(duì)監(jiān)控畫面組態(tài)首先需要用計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的組態(tài)軟件對(duì)人機(jī)界面進(jìn)行組態(tài)，生成滿足用戶要求的人機(jī)界面畫面，實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的各種功能。（2）編譯和下載項(xiàng)目文件編譯項(xiàng)目文件是指將用戶生成的畫面和設(shè)置的信息轉(zhuǎn)換成人機(jī)界面可以執(zhí)行的文件。（3）控制系統(tǒng)運(yùn)行控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，人機(jī)界面和PLC之間通過通信來交換信息，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的各種功能。235根據(jù)功能的不同，工業(yè)人機(jī)界面習(xí)慣上被分為文本顯示器、觸摸屏和工業(yè)觸摸一體機(jī)（又稱工業(yè)平板電腦）三大類，如圖所示。236工業(yè)人機(jī)界面a）文本顯示器b）觸摸屏c）工業(yè)觸摸一體機(jī)2.觸摸屏觸摸屏是人機(jī)界面的發(fā)展方向之一，用戶可以在觸摸屏畫面上生成滿足自己要求的觸摸式按鍵。觸摸屏的使用直觀方便，易于操作。觸摸屏畫面上的按鈕和指示燈可以取代相應(yīng)的硬件元件，減少了PLC需要的I/O點(diǎn)數(shù)，降低了系統(tǒng)的成本，提高了設(shè)備的性能和附加價(jià)值。觸摸屏系統(tǒng)一般包括檢測裝置和控制器兩個(gè)部分。觸摸屏的本質(zhì)是傳感器。根據(jù)傳感器類型的不同，觸摸屏大致可分為紅外線式、電阻式、表面聲波式和電容式四種。237二、組態(tài)軟件WinCCflexibleSMARTV3的界面WinCCflexible是西門子人機(jī)界面的組態(tài)軟件，具有簡單、高效、易于上手、功能強(qiáng)大的優(yōu)點(diǎn)，基于表格的編輯器簡化了變量、文本、報(bào)警信息等的生成和編輯。通過圖形化配置，簡化了復(fù)雜的組態(tài)任務(wù)。WinCCflexible可以處理Windows字體，還可以使用圖庫中大量的圖形對(duì)象，快速、方便地生成各種美觀的畫面。238Smart700IEV3觸摸屏使用WinCCflexibleSMARTV3組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)。WinCCflexibleSMARTV3組態(tài)軟件的界面如圖所示。239WinCCflexibleSMARTV3組態(tài)軟件的界面2401.標(biāo)題欄、菜單欄和工具欄標(biāo)題欄顯示項(xiàng)目的名稱。菜單欄用來選擇組態(tài)軟件的各項(xiàng)命令，選擇這些命令會(huì)彈出相應(yīng)的下拉菜單，每一個(gè)下拉菜單可以執(zhí)行一項(xiàng)命令操作。2.項(xiàng)目視圖項(xiàng)目視圖的使用方式與Windows的資源管理器相似。項(xiàng)目中的各組成部分在項(xiàng)目視圖中以樹形結(jié)構(gòu)顯示，分別為設(shè)備、語言設(shè)置和版本管理。3.工作區(qū)用戶可以在工作區(qū)編輯項(xiàng)目對(duì)象。每個(gè)編輯器在工作區(qū)中以單獨(dú)的選項(xiàng)卡控件形式打開。2414.屬性視圖屬性視圖用于編輯從工作區(qū)中選擇的對(duì)象的屬性。屬性視圖的內(nèi)容取決于選擇的對(duì)象。5.工具箱視圖工具箱中可以使用的對(duì)象與HMI設(shè)備的型號(hào)有關(guān)。工具箱包含過程畫面中需要經(jīng)常使用的各種類型的對(duì)象。6.輸出視圖輸出視圖用于顯示在項(xiàng)目測試運(yùn)行或項(xiàng)目一致性檢查期間所生成的系統(tǒng)報(bào)警。7.對(duì)象視圖對(duì)象視圖用來顯示在項(xiàng)目視圖中指定的文件夾或編輯器中的內(nèi)容，執(zhí)行“視圖”菜單中的“對(duì)象”命令，可以打開或關(guān)閉對(duì)象視圖。任務(wù)5基于PLC的爐溫控制系統(tǒng)2421.掌握編程元件AI/AQ的功能和使用方法。2.掌握模擬量模塊的接線、硬件組態(tài)和編程方法。3.掌握溫度傳感器、溫度變送器的工作原理和接線方法。4.能完成基于PLC的爐溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試。243學(xué)習(xí)目標(biāo)溫度控制系統(tǒng)是一種用于監(jiān)測和自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的系統(tǒng)。典型的溫度控制系統(tǒng)主要由傳感器、控制器和執(zhí)行器三部分組成。溫度控制系統(tǒng)的工作原理基于反饋控制思想，系統(tǒng)通過溫度傳感器不斷地測量當(dāng)前實(shí)際溫度，將其與預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行比較。244本任務(wù)要求使用S7-200SMARTPLC作為控制器，實(shí)現(xiàn)電加熱爐的溫度控制，完成爐溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試?？刂埔笕缦拢?.爐溫控制系統(tǒng)由一組3kW的電加熱器進(jìn)行加熱，要求將溫度控制在30～70℃，爐內(nèi)溫度由一溫度傳感器進(jìn)行檢測。按下啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)系統(tǒng)后，當(dāng)爐內(nèi)溫度低于30℃時(shí)，電加熱器啟動(dòng)加熱；當(dāng)爐內(nèi)溫度高于70℃時(shí)，電加熱器停止加熱。系統(tǒng)要求爐溫為30～70℃時(shí)綠燈亮，低于30℃時(shí)黃燈亮，高于70℃時(shí)紅燈亮。按下停止按鈕，電加熱器停止加熱，同時(shí)黃燈、綠燈或紅燈熄滅。245246爐溫控制系統(tǒng)a）電加熱爐b）爐溫控制系統(tǒng)示意圖2.具有短路保護(hù)等必要的保護(hù)措施。一、模擬量輸入/輸出繼電器1.模擬量輸入繼電器模擬量輸入繼電器（AI）即模擬量過程映像輸入寄存器，它是S7-200SMARTPLC為