基于PLC变频器触摸屏综合利用自动生产线控制系统的设计_图文

1、191教育现代化2016年2月(下半月职业技术教育可编程控制器是电气控制系统的控制核心,它可以实时控制工业现场的各类设备,很方便的完成各类控制要求1。通过几十年的发展,PLC 已经走进工业生产和日常生活的各个方面,各类学校的电类及相关专业也因其重要性,逐渐将其加入到教学计划中。由于可编程控制器工业控制在现代企业中常常与变频器技术、触摸屏技术等多项技术有关,因此学校在教学中,对应开设有PLC 应用技术、变频器技术、触摸屏技术等相关课程,但如此教学体系的划分,不但导致课时占用过多,而且可能导致知识点成为分散、单项的存在,各学科之间的衔接不紧凑,甚至出现互相扯皮的现象。学生在毕业后对于由多项技术构成

2、的相对复杂的控制系统,存在技术单一,不能全面掌握、灵活应用等现象。本文以自动生产线控制系统为例,详细给出了该系统的PLC 硬件设计、触摸屏MCGS 人机界面设计、变频器参数设置和系统程序设计,探讨搭建一个整合PLC、触摸屏、变频器相关知识的平台的可能性,期待实现教学内容与现代工业生产实际的需要相契合。一 自动生产线控制要求在生产线上有4个工位,每个工位上都装有位置检测传感器,工位间共有A、B、C、D 等四个区,设备有启动和停止两个控制按钮,按下启动按钮后,设备开始运行,按下停止按钮后,设备停止工作,设备的主要功能是通过皮带将物品传送到各个工位,基于PLC 变频器触摸屏综合利用自动生产线控制系统

3、的设计和应用陈慧敏(北京轻工技师学院,北京 100068摘 要:以自动生产线控制系统为例,详细给出了该系统的PLC 硬件设计、触摸屏MCGSE 人机界面设计、变频器参数设置和系统程序设计,有效体现了PLC、触摸屏、变频器三位一体,触摸屏成为人机对话的界面,变频器成为PLC 的主要执行机构。提出在电类及相关专业工控教学中将传统学科体系课程的PLC 应用技术、变频器技术、触摸屏技术进行整合,探讨搭建一个融合多项技术的平台的可能性,以适应可编程控制器在现代企业的应用常常与变频器技术、触摸屏技术等多项技术构成现代电气控制系统的现实需要,是教学内容跟上机电行业新技术发展的步伐。关键词:PLC;触摸屏MC

4、GSE;变频器;自动生产线在传送过程中,要求在每个区间皮带生产线有不同的运行速度,并且到达工位时,要停止5s,然后在传送到下一工位,在整个过程中,要求全部自动控制。控制要求如下:按下启动按钮后皮带生产线将物料从起点位置开始,以第一速度(50HZ运行;到达工位1后停止5s 模拟加工;5s 后,以第二速度(40HZ运行;到达工位2后停止5s 模拟加工;5s 后,以第三速度(30HZ运行;到达工位3后停止5s 模拟加工;5s 后,以第四速度(20HZ运行;达到工位4后停止。二 PLC 硬件设计根据自动生产线的控制要求,确定系统的输入输出端子数目,选用三菱FX2N-40MR,有24个输入端和16个输出

5、端;确定系统速度的变化,选用三菱通用变频器FR-D700,有15速调速,可以满足系统要求。触摸屏选用昆仑通泰MCGS。(一输入/输出端子设计1、输入端子系统中的四个位置检测使用行程开关来进行控制,占用四个输入端子,而其中的“开始”和“停止”按钮可以使用人机界面组态按钮来实现,不需要占用输入端子。2、输出端子系统中的变频器调速使用5个功能端,占用5个输出端子。而运行指示灯、电源指示灯使用触摸作者简介: 陈慧敏,女,汉,湖南衡阳人,硕士研究生,讲师,研究方向:PLC 触摸屏变频器。DOI:10.16541/ki.2095-8420.2016.04.081192教育现代化传媒品牌投稿邮箱:china

6、jyxdh职业技术教育屏插入元件构件实现,各个工作区速度显示使用触摸屏流动块构件实现,不占用端子。(二 PLC 输入/输出端子分配系统中“开始”和“停止”按钮在触摸屏上设置为触摸键,运行指示灯和电源指示灯设置为触摸屏插入元件指示灯显示,四个工作区速度显示设置为流动块组态显示,分别用PLC 软元件辅助寄存器M1、M2、M0、M21、M22、M23、M24来控制。其PLC 输入和输出端子分配如表 1 所示。表1 PLC 输入输出端子分配输入端子输出端子名称输入设备输入继电器名称输出设备输出继电器位置检测1SQ1X1正转启动STF Y0位置检测2SQ2X2反转启动STR Y1位置检测3SQ3X3高速

7、RH Y2位置检测4SQ4X4中速RM Y3低速RLY4(三 PLC 的硬件连接图根据自动生产线控制要求和PLC 输入输出端子分配情况,设计自动生产线控制系统硬件连接图,如图1所示。其中触摸屏和PLC 之间通信使用“RS-232C/RS422转换器”专用通信电缆。图1 自动生产线控制系统硬件连接接线图三 触摸屏MCGSE 人机界面设计打开MCGS7.6组态软件,根据触摸屏的类型选择TPC7062KX,设计人机界面画面。为了能够达到利用触摸屏操作画面实时操作监控自动生产线运行的效果,必须将人机界面中的图形对象和PLC 中的编程软元件进行关联,如表2所示。并对相应的图示部件进行组态参数的设定,最后

8、通USB 通讯线将组态画面下载到触摸屏上。表2 触摸屏图形和PLC 软元件之间的关系图形名称图示部件对应PLC 软元件备注启动标准按钮M1反应M1状态停止标准按钮M2反应M2状态位置检测1插入元件传感器X1反应SQ1状态位置检测2插入元件传感器X2反应SQ2状态位置检测3插入元件传感器X3反应SQ3状态位置检测4插入元件传感器X4反应SQ4状态电动机插入元件电动机M0反应电动机状态电源指示灯插入元件指示灯Y0反应电源状态运行指示灯插入元件指示灯M0反应电动机状态流动块流动块Y0反应PLC-变频器-触摸屏通信流动块A/B/C/D 流动块M21/M22/M23/M24反应各速度时间1/2/2输入框

9、TNUWB000/1/2T0/T1/T2反应时间根据表2制作的触摸屏人机界面如图2所示。图2 自动生产线控制系统触摸屏人机界面四 变频器参数设置通用型变频器绝大多数是交-直-交型变频器,其主要是由整流回路(交-直交换、直流滤波电路(能耗电路及逆变电路(直-交变换组成,还包括有限电流电路、制动电路、控制电路等组成部分3。变频器的使用主要是通过改变变频器的输出频率从而改变电动机的转速,以便获得满意的交流电动机调速效果。变频器常见的频率给定信号的方式有操作板给定、外部端子信号给定,模拟信号给定,脉冲信号给定和通信方式给定等。根据控制要求,采用变频器外部端子STF、STR、RH、RM、RL 来进行调速

10、。通过查找三菱通用变频器FR-D700使用说明,确定通过将参数Pr179设定为8可以使STR 端子分配为REX(15速端子,通过RH、RM、RL、REX 端子信号的组合,可以设定四种速度,其变频器参数设置如表3所示。193教育现代化2016年2月(下半月职业技术教育表3 参数设置表变频器参数功能说明出厂值设定值Prcl 参数清零01ALLC 所有参数清零01Pr1上限频率12050Pr2下限频率00Pr7加速时间52Pr8减速时间52Pr9电子过电流保护00.35Pr160扩张功能显示选择99990Pr179多段速运行指令618Pr4固定频率15050Pr5固定频率23040Pr6固定频率31

11、030Pr24固定频率4999920五 系统程序设计PLC 程序设计法有经验法,顺序控制设计法4。其中顺序控制设计法是一种新颖的,按照生产工艺顺序进行的编程设计方法,它简单易学,很容易被初学者接受,有经验的工程师使用顺序控制设计法,也会提高设计的效率,程序调试、修改和阅读也更方便5。现根据自动生产线控制系统的控制要求,启动FXGPWIN 软件,新建文件,选择所使用的PLC 类型FX2N,编制的梯形图如图3所示。图3 自动生产线控制系统梯形图在自动生产线控制系统中,要求停止按钮在任何时候都可以按下,而且不管在任何时候按下停止按钮,系统立刻停止,当再次按下启动按钮,系统会在停下来的位置继续开始运行

12、。从图3自动生产线控制系统梯形图可以看出,M10使用了“启-保-停”电路和启动按钮M1和停止按钮M2来控制,按下启动按钮M1,M10变为ON 并保持,按下停止按钮M2,M10变为OFF。同时,从图3中可以看出,其中Y2用来输出第一速度,Y3用来输出第二速度,Y4用来输出第三速度,Y3、Y4用来输出第四速度,当系统第四速度运行时,对应Y3、Y4线圈都得电,为了避免在触摸屏上相应指示灯显示混乱,故对于触摸屏相应速度显示使用了M 辅助寄存器,所以对应在梯形图上加了相应程序,当第四速度M24得电时,第二、第三速度均失电来解决问题。六 结束语传统教学体系是根据课程内容的结构,按照知识点、技能点进划分,期

13、望通过学科教学的进度,有序形成学生的职业技能6。但实际上这种教学体系的分割造成了学生职业技能技术单一,缺乏对多项技术综合利用的能力,不能完全符合职业技能的系统性要求。本文旨在探讨将多个学科的知识点进行整合,使用一个完整的项目,给学生营造一个真实的工作情景,以此来解决教学过程中职业技能培养在专业课程中单项、分散、关联性弱、不成系统的问题。实践证明:基于PLC 变频器触摸屏综合利用自动生产线控制系统有效体现了PLC、触摸屏、变频器三位一体,触摸屏成为人机对话的界面,变频器成为PLC 的主要执行机构,能适应可编程控制器在现代企业的应用常常与变频器技术、触摸屏技术等多项技术构成现代电气控制系统的现实需要,是多学科知识点整合的一次成功尝试,是教学内容跟上机电行业新技术发展的步伐,对以后教学内容整合改革有一定的指导意义。参考文献1 李昀昭.基于虚拟仿真和触摸屏技术的PLC 实验教学平台的研究D.哈尔滨:哈尔滨理工大学.2014,(1:1-3.2 宋珂,罗婕.基于PLC 和MCGS 的六人抢答器人机界面设计和应用J