變頻器觸摸屏-PLC編程綜合實(shí)訓(xùn)

變頻器觸摸屏-PLC編程綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書PLC2022.6模塊一實(shí)訓(xùn)的目的、要求和參考題目一、實(shí)訓(xùn)的目的《PLC、變頻器、觸摸屏綜合實(shí)訓(xùn)》是以PLC電路的設(shè)計、安裝以及控制程序的編寫，使學(xué)生綜合運(yùn)用PLC技術(shù)能力和綜合素質(zhì)。二、實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容及要求實(shí)訓(xùn)要求學(xué)生在全面了解PLC、變頻器、觸摸屏的使用和控制系統(tǒng)設(shè)計過程的基礎(chǔ)上，完成以下內(nèi)容：1、控制系統(tǒng)設(shè)計①控制系統(tǒng)方案的確定及框圖繪制。②PLC、變頻器、觸摸屏和低壓電器元件的選型。③設(shè)計繪制控制系統(tǒng)電路原理圖。④編寫PLC⑤設(shè)置變頻器的控制參數(shù)。⑥設(shè)計觸摸屏的控制組態(tài)。2、控制系統(tǒng)安裝和調(diào)試①安裝及接線。②編寫調(diào)試流程。③調(diào)試硬件電路和軟件程序。三、實(shí)訓(xùn)的工作量1、圖紙部分①控制系統(tǒng)電路原理圖。②控制流程及控制程序。③調(diào)試流程。2、說明書部分說明書是實(shí)訓(xùn)的整個設(shè)計過程的敘述說明，應(yīng)包括以下內(nèi)容：①題目和控制要求。③硬件電路設(shè)計說明。⑤系統(tǒng)調(diào)試說明。②控制系統(tǒng)總體方案的分析及控制框圖。④PLC制程序、變頻器參數(shù)和觸摸屏組態(tài)設(shè)計說明。⑥總結(jié)。說明書應(yīng)盡量詳盡敘述。四、考核方法、考核內(nèi)容及成績評定1、考核內(nèi)容2、考核方法3、考核評定以及對下述考核內(nèi)容掌握情況評定成績。①各電器元件的名稱、功能及選用。③PLC與變頻器的電路連接原理。⑤變頻器功能設(shè)置的關(guān)鍵參數(shù)。②控制電路的互鎖和自鎖環(huán)節(jié)。④PLC程序的控制流程。⑥觸摸屏與PLC的通信及變量的連接。⑧系統(tǒng)調(diào)試的要點(diǎn)。⑦軟件程序和硬件電路配合情況。4、評分標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)實(shí)訓(xùn)的效果及實(shí)訓(xùn)報告的質(zhì)量綜合評定實(shí)訓(xùn)成績；分優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五級分制。五、實(shí)訓(xùn)參考題目1、知識競賽搶答控制系統(tǒng)設(shè)計一個知識競賽搶答控制系統(tǒng)，要求用PLC和一臺GT1000觸摸屏進(jìn)行控制和顯示，具體控制要求如下：2123回答主持人所提出的問題時，需搶先按下桌上的按鈕。2（SB1和SB2）中任一個人按下按鈕時均可搶答，燈HL12（SB4SB5）按鈕同時都按下時才可搶答。10103301能，并可顯示各組的總得分。2、多泵切換恒壓供水系統(tǒng)2M1M22①用轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)手動、自動的切換。②手動時由按鈕分別控制2臺電機(jī)的啟動、停止。③自動時，變頻器一控二異步切換，先用變頻器控制M150HZ1M1而變頻器控制M230力還在上限，電機(jī)M1M250HZ，1M2制M1M2④自動時，可用觸摸屏來控制啟動和停止，并能直接設(shè)置管道的壓力值。3、儲水器水位控制系統(tǒng)在鍋爐及許多其他的工業(yè)設(shè)備中，常采用部分供水方式。即是：用水泵將水泵人一個位置較高位的儲水器中(水塔、水箱等)，然后向低水位的用戶供水。這時，須對儲水器中的水位進(jìn)行控制，如圖所示。利用水的導(dǎo)電性能來取得信號的：當(dāng)兩根金屬棒都在水中時，它們之間是“接通”的；當(dāng)兩根金屬棒中只有一根在水中時，它們之間便是“斷開”的。其中，1號棒用作為公共接點(diǎn)，2、3、4號棒分別用于控制不同的水位?，F(xiàn)在控制要求如下：1）手動時由按鈕分別控制電機(jī)的啟動、停止。自動時，通過變頻調(diào)適當(dāng)降低書泵的轉(zhuǎn)速以達(dá)到節(jié)能的目的。①在正常情況下，水泵以較低轉(zhuǎn)速nL3LL14LH②如果在用水高峰期，水泵低速nL3號棒LL12號棒LL2上水泵的轉(zhuǎn)速提高至nH，以增大供水量，阻止水位的繼續(xù)下降。3號棒LL1低速nLLH和水泵的速度。模塊二控制方案確定1、知識競賽搶答控制系統(tǒng)設(shè)計一個知識競賽搶答控制系統(tǒng)，要求用PLC和一臺GT1000觸摸屏進(jìn)行控制和顯示，具體控制要求如下：2123回答主持人所提出的問題時，需搶先按下桌上的按鈕。2（SB1和SB2）中任一個人按下按鈕時均可搶答，燈HL12（SB4SB5）按鈕同時都按下時才可搶答。10103301能，并可顯示各組的總得分。一、分析題目二、分配I/O（以變頻器恒壓供水系統(tǒng)為例）一、預(yù)備知識1、變頻器恒壓供水系統(tǒng)在生產(chǎn)、生活的實(shí)際中，用戶用水的多少是經(jīng)常變動的，因此供水不足或供水過剩的情況時有發(fā)生。而用水和供水之間的不平衡集中反映在供保持供水壓力的恒定，可使供水和用水之間保持平衡，即用水多時供水也多，用水少時供水也少，從而提高了供水的質(zhì)量。3-1供水方式。供水網(wǎng)系出口壓力值是根據(jù)用戶需求確定的。傳統(tǒng)的恒壓供水方式是采用水塔、高位水箱、氣壓罐等設(shè)施實(shí)現(xiàn)的。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的日益成熟和廣泛的應(yīng)用，利用內(nèi)部包含用PIDPLC3-1利用變頻器內(nèi)部的PID3-2，目標(biāo)信號SPPV送器PSSP和PV兩者是相減的，其合成信號MV＝（SP-PV)，經(jīng)過PIDf。當(dāng)用水流量減小時，供水能力＞用水流量QU，則供水壓力上升，PV↑，合成信號（SP-PV)↓，變頻器輸出頻率f↓，電動機(jī)轉(zhuǎn)速n↓，供水能力QG↓直至壓力大小回復(fù)到目標(biāo)值，供水能力與用水流量重新平衡（QG=QU)時為止；反之，當(dāng)用水流量增加，使QG<QU時，則PV↓→MV＝（SP-PV)↑→f↑→n↑→QG↑→QG=QU，又達(dá)到新的平衡。3-2PID2、“一拖多”恒壓供水實(shí)際應(yīng)用中，單臺水泵供水一般不能滿足用水要求，常用多泵單變頻恒壓供水。即是“一拖多”控制方案，這種多臺泵調(diào)速的方式，系統(tǒng)通過計算判定目前是否已達(dá)到設(shè)定壓力，決定是否增加（投入）或減少（撤出）水泵。即當(dāng)一臺水泵工作頻率達(dá)到最高頻率時，若管網(wǎng)水壓仍達(dá)不到預(yù)設(shè)水壓，則將此臺泵切換到工頻運(yùn)行，變頻器將自動起動第二臺水泵，控制其變頻運(yùn)行。此后，如壓力仍然達(dá)不到要求，則將該泵又切換至工頻，變頻器起動第三臺泵，直到滿足設(shè)定壓力要求為止（6）反之，若管網(wǎng)水壓大于預(yù)設(shè)水壓，控制器控制變頻器頻率降低，使變頻泵轉(zhuǎn)速降低，當(dāng)頻率低于下限時自動切掉一臺工頻泵或此變頻泵，始終使管網(wǎng)水壓保持恒定。由于“一拖多”變頻恒壓供水系統(tǒng)需要涉及壓力PID來實(shí)現(xiàn)。目前流行的“一拖多”變頻供水系統(tǒng)主要由以下31）微機(jī)控制變頻恒壓供水系統(tǒng)變化而產(chǎn)生管網(wǎng)壓力的變化時，通過遠(yuǎn)傳壓力表，將管網(wǎng)壓力反饋給PI控制器，通過PI3-33-32）PLCPLCPLC了完成供水控制外，還可以完成其他的特殊功能，具有更大的靈活性。3）供水專用變頻器供水系統(tǒng)2～6+PLC，是集供水控制和供水管理一體化的系統(tǒng)，其內(nèi)置供水專用PIDPIDPIDPIDPIDPID3-43-4二、確定控制方案用PLCA700，PLCF2N，實(shí)現(xiàn)“一拖二”方式。在加泵過程中,變頻器驅(qū)動電動機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時，變頻器內(nèi)部輸出繼電器動作，作為一個控制信號將電動機(jī)切換到工頻電網(wǎng)直接供電運(yùn)行，而變頻器再去啟動其他的電動機(jī)。以達(dá)到電動機(jī)軟啟動和節(jié)能的目的，切換過程由PLC控制實(shí)現(xiàn)。減泵時，則由PLC控制直接停止工頻運(yùn)行的電動機(jī)。采用“啟先?！狈绞健Ｒ噪妱訖C(jī)M1為例，首先將KM2M150Hz同步轉(zhuǎn)速時，變頻器A700PLCPLCKM2KM1M1統(tǒng)中可采用硬件和軟件的雙重連鎖保護(hù)。啟動過程中，必須保證每臺電動50HzKM2合KM1，KM1KM2PLC模塊五系統(tǒng)調(diào)試一、檢查線路①安裝好控制柜后，要再檢查電器件有無損壞，還要檢查接線端有無少接、漏接導(dǎo)線。②要使用萬用表檢查整個電路有無短路、開路等故障?？砂阉械拈_關(guān)和閘刀閉合，直接在電源進(jìn)線端測量是否有短路情況。使用萬用表的歐姆檔時，要注意認(rèn)真進(jìn)行歐姆檔調(diào)零。③應(yīng)檢查接線正確無誤，并盡可能檢測電路的功能是否正確。要充分利用萬用表的歐姆檔的功能，結(jié)合原理圖的特點(diǎn)檢測電路的部分功能。④對于接觸器和控制繼電器，應(yīng)在主觸點(diǎn)不帶電的情況下，先使吸引線圈通電分合數(shù)次，檢查其動作是否可靠、無誤，然后才能投入使用。對保護(hù)用繼電器，如過電流繼電器及熱繼電器，應(yīng)再次檢查其整定電流是否符合要求，必須在符合要求后才能投入使用，以保證其保護(hù)性能。⑤重點(diǎn)保證貴重的電器的接線正確，特別是PLC和變頻器須保證連接的是單相電。二、調(diào)試控制程序試要求進(jìn)行一一驗(yàn)證控制系統(tǒng)是否滿足要求。先把控制器件單獨(dú)調(diào)試，然PLCPCPLCI/O相保護(hù)功能。給定目標(biāo)值和反饋信號可直接由信號源供給，也可以通過電位器模擬給定。觸摸屏的調(diào)試必須連接PLC24VDC由PLC三、排除故障①發(fā)現(xiàn)故障，需分析原理圖，確定故障所在位置，再利用萬用表的歐姆檔查找。②通電調(diào)試情況下發(fā)現(xiàn)故障，則根據(jù)現(xiàn)象判別故障所在位置，可使用靜態(tài)的歐姆檔法，或電壓法、替換法、直接法等確認(rèn)故障點(diǎn)。③每次修改電路后，都須再檢查電路有無短路、開路等故障，并盡可能檢測電路的功能后，才允許通電。四、通電調(diào)試①通電前還須確認(rèn)電源的相線和零線，電源線連接時要正確無誤。②按照調(diào)試要求進(jìn)行單項(xiàng)和綜合的模擬調(diào)試。③調(diào)試過程中須注意安全。操作開關(guān)和按鈕時，不得觸碰電器裸露可能帶電的金屬部分。且須在指導(dǎo)教師的監(jiān)護(hù)下進(jìn)行。④調(diào)試成功后，還須把控制程序的某些參數(shù)更改回正常值。如PLC程序的定時器時間，變頻器的缺相自動檢測功能。1一、系統(tǒng)設(shè)計原則對于不同的控制對象，系統(tǒng)的設(shè)計方案和具體的技術(shù)指標(biāo)是不同的，但系統(tǒng)設(shè)計的基本原則是一致的。①滿足工藝要求。設(shè)計的控制系統(tǒng)所達(dá)到的性能指標(biāo)不應(yīng)低于生產(chǎn)工藝要求，但片面追求過高的性能指標(biāo)而忽視設(shè)計成本和實(shí)現(xiàn)上的可能性也是不可取的。②可靠性要高。對工業(yè)控制的微機(jī)系統(tǒng)最基本的要求是可靠性高。首先要選用高性能的工業(yè)控制計算機(jī)。其次是設(shè)計可靠的控制方案，并具備各種安全保護(hù)措施，比如報警、事故預(yù)測、事故處理、不間斷電源等。為了預(yù)防計算機(jī)故障，還須設(shè)計后備裝置。③操作性要好。系統(tǒng)設(shè)計時要盡量考慮用戶的方便使用，尤其是操作面板的設(shè)計，既要體現(xiàn)操作的先進(jìn)性，又要兼顧原有的操作習(xí)慣，控制開關(guān)不能太多、太復(fù)雜，盡量降低對使用人員專業(yè)知識的要求，使他們能在較短時間內(nèi)熟悉和掌握操作。其次維護(hù)容易，一旦發(fā)生故障，應(yīng)易于查找和排除。④實(shí)時性要強(qiáng)。微機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)時性，表現(xiàn)在對內(nèi)部和外部事件能及時地響應(yīng)，并作出相應(yīng)的處理，不丟失信息，不延誤操作。⑤通用性要好。硬件設(shè)計方面，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)總線結(jié)構(gòu)，且各設(shè)計指標(biāo)要留有一定余量，以便在需要時擴(kuò)充。軟件方面，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)模塊結(jié)構(gòu)，盡量不進(jìn)行二次開發(fā)。當(dāng)設(shè)備和控制對象有所變更時或者再設(shè)計另外一個控制系統(tǒng)時，只需稍作更改或擴(kuò)充就可適應(yīng)。⑥經(jīng)濟(jì)效益要高。系統(tǒng)設(shè)計的性能價格比要盡可能地高，在滿足設(shè)計要求的情況下，盡量采用物美廉價的元器件；投入產(chǎn)出比要盡可能地低，應(yīng)該從提高生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量、降低能耗、消除污染、改善勞動條件等方面進(jìn)行綜合評估。二、系統(tǒng)設(shè)計步驟3真及調(diào)試階段。1、準(zhǔn)備階段2、設(shè)計階段1）總體設(shè)計總體設(shè)計就是要了解控制對象、熟悉控制要求，確定總的技術(shù)性能指標(biāo)，確定系統(tǒng)的構(gòu)成方式及控制裝置與現(xiàn)場設(shè)備的選擇，以及控制規(guī)律算法和其他特殊功能要求。①確定系統(tǒng)任務(wù)與控制方案，根據(jù)系統(tǒng)要求，定采用開環(huán)還是閉環(huán)控制；閉環(huán)控制還需進(jìn)一步確定是單閉環(huán)還是多閉環(huán)；進(jìn)而還要確定出整個系統(tǒng)是采用直接數(shù)字控制(DDC)、計算機(jī)監(jiān)督控制(SCC)、分散式控制(DCS)或是采用現(xiàn)場總線控制(FCS)。②確定系統(tǒng)的構(gòu)成方式，即進(jìn)行控制裝置機(jī)型的選擇。目前已經(jīng)生產(chǎn)出許多用于工業(yè)控制的微機(jī)裝置可供選擇，如可編程控制器、可編程調(diào)節(jié)器、總線式工控機(jī)、單片微型計算機(jī)和分散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)等。式工控機(jī)來構(gòu)成系統(tǒng)的方式；在以數(shù)字量為主的中小規(guī)模的運(yùn)動控制環(huán)境下，一般應(yīng)優(yōu)先選擇PLCPLC式可提高系統(tǒng)研制和開發(fā)速度，提高系統(tǒng)的技術(shù)水平和性能，增加可靠性。種參數(shù)的傳感器，如溫度、壓力、流量、液位、成分、位移、重量、速度等，種類繁多，規(guī)格各異；而執(zhí)行器也有模擬量執(zhí)行器、數(shù)字量執(zhí)行器以及電動、氣動、液動等之分。制系統(tǒng)的主要任務(wù)就是按此控制算法進(jìn)行控制?？刂扑惴ǖ恼_與否，直接影響控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。⑤硬、軟件功能的劃分。系統(tǒng)設(shè)計時，硬、軟件功能的劃分要綜合考而軟件實(shí)現(xiàn)可降低成本，增加靈活性，但要占用主機(jī)更多的時間。一般在滿足指定功能的前提下，應(yīng)盡量減少硬件器件，多用軟件來完成相應(yīng)的功能。如果軟件實(shí)現(xiàn)很困難，而用硬件實(shí)現(xiàn)卻比較簡單，則用硬件實(shí)現(xiàn)功能比較妥當(dāng)。⑥其他方面的考慮。還應(yīng)考慮人機(jī)界面、系統(tǒng)的機(jī)柜或機(jī)箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計、抗干擾等方面的問題。硬件設(shè)計PLC使系統(tǒng)硬件設(shè)計的工作量減到最小。設(shè)計者都要根據(jù)系統(tǒng)要求選擇合適的模板或模塊。選擇內(nèi)容一般包括：①根據(jù)控制任務(wù)的復(fù)雜程度、控制精度以及實(shí)時性要求等選擇主機(jī)板(包括總線類型、主機(jī)機(jī)型等)。②根據(jù)AI、AO點(diǎn)數(shù)、分辨率和精度，以及采集速度等選A／D、D／A板(包括通道數(shù)量、信號類別、量程范圍等)。③根據(jù)DI、DO點(diǎn)數(shù)和其他要求，選擇開關(guān)量輸入輸出板(包括通道數(shù)量、信號類別、交直流和功率大小等)。⑤根據(jù)需要選擇各種外設(shè)接口、通信板塊等。⑥根據(jù)工藝流程選擇測量裝置(包括被測參數(shù)種類、量程大小、信號類別、型號規(guī)格等)。⑦根據(jù)工藝流程選擇執(zhí)行裝置(包括能源類型、信號類別、型號規(guī)格等)。軟件設(shè)計PLC而且還能減小系統(tǒng)軟件設(shè)計工作量。一般它們都配有實(shí)時操作系統(tǒng)或?qū)崟r監(jiān)控程序以及各種控制、運(yùn)算軟件和組態(tài)軟件等，可使系統(tǒng)設(shè)計者在最短的周期內(nèi)開發(fā)出應(yīng)用軟件。程序編制順序應(yīng)是先模塊后整體。軟件設(shè)計應(yīng)考慮以下幾個方面。①編程語言的選擇。組態(tài)語言是一種針對控制系統(tǒng)而設(shè)計的面向問題的高級語言，它為用戶提供了眾多的功能模塊。系統(tǒng)設(shè)計者只需根據(jù)控制要求，選擇所需的模塊就能十分方便地生成系統(tǒng)控制軟件，因而軟件設(shè)計工作量大為減小。②數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)劃。系統(tǒng)的各個模塊之間要進(jìn)行各種信息傳遞，也即各接口參數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型必須嚴(yán)格統(tǒng)一規(guī)定。數(shù)據(jù)可分為邏輯型和數(shù)值型。③資源分配。系統(tǒng)資源包括ROM、RAM、定時器／計數(shù)器、中斷源、I／O地址等。④程序設(shè)計的方法?？刹捎媚K化程序設(shè)計方法，即是把一個較長的程序按功能分成若干個小的程序模塊，然后分別進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計、編程、測試和查錯之后，最后把各調(diào)試好的程序模塊連成一個完整的程序。模塊化程序設(shè)計的特點(diǎn)是單個小程序模塊的編寫和調(diào)試比較容易；一個模塊可以被多個程序調(diào)用；檢查錯誤容易，且修改時只需改正該模塊即可，無須牽涉其他模塊。但這種設(shè)計在對各個模塊進(jìn)行連接時有一定困難。再采用自頂向下程序設(shè)計方法，先從主程序進(jìn)行設(shè)計，從屬的程序或子程序用程序符號來代替。主程序編好后，再編寫從屬的程．最后完成整個系統(tǒng)的程序設(shè)計。3、仿真及調(diào)試階段離線仿真及調(diào)試階段一般在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。首先編寫調(diào)試流程，再進(jìn)行硬件調(diào)試與軟件調(diào)試，然后進(jìn)行硬件、軟件統(tǒng)調(diào)，最后考機(jī)運(yùn)行，為現(xiàn)場投運(yùn)做好準(zhǔn)備。硬件調(diào)試對