基于PLC變頻器觸摸屏綜合利用自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)_圖文

1、191教育現(xiàn)代化2016年2月(下半月職業(yè)技術(shù)教育可編程控制器是電氣控制系統(tǒng)的控制核心,它可以實(shí)時(shí)控制工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各類設(shè)備,很方便的完成各類控制要求1。通過幾十年的發(fā)展,PLC 已經(jīng)走進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個(gè)方面,各類學(xué)校的電類及相關(guān)專業(yè)也因其重要性,逐漸將其加入到教學(xué)計(jì)劃中。由于可編程控制器工業(yè)控制在現(xiàn)代企業(yè)中常常與變頻器技術(shù)、觸摸屏技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)有關(guān),因此學(xué)校在教學(xué)中,對(duì)應(yīng)開設(shè)有PLC 應(yīng)用技術(shù)、變頻器技術(shù)、觸摸屏技術(shù)等相關(guān)課程,但如此教學(xué)體系的劃分,不但導(dǎo)致課時(shí)占用過多,而且可能導(dǎo)致知識(shí)點(diǎn)成為分散、單項(xiàng)的存在,各學(xué)科之間的銜接不緊湊,甚至出現(xiàn)互相扯皮的現(xiàn)象。學(xué)生在畢業(yè)后對(duì)于由多項(xiàng)技術(shù)構(gòu)成

2、的相對(duì)復(fù)雜的控制系統(tǒng),存在技術(shù)單一,不能全面掌握、靈活應(yīng)用等現(xiàn)象。本文以自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)為例,詳細(xì)給出了該系統(tǒng)的PLC 硬件設(shè)計(jì)、觸摸屏MCGS 人機(jī)界面設(shè)計(jì)、變頻器參數(shù)設(shè)置和系統(tǒng)程序設(shè)計(jì),探討搭建一個(gè)整合PLC、觸摸屏、變頻器相關(guān)知識(shí)的平臺(tái)的可能性,期待實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的需要相契合。一 自動(dòng)生產(chǎn)線控制要求在生產(chǎn)線上有4個(gè)工位,每個(gè)工位上都裝有位置檢測(cè)傳感器,工位間共有A、B、C、D 等四個(gè)區(qū),設(shè)備有啟動(dòng)和停止兩個(gè)控制按鈕,按下啟動(dòng)按鈕后,設(shè)備開始運(yùn)行,按下停止按鈕后,設(shè)備停止工作,設(shè)備的主要功能是通過皮帶將物品傳送到各個(gè)工位,基于PLC 變頻器觸摸屏綜合利用自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)

3、的設(shè)計(jì)和應(yīng)用陳慧敏(北京輕工技師學(xué)院,北京 100068摘 要:以自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)為例,詳細(xì)給出了該系統(tǒng)的PLC 硬件設(shè)計(jì)、觸摸屏MCGSE 人機(jī)界面設(shè)計(jì)、變頻器參數(shù)設(shè)置和系統(tǒng)程序設(shè)計(jì),有效體現(xiàn)了PLC、觸摸屏、變頻器三位一體,觸摸屏成為人機(jī)對(duì)話的界面,變頻器成為PLC 的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)。提出在電類及相關(guān)專業(yè)工控教學(xué)中將傳統(tǒng)學(xué)科體系課程的PLC 應(yīng)用技術(shù)、變頻器技術(shù)、觸摸屏技術(shù)進(jìn)行整合,探討搭建一個(gè)融合多項(xiàng)技術(shù)的平臺(tái)的可能性,以適應(yīng)可編程控制器在現(xiàn)代企業(yè)的應(yīng)用常常與變頻器技術(shù)、觸摸屏技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)構(gòu)成現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)需要,是教學(xué)內(nèi)容跟上機(jī)電行業(yè)新技術(shù)發(fā)展的步伐。關(guān)鍵詞:PLC;觸摸屏MC

4、GSE;變頻器;自動(dòng)生產(chǎn)線在傳送過程中,要求在每個(gè)區(qū)間皮帶生產(chǎn)線有不同的運(yùn)行速度,并且到達(dá)工位時(shí),要停止5s,然后在傳送到下一工位,在整個(gè)過程中,要求全部自動(dòng)控制?？刂埔笕缦?按下啟動(dòng)按鈕后皮帶生產(chǎn)線將物料從起點(diǎn)位置開始,以第一速度(50HZ運(yùn)行;到達(dá)工位1后停止5s 模擬加工;5s 后,以第二速度(40HZ運(yùn)行;到達(dá)工位2后停止5s 模擬加工;5s 后,以第三速度(30HZ運(yùn)行;到達(dá)工位3后停止5s 模擬加工;5s 后,以第四速度(20HZ運(yùn)行;達(dá)到工位4后停止。二 PLC 硬件設(shè)計(jì)根據(jù)自動(dòng)生產(chǎn)線的控制要求,確定系統(tǒng)的輸入輸出端子數(shù)目,選用三菱FX2N-40MR,有24個(gè)輸入端和16個(gè)輸出

5、端;確定系統(tǒng)速度的變化,選用三菱通用變頻器FR-D700,有15速調(diào)速,可以滿足系統(tǒng)要求。觸摸屏選用昆侖通泰MCGS。(一輸入/輸出端子設(shè)計(jì)1、輸入端子系統(tǒng)中的四個(gè)位置檢測(cè)使用行程開關(guān)來進(jìn)行控制,占用四個(gè)輸入端子,而其中的“開始”和“停止”按鈕可以使用人機(jī)界面組態(tài)按鈕來實(shí)現(xiàn),不需要占用輸入端子。2、輸出端子系統(tǒng)中的變頻器調(diào)速使用5個(gè)功能端,占用5個(gè)輸出端子。而運(yùn)行指示燈、電源指示燈使用觸摸作者簡(jiǎn)介: 陳慧敏,女,漢,湖南衡陽(yáng)人,碩士研究生,講師,研究方向:PLC 觸摸屏變頻器。DOI:10.16541/ki.2095-8420.2016.04.081192教育現(xiàn)代化傳媒品牌投稿郵箱:china

6、jyxdh職業(yè)技術(shù)教育屏插入元件構(gòu)件實(shí)現(xiàn),各個(gè)工作區(qū)速度顯示使用觸摸屏流動(dòng)塊構(gòu)件實(shí)現(xiàn),不占用端子。(二 PLC 輸入/輸出端子分配系統(tǒng)中“開始”和“停止”按鈕在觸摸屏上設(shè)置為觸摸鍵,運(yùn)行指示燈和電源指示燈設(shè)置為觸摸屏插入元件指示燈顯示,四個(gè)工作區(qū)速度顯示設(shè)置為流動(dòng)塊組態(tài)顯示,分別用PLC 軟元件輔助寄存器M1、M2、M0、M21、M22、M23、M24來控制。其PLC 輸入和輸出端子分配如表 1 所示。表1 PLC 輸入輸出端子分配輸入端子輸出端子名稱輸入設(shè)備輸入繼電器名稱輸出設(shè)備輸出繼電器位置檢測(cè)1SQ1X1正轉(zhuǎn)啟動(dòng)STF Y0位置檢測(cè)2SQ2X2反轉(zhuǎn)啟動(dòng)STR Y1位置檢測(cè)3SQ3X3高速

7、RH Y2位置檢測(cè)4SQ4X4中速RM Y3低速RLY4(三 PLC 的硬件連接圖根據(jù)自動(dòng)生產(chǎn)線控制要求和PLC 輸入輸出端子分配情況,設(shè)計(jì)自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件連接圖,如圖1所示。其中觸摸屏和PLC 之間通信使用“RS-232C/RS422轉(zhuǎn)換器”專用通信電纜。圖1 自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件連接接線圖三 觸摸屏MCGSE 人機(jī)界面設(shè)計(jì)打開MCGS7.6組態(tài)軟件,根據(jù)觸摸屏的類型選擇TPC7062KX,設(shè)計(jì)人機(jī)界面畫面。為了能夠達(dá)到利用觸摸屏操作畫面實(shí)時(shí)操作監(jiān)控自動(dòng)生產(chǎn)線運(yùn)行的效果,必須將人機(jī)界面中的圖形對(duì)象和PLC 中的編程軟元件進(jìn)行關(guān)聯(lián),如表2所示。并對(duì)相應(yīng)的圖示部件進(jìn)行組態(tài)參數(shù)的設(shè)定,最后

8、通USB 通訊線將組態(tài)畫面下載到觸摸屏上。表2 觸摸屏圖形和PLC 軟元件之間的關(guān)系圖形名稱圖示部件對(duì)應(yīng)PLC 軟元件備注啟動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)按鈕M1反應(yīng)M1狀態(tài)停止標(biāo)準(zhǔn)按鈕M2反應(yīng)M2狀態(tài)位置檢測(cè)1插入元件傳感器X1反應(yīng)SQ1狀態(tài)位置檢測(cè)2插入元件傳感器X2反應(yīng)SQ2狀態(tài)位置檢測(cè)3插入元件傳感器X3反應(yīng)SQ3狀態(tài)位置檢測(cè)4插入元件傳感器X4反應(yīng)SQ4狀態(tài)電動(dòng)機(jī)插入元件電動(dòng)機(jī)M0反應(yīng)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)電源指示燈插入元件指示燈Y0反應(yīng)電源狀態(tài)運(yùn)行指示燈插入元件指示燈M0反應(yīng)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)流動(dòng)塊流動(dòng)塊Y0反應(yīng)PLC-變頻器-觸摸屏通信流動(dòng)塊A/B/C/D 流動(dòng)塊M21/M22/M23/M24反應(yīng)各速度時(shí)間1/2/2輸入框

9、TNUWB000/1/2T0/T1/T2反應(yīng)時(shí)間根據(jù)表2制作的觸摸屏人機(jī)界面如圖2所示。圖2 自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)觸摸屏人機(jī)界面四 變頻器參數(shù)設(shè)置通用型變頻器絕大多數(shù)是交-直-交型變頻器,其主要是由整流回路(交-直交換、直流濾波電路(能耗電路及逆變電路(直-交變換組成,還包括有限電流電路、制動(dòng)電路、控制電路等組成部分3。變頻器的使用主要是通過改變變頻器的輸出頻率從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,以便獲得滿意的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速效果。變頻器常見的頻率給定信號(hào)的方式有操作板給定、外部端子信號(hào)給定,模擬信號(hào)給定,脈沖信號(hào)給定和通信方式給定等。根據(jù)控制要求,采用變頻器外部端子STF、STR、RH、RM、RL 來進(jìn)行調(diào)速

10、。通過查找三菱通用變頻器FR-D700使用說明,確定通過將參數(shù)Pr179設(shè)定為8可以使STR 端子分配為REX(15速端子,通過RH、RM、RL、REX 端子信號(hào)的組合,可以設(shè)定四種速度,其變頻器參數(shù)設(shè)置如表3所示。193教育現(xiàn)代化2016年2月(下半月職業(yè)技術(shù)教育表3 參數(shù)設(shè)置表變頻器參數(shù)功能說明出廠值設(shè)定值Prcl 參數(shù)清零01ALLC 所有參數(shù)清零01Pr1上限頻率12050Pr2下限頻率00Pr7加速時(shí)間52Pr8減速時(shí)間52Pr9電子過電流保護(hù)00.35Pr160擴(kuò)張功能顯示選擇99990Pr179多段速運(yùn)行指令618Pr4固定頻率15050Pr5固定頻率23040Pr6固定頻率31

11、030Pr24固定頻率4999920五 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)PLC 程序設(shè)計(jì)法有經(jīng)驗(yàn)法,順序控制設(shè)計(jì)法4。其中順序控制設(shè)計(jì)法是一種新穎的,按照生產(chǎn)工藝順序進(jìn)行的編程設(shè)計(jì)方法,它簡(jiǎn)單易學(xué),很容易被初學(xué)者接受,有經(jīng)驗(yàn)的工程師使用順序控制設(shè)計(jì)法,也會(huì)提高設(shè)計(jì)的效率,程序調(diào)試、修改和閱讀也更方便5?，F(xiàn)根據(jù)自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的控制要求,啟動(dòng)FXGPWIN 軟件,新建文件,選擇所使用的PLC 類型FX2N,編制的梯形圖如圖3所示。圖3 自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)梯形圖在自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中,要求停止按鈕在任何時(shí)候都可以按下,而且不管在任何時(shí)候按下停止按鈕,系統(tǒng)立刻停止,當(dāng)再次按下啟動(dòng)按鈕,系統(tǒng)會(huì)在停下來的位置繼續(xù)開始運(yùn)行

12、。從圖3自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)梯形圖可以看出,M10使用了“啟-保-?！彪娐泛蛦?dòng)按鈕M1和停止按鈕M2來控制,按下啟動(dòng)按鈕M1,M10變?yōu)镺N 并保持,按下停止按鈕M2,M10變?yōu)镺FF。同時(shí),從圖3中可以看出,其中Y2用來輸出第一速度,Y3用來輸出第二速度,Y4用來輸出第三速度,Y3、Y4用來輸出第四速度,當(dāng)系統(tǒng)第四速度運(yùn)行時(shí),對(duì)應(yīng)Y3、Y4線圈都得電,為了避免在觸摸屏上相應(yīng)指示燈顯示混亂,故對(duì)于觸摸屏相應(yīng)速度顯示使用了M 輔助寄存器,所以對(duì)應(yīng)在梯形圖上加了相應(yīng)程序,當(dāng)?shù)谒乃俣萂24得電時(shí),第二、第三速度均失電來解決問題。六 結(jié)束語(yǔ)傳統(tǒng)教學(xué)體系是根據(jù)課程內(nèi)容的結(jié)構(gòu),按照知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)進(jìn)劃分,期

13、望通過學(xué)科教學(xué)的進(jìn)度,有序形成學(xué)生的職業(yè)技能6。但實(shí)際上這種教學(xué)體系的分割造成了學(xué)生職業(yè)技能技術(shù)單一,缺乏對(duì)多項(xiàng)技術(shù)綜合利用的能力,不能完全符合職業(yè)技能的系統(tǒng)性要求。本文旨在探討將多個(gè)學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合,使用一個(gè)完整的項(xiàng)目,給學(xué)生營(yíng)造一個(gè)真實(shí)的工作情景,以此來解決教學(xué)過程中職業(yè)技能培養(yǎng)在專業(yè)課程中單項(xiàng)、分散、關(guān)聯(lián)性弱、不成系統(tǒng)的問題。實(shí)踐證明:基于PLC 變頻器觸摸屏綜合利用自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)有效體現(xiàn)了PLC、觸摸屏、變頻器三位一體,觸摸屏成為人機(jī)對(duì)話的界面,變頻器成為PLC 的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu),能適應(yīng)可編程控制器在現(xiàn)代企業(yè)的應(yīng)用常常與變頻器技術(shù)、觸摸屏技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)構(gòu)成現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)需要,是多學(xué)科知識(shí)點(diǎn)整合的一次成功嘗試,是教學(xué)內(nèi)容跟上機(jī)電行業(yè)新技術(shù)發(fā)展的步伐,對(duì)以后教學(xué)內(nèi)容整合改革有一定的指導(dǎo)意義。參考文獻(xiàn)1 李昀昭.基于虛擬仿真和觸摸屏技術(shù)的PLC 實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的研究D.哈爾濱:哈爾濱理工大學(xué).2014,(1:1-3.2 宋珂,羅婕.基于PLC 和MCGS 的六人搶答器人機(jī)界面設(shè)計(jì)和應(yīng)用J