课题七 PLC、变频器与触摸屏综合应用

1、 本课题任务：本课题任务：任务一任务一 电动机调速与故障报警电动机调速与故障报警任务二任务二 PID算法与水箱水位控制算法与水箱水位控制任务引入任务引入 本任务控制要求如下：本任务控制要求如下： 1电动机调速控制系统由电动机调速控制系统由PLC、模拟量扩展模块、触摸、模拟量扩展模块、触摸屏和变频器构成，要求控制功能强，操作方便。屏和变频器构成，要求控制功能强，操作方便。 2可以在屏幕上通过修改和设定电动机的转速来实现电可以在屏幕上通过修改和设定电动机的转速来实现电动机调速控制。动机调速控制。 3既可以通过触摸屏操作画面上的既可以通过触摸屏操作画面上的“启动启动”、“停止停止”按钮对电动机进行控

2、制，也可以由启动按钮对电动机进行控制，也可以由启动/停止按钮进行控制。停止按钮进行控制。外接硬件外接硬件“紧急停止紧急停止”按钮用于生产现场出现紧急情况或按钮用于生产现场出现紧急情况或触摸屏无法显示时停机。触摸屏无法显示时停机。4出现故障时自动停车并显示故障画面。出现故障时自动停车并显示故障画面。 相关知识相关知识PLC转换指令转换指令 项目项目整数转双整数整数转双整数双整数转整数双整数转整数双整数转实数双整数转实数四舍五入取整四舍五入取整取整取整梯形梯形图图指令指令表表ITD IN，OUTDTI IN，OUTDTR IN，OUTROUND IN，OUTTRUNC IN，OUT ITD将整数值

3、将整数值IN转换成双整数值，存入转换成双整数值，存入OUT DTI将一个双整数值将一个双整数值IN转换成一个整数值，存入转换成一个整数值，存入OUT DTR将一个将一个32位，有符号整数值位，有符号整数值IN转换成一个转换成一个32位实数，存位实数，存入入OUT ROUND将实数值将实数值IN转换成双整数值，存入转换成双整数值，存入OUT。如果小数部。如果小数部分大于等于分大于等于0.5，则数字向上取整。，则数字向上取整。 TRUNC将一个实数值将一个实数值IN转换成一个双整数，存入转换成一个双整数，存入OUT。只有。只有实数的整数部分被转换，小数部分舍去。实数的整数部分被转换，小数部分舍去。

4、 任务实施任务实施 一、主电路一、主电路二、二、PLC控制电路控制电路 三、触摸屏的组态三、触摸屏的组态 1. 建立触摸屏与建立触摸屏与PLC的通讯连接的通讯连接 2. 创建变量创建变量 3. 组态监控画面组态监控画面 4. 组态设置画面组态设置画面 5. 报警的组态报警的组态 （1）报警类别的设置）报警类别的设置 （2）离散量报警的组态）离散量报警的组态 （3）模拟量报警的组态）模拟量报警的组态 （4）报警窗口和报警指示器的组态）报警窗口和报警指示器的组态 监控画面应用模板监控画面应用模板设置画面应用模板设置画面应用模板四、编写四、编写PLC控制程序控制程序 1. 电动机转速的测量与显示电动

5、机转速的测量与显示 类别类别地址地址作用作用高速计数器高速计数器HSC0SMB37控制字节控制字节SMB38初始值初始值HC0当前值当前值触摸屏显示的当前转速触摸屏显示的当前转速VW10速度显示存储器速度显示存储器定时器定时器T38采样时间采样时间图图7.10 旋转编码器接线旋转编码器接线 2. 电动机的启动电动机的启动/停止与调速停止与调速 符符 号号地地 址址注注 释释触摸屏触摸屏“启动按钮启动按钮”M0.0启动按钮启动按钮触摸屏触摸屏“停止按钮停止按钮”M0.1停止按钮停止按钮SB1按钮按钮I0.7紧急停车紧急停车SB2按钮按钮I1.0启动启动SB3按钮按钮I1.1停止停止KMQ0.0控

6、制电动机控制电动机存储器存储器VW20触摸屏设定转速触摸屏设定转速存储器存储器AQW0模拟量输出存储器模拟量输出存储器3. 故障控制故障控制 字字事故信息事故信息MW10字节字节MB10MB11位位M11.7M11.6M11.5M11.4M11.3M11.2M11.1M11.0故障故障信息信息紧急停紧急停车车车门打开车门打开故障故障变频器变频器故障故障控制电路控制电路跳闸跳闸主电路主电路跳闸跳闸输入输入I0.7I0.6I0.5I0.4I0.3五、操作步骤五、操作步骤按图按图7.1和图和图7.2连接控制连接控制线路线路 接通接通QS、QF2，拨状态开关于拨状态开关于“RUN” 图图7.117.1

7、3下载到下载到PLC 把已组态的触把已组态的触摸屏画面下载摸屏画面下载到触摸屏到触摸屏 用用RS485电电缆将缆将PLC和和触摸屏连接触摸屏连接 按表按表7.7设设置变频器置变频器参数参数 触摸屏中设置触摸屏中设置设定转速为设定转速为700r/min、轧、轧车转速为车转速为100r/min 点击点击“启动启动” 或按或按SB2，电动机启动电动机启动 模拟各种模拟各种故障发生故障发生按按SB3或触或触摸屏的摸屏的“停停止止”按钮，按钮，电动机停止电动机停止 任务引入任务引入 有一个水箱需要维持一定的水位（例如，有一个水箱需要维持一定的水位（例如，75%水位高度），该水位高度），该水箱的水以变化的

8、速度流出，这就需要一个用变频器控制的电水箱的水以变化的速度流出，这就需要一个用变频器控制的电动机拖动水泵供水。当出水量增大时，变频器输出频率提高，动机拖动水泵供水。当出水量增大时，变频器输出频率提高，使电动机升速，增加供水量；反之电动机降速，减少供水量，使电动机升速，增加供水量；反之电动机降速，减少供水量，始终维持水位不变化。始终维持水位不变化。 相关知识相关知识PID指令指令 1. PID算法算法 离散化离散化地址偏地址偏移量移量 参参 数数 数据格式数据格式 参数类型参数类型 说说 明明 0过程变量当前值过程变量当前值PVn双字，实数双字，实数输入输入必须在必须在0.01.0范围内范围内

9、4给定值给定值SPn双字，实数双字，实数输入输入必须在必须在0.01.0范围内范围内 8输出值输出值Mn双字，实数双字，实数输入输入/输出输出在在0.01.0范围内范围内 12增益增益KC双字，实数双字，实数输入输入比例常量，可为正数或负数比例常量，可为正数或负数 16采样时间采样时间TS双字，实数双字，实数输入输入以秒为单位，必须为正数以秒为单位，必须为正数 20积分时间积分时间TI双字，实数双字，实数输入输入以分钟为单位，必须为正数以分钟为单位，必须为正数 24微分时间微分时间TD双字，实数双字，实数输入输入以分钟为单位，必须为正数以分钟为单位，必须为正数 28上一次的积分值上一次的积分值

10、Mx双字，实数双字，实数输入输入/输出输出0.01.0之间之间(根据根据PID运算结果运算结果更新更新) 32上一次过程变量上一次过程变量PVn-1双字，实数双字，实数输入输入/输出输出最近一次最近一次PID运算值运算值在许多控制系统中，只需要一种或两种回路控制类型。例如在许多控制系统中，只需要一种或两种回路控制类型。例如只需要比例回路或者比例积分回路。通过设置常量参数，可只需要比例回路或者比例积分回路。通过设置常量参数，可以选择需要的回路控制类型。以选择需要的回路控制类型。如果不想要积分动作（如果不想要积分动作（PID计算中没有计算中没有“I”），），可以把积分可以把积分时间（复位）置为无穷

11、大时间（复位）置为无穷大“INF”。即使没有积分作用，积分。即使没有积分作用，积分项还是不为零，因为有初值项还是不为零，因为有初值MX。如果不想要微分回路，可以把微分时间置为零。如果不想要微分回路，可以把微分时间置为零。如果不想要比例回路，但需要积分或积分微分回路，可以把如果不想要比例回路，但需要积分或积分微分回路，可以把增益设为增益设为0.0，系统会在计算积分项和微分项时，把增益当系统会在计算积分项和微分项时，把增益当作作1.0看待。看待。2. PID控制回路类型的选择控制回路类型的选择 3. PID指令指令LADSTL说说 明明PID TBL，LOOPTBL：参数表起始地址：参数表起始地址

12、VB，数据类型：字节数据类型：字节LOOP：回路号，常量（：回路号，常量（07），），数据类型：字节数据类型：字节任务实施任务实施 一、编写一、编写PLC控制程序控制程序 1. PID回路参数表回路参数表 地地 址址参参 数数输入数值输入数值VD100过程变量当前值过程变量当前值PVn压力传感器提供的模拟量经压力传感器提供的模拟量经A/D转换后的标准值转换后的标准值VD104给定值给定值SPn0.75VD108输出值输出值MnPID回路的输出值回路的输出值VD112增益增益KC0.25VD116采样时间采样时间TS0.1VD120积分时间积分时间TI30.0VD124微分时间微分时间TD0.0

13、2. PLC控制程序控制程序 （1）水位控制主程序）水位控制主程序 字字事故信息事故信息MW10字节字节MB10MB11位位M11.7M11.6M11.5M11.4M11.3M11.2M11.1M11.0故障信故障信息息变频器变频器故障故障控制电路控制电路跳闸跳闸主电路主电路跳闸跳闸输入输入I0.5I0.4I0.3（2）水）水位控制位控制子程序子程序 （3）中断服务程序）中断服务程序 将模拟量输入模块提供的过程变量将模拟量输入模块提供的过程变量PVn转换为标准化的实数转换为标准化的实数（0.01.0之间的实数）之间的实数） (/)NormRawRRSpanOffset其中：其中： RNorm标

14、准化的实数值；标准化的实数值； RRaw没有标准化的实数值或原值；没有标准化的实数值或原值； Offset单极性为单极性为0.0，双极性为，双极性为0.5； Span值域大小，可能的最大值减去可能的最小值（单极性为值域大小，可能的最大值减去可能的最小值（单极性为32 000，双极性为，双极性为64 000）。）。 PID运算的输出是标准化实数值运算的输出是标准化实数值Mn，要进行控制，就必须先，要进行控制，就必须先将其刻度化。将其刻度化。 ()*ScalnRMOffsetSpan其中：其中： RScal回路输出的刻度实数值；回路输出的刻度实数值； Mn回路输出的标准化实数值；回路输出的标准化实数值； Offset单极性为单极性为0.0，双极性为，双极性为0.5； Span值域大小，可能的最大值减去可能的最小值（单极性为值域大小，可能的最大值减去可能的最小值（单极性为32,000，双极性为，双极性为64,000）。）。 二、触摸屏的组态二、触摸屏的组态 1. 建立触摸屏与建立触摸屏与PLC的通讯连接的通讯连接 2. 创建变量创建变量 3. 组态监控画面组态监控画面 4. 报警的组态报警的组态三、操作步骤三、操作步骤按图按图7.1和图和图7.15连接控制连接控制线路线路 接通接通QS、QF2，拨状态开关于拨状态开关于“RUN” 图图7.16