课题五--PLC综合应用技术.ppt

课题五,PLC,综合应用技术,任务1 步进电动机的,PLC,控制,任务2 两台,PLC,的主从通信,任务3,PLC,与变频器控制电动机,多段速运行,任务4 基于,PLC、,触摸屏、变频器,的小车运料系统控制,任务,1,步进电动机的,PLC,控制,学习目标,1掌握步进驱动器的连接方,法。,2掌握脉冲输出指令的功能及使用方法。,3能正确进行,PLC、,驱动器、步进电动,机之间的连接。,4能使用脉冲输出指令编写控制程序。,工作任务,本工作任务就是要求使用,PLC,功能指令中的脉冲输出指令，设计一个简单的步进电动机正反转,PLC,控制系统。,任务要求：,（1）按下正转启动按钮,SB1，,步进电动机正转；按下反转启动按钮,SB2，,步进电动机以相同的转速反转，并转过相同的角度。按下停止按钮,SB3，,步进电动机停转。,（2）具有短路保护等必要的保护措施。,任务分析,本任务中通过步进驱动器控制步进电动机运转所需要的输入脉冲和方向信号。由于输入脉冲信号的频率较高，,PLC,必须采用晶体管输出型的,CPU,模块，本任务使用,S7-200CPU226（DC/DC/DC）。,本任务中，,PLC,是通过驱动器驱动步进电动机的，因此驱动器属于直接的被控对象（或负载），即输出元件，应与,PLC,的输出端子相连接，步进电动机直接再与步进驱动器相连接即可。本任务使用,PLC,的脉冲输出指令设计程序。,相关知识,一、步进电动机简介,二、步进电动机驱动器,步进电动机驱动器的作用是把控制系统发出的脉冲信号，加以放大以驱动步进电动机。,本任务中采用,YKA2404MC,型细分驱动器。其驱动电压为,DC1240V，,采用单电源供电。适配电流在4.0,A,以下、外径4286,mm,的各种型号的二相混合式步进电动机。,1指示灯、端子及接线,2细分设定,3步进电动机驱动器使用注意事项,三、脉冲输出,PLS（,Pulse,）,指令,1高速脉冲发生器,S7-200,晶体管输出型的,PLC,有,PTO/PWM,两台高速脉冲发生器，高速脉冲输出频率可达20,kHz，,其中一台发生器指定给数字输出点,Q0.0，,另外一台发生器则指定给数字输出点,Q0.1。,PTO（Pulse Train Output，,脉冲串输出）发生器,PWM（Pulse Width Modulation，,脉冲宽度调制）发生器,2,PLS,指令,PLS,指令使,PLC,输出端产生高速脉冲，用来驱动负载实现精确控制。,3,PTO/PWM,控制寄存器,4单段,PTO,操作,5单段,PTO,的编程,任务实施,一、,I/O,地址分配,二、绘制,PLC,控制线路图,三、设计梯形图程序,1,创建及保存项目,2,编辑符号表,3,编写并输入梯形图程序,四、线路安装,五、运行及调试程序,1建立计算机与,PLC,通信联系,2编译、下载程序,3设置步进驱动器参数,（1）设定细分数,参照表513，使用步进驱动器上的细分设定开关来设定细分数。在系统频率允许的情况下，尽量选用高细分数。,（2）设定步进电动机工作电流,4运行与调试程序,六、整理技术文件,知识拓展,一、多段,PTO,操作,1多段管线模式,多段管线中，,CPU,在变量存储区（,V,）,建立一个包络表。包络表中存储各个脉冲串的控制参数。多段管线用,PLS,指令启动。多段管线作业中，,CPU,自动从包络表中按顺序读出每个脉冲串的控制参数，并实施脉冲串输出。当执行,PLS,指令时，包络表内容不可改变。,2计算包络表中的数值,PTO,发生器的多段管线功能在实际应用中非常有用，例如步进电动机的控制，控制时步进电动机的转动受脉冲控制。,【例】根据控制要求列出,PTO,包络表。步进电动机的运动控制要求如图所示。从,A,点到,B,点为启动加速过程，从,B,到,C,为恒速运行过程，从,C,到,D,为减速停止过程。,二、多段,PTO,的编程,用一个子程序实现,PTO,初始化，首次扫描（,SM0.1）,时从主程序调用初始化子程序，执行初始化操作。,初始化操作步骤如下：,（1）首次扫描（,SM0.1）,时将输出,Q0.0,或,Q0.1,复位（置0），并调用完成初始化操作的子程序。,（2）在初始化子程序中，根据控制要求设置控制字并写入,SMB67,或,SMB77,特殊存储器。,（3）将包络表的首地址（16位）写入在,SMW168（,或,SMW178）。,（4）,在变量存储器,V,中，写入包络表的各参数值。一定要在包络表的起始字节中写入段数。在变量存储器,V,中建立包络表的过程也可以在一个子程序中完成，在此只须调用设置包络表的子程序。,（5）设置中断事件并全局开中断。如果想在,PTO,完成后，立即执行相关功能，则须设置中断，将脉冲串完成事件（中断事件号19）连接一中断程序。,（6）执行,PLS,指令，使,S7-200,为,PTO,发生器编程，高速脉冲串由,Q0.0,或,Q0.1,输出。,（7）退出子程序。,三、,PWM,操作,PWM,是脉宽可调的高速脉冲输出，通过控制脉宽和脉冲的周期，实现控制任务。,1周期和脉宽,周期和脉宽时基为微秒或毫秒，均为16位无符号数。周期的范围从5065535微秒或从265535毫秒。,2更新方式,改变,PWM,波形的方法有两种：同步更新和异步更新。,四、,PWM,的编程,任务,1,初识,PLC,学习目标,任务,2,两台,PLC,的主从通信,1了解通信基础知识以及,S7-200 PLC,的通信方式。,2理解,PPI,通信协议以及,PPI,通信时的数据表含义。,3,掌握网络读/写指令的功能及其使用方法。,4,会制作,PROFIBUS,网络电缆并能正确连接,PPI,通信网络。,5,会设置,PPI,通信参数并能编写两台,S7-200 PLC,的主从通信程序。,工作任务,本任务是使用,PLC,的网络读/写指令，实现上述两台,PLC,之间的数据交换。,任务要求：,（1）两台,S7-200PLC,中，一台,CPU226,站地址为2（,PPI/,主站）；另一台,CPU226,站地址为3（从站）；,工作任务,编程用的,PC,机的站地址为0。要求用主站,PLC（,称为主机）的,IB0,控制从站,PLC（,称为从机）的,QB0，,用从站,PLC,的,IB0,控制主站,PLC,的,QB0。,（2）,具有短路保护等必要的保护措施。,任务分析,两台,S7-200PLC,之间要实现,PPI,主,/,从通信，关键要做好三个方面的事情：,第一是物理连接,一般用通信电缆（带网络连接器的,PROFIBUS,网络电缆）；,第二是通信协议，主要是设置好通信参数；,第三是通信程序，要使用网络读,/,写指令编程。,相关知识,一、通信基础知识,1基本概念,（1）并行通信与串行通信,（2）异步通信与同步通信,（3）信号的调制和解调,2通信方式,3通信参数,4串行通信接口标准,5通信协议,二、,S7-200PLC,的通信,1网络部件,2,PPI,通信协议,3单主站,PPI,通信方式,（1）单主站/单从站网络,（2）单主站/多从站网络,三、,S7-200PLC,网络读/写指令,S7-200PLC,提供网络读/写指令，用于,S7-200,之间采用,PPI,协议进行连网通信。,S7-200,默认运行模式为从站模式，但在用户应用程序中可将其设置为,PPI/,主站运行模式与其他从站进行通信，用网络读/写指令对其他从站中的数据进行读写。网络读/写指令只能由在网络中充当主站的,PLC,执行。从站,PLC,不必做通信编程，只需准备通信数据，让主站读写（取送）有效即可。,1网络读（,NETR）,指令,2网络写（,NETW）,指令,3数据传送表（,TBL）,4设定通信协议,任务实施,一、,I/O,地址分配,每台,S7-200PLC,都可以只用1只按钮或单开关作为输入元件与输入端子相连接。另外，不需要接输出元件，直接根据主站,PLC,的输出指示灯,Q0.7,和从站,PLC,的输出指示灯,Q0.0,是否点亮判断通信是否成功实现。,二、绘制,PLC,控制线路图,根据任务要求和,I/O,地址分配，只要在通信网络基础上，每台,S7-200PLC,都用1只按钮或单开关作为输入元件与输入端子相连接，再分别接上电源线即可。,三、设计梯形图程序,1,创建及保存项目,2,编辑符号表,3,设置数据缓冲区,4,编写梯形图程序,四、线路安装,根据,PLC,硬件接线图，完成线路安装，并检查确认线路安装正确。,五、运行及调试程序,1用,PC/PPI,电缆分别单独连接各台,PLC，,并建立计算机与,PLC,通信联系。在编程软件中通过“系统块”分别将地址设置为2和3，并分别下载到各自,PLC。,2利用,PROFIBUS,网络电缆把各台,PLC,中用作,PPI,通信的端口0连接后，再用,PC/PPI,编程电缆连接到,PROFIBUS,网络电缆的编程口，将主站的运行开关拨到,STOP,状态。利用,SETP7-Micro/WIN V4.0,软件搜索网络中的两个站，如果能全部搜索到表明网络连接正常。,3编译、下载程序,编译两台,PLC,的主/从通信梯形图，并下载到主机中。,4运行与调试程序,知识拓展,一、利用指令向导实现,PPI,通信,除了使用网络读/写指令自己编写程序外，还可以利用,SETP7-Micro/WIN,提供的指令向导功能，由指令向导编写好程序，用户只要直接使用其程序即可实现,PPI,通信。,二、,S7-200,支持的其他几种通信协议,S7-200CPU,除了支持,PPI,通信协议，还支持以下几种通信协议。,1,MPI,协议,2,PROFIBUS,协议,3用户自定义协议（自由口通信模式）,4,USS,协议,5,TCP/IP,协议,三、多主站,PPI,通信方式,1多主站/单从站网络,2多主站/多从站网络,任务,3,PLC,与变频器控制电动机多段速运行,学习目标,1了解,MM440,变频器的特点。,2理解,MM440,变频器常用参数的含义。,3掌握,MM440,变频器的安装及调试方法。,4会进行,PLC,和变频器之间端子的直接连,接。,5能使用,PLC,控制变频器进行逻辑切换。,工作任务,本任务是使用,S7-200PLC,和,MM440,变频器联机控制实现电动机多段速运转。,任务要求：,（1）速度和方向的变化按下图要求，延时为,10s,。,（,2,）具有短路保护等必要的保护措施。,任务分析,本任务属于多段频率调速，由于是15段速，需要使用,MM440,变频器（,MM420,变频器最多只能控制7段频率调速）。,本任务的程序设计比较简单，采用基本逻辑指令即可。运行调试程序前必须先对变频器参数复位，然后按所用的电动机铭牌设置电动机参数，再根据控制要求设置15段速固定频率控制参数。,相关知识,一、,MICROMASTER440,变频器简介,二、,MM440,变频器的电路,三、,MM440,变频器调试,1,MM440,变频器参数分类,显示参数为只读参数，以,r,表示。,设定参数为可读写的参数，以,P,表示。,2,调试步骤,通常一台新的,MM440,变频器一般需要按如下三个步骤进行调试：,（1）参数复位,（2）快速调试,（3）功能调试,任务实施,一、,I/O,地址分配,二、绘制,PLC,硬件接线图,三、设计梯形图程序,1创建及保存项目,2编辑符号表,3编写并输入梯形图程序,PLC,程序应包括以下控制：,（1）按下正转启动按钮,SB1,时，,PLC,的,Q0.4,应置位为,ON，,允许电动机运行。,（,2,）,PLC,输出接口状态、变频器输出频率、电动机转速变化。,（3）按下停止按钮,SB2,时，,PLC,的,Q0.4,应复位为,OFF，,电动机停止运行。,四、线路安装及检查,完成线路安装，并检查确认线路安装正确。,五、运行及调试程序,1检查确认线路安装正确后给,PLC,接通电源。,2建立计算机与,PLC,通信联系。,3编译、下载程序。,4检查确认线路安装正确后给变频器接通电源。,5恢复变频器出厂默认值。,P0010,设为30，,P0970,设为1，按下变频器操作面板上的“,P”,键，开始进行复位操作，此过程约需要3,min。,6,设置电动机参数。,电动机参数设置后，设,P0010,为,0,，变频器当前处于准备状态，可正常运行。,7设置,MM440,变频器的15段固定频率控制参数。,MM440,变频器数字输入“5”、“6”、“7”、“8”端子通过,P0701、P0702、P0703、P0704,参数设为15段固定频率控制端，每一频段的频率分别由,P1001P1015,参数设置。变频器数字输入“16”端子设为电动机运行/停止控制端，由,P0705,参数设置。,8,按下表进行操作，观察系统运行情况并做好记录。如出现故障，应立即切断电源，分析原因、检查电路或变频器参数或梯形图，排除故障后，方可进行重新调试，直到系统功能调试成功为止。,任务,4 基于,PLC,、触摸屏、变频器的小车运料系统控制,学习目标,1了解触摸屏的原理与功能。,2掌握,EB500,软件的使用方法。,3掌握设定触摸屏变量与,PLC,寄存器对应关系的方法。,4会对触摸屏变量进行定义、参数设置，并能制作画面。,5能正确连接,PLC,与触摸屏，并会编写,PLC,与触摸屏联合应用时的梯形图。,6能够正确进行,PLC、,触摸屏及变频器联机调试。,工作任务,本任务完成基于,PLC、,触摸屏、变频器的小车运料工作控制系统设计。,任务要求：,（1）小车的前进和后退由三相异步电动机拖动，用西门子,MM440,变频器实现调速，前进时电动机工作频率为20,Hz，,后退时电动机工作频率为,30,Hz。,（2）,小车在启动之前如果不在,A,点，可以通过手动调整按钮让小车前进或者后退。按下停止按钮，小车完成本次循环后停在,A,点，前面循环过的次数仍然保留，在完成全部工作后再次启动时才清零。,（,4,）具有短路保护等必要的保护措施。,（3）本系统的操作由,MT506MV,触摸屏实现，触摸屏上应有必要的数值显示、数值输入、位状态显示等。,任务分析,小车运料工作任务的实现采用基本逻辑指令即可设计程序。本任务由于在,PLC,基础上加入了变频器和触摸屏控制，因此不仅要考虑加入变频器控制调速后一些参数的设置以及相应程序的设计，还要考虑加入触摸屏操作后触摸屏的变量与,PLC,寄存器对应关系以及相关联的梯形图的编写。,相关知识,一、人机界面（,HMI）,概述,1人机界面的基本概念,人机界面（,Human Machine Interface）,又称为人机接口，简称为,HMI。,从广义上说，,HMI,泛指计算机与操作人员交换信息的设备。在控制领域，,HMI,一般特指用于操作人员与控制系统之间进行对话和相互作用的专用设备。,2人机界面的分类,现在的人机界面几乎都使用液晶显示屏，小尺寸的人机界面只能显示数字和字符，称为文本显示器（,Text Display，TD），,大一些的可以显示点阵组成的图形，如操作员面板（,Operator Panel，OP）、,触摸屏（,Touch Panel，TP）。,3,触摸屏的工作原理,4人机界面的功能,二、,MT500,系列触摸屏简介,MT500,系列触摸屏是专门面向,PLC,应用的，它不同于一些简单的仪表式或其他一些简单的控制,PLC,的设备，其功能强大，使用方便，非常适合现代工业越来越庞大的工作量及功能的需求。,三、,WeinView500,的软件,WeinView500,常用软件有,EasyManager、PLCAddressView,和,EasyBuilder。,任务实施,一、,I/O,地址分配,二、绘制,PLC,硬件接线图,三、触摸屏变量与,PLC,寄存器的对应关系设置,四、制作触摸屏画面,1创建及保存工程,2系统参数和窗口属性设置,（1）系统参数设置,（2）窗口属性设置,3切换开关元件的触摸键制作,PLC,的输入元件如启动按钮、停止按钮、点动前进按钮、点动后退按钮等元件需要在触摸屏上制作触摸键，属于位状态切换开关元件。,4位状态显示元件的显示键制作,5数值显示键制作,6数值输入键制作,五、设计梯形图程序,1,创建及保存项目,2,编辑符号表,3,编写梯形图程序,六、线路安装,根据,PLC,控制接线图接线（变频器暂时先不接电动机），并检查确认线路安装正确。,PLC、,变频器的安装在前面的任务中已经学习过，这里主要介绍,MT506MV,触摸屏的安装接线。,1触摸屏的安装,2,触摸屏与,PLC、,计算机的连接,3,DIP,拨码开关的使用,七、运行及调试程序,1计算机与,PLC,通信调试,2计算机与触摸屏通信调试,3触摸屏与,PLC,通信调试,4变频器调试,5系统调试,（1）断开变频器电源，约5分钟后变频器放电完毕，再将电动机连接到变频器的,U、V、W、PE,端，并检查确认连接正确。,（2）接通小车装料接触器,KM,线圈的电源和变频器电源，正确操作，观察系统运行情况并做好记录。如出现故障，应立即切断电源，分析原因，检查系统接线、变频器参数、,PLC,程序及触摸屏画面等，排除故障后，方可进行重新调试，直到系统功能调试成功为止。,知识拓展,一、,EasyBuilder 500,中的安全等级使用,二、,S7-200,中的常见错误类型,在使用,S7-200,编程语言进行编程时，不可避免地会出现各种错误，而且不同错误具有不同的错误等级。,S7-200,将错误分为非致命错误和致命错误。,1.,非致命错误,非致命错误是指用户程序结构问题、用户程序指令执行问题和扩展,I/O,模块问题。可以用,STEP7-Micro/WIN,来得到所产生错误的错误代码。非致命错误有三个基本的分类。,（1）程序编译错误,（2）,I/O,错误,（3）程序执行错误,2.,致命错误,