《PLC應(yīng)用項目工單實踐教程》課件 模塊8 S7-1500系列PLC模擬量的應(yīng)用

《PLC應(yīng)用項目工單實踐教程（S7-1500）》模塊1

S7-1500PLC初步使用模塊2S7-1500PLC位指令應(yīng)用模塊3S7-1500PLC定時器/計數(shù)器指令應(yīng)用模塊4S7-1500PLC其它基礎(chǔ)指令應(yīng)用模塊5組織塊的編程及應(yīng)用模塊6函數(shù)、函數(shù)塊、數(shù)據(jù)塊及應(yīng)用模塊7S7-1500系列PLC順序控制設(shè)計法的應(yīng)用模塊8S7-1500系列PLC模擬量的應(yīng)用模塊9S7-1500PLC網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用教材章節(jié)目錄項目8.1爐溫讀取——A/D模塊應(yīng)用項目8.2

電動風(fēng)門執(zhí)行器控制——D/A模塊應(yīng)用項目3.3恒壓供水——閉環(huán)模擬量PID控制

章節(jié)測試模塊8S7-1500系列PLC模擬量的應(yīng)用目錄1、學(xué)習(xí)目標(biāo)項目8.1爐溫讀取——A/D模塊應(yīng)用控制要求2硬件電路設(shè)計3項目知識儲備45項目實施學(xué)習(xí)目標(biāo)1項目擴(kuò)展6返回學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)了解溫度傳感器的基本知識了解溫度變送器的功能了解數(shù)模轉(zhuǎn)換的概念技能目標(biāo)熱電阻接線變送器接線數(shù)學(xué)函數(shù)和轉(zhuǎn)換操作2、控制要求項目8.1爐溫讀取——A/D模塊應(yīng)用控制要求2硬件電路設(shè)計3項目知識儲備45項目實施學(xué)習(xí)目標(biāo)1項目擴(kuò)展6控制要求

某工廠有一臺時效爐，在達(dá)到預(yù)定溫度185℃時，工藝要求爐內(nèi)保持恒溫狀態(tài)6小時，所以需要實時對爐溫進(jìn)行監(jiān)測，防止?fàn)t內(nèi)溫度過高或過低。要求使用分度號PT100的溫度傳感器，輸出4～20mA、量程0-300℃的溫度變送器，以及西門子S7-1500PLC對爐溫數(shù)值進(jìn)行讀取。3、硬件電路設(shè)計項目8.1爐溫讀取——A/D模塊應(yīng)用控制要求2硬件電路設(shè)計3項目知識儲備45項目實施學(xué)習(xí)目標(biāo)1項目擴(kuò)展6硬件電路設(shè)計

4、項目知識儲備項目8.1爐溫讀取——A/D模塊應(yīng)用控制要求2硬件電路設(shè)計3項目知識儲備45項目實施學(xué)習(xí)目標(biāo)1項目擴(kuò)展6項目知識儲備

1.溫度檢測2.溫度傳感器2.1熱電阻

熱電阻是中低溫測量最常用的一種溫度檢測元件，它是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的，具有測量精度高，性能穩(wěn)定等特點，可以測量-200到600℃范圍溫度，不同產(chǎn)品測溫范圍不同。溫度檢測的方法有很多種，常見的是利用膨脹測溫法，如溫度計。項目知識儲備

熱電阻有鉑熱電阻、銅熱電阻、銦熱電阻等。普通封裝型鎧裝和防爆項目知識儲備

溫度（℃）0102030405060708090電阻值Ω-20018.49----------10060.2556.1952.1148.0043.3739.7135.5331.3227.0822.80-0100.0096.0992.1688.2284.2780.3176.3272.3368.3364.300100.00103.90107.79111.67115.34119.40123.24127.07130.89134.70100136.50142.29146.06149.82153.58157.31161.04164.76168.46172.16200175.84179.51183.17186.32190.45194.07197.69201.29204.88208.45300212.02215.57219.12222.65226.17229.67233.17236.65240.13243.59400247.04250.48253.90257.32260.72264.11267.49270.86274.22277.56500280.90284.22287.53290.83294.11297.39300.65303.9307.15310.38600313.59316.80319.99323.18326.35329.51332.66335.79338.92342.03700345.13348.22351.30354.37357.42360.47363.50366.52369.53372.52800375.51378.48381.45384.4387.34390.26----項目知識儲備

2.溫度傳感器2.2熱電偶

熱電偶可將被測溫度轉(zhuǎn)換為毫伏級熱電動勢信號，屬于自發(fā)電型傳感器，它是兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢，因而在回路中形成一個大小的電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。項目知識儲備

3.變送器

變送器是把傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀豢刂破髯R別的信號的轉(zhuǎn)換器，主要有溫度變送器、壓力變送器、流量變送器等。變送器有兩線制和四線制之分，兩線制變送器居多，變送器的選型通常根據(jù)安裝條件、環(huán)境條件、儀表性能、經(jīng)濟(jì)性和應(yīng)用介質(zhì)等方面考慮。電壓型電流型項目知識儲備

4.采集模擬量輸入

采集現(xiàn)場的模擬量信號，需要使用到PLC的硬件，可以使用緊湊型CPU，其集成了模擬量輸入/輸出模塊采集模擬量輸入，如使用CPU1511C-1PN；也可以使用標(biāo)準(zhǔn)型CPU，安裝模擬量輸入模塊采集模擬量輸入，如使用CPU1511-1PN和AI8xU/I/RTD/TCST。4.1緊湊型CPU1511C-1PN

緊湊型CPU1511C-1PN集成了模擬量輸入/輸出模塊，有5個模擬量輸入通道，測量類型包括電壓、電流、電阻、熱電阻，可組態(tài)診斷和按通道設(shè)置超限時的硬件中斷。項目知識儲備

（1）通道可測量類型通道0到3，可分別設(shè)置不同的電壓測量方式通道0到3，可分別設(shè)置不同的電流測量方式通道4可設(shè)置為電阻測量方式或熱電阻測量方式（2）測量類型的范圍電壓：1～5V0～10V±5V±10V電流：4線制變送器0～20mA4～20mA±20mA電阻：150Ω300Ω600Ω熱電阻：Pt100(標(biāo)準(zhǔn)型和氣候型Ni100(標(biāo)準(zhǔn)型和氣候型）項目知識儲備

電壓輸入接線圖4線制測量傳感器接線圖5、項目實施項目8.1爐溫讀取——A/D模塊應(yīng)用控制要求2硬件電路設(shè)計3項目知識儲備45項目實施學(xué)習(xí)目標(biāo)1項目擴(kuò)展6項目實施

1.硬件接線。根據(jù)硬件電路設(shè)計圖對硬件進(jìn)行接線。2.硬件組態(tài)（1）創(chuàng)建項目，插入CPU1511C-1PN控制器。（2）在常規(guī)選項中，選擇“輸出模板”中的“輸入”，可以統(tǒng)一設(shè)置所有輸入模塊通道參數(shù)。在選用各通道的“參數(shù)設(shè)置”時，如果選擇“來自模板”，就可以直接使用模板所設(shè)置參數(shù)，不需要再進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。項目實施

（3）當(dāng)所選用的通道參數(shù)設(shè)置與模板不同，需要在常規(guī)選項中，選擇輸入，通道0，將“參數(shù)設(shè)置”更改為“手動”項目實施

（4）在“測量”屬性中，設(shè)置測量類型。鼠標(biāo)單擊測量類型文本框的，選擇“電流（4線制變送器）”。項目實施

3.編寫程序（1）打開MAIN[OB1]，基本指令中找到轉(zhuǎn)換操作，選NORM_X標(biāo)準(zhǔn)化指令，拖入到程序段中，MIN設(shè)置為0，MAX設(shè)置為27648，VALUE設(shè)置為地址IW0，OUT設(shè)置為MD10。（2）基本指令中找到轉(zhuǎn)換操作，選SCALE_X縮放指令，拖入到程序段中，MIN設(shè)置為0.0，MAX設(shè)置為300.0，VALUE設(shè)置為地址MD10，OUT設(shè)置為MD20，如圖8-16所示。（3）編寫后進(jìn)行編譯。6、項目擴(kuò)展項目8.1爐溫讀取——A/D模塊應(yīng)用控制要求2硬件電路設(shè)計3項目知識儲備45項目實施學(xué)習(xí)目標(biāo)1項目擴(kuò)展6項目擴(kuò)展

使用輸出0～10V、量程0-300℃的溫度變送器，測量溫度值保存在MD20中。1、學(xué)習(xí)目標(biāo)項目8.2

電動風(fēng)門執(zhí)行器控制—D/A模塊應(yīng)用控制要求2硬件電路設(shè)計3項目知識儲備45項目實施學(xué)習(xí)目標(biāo)1項目擴(kuò)展6返回學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)了解電動風(fēng)門執(zhí)行器的基本知識了解數(shù)模轉(zhuǎn)換的概念技能目標(biāo)能夠使用電動風(fēng)門執(zhí)行器能夠使用數(shù)學(xué)函數(shù)和轉(zhuǎn)換操作2、控制要求項目8.2

電動風(fēng)門執(zhí)行器控制—D/A模塊應(yīng)用控制要求2硬件電路設(shè)計3項目知識儲備45項目實施學(xué)習(xí)目標(biāo)1項目擴(kuò)展6控制要求

某電廠鍋爐，在煤粉燃燒的過程中要配合不同的進(jìn)風(fēng)量，需要調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)風(fēng)門擋板的開合角度控制進(jìn)風(fēng)量。要求使用模擬量4～20mA的電動風(fēng)門執(zhí)行器和西門子S7-1500PLC對風(fēng)門開度進(jìn)行控制。3、硬件電路設(shè)計項目8.2

電動風(fēng)門執(zhí)行器控制—D/A模塊應(yīng)用控制要求2硬件電路設(shè)計3項目知識儲備45項目實施學(xué)習(xí)目標(biāo)1項目擴(kuò)展6硬件電路設(shè)計

4、項目知識儲備項目8.2

電動風(fēng)門執(zhí)行器控制—D/A模塊應(yīng)用控制要求2硬件電路設(shè)計3項目知識儲備45項目實施學(xué)習(xí)目標(biāo)1項目擴(kuò)展6項目知識儲備

1.電動風(fēng)門執(zhí)行器

電動風(fēng)門執(zhí)行器常用于風(fēng)門擋板開度的控制，按輸入電壓類型分為交流型和直流型，按控制方式分為開關(guān)控制和模擬量控制，開關(guān)控制可以控制風(fēng)門旋轉(zhuǎn)，開度需要人工判斷，而模擬量控制可以根據(jù)輸入的模擬量信號對應(yīng)設(shè)定的開度項目知識儲備

1.電動風(fēng)門執(zhí)行器

電動風(fēng)門執(zhí)行器的模擬量輸入信號可以是0～10V，也可以是4～24mA,其對應(yīng)開度為0～90°，通過配置不同的撥碼開關(guān)，可以調(diào)整旋轉(zhuǎn)方向，對于支持不同電壓和電流輸入范圍的電動風(fēng)門執(zhí)行器，撥碼開關(guān)還可以轉(zhuǎn)換其范圍。項目知識儲備

2.PLC的模擬量輸出

PLC輸出模擬量信號，需要使用到PLC的硬件，可以使用緊湊型CPU，其集成了模擬量輸入/輸出模塊采集模擬量輸入，如使用CPU1511C-1PN；也可以使用標(biāo)準(zhǔn)型CPU，安裝模擬量輸入模塊采集模擬量輸入，如使用CPU1511-1PN和AQ4xU/IST。（1）通道可測量類型通道0到1，可分別設(shè)置的電壓輸出和電流輸出（2）輸出類型的范圍電壓：0～10V1～5V±10V電流：0～20mA4～20mA±20mA項目知識儲備

電壓輸出接線圖電流輸出接線圖5、項目實施項目8.2

電動風(fēng)門執(zhí)行器控制—D/A模塊應(yīng)用控制要求2硬件電路設(shè)計3項目知識儲備45項目實施學(xué)習(xí)目標(biāo)1項目擴(kuò)展6項目實施

1.硬件接線。根據(jù)硬件電路設(shè)計圖對硬件進(jìn)行接線。2.硬件組態(tài)（1）創(chuàng)建項目，插入CPU1511C-1PN控制器。項目實施

（2）在常規(guī)選項中，選擇“輸出模板”中的“輸出”，可以統(tǒng)一設(shè)置所有輸入模塊通道參數(shù)。在選用各通道的“參數(shù)設(shè)置”時，如果選擇“來自模板”，就可以直接使用模板所設(shè)置參數(shù)，不需要再進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。項目實施

（3）當(dāng)所選用的通道參數(shù)設(shè)置與模板不同，需要在常規(guī)選項中，選擇設(shè)置對應(yīng)的輸出通道，如啟用了通道0,將“參數(shù)設(shè)置”更改為“手動”。項目實施

（4）在“輸出”屬性中，設(shè)置輸出類型。鼠標(biāo)單擊輸出類型文本框的“”，選擇“電壓”。（5）在“輸出”屬性中，設(shè)置測量范圍。輸出范圍需選擇0到10V。項目實施

（5）在“對CPUSTOP模式的響應(yīng)”屬性中，可以選擇“關(guān)斷”、“保持上一個值”或“輸出替換值”。項目實施

3.編寫程序（1）打開MAIN[OB1]，基本指令中找到轉(zhuǎn)換操作，選NORM_X標(biāo)準(zhǔn)化指令，拖入到程序段中，MIN設(shè)置為0.0，MAX設(shè)置為90.0，VALUE設(shè)置為地址MD10，OUT設(shè)置為MD20。（2）基本指令中找到轉(zhuǎn)換操作，選SCALE_X縮放指令，拖入到程序段中，MIN設(shè)置為0，MAX設(shè)置為27648，VALUE設(shè)置為地址MD20，OUT設(shè)置為QW0，如圖8-28所示。（3）編寫后進(jìn)行編譯。6、項目擴(kuò)展項目8.2

電動風(fēng)門執(zhí)行器控制—D/A模塊應(yīng)用控制要求2硬件電路設(shè)計3項目知識儲備45項目實施學(xué)習(xí)目標(biāo)1項目擴(kuò)展6項目擴(kuò)展

風(fēng)門執(zhí)行器4號端子是電壓型反饋信號，使用PLC對控制風(fēng)門開度進(jìn)行監(jiān)測。1、學(xué)習(xí)目標(biāo)項目8.3

恒壓供水—閉環(huán)模擬量PID控制控制要求2硬件電路設(shè)計3項目知識儲備45項目實施學(xué)習(xí)目標(biāo)1項目擴(kuò)展6返回學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)了解模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本知識理解PID控制原理技能目標(biāo)可以使用PID編程2、控制要求項目8.3

恒壓供水—閉環(huán)模擬量PID控制控制要求2硬件電路設(shè)計3項目知識儲備45項目實施學(xué)習(xí)目標(biāo)1項目擴(kuò)展6控制要求

某小區(qū)二次供水系統(tǒng)，為了每戶都能正常供水，保證水流的穩(wěn)定性，采用了恒壓供水設(shè)計。要求使用PLC，壓力變送器和變頻器實現(xiàn)恒壓供水控制。3、硬件電路設(shè)計項目8.3

恒壓供水—閉環(huán)模擬量PID控制控制要求2硬件電路設(shè)計3項目知識儲備45項目實施學(xué)習(xí)目標(biāo)1項目擴(kuò)展6硬件電路設(shè)計

4、項目知識儲備項目8.3

恒壓供水—閉環(huán)模擬量PID控制控制要求2硬件電路設(shè)計3項目知識儲備45項目實施學(xué)習(xí)目標(biāo)1項目擴(kuò)展6項目知識儲備

1.模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)2.PID控制器

PID是比例、微分、積分的縮寫。P的作用是輸出值的比例作用與控制偏差成比例增加；I作用是輸出值的積分作用一直增加，直到控制偏差達(dá)到平衡狀態(tài)。D的作用是微分作用隨控制偏差的變化率而增加。項目知識儲備

3.工藝-PID控制指令參數(shù)數(shù)據(jù)類型默認(rèn)值說明

SetpointREAL0.0PID控制器在自動模式下的設(shè)定值InputREAL0.0用戶程序的變量用作過程值的源。Input_PERINT0模擬量輸入用作過程值的源。OutputREAL0.0REAL形式的輸出值Output_PERINT0模擬量輸出值Output_PWMBOOLFALSE脈寬調(diào)制輸出值5、項目實施項目8.3

恒壓供水—閉環(huán)模擬量PID控制控制要求2硬件電路設(shè)計3項目知識儲備45項目實施學(xué)習(xí)目標(biāo)1項目擴(kuò)展6項目實施

1.創(chuàng)建項目，插入CPU1511C-1PN控制器，添加循環(huán)中斷組織塊[OB30]項目實施

2.在Main[OB1]中編寫標(biāo)準(zhǔn)化和縮放程序，標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果存儲在MD10中，縮放結(jié)果存儲在MD20中。項目實施

3.在循環(huán)中斷組織塊[OB30]中調(diào)用PID_Compact，鼠標(biāo)單擊“工藝”打開擴(kuò)展，選擇“PID控制”中的PID_Compact，拖拽到程