《電氣控制綜合實訓》-基于PLC的恒壓供水控制 課件

職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫

任務一：恒壓供水系統(tǒng)認知

任務二：基于PLC的恒壓供水控制

任務三：監(jiān)控界面組態(tài)任務四：恒壓供水系統(tǒng)運行項目四

恒壓供水系統(tǒng)調試與運行職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫任務二基于PLC的恒壓供水控制掌握模擬量采集、變換及濾波，熟悉PID控制

熟練應用USS協(xié)議控制西門子MM420變頻器

1.實訓的目的與要求（1）目的職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫（2）要求熟練掌握模擬量模塊EM235的接線、校準；掌握模擬量地址設置、采集、變換及濾波；理解PID控制各部分的作用，熟悉PID指令；掌握變頻器通信控制的接線與參數(shù)設置；熟練應用USS協(xié)議控制西門子MM420變頻器。任務二基于PLC的恒壓供水控制職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫2.基本原理任務二基于PLC的恒壓供水控制模擬量模塊EM235

EM235，具有四路模擬量輸入及一路模擬量輸出，圖4-10中給出EM235的接線端子情況。輸出端子在圖的下方。輸出是電流量還是電壓量在接法上有區(qū)別。圖4-9EM235模塊圖4-10EM235輸入/輸出端子接線職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫變送器的選擇

變送器用于將傳感器提供的電量或非電量轉換為標準量程的直流電流或直流電壓信號，例如DC0~10V和DC4~20mA。電流傳送比電壓傳送的傳送距離遠得多。任務二基于PLC的恒壓供水控制職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫

模擬量模塊在接入電路工作前需完成配置及校準，配置指根據實際需接入的信號類型對模塊進行的一些設定，校準是與實際相符。

任務二基于PLC的恒壓供水控制EM235的配置職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫EM235的配置

增益及偏置調節(jié)使用的電位器及配置調節(jié)使用的6只開關。開關SWl~SW6的分類功用見表4-1任務二基于PLC的恒壓供水控制職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫EM235的配置開關狀態(tài)組合所對應的輸入范圍及分辨率見表4-1，表中分成單極性輸入及雙極性輸入兩種情況。

任務二基于PLC的恒壓供水控制職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫PID參數(shù)的作用

PID控制器的Kc、Ti、Td參數(shù)作用如下：比例部分與誤差信號在時間上是一致的，只要誤差一出現(xiàn)，比例部分就能及時地產生與誤差成正比例的調節(jié)作用，具有調節(jié)及時的特點。任務二基于PLC的恒壓供水控制職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫PID參數(shù)的作用

積分部分與誤差的大小和歷史有關，只要誤差不為零，積分就一直起作用，直到誤差消失，無靜差，積分部分可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度。微分部分反映了被控量變化的趨勢，較比例調節(jié)更為及時，Td增大，超調量減小，動態(tài)性能得到改善，但系統(tǒng)抑制高頻干擾的能力下降。任務二基于PLC的恒壓供水控制職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫PID參數(shù)的作用

采樣周期Ts應能及時反映模擬量的變化，遠小于系統(tǒng)階躍響應的純滯后時間或上升時間。表4-3給出了過程控制中采樣周期的經驗數(shù)據。任務二基于PLC的恒壓供水控制職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫連接CPU和變頻器之間的通信電纜

設置變頻器的通信參數(shù)

編寫用戶程序為USS指令庫分配V存儲區(qū)

USS協(xié)議指令任務二基于PLC的恒壓供水控制USS協(xié)議指令職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫USS協(xié)議指令任務二基于PLC的恒壓供水控制編寫用戶程序。

USS_INIT指令用于初始化或改變USS的通信參數(shù)，只需在第一個掃描周期調用一次。

在用戶程序中，每一個被激活的變頻器只能有一條USS_DRV_CTRL（變頻器控制）指令。職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫USS協(xié)議指令任務二基于PLC的恒壓供水控制為USS指令庫分配V存儲區(qū)。

設置變頻器的通信參數(shù)

連接CPU和變頻器之間的通信電纜職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫3.實訓的內容(1)模擬量采集與變換

(2)PID向導應用

(3)

USS控制任務二基于PLC的恒壓供水控制職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫4.操作步驟(1)使用的器材和工具1）恒壓供水控制柜1套。2）導軌10米。3）空氣斷路器，10A，數(shù)量：8個。4）熔斷器，10A，數(shù)量：4個。5）交流接觸器，10A，數(shù)量：5個。6）PLC，數(shù)量：1個。7）模擬量模塊EM235，數(shù)量：1個。任務二基于PLC的恒壓供水控制職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫4.操作步驟(1)使用的器材和工具8）萬用表，數(shù)量：1塊。9）線槽15米，線槽蓋板15米。10）電流互感器，3個。

11）轉換開關1個。

12）按鈕6個13）電壓表1塊。14）壓力傳感器1個。15）電流表3塊任務二基于PLC的恒壓供水控制職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫(2)操作步驟任務二基于PLC的恒壓供水控制校準EM235

模擬量線性變換

整定PID參數(shù)

變頻器參數(shù)設置

USS_INIT通信初始化

設置PID向導

變頻器通信控制

安裝EM235

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1)根據輸入信號的類型及變化范圍設置DIP開關，完成模塊的配置工作。必要時進行校準工作。

2)完成硬件的接線工作。注意輸入、輸出信號的類型不同，采用不同的接入方式。安裝EM235職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫任務二基于PLC的恒壓供水控制

3)確定模塊安裝入系統(tǒng)時的位置，并由安裝位置確定模塊的編號。

4)為了在主機中進行輸入模擬量轉換后數(shù)字數(shù)據的處理及為了輸出需要在模擬量單元中轉換為模擬量的數(shù)字量，要在主機中安排一定的存儲單元。安裝EM235職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫任務二基于PLC的恒壓供水控制

校準輸入的步驟如下：1）切斷模塊電源。使用配置開關選擇需要的輸入范圍。2）接通CPU各模塊電源，并穩(wěn)定15min。3）用一個傳感器，將零值信號加到一個輸入端。4）讀出CPU中測量值。5）調節(jié)偏置電位器，使讀數(shù)為零。6）將一個滿刻度信號接入某個輸入端，讀取CPU的值。7）調節(jié)增益電位器，直到CPU的讀數(shù)為32000。校準EM235職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫任務二基于PLC的恒壓供水控制

模擬量輸入模塊EM235將模擬量變換為54~10700的數(shù)字量，轉換后存儲在AIW0，將其變換為壓力，則壓力的計算公式應為：模擬量線性變換

因為該公式可用多個模擬量的反復轉換，可設計為通用公式：職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫任務二基于PLC的恒壓供水控制

Hi：輸出量最大值，Lo：輸出量最小值，K2：輸入量最大值，K1：輸入量最小值，IN：輸入量實際值，OUT：輸出量實際值，模擬量線性變換

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1）設置PID指令回路的編號點擊編程軟件指令樹中的“\向導\PID”圖標，或執(zhí)行菜單命令“工具”→“指令向導”，在出現(xiàn)的對話框中，設置PID回路的編號為0。如圖4-13所示。設置PID向導

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2）設定值的范圍、回路參數(shù)職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫任務二基于PLC的恒壓供水控制

3）標定極性、過程變量范圍職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫任務二基于PLC的恒壓供水控制

4）分配存儲區(qū)

PID指令（功能塊）使用了一個120個字節(jié)的V區(qū)參數(shù)表來進行控制回路的運算工作；除此之外，PID向導生成的輸入/輸出量的標準化程序也需要運算數(shù)據存儲區(qū)。職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫任務二基于PLC的恒壓供水控制

5）命名PID子程序、生成中斷子程序職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫任務二基于PLC的恒壓供水控制

6）完成配置可以看到一些配置信息。如圖4-18所示。在主程序調用PID子程序，便可獲得輸出。這個輸出值有時需進行限制（例如半功率、檢修），以滿足各種需要。職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫任務二基于PLC的恒壓供水控制整定PID參數(shù)

使用控制面板時，首先應將至少有一個PID回路的用戶程序下載到CPU，軟件必須與S7-200通信，為了顯示PID回路的操作，該PLC必須處于運行模式。執(zhí)行“工具→PID調節(jié)控制面板”，將會打開PID整定控制面板，觀察到設定值SP、輸出MV和過程變量PV的變化曲線和當前的數(shù)值。職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫任務二基于PLC的恒壓供水控制

“當前值”區(qū)域顯示了設定值、采樣時間、增益、微分時間的數(shù)值?？刂破鞯妮敵鲋涤脦?shù)字值的水平條形圖來表示，如圖4-19所示。職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫任務二基于PLC的恒壓供水控制

“當前值”區(qū)域右邊的圖形顯示區(qū)用不同的顏色顯示了設定值、過程變量、和輸出量相對于時間的曲線。

點擊“更新PLC”按鈕，將顯示的增益、積分時間和微分時間傳送入PLC被監(jiān)視的PID回路中。職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫任務二基于PLC的恒壓供水控制

圖形顯示下方的“當前PID”選擇框用下拉式菜單可以選擇希望在控制面板中監(jiān)視的PID回路。用“設置時間”按鈕來使修改后的抽樣率生效

圖形區(qū)的右下側是圖例，標出了設定值、過程變量、和輸出量曲線的顏色。職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫任務二基于PLC的恒壓供水控制

點擊“調諧參數(shù)（分鐘）”區(qū)內的“高級...”按鈕，在彈出的對話框中可以選擇是否自動計算滯后值和偏移量，為了盡量減少自整定過程對控制系統(tǒng)的干擾，用戶也可以。

設置好參數(shù)后，單擊“確認”按鈕，返回PID整定控制面板的主屏幕。

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1）恢復變頻器工廠缺省值。2）設置電動機參數(shù)。設置完成后，使P0010=0，變頻器處于準備狀態(tài)，可正常運行。3）設置通信控制參數(shù)，如表4-4所示。變頻器通信控制參數(shù)設置職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫任務二基于PLC的恒壓供水控制變頻器通信控制參數(shù)設置職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫任務二基于PLC的恒壓供水控制

初始化指令（見圖4-20）用于允許、初始化或禁止MM變頻器的通信。USS_INIT通信初始化職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫任務二基于PLC的恒壓供水控制

“EN”輸入端接SM0.1。字節(jié)“Mode”為1將端口0分配給USS協(xié)議；為0將端口0分配給PPI協(xié)議，并禁止USS協(xié)議。雙字“Baud”用于設定波特率。雙字“Active”用于指定激活哪幾臺變頻器。USS_INIT通信初始化職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫任務二基于PLC的恒壓供水控制變頻器通信控制

USS_CTRL指令（見圖4-20）用于控制處于激活狀態(tài)的MM變頻器，該指令將用戶命令放在一個通信緩沖區(qū)內如果由“Drive”指定的變頻器被指令中的“Active”參數(shù)選中，緩沖區(qū)內的命令將被發(fā)送到該變頻器。職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫任務二基于PLC的恒壓供水控制變頻器通信控制

“EN”輸入位一般為SM0.0?！癛UN”控制變頻器為1或是0。方向輸入位“DIR”用于設置變頻器的運動方向，0和1分別表示逆時針和順時針方向。職業(yè)教育機電一體化專業(yè)教學資源庫任務二基于PLC的恒壓供水控制變頻器通信控制

字節(jié)“Drive”是DRV_CTRL命令發(fā)送給MM變頻器的站地址（0~31）。實數(shù)“Speed_SP”是用滿速的百分比表示的速度設定值（-200.0%~200.0%）。該值為負時使變頻器反方向旋轉?！癛esp_R”位用于確認從變頻器來的響應。職