《电气控制与PLC应用技术项目式教程 三菱机型 教学课件 ppt 作者 晏华成 模块六 PLC、触摸屏及变频器的综合应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气控制与PLC应用技术项目式教程 三菱机型 教学课件 ppt 作者 晏华成 模块六 PLC、触摸屏及变频器的综合应用（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,模块六 PLC、触摸屏及变频器的综合应用,项目一 触摸屏控制步进电动机的正反转 一 任务导入 用触摸屏设计一个三相步进电动机的控制系统，控制要求如下： （1）三相步进电动机按照三相六拍的方式运行，可以在触摸屏上输入任意每步的时间间隔； （2）触摸屏上能控制步进电动机的正转、反转和停止； （3）触摸屏上能够显示正转、反转的步数，无论是哪个方向，当步数是1000时都要停机； （4）触摸屏上要显示步进电动机每一相的状态。 步进电动机如何实现正反转控制呢？触摸屏又是如何控制步进电动机运行并将步进电动机的运行状态显示出来呢？,二 相关知识 学习情境1 步进电动机控制原理分析 步进电动机是一种专门用于位
2、置和速度精确控制的特种电动机，由于其工作原理易学易用，成本低、电动机和驱动器不易损坏，近年来在各行各业的控制设备中获得了越来越广泛的应用，图6-1为步进电动机外形图。,图6-1 步进电动机外形图,1、步进电动机的工作方式。本项目以三相步进电机来说明其工作方式。步进电动机工作时以电脉冲信号向A、B、C三相控制绕组轮流通过电流，转子就向一个方向一步一步地转动。定子绕组每改变一次通电方式，步进电动机就走一步，称其为一拍。如果每拍只有一相绕组通电，称为“单”通电；如果每拍同时有两相绕组通电，称为“双”通电。,2、转速控制。以单三拍的工作方式为例，必须使脉 冲发生器输出周期为T的三个控制脉冲信号Y0、Y
3、1、Y2按照单三拍的通电方式接通，其接通顺序如图6-2所示：,图6-2 三个控制脉冲信号的接通顺序 该过程对应于三相步进电机的通电顺序如图6-3所示：,图6-3 三相步进电动机的通电顺序 选择不同的脉冲周期T，可以获得不同频率的控制脉冲，实现对步进电动机的调速。,3、正反转控制。通过调换相序，即改变Y0、Y1和Y2接 通的顺序，以实现步进电动机的正、反转控制，如图6-4所示。,图6-4 三相步进电机正反转控制 4、步数控制。通过脉冲计数器，控制脉冲的个数，实现对步进电动机步数的控制。,学习情境2 触摸屏概述 人机界面HMI（Human Machine Interface）是系统与用户之间进行信
4、息交互的媒介。近年来，随着信息技术与计算机技术的迅速发展，人机界面在工业控制中已得到了广泛的应用。触摸屏是图式操作终端（Graph Operation Terminal，GOT）在工业控制中的通俗叫法，是目前最新的一种交互式图视化人机界面设备。 图6-5所示是触摸屏的外观，由于这种液晶显示器具有人体感应功能，当用手指触摸屏幕上的图形时，可以发出操作指令，所以称为触摸屏。当触摸的画面不同或触摸画面的部位不同时，发出的指令也不一样。,图6-5 触摸屏外观 按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质，把触摸屏分为电阻式、电容感应式、红外线式以及表面声波式四类。 三菱公司生产的触摸屏有F900系列、A900
5、系列、GT11和GT15系列，种类达数十种，而GT11和F900系列触摸屏是目前应用最广泛的，现以GT11系列的典型产品GT1155-Q-C为例来说触摸屏的使用。,1、GT1155-Q-C的功能 触摸屏安装在控制面板或操作面板的表面上并连接到PLC。通过触摸屏画面可以监视各种设备并改变PLC数据。触摸屏画面主要有以下几个常用的功能： 1) 画面显示功能。GT1155-Q-C的画面分为系统画面和用户画面。图6-6为系统主菜单画面，同时按下GOT画面的左右上方 两点，可实现系统画面与用户画面的切换。正常工作时，系统上电后，屏幕显示用户画面。,图6-6 系统主菜单画面 2)画面操作功能。3)检测监视
6、功能。4)数据采样功能。5)报警功能。6)其他功能。 2、GOT与计算机、PLC的连接 GT1155-Q-C有三个连接口：一个RS232.连接口，用于与个人计算机(GT Designer2，用于传送用户画面) 或连接机器通信；一个RS422连接口，用于与连接机器通信；一个USB串口，用于与个人计算机(GT Designer2)通信，可实现画面的高速传送。,学习情境3 触摸屏画面制作软件的使用 三菱触摸屏的用户画面制作软件有FX-PCS-DU/WIN-C和GT-Designer等，前者主要用于制作F900系列触摸屏的画面，后者用于高档触摸屏（如A900系列、GT11系列、GT15系列）画面的制作
7、，也可用于F900系列触摸屏。 这里主要介绍GT-Designer2软件的使用。 1、新建工程,图6-7 新建/打开工程画面,6-8 新建工程向导画面,图6-9 GOT系统设置画面,图6-10 GOT系统确认画面,图6-11 选择连接机器画面,图6-12 连接机器端口设置画面,图6-13 通信驱动程序选择画面,图6-14 连接机器设置确认画面,图6-15 画面切换软元件设置画面,图6-16 向导结束画面,图6-17 软件开发界面,2、软件界面 3、对象功能设置,三、项目实施 1、PLC和触摸屏软元件分配 M1正转起动，M2反转起动，M0停止，间隔时间D70，正转步数D50，反转步数D51，A相
8、Y0，B相Y1，C相Y2。 2、触摸屏画面设计 (1)文本对象。单击图形/对象工具栏中 按钮，弹出如图6-18所示的文本设置窗口。,图6-18 文本设置窗口,（2）数值输入。间隔时间设置需要用数值输入对象来实现。单击单击图形/对象工具栏中按钮 ，弹出如图6-19所示的 数值输入窗口。,图6-19 数值输入设置窗口,（3）数值显示。正转步数、反转步数显示需要用数值显示对象来实现。正转步数显示的设置如下：单击单击图形/对象 工具栏中按钮 ，弹出如图6-20所示的数值显示窗口。,图6-20 数值显示设置窗口,（4）触摸开关。正转起动、反转起动、停止需要用触摸开关对象来实现。以正转起动按钮为例，先单击
9、单击图形/对象工 具栏中 按钮中位开关，弹出如图6-21所示的位开关窗口。,图6-21 触摸开关的设置1,图6-22 触摸开关的设置2,图6-23 触摸开关的设置3,（5）位指示灯。步进电动机每一相的状态要在触摸屏上显示出来，这需要用位指示灯对象来实现，先单击单击图形/对象工具栏中 按钮，弹出如图6-24所示的指示灯显示设置窗口。,图6-24 位指示灯设置1,图6-25 位指示灯设置2,（6）触摸屏画面。根据上述操作设计的步进电动机正反转控制的触摸屏画面如图6-26所示。,图6-26 触摸屏画面,3、程序设计 根据控制要求、触摸屏与PLC的输入输出分配以及触摸屏的画面，PLC的控制程序如图6-
10、27所示。 利用DECO解码指令将D0中的数值解码到M10M15（六拍），利用M10M15触点控制相应的输出继电器（Y0Y2），它们之间的关系如下： M10M11M12M13M14M15 正序脉冲： AABBBCCCA 反序脉冲： CACBCBABA,图6-27 步进电动机正反转控制程序,3.系统调试 四、知识拓展 在工业应用中，一个步进电机控制系统通常由控制器、步进电机驱动器和步进电机三部分组成。控制器可以是PLC、单片机和定位模块，其主要作用是产生脉冲和方向信号。FX2N系列PLC（晶体管输出型）可通过特定的输出口（Y000、Y001）输出指定频率及数量的脉冲串。步进电机驱动器的主要作用是
11、将接收到的脉冲信号依一定的规律分配给电动机的各个绕组和将脉冲信号进行功率放大，从而控制每一相的绕组是否得电。,（一） 脉冲输出指令PLSY 脉冲输出指令PLSY的助记符、操作数等指令属性如表6-1所示。 表6-1 PLSY指令的属性,取反传送指令的表现形式有BMOV、BMOVP，16位指令占用5步，指令占用7步。,PLSY指令是以指定的频率，产生定量脉冲的指令，PLSY指令的使用说明如图6-28所示：,图6-28 PLSY指令的使用说明 当X010为ON时，执行脉冲输出指令。当X010中途变为OFF时，脉冲输出中止，当X010再次为ON时，重新从零开始输出。设定脉冲量输出结束时，指令执行结束标
12、志M8029置1。,（二） 步进电动机驱动器 步进电动机驱动器是与步进电动机配套使用的一种装置， 它是按照控制器发来的脉冲/方向指令对步进电动机线圈进行控制，从而控制电动机转轴的位置和速度。步进电动机驱动器接收的外部信号有脉冲信号（CP，或称PU）和方向信号（DIR），另外步进电机在停止时，通常有一相得电，电机的转子被锁住，所以当需要转子松开时，应该使用脱机信号（FREE，或称EN）。图6-29为步进电动机驱动器外形，图6-30为步进电动机、步进电动机驱动器和PLC间的连接图。,图6-29 步进电动机驱动器外形,图6-30 步进电动机、步进电动机驱动器和PLC间的连接图,（三） 应用案例 利用
13、PLC作为上位机，控制步进电动机按一定的角度旋转。控制要求为：按下起动按钮，步进电动机顺时针转2周，停5s；逆时针转1周，停2s；如此循环进行，按下停止按钮，电动机马上停止（电动机的轴锁住）。按下脱机按钮，电动机的轴松开。PLC控制程序如图6-31所示。,图6-31 PLC控制程序,项目二 触摸屏、变频器、PLC在恒压供水系统中的应用 一 任务导入 设计一PID控制的恒压供水系统。其控制要求如下： （1）共有两台水泵，按设计要求一台运行，一台备用，自动运行时泵运行累计100h轮换一次，手动时不切换； （2）两台水泵分别由M1、M2电动机拖动，电动机同步转速为3000转/min，由KM1、KM2
14、控制； （3）切换后起动和停电后起动须5s报警，运行异常可自动切换到备用泵，并报警； （4）PLC采用的PID调节指令； （5）变频器（使用三菱FR-A740）采用PLC的特殊功能单元FX0N-3A的模拟输出，调节电动机的转速；,（6）水压在010kg可调，通过触摸屏（使用三菱GT1155-Q-C）输入调节； （7）触摸屏可以显示设定水压、实际水压、水泵的运行时间、转速、报警信号等； （8）变频器的其余参数自行设定。 从上述的控制要求可知，该恒压供水系统是通过压力传感器采集管网的压力，经A/D处理后转换为数字量送给PLC，经PLC的PID运算后送给D/A处理模块，最后用D/A处理后的模拟信号来
15、控制变频器的频率，进而控制电动机的转速，实现管网的压力恒定？PLC的PID控制是如何实现的？PLC又是如何来控制变频器的呢？,二、相关知识 学习情境1 PID控制概述 自动控制系统由被控对象及控制器两部分组成。控制器按实际需要以某种规律向被控对象发出控制信号，以达到预期的控制目的。控制器是对偏差信号进行加工、处理的重要环节，其输出信号随偏差信号的变化而变化的规律称为控制规律。 PID控制由三种基本的控制作用组合而成，这三种基本控制作用分别为比例控制（P）、积分控制（I）和微分控制（D），是利用PI控制和PD控制的优点组合而成的。,图6-32 PI控制 图6-33 PD控制,图6-34 负作用控
16、制过程,图6-35 正作用控制过程,学习情境2 PLC的PID指令 PID指令的助记符、操作数等指令属性如表6-2所示。 表6-2 PID指令的属性,PID指令是将当前过程值S2.与设定值S1.之差进行PID运算，得到当前输出控制值，并将送到目标D.中， PID指令的使用说明如图6-36所示。,图6-36 PID指令的使用说明,学习情境3 变频器的操作模式 所谓变频器的操作模式是指输入变频器的启停指令及设定频率的方法。三菱FR-A740变频器的操作模式有以下几种： 1、PU操作 变频器的PU操作就是在PU操作模式下，通过PU单元对变频器进行的参数设定、频率写入、运行控制等一系列的操作。 在PU模式时，需将Pr79设定为1（ Pr79=1）。 2、EXT运行操作 变频器的EXT运行操作（即外部操作）就是利用变频器的外部端子上的输入信号来控制变频器的启停和运行频率的操作。 在EXT运行操作模
