《电气控制综合实训》-基于PLC的恒压供水控制 课件

职业教育机电一体化专业教学资源库

任务一：恒压供水系统认知

任务二：基于PLC的恒压供水控制

任务三：监控界面组态任务四：恒压供水系统运行项目四

恒压供水系统调试与运行职业教育机电一体化专业教学资源库任务二基于PLC的恒压供水控制掌握模拟量采集、变换及滤波，熟悉PID控制

熟练应用USS协议控制西门子MM420变频器

1.实训的目的与要求（1）目的职业教育机电一体化专业教学资源库（2）要求熟练掌握模拟量模块EM235的接线、校准；掌握模拟量地址设置、采集、变换及滤波；理解PID控制各部分的作用，熟悉PID指令；掌握变频器通信控制的接线与参数设置；熟练应用USS协议控制西门子MM420变频器。任务二基于PLC的恒压供水控制职业教育机电一体化专业教学资源库2.基本原理任务二基于PLC的恒压供水控制模拟量模块EM235

EM235，具有四路模拟量输入及一路模拟量输出，图4-10中给出EM235的接线端子情况。输出端子在图的下方。输出是电流量还是电压量在接法上有区别。图4-9EM235模块图4-10EM235输入/输出端子接线职业教育机电一体化专业教学资源库变送器的选择

变送器用于将传感器提供的电量或非电量转换为标准量程的直流电流或直流电压信号，例如DC0~10V和DC4~20mA。电流传送比电压传送的传送距离远得多。任务二基于PLC的恒压供水控制职业教育机电一体化专业教学资源库

模拟量模块在接入电路工作前需完成配置及校准，配置指根据实际需接入的信号类型对模块进行的一些设定，校准是与实际相符。

任务二基于PLC的恒压供水控制EM235的配置职业教育机电一体化专业教学资源库EM235的配置

增益及偏置调节使用的电位器及配置调节使用的6只开关。开关SWl~SW6的分类功用见表4-1任务二基于PLC的恒压供水控制职业教育机电一体化专业教学资源库EM235的配置开关状态组合所对应的输入范围及分辨率见表4-1，表中分成单极性输入及双极性输入两种情况。

任务二基于PLC的恒压供水控制职业教育机电一体化专业教学资源库PID参数的作用

PID控制器的Kc、Ti、Td参数作用如下：比例部分与误差信号在时间上是一致的，只要误差一出现，比例部分就能及时地产生与误差成正比例的调节作用，具有调节及时的特点。任务二基于PLC的恒压供水控制职业教育机电一体化专业教学资源库PID参数的作用

积分部分与误差的大小和历史有关，只要误差不为零，积分就一直起作用，直到误差消失，无静差，积分部分可以消除稳态误差，提高控制精度。微分部分反映了被控量变化的趋势，较比例调节更为及时，Td增大，超调量减小，动态性能得到改善，但系统抑制高频干扰的能力下降。任务二基于PLC的恒压供水控制职业教育机电一体化专业教学资源库PID参数的作用

采样周期Ts应能及时反映模拟量的变化，远小于系统阶跃响应的纯滞后时间或上升时间。表4-3给出了过程控制中采样周期的经验数据。任务二基于PLC的恒压供水控制职业教育机电一体化专业教学资源库连接CPU和变频器之间的通信电缆

设置变频器的通信参数

编写用户程序为USS指令库分配V存储区

USS协议指令任务二基于PLC的恒压供水控制USS协议指令职业教育机电一体化专业教学资源库USS协议指令任务二基于PLC的恒压供水控制编写用户程序。

USS_INIT指令用于初始化或改变USS的通信参数，只需在第一个扫描周期调用一次。

在用户程序中，每一个被激活的变频器只能有一条USS_DRV_CTRL（变频器控制）指令。职业教育机电一体化专业教学资源库USS协议指令任务二基于PLC的恒压供水控制为USS指令库分配V存储区。

设置变频器的通信参数

连接CPU和变频器之间的通信电缆职业教育机电一体化专业教学资源库3.实训的内容(1)模拟量采集与变换

(2)PID向导应用

(3)

USS控制任务二基于PLC的恒压供水控制职业教育机电一体化专业教学资源库4.操作步骤(1)使用的器材和工具1）恒压供水控制柜1套。2）导轨10米。3）空气断路器，10A，数量：8个。4）熔断器，10A，数量：4个。5）交流接触器，10A，数量：5个。6）PLC，数量：1个。7）模拟量模块EM235，数量：1个。任务二基于PLC的恒压供水控制职业教育机电一体化专业教学资源库4.操作步骤(1)使用的器材和工具8）万用表，数量：1块。9）线槽15米，线槽盖板15米。10）电流互感器，3个。

11）转换开关1个。

12）按钮6个13）电压表1块。14）压力传感器1个。15）电流表3块任务二基于PLC的恒压供水控制职业教育机电一体化专业教学资源库(2)操作步骤任务二基于PLC的恒压供水控制校准EM235

模拟量线性变换

整定PID参数

变频器参数设置

USS_INIT通信初始化

设置PID向导

变频器通信控制

安装EM235

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1)根据输入信号的类型及变化范围设置DIP开关，完成模块的配置工作。必要时进行校准工作。

2)完成硬件的接线工作。注意输入、输出信号的类型不同，采用不同的接入方式。安装EM235职业教育机电一体化专业教学资源库任务二基于PLC的恒压供水控制

3)确定模块安装入系统时的位置，并由安装位置确定模块的编号。

4)为了在主机中进行输入模拟量转换后数字数据的处理及为了输出需要在模拟量单元中转换为模拟量的数字量，要在主机中安排一定的存储单元。安装EM235职业教育机电一体化专业教学资源库任务二基于PLC的恒压供水控制

校准输入的步骤如下：1）切断模块电源。使用配置开关选择需要的输入范围。2）接通CPU各模块电源，并稳定15min。3）用一个传感器，将零值信号加到一个输入端。4）读出CPU中测量值。5）调节偏置电位器，使读数为零。6）将一个满刻度信号接入某个输入端，读取CPU的值。7）调节增益电位器，直到CPU的读数为32000。校准EM235职业教育机电一体化专业教学资源库任务二基于PLC的恒压供水控制

模拟量输入模块EM235将模拟量变换为54~10700的数字量，转换后存储在AIW0，将其变换为压力，则压力的计算公式应为：模拟量线性变换

因为该公式可用多个模拟量的反复转换，可设计为通用公式：职业教育机电一体化专业教学资源库任务二基于PLC的恒压供水控制

Hi：输出量最大值，Lo：输出量最小值，K2：输入量最大值，K1：输入量最小值，IN：输入量实际值，OUT：输出量实际值，模拟量线性变换

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1）设置PID指令回路的编号点击编程软件指令树中的“\向导\PID”图标，或执行菜单命令“工具”→“指令向导”，在出现的对话框中，设置PID回路的编号为0。如图4-13所示。设置PID向导

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2）设定值的范围、回路参数职业教育机电一体化专业教学资源库任务二基于PLC的恒压供水控制

3）标定极性、过程变量范围职业教育机电一体化专业教学资源库任务二基于PLC的恒压供水控制

4）分配存储区

PID指令（功能块）使用了一个120个字节的V区参数表来进行控制回路的运算工作；除此之外，PID向导生成的输入/输出量的标准化程序也需要运算数据存储区。职业教育机电一体化专业教学资源库任务二基于PLC的恒压供水控制

5）命名PID子程序、生成中断子程序职业教育机电一体化专业教学资源库任务二基于PLC的恒压供水控制

6）完成配置可以看到一些配置信息。如图4-18所示。在主程序调用PID子程序，便可获得输出。这个输出值有时需进行限制（例如半功率、检修），以满足各种需要。职业教育机电一体化专业教学资源库任务二基于PLC的恒压供水控制整定PID参数

使用控制面板时，首先应将至少有一个PID回路的用户程序下载到CPU，软件必须与S7-200通信，为了显示PID回路的操作，该PLC必须处于运行模式。执行“工具→PID调节控制面板”，将会打开PID整定控制面板，观察到设定值SP、输出MV和过程变量PV的变化曲线和当前的数值。职业教育机电一体化专业教学资源库任务二基于PLC的恒压供水控制

“当前值”区域显示了设定值、采样时间、增益、微分时间的数值。控制器的输出值用带数字值的水平条形图来表示，如图4-19所示。职业教育机电一体化专业教学资源库任务二基于PLC的恒压供水控制

“当前值”区域右边的图形显示区用不同的颜色显示了设定值、过程变量、和输出量相对于时间的曲线。

点击“更新PLC”按钮，将显示的增益、积分时间和微分时间传送入PLC被监视的PID回路中。职业教育机电一体化专业教学资源库任务二基于PLC的恒压供水控制

图形显示下方的“当前PID”选择框用下拉式菜单可以选择希望在控制面板中监视的PID回路。用“设置时间”按钮来使修改后的抽样率生效

图形区的右下侧是图例，标出了设定值、过程变量、和输出量曲线的颜色。职业教育机电一体化专业教学资源库任务二基于PLC的恒压供水控制

点击“调谐参数（分钟）”区内的“高级...”按钮，在弹出的对话框中可以选择是否自动计算滞后值和偏移量，为了尽量减少自整定过程对控制系统的干扰，用户也可以。

设置好参数后，单击“确认”按钮，返回PID整定控制面板的主屏幕。

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1）恢复变频器工厂缺省值。2）设置电动机参数。设置完成后，使P0010=0，变频器处于准备状态，可正常运行。3）设置通信控制参数，如表4-4所示。变频器通信控制参数设置职业教育机电一体化专业教学资源库任务二基于PLC的恒压供水控制变频器通信控制参数设置职业教育机电一体化专业教学资源库任务二基于PLC的恒压供水控制

初始化指令（见图4-20）用于允许、初始化或禁止MM变频器的通信。USS_INIT通信初始化职业教育机电一体化专业教学资源库任务二基于PLC的恒压供水控制

“EN”输入端接SM0.1。字节“Mode”为1将端口0分配给USS协议；为0将端口0分配给PPI协议，并禁止USS协议。双字“Baud”用于设定波特率。双字“Active”用于指定激活哪几台变频器。USS_INIT通信初始化职业教育机电一体化专业教学资源库任务二基于PLC的恒压供水控制变频器通信控制

USS_CTRL指令（见图4-20）用于控制处于激活状态的MM变频器，该指令将用户命令放在一个通信缓冲区内如果由“Drive”指定的变频器被指令中的“Active”参数选中，缓冲区内的命令将被发送到该变频器。职业教育机电一体化专业教学资源库任务二基于PLC的恒压供水控制变频器通信控制

“EN”输入位一般为SM0.0。“RUN”控制变频器为1或是0。方向输入位“DIR”用于设置变频器的运动方向，0和1分别表示逆时针和顺时针方向。职业教育机电一体化专业教学资源库任务二基于PLC的恒压供水控制变频器通信控制

字节“Drive”是DRV_CTRL命令发送给MM变频器的站地址（0~31）。实数“Speed_SP”是用满速的百分比表示的速度设定值（-200.0%~200.0%）。该值为负时使变频器反方向旋转。“Resp_R”位用于确认从变频器来的响应。职