第三章 傳送帶的調(diào)速控制

01項(xiàng)目描述任務(wù)1變頻器的多段速控制任務(wù)2模擬量對(duì)變頻器的控制傳送帶的調(diào)速控制020304任務(wù)3ModbusRTU通信控制項(xiàng)目描述項(xiàng)目描述現(xiàn)要設(shè)計(jì)一條生產(chǎn)線，該產(chǎn)線上的傳送帶由控制面板的按鈕控制，通過(guò)控制面板能夠控制傳送帶的啟動(dòng)、停止、加速和減速。輸送帶的控制部分采用三菱FR-E700系列變頻器，西門子S7-1200系列PLC。任務(wù)1變頻器多段速控制任務(wù)1變頻器多段速控制-任務(wù)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)

（1）了解變頻器的多段速控制方法及給定原理；（2）了解PLC的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與類型。能力目標(biāo)（1）掌握變頻器多段速參數(shù)的設(shè)置方法，會(huì)正確接線和調(diào)試；（2）掌握通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至PLC輸出的編程技巧。素養(yǎng)目標(biāo)（1）倡導(dǎo)自強(qiáng)不息、堅(jiān)忍剛毅的精神；（2）引導(dǎo)學(xué)生形成正確的價(jià)值觀、人生觀、就業(yè)觀。任務(wù)1變頻器多段速控制-任務(wù)描述本任務(wù)采用多段速度的控制方法，通過(guò)升降速按鈕調(diào)節(jié)速度，最小頻率5Hz，最高頻率為50Hz，頻率間隔為5Hz。具體控制要求如：（1）共10段速度可調(diào)節(jié)，最小頻率為5Hz，最大頻率為50Hz，頻率間隔為5Hz；（2）設(shè)置2個(gè)按鈕多段速度的調(diào)節(jié)，每按壓一次升速按鈕，頻率上升5Hz，直至最高頻率50Hz；每按壓一次降速按鈕，頻率下降5Hz，直至最低頻率5Hz；（3）設(shè)置啟動(dòng)、停止按鈕各1個(gè)，控制傳送帶的啟停。任務(wù)1變頻器多段速控制-任務(wù)分析變頻器的多段速控制，即為通過(guò)變頻器的數(shù)字量輸入端子的組合控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的多段速度的運(yùn)行控制。本任務(wù)需要控制10個(gè)固定頻率，可將端子狀態(tài)按二進(jìn)制編碼順序排列，4個(gè)輸入端的排列組合的二進(jìn)制數(shù)值為0～15，能實(shí)現(xiàn)15段速度的控制，滿足本任務(wù)要求。任務(wù)1變頻器多段速控制-任務(wù)知識(shí)一、變頻器多段速控制三菱FR-E700變頻器端子接線圖任務(wù)1變頻器多段速控制-任務(wù)知識(shí)二、二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換變頻器的多段速控制是通過(guò)變頻器的多個(gè)端子ON、OFF的組合操作實(shí)現(xiàn)，在表3-1中的15段速度的4個(gè)端子組合而成的二進(jìn)制編碼數(shù)值為1～15。大多變頻器的1速～15速對(duì)應(yīng)與二進(jìn)制編碼的數(shù)值為1～15，這樣通過(guò)二進(jìn)制編碼方式進(jìn)行變頻器的多速段控制，會(huì)簡(jiǎn)化PLC的控制程序。PLC的4個(gè)輸出端子對(duì)應(yīng)接入變頻器的的4個(gè)多速段控制端子后，可對(duì)PLC的4個(gè)輸出端直接賦值二進(jìn)制數(shù)值即可設(shè)置對(duì)應(yīng)速度段。端子低速中速高速4速5速6速7速8速9速10速11速12速13速14速15速RL100110101010101RM010101100110011RH001011100001111REX000000011111111十進(jìn)制124356789101112131415寄存器位7位6位5位4位3位2位1位0MB0M0.7M0.6M0.5M0.4M0.3M0.2M0.1M0.0QB0--------Q0.3Q0.2Q0.1Q0.0寄存器與PLC輸出位進(jìn)行連接變頻器的多段速端子控制任務(wù)1變頻器多段速控制-任務(wù)實(shí)施一、I/O分配輸入輸出地址功能外接元件地址功能外接元件I0.0輸送帶啟動(dòng)SB1Q0.0多速段控制變頻器RL端子I0.1輸送帶停止SB2Q0.1多速段控制變頻器RM端子I0.2輸送帶升速SB3Q0.2多速段控制變頻器RH端子I0.3輸送帶減速SB4Q0.3多速段控制變頻器REX端子

Q0.4變頻器運(yùn)行變頻器STF端子變頻器的多段速端子控制變頻器的多段速端子控制變頻器端子PLC端子1速2速3速4速5速6速7速8速9速10速RLQ0.01010101010RMQ0.10110011001RHQ0.20001111000REXQ0.30000000111二進(jìn)制編碼數(shù)值12345678910頻率設(shè)定值5Hz10Hz15Hz20Hz25Hz30Hz35Hz40Hz45Hz50Hz任務(wù)1變頻器多段速控制-任務(wù)實(shí)施二、電氣原理圖設(shè)計(jì)

任務(wù)1變頻器多段速控制-任務(wù)實(shí)施三、變頻器參數(shù)設(shè)置

參數(shù)編號(hào)參數(shù)名稱設(shè)定值說(shuō)明Pr.1上限頻率50Hz最高輸出頻率Pr.79運(yùn)行模式旋轉(zhuǎn)2外部端子控制運(yùn)行模式Pr.184RES端子功能選815速選擇Pr.6低速頻率設(shè)定5Hz1速頻率設(shè)定Pr.5中速頻率設(shè)定10Hz2速頻率設(shè)定Pr.244速頻率設(shè)定15Hz3速頻率設(shè)定Pr.4高速頻率設(shè)定20Hz4速頻率設(shè)定Pr.255速頻率設(shè)定25Hz5速頻率設(shè)定Pr.266速頻率設(shè)定30Hz6速頻率設(shè)定Pr.277速頻率設(shè)定35Hz7速頻率設(shè)定Pr.2328速頻率設(shè)定40Hz8速頻率設(shè)定Pr.2339速頻率設(shè)定45Hz9速頻率設(shè)定Pr.23410速頻率設(shè)定50Hz10速頻率設(shè)定任務(wù)1變頻器多段速控制-任務(wù)實(shí)施四、PLC編程

任務(wù)1變頻器多段速控制-任務(wù)實(shí)施四、PLC編程

任務(wù)1變頻器多段速控制-任務(wù)實(shí)施四、PLC編程

任務(wù)1變頻器多段速控制-任務(wù)實(shí)施四、PLC編程

任務(wù)2模擬量對(duì)變頻器的控制任務(wù)2模擬量對(duì)變頻器的控制-任務(wù)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)

（1）了解PLC各模擬量模塊的技術(shù)規(guī)范；（2）掌握NORM_X標(biāo)準(zhǔn)化指令與SCALE_X縮放指令的使用方法。能力目標(biāo)（1）會(huì)完成PLC與變頻器的接線；（2）會(huì)進(jìn)行變頻器的參數(shù)設(shè)置；（3）會(huì)使用PLC模擬量對(duì)變頻器調(diào)速控制的程序編寫和調(diào)試。素養(yǎng)目標(biāo)（1）倡導(dǎo)學(xué)無(wú)止境的精神；（2）引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)能夠融會(huì)貫通。任務(wù)2模擬量對(duì)變頻器的控制-任務(wù)描述本任務(wù)使用PLC的模擬量輸出對(duì)一傳送帶進(jìn)行調(diào)速控制。具體控制要求如：（1）通過(guò)兩個(gè)按鈕分別增加和減小PLC內(nèi)部寄存器的數(shù)值，從而調(diào)節(jié)變頻器的頻率，實(shí)現(xiàn)輸送帶速度的調(diào)節(jié)。（2）設(shè)置啟動(dòng)、停止按鈕各1個(gè)，控制傳送帶的啟停。任務(wù)2模擬量對(duì)變頻器的控制-任務(wù)分析本任務(wù)先將一個(gè)數(shù)值賦值給PLC內(nèi)部寄存器，通過(guò)兩個(gè)按鈕對(duì)該數(shù)值進(jìn)行定值增加和減小，PLC的模擬量輸出傳送給變頻器，從而調(diào)節(jié)輸送帶速度。通過(guò)PLC的數(shù)字量輸出控制變頻器的啟停即可滿足要求。任務(wù)2模擬量對(duì)變頻器的控制-任務(wù)知識(shí)型號(hào)訂貨號(hào)分辨率負(fù)載信號(hào)類型量程范圍CPU本體模擬量輸入-10位0～10V0～27648SM12314x模擬量輸入6ES7231-4HD32-0XB012位+符號(hào)位±10V，±5V，±2.5V-27648～276480～20mA，4～20mA0～27648SM12314x模擬量輸入6ES7231-5ND32-0XB015位+符號(hào)位±10V,±5V,±2.5V，±1.25V-27648～276480～20mA，4～20mA0～27648SM12318x模擬量輸入6ES7231-4HF32-0XB012位+符號(hào)位±10V，±5V，±2.5V-27648～276480～20mA，4～20mA0～27648SM12344x模擬量輸入/2x模擬量輸出6ES7233-4HE32-0XB012位+符號(hào)位±10V，±5V，±2.5V-27648～276480～20mA，4～20mA0～27648SB12311x模擬量輸入6ES7231-4HA30-0XB011位+符號(hào)位±10V，±5V，±2.5V-27648～276480～20mA0～27648型號(hào)訂貨號(hào)分辨率負(fù)載信號(hào)類型量程范圍CPU本體模擬量輸入-10位0～20mA0～27648SM12322x模擬量輸出6ES7232-4HB32-0XB014位±10V-27648～2764813位0～20mA，4～20mA0～27648SM12324x模擬量輸出6ES7232-4HD32-0XB014位±10V-27648～2764813位0～20mA，4～20mA0～27648SM12344x模擬量輸入/2x模擬量輸出6ES7233-4HE32-0XB014位±10V-27648～2764813位0～20mA，4～20mA0～27648SB12321x模擬量輸出6ES7232-4HA30-0XB012位±10V-27648～2764811位0～20mA0～27648模擬量輸入模擬量輸出一、PLC模擬量模塊任務(wù)2模擬量對(duì)變頻器的控制-任務(wù)知識(shí)二、模擬量量程計(jì)算任務(wù)2模擬量對(duì)變頻器的控制-任務(wù)知識(shí)二、模擬量量程計(jì)算任務(wù)2模擬量對(duì)變頻器的控制-任務(wù)知識(shí)二、模擬量量程計(jì)算任務(wù)2模擬量對(duì)變頻器的控制-任務(wù)實(shí)施一、PLC的IO分配輸入輸出地址功能外接元件地址功能外接元件I0.0變頻器啟動(dòng)SB1Q0.0變頻器運(yùn)行變頻器STF端子I0.1變頻器停止SB2AQ0模擬量輸出變頻器2號(hào)端子I0.2變頻器升速SB3

I0.3變頻器減速SB4

任務(wù)2模擬量對(duì)變頻器的控制-任務(wù)實(shí)施二、電氣原理圖設(shè)計(jì)任務(wù)2模擬量對(duì)變頻器的控制-任務(wù)實(shí)施三、變頻器參數(shù)設(shè)置參數(shù)編號(hào)參數(shù)名稱設(shè)定值說(shuō)明Pr.1上限頻率50Hz最高輸出頻率Pr.79運(yùn)行模式旋轉(zhuǎn)2外部端子控制運(yùn)行模式Pr.73端子2輸入0端子2輸入0～10VPr.125模擬量輸入偏置25改變5V輸入時(shí)的頻率任務(wù)2模擬量對(duì)變頻器的控制-任務(wù)實(shí)施四、PLC編程任務(wù)2模擬量對(duì)變頻器的控制-任務(wù)實(shí)施四、PLC編程任務(wù)2模擬量對(duì)變頻器的控制-任務(wù)實(shí)施四、PLC編程任務(wù)2模擬量對(duì)變頻器的控制-任務(wù)實(shí)施四、PLC編程任務(wù)3ModbusRTU通信控制任務(wù)3ModbusRTU通信控制-任務(wù)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)

（1）了解ModbusRTU通訊協(xié)議的基礎(chǔ)知識(shí)；（2）掌握PLC及變頻器通信參數(shù)的含義。能力目標(biāo)（1）會(huì)進(jìn)行PLC與變頻器的安裝接線和調(diào)試；（2）會(huì)用輪詢讀寫的方式編寫PLC與變頻器ModbusRTU通信的程序。素養(yǎng)目標(biāo)（1）倡導(dǎo)勇于開(kāi)拓的創(chuàng)新精神；（2）培養(yǎng)學(xué)生的信息化素養(yǎng)。任務(wù)3ModbusRTU通信控制-任務(wù)描述本任務(wù)采用ModbusRTU通信協(xié)議使PLC對(duì)變頻器的控制，驅(qū)動(dòng)一輸送帶設(shè)備。具體控制要求如：（1）通過(guò)通信控制變頻器的啟動(dòng)、停止及運(yùn)行頻率的設(shè)定；（2）通過(guò)通信讀取變頻器的運(yùn)行頻率、運(yùn)行電流值。任務(wù)3ModbusRTU通信控制-任務(wù)分析三菱FR-E700系列變頻器自帶RS485的串行通信接口，并支持ModbusRTU通信協(xié)議。西門子S7-1200系列PLC需要安裝具有串行通信接口的CM1241通訊模塊或CB1241信號(hào)板后與變頻器建立通信。PLC設(shè)置啟動(dòng)、停止按鈕各1個(gè)，控制傳送帶的啟停。設(shè)置2個(gè)按鈕用于速度的調(diào)節(jié)，每按壓一次升速按鈕，頻率上升5Hz，直至最高頻率50Hz；每按壓一次降速按鈕，頻率下降5Hz，直至最低頻率5Hz。任務(wù)3ModbusRTU通信控制-任務(wù)知識(shí)Modbus是一種串行通信協(xié)議，是Modicon公司（現(xiàn)在的施耐德電氣SchneiderElectric）于1979年為使用可編程邏輯控制器（PLC）通信而發(fā)表。Modbus已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域通信協(xié)議的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，并且現(xiàn)在是工業(yè)電子設(shè)備之間常用的連接方式。Modbus是一種單主/從通信協(xié)議。MODBUS網(wǎng)絡(luò)上只有一個(gè)主站，主站沒(méi)有地址，從站的地址范圍為0-247，其中0為廣播地址，從站的實(shí)際地址為1-247。Modbus協(xié)議包括RTU、ASCII、TCP，其中ModbusRTU為最常用的，也是本任務(wù)中所用的協(xié)議。一、ModbusRTU通信概述任務(wù)3ModbusRTU通信控制-任務(wù)知識(shí)二、ModbusRTU通信指令任務(wù)3ModbusRTU通信控制-任務(wù)知識(shí)二、ModbusRTU通信指令任務(wù)3ModbusRTU通信控制-任務(wù)知識(shí)二、ModbusRTU通信指令MODEModbus功能DATA_LENDATA_ADDR操作0011～2000或1～1992個(gè)位1～9999讀1個(gè)或多個(gè)輸出位0021～2000或1～1992個(gè)位10001～19999讀1個(gè)或多個(gè)輸入位0031～125或1～124個(gè)字40001～49999或400001～465535讀1個(gè)或多個(gè)保持寄存器0041～125或1～124個(gè)字30001～39999讀1個(gè)或多個(gè)輸入字104041～125或1～124個(gè)字00000～65535讀1個(gè)或多個(gè)輸入字1051個(gè)位1～9999寫1個(gè)輸出位1061個(gè)字40001～49999或400001～465535寫1個(gè)保持寄存器2151～1968或2～1960個(gè)位1～9999寫多個(gè)輸出位2162～123或1～122個(gè)字40001～49999或400001～465535寫多個(gè)保持寄存器2151～1968或2～1960個(gè)位1～9999寫1個(gè)或多個(gè)輸出位2162～123或1～122個(gè)字40001～49999或400001～465535寫1個(gè)或多個(gè)保持寄存器1111讀取從站通信狀態(tài)字和事件計(jì)數(shù)器。狀態(tài)字指示忙閑情況（0為不忙，0xFFFF為忙）。每成功完成一條消息，事件計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值遞增。對(duì)于該功能，Modbus_Master的DATA_ADDR和DATA_LEN操作數(shù)都將被忽略。8008利用數(shù)據(jù)診斷代碼0x0000檢查從站狀態(tài)，每個(gè)請(qǐng)求1個(gè)字。8108利用數(shù)據(jù)診斷代碼0x000A重新設(shè)置從站事件計(jì)數(shù)器每個(gè)請(qǐng)求1個(gè)字。Modbus功能任務(wù)3ModbusRTU通信控制-任務(wù)實(shí)施一、PLC的IO分配輸入輸出地址功能外接元件地址功能外接元件I0.0變頻器啟動(dòng)SB1I0.1變頻器停止SB2I0.2變頻器升速SB3

I0.3變頻器減速SB4

任務(wù)3ModbusRTU通信控制-任務(wù)實(shí)施二、電氣原理圖設(shè)計(jì)任務(wù)3ModbusRTU通信控制-任務(wù)實(shí)施三、PLC通信接口的連接針腳編號(hào)功能名稱說(shuō)明1GND邏輯接地或通信接地2TxD+1用于連接RS422輸出，不適用于RS4853TxD+信號(hào)B（RxD/TxD+），輸入/輸出4RTS請(qǐng)求發(fā)送（TTL電平）輸出5GND邏輯接地或通信接地6PWR+5V與100Ω串聯(lián)電阻輸出7空未連接8TxD-信號(hào)A（RxD/TxD-），輸入/輸出9TxD-1用于連接RS422輸出，不適用于RS485SHELL外殼機(jī)殼接地任務(wù)3ModbusRTU通信控制-任務(wù)實(shí)施四、變頻器接口連接任務(wù)3ModbusRTU通信控制-任務(wù)實(shí)施四、變頻器接口連接任務(wù)3ModbusRTU通信控制-任務(wù)實(shí)施五、變頻器參數(shù)設(shè)置參數(shù)編號(hào)參數(shù)名稱設(shè)定值說(shuō)明Pr.1上限頻率50Hz最高輸出頻率Pr.79運(yùn)行模式旋轉(zhuǎn)0外部端子控制運(yùn)行模式Pr.117通訊站號(hào)1變頻器站地址Pr.118通訊速率192通訊速率設(shè)置為19200bpsPr.120奇偶校驗(yàn)2偶校驗(yàn)，停止1位Pr.338通訊運(yùn)行指令權(quán)0啟動(dòng)指令權(quán)通訊Pr.339通訊速率指令權(quán)0頻率指令權(quán)通訊Pr.340通訊啟動(dòng)模式選擇1網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式Pr.502通訊異常時(shí)停止模式選擇0通訊異常后變頻器自由停止Pr.549通訊協(xié)議選擇1選擇ModbusRTU協(xié)議任務(wù)3ModbusRTU通信控制-任務(wù)實(shí)施五、變頻器參數(shù)設(shè)置寄存器定