课堂练习PLC控制—车辆制造自动化课程群

1、 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 1 项目五项目五 PLC综合系统设计综合系统设计 任务二任务二 自动线传送带多段速运行自动线传送带多段速运行PLCPLC系统设计系统设计 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 2知识知识目标目标能力能力目标目标素质素质目标目标1.能熟练运用PLC的基本指令和应用指令编写PLC程序，并写入PLC进行综合调试运行；2.学会运用PLC知识解决实际工程问题的能力；3.通过学习，提高编程技巧。1.培养学生团队协作精神，诚信意识；2.通过讨论、答辩、汇报等，培养学

2、生的表达与沟通能力；3.提高拓展学习模块（课外），培养创新思维能力和主动学习的能力。一、任务目标一、任务目标1.熟悉变频器工作原理、操作方法；2.掌握变频器常用参数及设置方法；3.掌握用PLC控制变频器的接线与编程。4.掌握PLC控制系统的设计原则和设计步骤；学会运用PLC设计复杂电气控制系统的方法。 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 3二、任务导入二、任务导入 在汽车制造自动化生产线传送带上，传送在汽车制造自动化生产线传送带上，传送带的运行速度速度并不是单一不变的，而是根带的运行速度速度并不是单一不变的，而是根据各个工位完成情况来运行。

3、传送带的运动是据各个工位完成情况来运行。传送带的运动是依靠电机的转动来实现，传送带的运行速度快依靠电机的转动来实现，传送带的运行速度快慢主要是依靠变频器和慢主要是依靠变频器和PLCPLC的控制来完成。这的控制来完成。这种多段速的控制是如何实现的？这就是我们本种多段速的控制是如何实现的？这就是我们本次课要介绍和解决的内容。次课要介绍和解决的内容。想一想想一想 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 4 控制要求：用PLC和变频器控制交流电动机工作，实现交流电动机的多段速度运行，交流电动机运行转速变化如下图所示。 PLC控制控制车辆制造自动化课程群

4、车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 5 （1 1）根据交流电动机运行转速变化的情况，实现控制系统的单根据交流电动机运行转速变化的情况，实现控制系统的单周期自动运行方式。要求按下启动按钮，交流电动机以周期自动运行方式。要求按下启动按钮，交流电动机以n1n1启动，按启动，按照运行时间自行切换转速，直至照运行时间自行切换转速，直至n5n5结束。在运行的任何时刻，都可结束。在运行的任何时刻，都可以通过按下停止按钮使电动机减速停止。各挡速度、加速度及运行以通过按下停止按钮使电动机减速停止。各挡速度、加速度及运行时间见时间见下下表。表。 （2 2）利用利用“单速运行（调整）单速运行（调

5、整）/ /自动运行自动运行”选择开关，可以实现选择开关，可以实现单独选择任一挡速度保持恒定运行；按下启动按钮启动恒速运行，单独选择任一挡速度保持恒定运行；按下启动按钮启动恒速运行，按下停止按钮，恒速运行停止，旋转方向都为正转。按下停止按钮，恒速运行停止，旋转方向都为正转。 （3 3）为了检修或调整方便，系统设有为了检修或调整方便，系统设有“点进点进”和和“点退点退”功能。功能。选择开关位于选择开关位于“单速运行（调整）单速运行（调整）”挡，电动机选用挡，电动机选用n1n1转速运行。转速运行。各段速度各段速度n1n2n3n4n5变化情况（变化情况（r/min）6009001800-2700300

6、加速度（加速度（s）1.51.51.51.51.5减速度（减速度（s）11111运行时间运行时间Ti（s）43545 任务分析：任务分析： PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 6三、知识学习三、知识学习（一）变频器的分类（一）变频器的分类 (1)(1)按变频的原理分类可分为交按变频的原理分类可分为交交变频器和交交变频器和交直直交变频器交变频器两种形式，两种形式，后者使用更多。其原理图如下图所示。后者使用更多。其原理图如下图所示。单一交单一交交变频器原理图交变频器原理图 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-

7、4-16 页码: 7三、知识学习三、知识学习交交直直交变频器的基本组成如下图示。交变频器的基本组成如下图示。交交直直交变频器的基本组成交变频器的基本组成 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 8三、知识学习三、知识学习 (2) (2)按变频器的用途分类可分为通用变频器和专用按变频器的用途分类可分为通用变频器和专用变频器。变频器。 通用变频器的特点是其通用性。随着变频技术的发展和市场通用变频器的特点是其通用性。随着变频技术的发展和市场需要的不断扩大，通用变频器也在朝着两个方向发展：一是低成本需要的不断扩大，通用变频器也在朝着两个方向发展：一是低

8、成本的简易型通用变频器；二是高性能的多功能通用变频器。的简易型通用变频器；二是高性能的多功能通用变频器。 专用变频器包括用在超精密机械加工中的高速电动机驱动的高专用变频器包括用在超精密机械加工中的高速电动机驱动的高频变频器，以及大容量、高电压的高压变频器频变频器，以及大容量、高电压的高压变频器。 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 9 三相异步电动机的变频调速必须按照一定的规律同时改变其定子电压和频率，即必须通过变频器获得电压和频率均可调节的供电电源。060(1)(1)fnnssp111m4.44Ef N（二）基本调速原理（二）基本调速原理

9、 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 10 1输入侧的额定值主要是电压和相数输入侧的额定值主要是电压和相数 在我国的中小容量变频器中，输入电压的额定值有以下几种：380400V50Hz，200230V50Hz或60Hz。 2输出侧的额定值输出侧的额定值 （1）输出电压UN 输出额定电压是指输出电压中的最大值。在大多数情况下，它就是输出频率等于电动机额定频率时的输出电压值。通常，输出电压的额定值总是和输入电压相等的。 （2）输出电流IN 输出额定电流是指允许长时间输出的最大电流，是用户在选择变频器时的主要依据。（三）变频器的额定值和频率指标（

10、三）变频器的额定值和频率指标 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 11 （3）输出容量（kVA）SN （4）配用电动机容量（kW）PN 变频器说明书中规定的配用电动机容量，仅适合于长期连续负载。 （5）过载能力 3频率指标频率指标 （1）频率范围（2）频率精度（3）频率分辨率（三）变频器的额定值和频率指标（三）变频器的额定值和频率指标 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 12 （四）（四）变频器的型号说明 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16

11、页码: 13 （1）输出频率范围（）输出频率范围（Pr.1、Pr.2、Pr.18） （2）多段速度运行（）多段速度运行（Pr.4、Pr.5、Pr.6、Pr.24Pr.27） （3）加减速时间（）加减速时间（Pr.7、Pr.8、Pr.20） （4）电子过电流保护（）电子过电流保护（Pr. 9） （5）启动频率（）启动频率（Pr.13） （6）适用负荷选择（）适用负荷选择（Pr.14） （7）点动运行（）点动运行（Pr.15、Pr.16） （8）参数写入禁止选择（）参数写入禁止选择（Pr.77） （9）操作模式选择（）操作模式选择（Pr.79）（五）（五）变频器的基本参数 PLC控制控制车辆制造自

12、动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 14（六）（六）变频器的主接线 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 15（七）（七）变频器的操作面板 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 161PU显示模式显示模式在PU显示模式下，按MODE键可改变PU显示模式。2监视模式监视模式3频率设定模式频率设定模式4参数设定模式参数设定模式5操作模式操作模式（八）（八）变频器的基本操作 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 17

13、 变频器的基本操作示例 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 18（九）变频器的外部端子（九）变频器的外部端子 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 19 思路思路 电动机的5段速运行可采用变频器的多段运行来控制，变频器的多段运行信号通过PLC的输出端子来提供，即通过PLC控制变频器的RL、RM、RH、STR、STF端子与SD端子的通和断。将P79设为3，采用操作面板PU与外部信号的组合控制，用操作面板PU设定运行频率，用外部端子控制电动机的起动、停止。四、任务实施四、任务实施 PLC控制控

14、制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 20 根据对控制要求的分析，这个控制系统的输入有控制系统启动按钮、控制系统停止按钮、点进按钮、点退按钮、五段速度设置开关及“单速运行（调整）/自动运行”的功能选择开关共10个输入点；输出有电动机正转选择、电动机反转选择及多段速度选择（3个点）共5个点。选择型号为FX2N-32MR的PLC，该模块采用交流220V供电，I/O点数各为16点，可满足控制要求，且留有一定的裕量。 （一）PLC的选择及I/O口分配 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 21PLC的的I/O地

15、址地址连接的外部设备连接的外部设备在控制系统中的作用在控制系统中的作用XlSAl启动启动1速速X2SA2启动启动2速速X3SA3启动启动3速速X4SA4启动启动4速速X5SA5启动启动5速速X6SB1点进点进X7SB2点退点退X10SB3停止停止Xl lSB4启动启动X15SA6单速运行（调整）自动运行单速运行（调整）自动运行YlRL变颇器输入端子变颇器输入端子多段速度输入选择端多段速度输入选择端Y2RMY3RHY4STF（正向）（正向）电动机的转动方向控电动机的转动方向控制端制端Y5STR（反向）（反向） 根据系统的控制要求、设计思路和变频器的设定参数，根据系统的控制要求、设计思路和变频器的

16、设定参数，PLCPLC的输入的输入/ /输出分输出分配如下表。配如下表。 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 22 变频器选用三菱小型变频器变频器选用三菱小型变频器FR-S540-0.75-CHFR-S540-0.75-CH（R R）。）。变频器的变频器的L1L1、N N接入接入220V220V外部输入交流电，外部输入交流电，U U、V V、W W接负载接负载电动机，多段速度设定情况见电动机，多段速度设定情况见下下表。由于系统要求实现电表。由于系统要求实现电动机的正、反转控制及多段速度控制，因此将变频器正、动机的正、反转控制及多段速度控制，

17、因此将变频器正、反转输入端及多段速度控制端分别与反转输入端及多段速度控制端分别与PLCPLC各输出点相连就各输出点相连就可以实现各种速度的控制。可以实现各种速度的控制。速度速度端子输入端子输入设定频率设定频率/HzSTRSTFRHRMRL1速速01001102速速01010153速速01100304速速10011455速速011015 （二）变频器选型 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 23 上限频率Pr.1=50Hz。 下限频率Pr.2=0Hz。 基底频率Pr.3=50Hz。 加速时间Pr.7=1.5s。 减速时间Pr.8=1s。 电子

18、过电流保护Pr.9等于电动机的额定电流。 操作模式选择（外部）Pr.79=2。 多段速度设定（1速）Pr.4=10Hz。 多段速度设定（2速）Pr.5=15Hz。 多段速度设定（3速）Pr.6=30Hz。 多段速度设定（4速）Pr.24=45Hz。 多段速度设定（5速）Pr.25=5Hz。 （三）变频器参数设置 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 24 （四）硬件接线 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 25 （五）编程 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 20

19、22-4-16 页码: 26 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 27 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 28 中间继电器中间继电器M0M0表示启动信号，表示启动信号，M1M1M5M5表示表示5 5种速度状态。种速度状态。在自动控制中，各个速度的转换是通过定时器的常开触点在自动控制中，各个速度的转换是通过定时器的常开触点完成的；在每一种速度的恒速运行中，启动信号由选择开完成的；在每一种速度的恒速运行中，启动信号由选择开关关X15X15的状态、多段速度开关的状态、多段速度开关X1X1X5

20、X5的任一状态及启动按钮的任一状态及启动按钮决定；在点动控制中，通过点进按钮决定；在点动控制中，通过点进按钮X6X6和选择开关和选择开关X15X15的的状态选择电动机点进的转速和方向；通过点退开关状态选择电动机点进的转速和方向；通过点退开关X7X7和选和选择开关择开关X15X15的状态选择电动机点退的转速和方向。的状态选择电动机点退的转速和方向。 （六）程序说明 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 29实践操作实践操作（七）实践操作（七）实践操作操作步骤：操作步骤： 1)先给变频器上电，按上述变频器的设定参数值进行变频器的参数设定。先给变频

21、器上电，按上述变频器的设定参数值进行变频器的参数设定。 2)输入输入PLC梯形图程序，通过编程软件正确输入计算机中，并将梯形图程序，通过编程软件正确输入计算机中，并将PLC程序程序文件下载到文件下载到PLC中。中。 3)PLC模拟调试。模拟调试。 当接线图正确连接好输入设备当接线图正确连接好输入设备(按钮按钮SB1、SB2)，进行，进行PLC的模拟调试，观察的模拟调试，观察PLC的输出指示灯是否按要求指示的输出指示灯是否按要求指示(按下起动按钮按下起动按钮SB1，PLC输出指示灯输出指示灯Y0、Y1亮，亮，5s后后Y1灭，灭，Y0、Y2亮，再过亮，再过5s后后Y2灭，灭，Y0、Y3亮，再过亮，

22、再过5s后后Y1灭，灭，Y0、Y2、Y3亮，再亮，再过过5s后后Y2灭，灭，Y0、Y1、Y3亮，再过亮，再过5s后后Y3灭，灭，Y0、Y1、Y2亮，再过亮，再过5s后后Y0、Y1、Y2、Y3亮，任何时候按下停止按钮亮，任何时候按下停止按钮SB2，Y0Y3都熄灭，都熄灭，Y4闪一下闪一下)。若输出有误，。若输出有误，检查并修改程序，直至指示正确。检查并修改程序，直至指示正确。 操作任务：操作任务： 用用PLC和变频器控制交流电动机工作，实现交流电和变频器控制交流电动机工作，实现交流电动机的动机的5段速度运行，交流电动机运行转速变化如段速度运行，交流电动机运行转速变化如下下图所示。图所示。调一调调

23、一调 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 30实践操作实践操作（七）实践操作（七）实践操作 调一调调一调4）空载调试。）空载调试。 将将PLC与变频器连接好，但不接电动机，进行与变频器连接好，但不接电动机，进行PLC、变频器的空载调试，、变频器的空载调试，通过变频器的操作面板观察变频器的输出频率是否符合要求通过变频器的操作面板观察变频器的输出频率是否符合要求(即按下起动即按下起动按钮按钮SB1，变频器输出，变频器输出10Hz，5s后输出后输出20Hz，以后分别以，以后分别以5s的间隔输出的间隔输出25Hz、30Hz、35Hz、40Hz、45

24、Hz，任何时候按下停止按钮，任何时候按下停止按钮SB2，变频，变频器在器在2s内减速至停止内减速至停止)，若变频器的输出频率不符合要求，检查变频器参，若变频器的输出频率不符合要求，检查变频器参数、数、PLC程序，直至变频器按要求运行。程序，直至变频器按要求运行。 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 31实践操作实践操作（七）实践操作（七）实践操作 调一调调一调 5)系统调试。系统调试。 系统接线图正确连接好全部设备，进行系统调试，观察系统接线图正确连接好全部设备，进行系统调试，观察 电动机能否按控制电动机能否按控制要求运行要求运行(即按下起

25、动按钮即按下起动按钮SB1，电动机以，电动机以10Hz速度运行，速度运行，5s后转为后转为20Hz速度速度运行，以后分别以运行，以后分别以5s的间隔转为的间隔转为25Hz、30Hz、35Hz、40Hz、45Hz的速度运的速度运行，任何时候按下停止按钮行，任何时候按下停止按钮SB1，电动机在，电动机在2s内减速至停止内减速至停止)。否则，检查系统。否则，检查系统接线、变频器参数、接线、变频器参数、PLC程序，直至电动机按控制要求运行。程序，直至电动机按控制要求运行。 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 32 （一）起动频率(P13) P13为

26、变频器的起动频率，即当起动信号为ON时的开始频率，如果设定变频器的运行频率小于P13的设定值时，则变频器将不能起动。注意：当P2的设定值高于P13的设定值时，即使设定的运行频率小于P2的设定值，只要起动信号为ON，电动机都以P2的设定值运行；当P2的设定值小于P13的设定值时，若设定的运行频率小于P13的设定值，即使起动信号为ON，电动机也不运行；若设定的运行频率大于P13的设定值，只要起动信号为ON，电动机就开始运行。五、任务拓展五、任务拓展 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 33（二） 适用负荷选择(P14) P14用于选择与负载特性

27、最适宜的输出特性(VF特性)。根据用途(负荷特性)选择输出频率和输出电压的形式。当P14=0时，适用恒转矩负载，即从低速到高速需要比较大转矩的情况(如运输机械)；当P14=1时，适用低减转矩负载(风机、水泵类的低速时转矩小的情况)；当P14=2时，适用升降负载(反转时转矩提升为0)；当P14=3时，适用升降负载（正转时转矩提升为0)。 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 34（三）参数写入禁止选择(P77) P77用于参数写入与禁止的选择。当P77=0时，仅在PU操作模式下，变频器处于停止时才能写入参数；当P77=1时，除P75、P77、P

28、79外不可写入参数；当P77=2时，即使变频器处于运行也能写入参数。 注意：有些变频器的部分参数在任何时候都可以设定。 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 35（四）（四）PLCPLC控制系统设计的原则与步骤控制系统设计的原则与步骤 1. 1.原则原则 1 1）满足被控对象的控制要求）满足被控对象的控制要求 考虑将来发展的需要，考虑将来发展的需要， PLCPLC选用功能较强的新品，选用功能较强的新品，并留有适当的余量。并留有适当的余量。 2 2）系统安全、可靠）系统安全、可靠 3 3）尽可能简单、经济、使用与维修方便）尽可能简单、经济、使用

29、与维修方便 4 4）具有高的性能价格比。）具有高的性能价格比。 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 362 2PLCPLC控制系统设计的步骤控制系统设计的步骤 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 37（五）（五）PLCPLC机型选择机型选择结构形式结构形式 整体式整体式 模块式模块式输出方式输出方式 继电器输出型继电器输出型 晶体管输出型晶体管输出型 晶闸管输出型晶闸管输出型I/O相应时间的选择相应时间的选择联网通信的选择联网通信的选择PLC电源的选择电源的选择I/O点数及点数及I/O接

30、口设备的选择接口设备的选择存储容量的选择存储容量的选择 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 38 输入器件：指连接到输入器件：指连接到PLC输入接线端子用于产生输入输入接线端子用于产生输入 信号的器件。信号的器件。分类分类 主令器件主令器件 检测器件检测器件 有源触点输入器件有源触点输入器件 无源触点输入器件无源触点输入器件输入信号输入信号 模拟信号模拟信号 数字信号数字信号 开关信号开关信号（六）输入设备的选择（六）输入设备的选择按钮、选择开关、数字开关按钮、选择开关、数字开关行程开关、接近开关、光电开关、继行程开关、接近开关、光电开关、

31、继电器触点，接触器辅助触点电器触点，接触器辅助触点行程开关、接近开关、光电行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点，接触器开关、继电器触点，接触器辅助触点辅助触点行程开关、接近开关、光电行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点，接触器开关、继电器触点，接触器辅助触点辅助触点压力传感器、温度传感器压力传感器、温度传感器数字开关数字开关按钮、转换开关、形成开关、按钮、转换开关、形成开关、触点触点 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 39 输出器件：指连接到输出器件：指连接到PLC输出接线端子用于执行程序输出接线端子用于执行程序 运行结果的器件。

32、运行结果的器件。分类：分类： 驱动负载驱动负载 显示负载显示负载 输出端口：输出端口： 继电器输出继电器输出 晶体管输出晶体管输出 晶闸管输出晶闸管输出接触器、继电器、电磁阀接触器、继电器、电磁阀（七）输出设备的选择（七）输出设备的选择指示灯、数字显示装置、电指示灯、数字显示装置、电铃、蜂鸣器铃、蜂鸣器交直流负载交直流负载直流负载直流负载交流负载交流负载 PLC控制控制车辆制造自动化课程群车辆制造自动化课程群日期: 2022-4-16 页码: 40实践操作实践操作想一想：想一想：端口应如何分配？变频器参数如何设定？程序怎么编制？端口应如何分配？变频器参数如何设定？程序怎么编制？ 操作任务：操作任务：用PLC和变频器控制交流电动机工作，实现