第三章 传送带的调速控制

01项目描述任务1变频器的多段速控制任务2模拟量对变频器的控制传送带的调速控制020304任务3ModbusRTU通信控制项目描述项目描述现要设计一条生产线，该产线上的传送带由控制面板的按钮控制，通过控制面板能够控制传送带的启动、停止、加速和减速。输送带的控制部分采用三菱FR-E700系列变频器，西门子S7-1200系列PLC。任务1变频器多段速控制任务1变频器多段速控制-任务目标知识目标

（1）了解变频器的多段速控制方法及给定原理；（2）了解PLC的数据结构与类型。能力目标（1）掌握变频器多段速参数的设置方法，会正确接线和调试；（2）掌握通过数据转换至PLC输出的编程技巧。素养目标（1）倡导自强不息、坚忍刚毅的精神；（2）引导学生形成正确的价值观、人生观、就业观。任务1变频器多段速控制-任务描述本任务采用多段速度的控制方法，通过升降速按钮调节速度，最小频率5Hz，最高频率为50Hz，频率间隔为5Hz。具体控制要求如：（1）共10段速度可调节，最小频率为5Hz，最大频率为50Hz，频率间隔为5Hz；（2）设置2个按钮多段速度的调节，每按压一次升速按钮，频率上升5Hz，直至最高频率50Hz；每按压一次降速按钮，频率下降5Hz，直至最低频率5Hz；（3）设置启动、停止按钮各1个，控制传送带的启停。任务1变频器多段速控制-任务分析变频器的多段速控制，即为通过变频器的数字量输入端子的组合控制，实现对电机的多段速度的运行控制。本任务需要控制10个固定频率，可将端子状态按二进制编码顺序排列，4个输入端的排列组合的二进制数值为0～15，能实现15段速度的控制，满足本任务要求。任务1变频器多段速控制-任务知识一、变频器多段速控制三菱FR-E700变频器端子接线图任务1变频器多段速控制-任务知识二、二进制数据转换变频器的多段速控制是通过变频器的多个端子ON、OFF的组合操作实现，在表3-1中的15段速度的4个端子组合而成的二进制编码数值为1～15。大多变频器的1速～15速对应与二进制编码的数值为1～15，这样通过二进制编码方式进行变频器的多速段控制，会简化PLC的控制程序。PLC的4个输出端子对应接入变频器的的4个多速段控制端子后，可对PLC的4个输出端直接赋值二进制数值即可设置对应速度段。端子低速中速高速4速5速6速7速8速9速10速11速12速13速14速15速RL100110101010101RM010101100110011RH001011100001111REX000000011111111十进制124356789101112131415寄存器位7位6位5位4位3位2位1位0MB0M0.7M0.6M0.5M0.4M0.3M0.2M0.1M0.0QB0--------Q0.3Q0.2Q0.1Q0.0寄存器与PLC输出位进行连接变频器的多段速端子控制任务1变频器多段速控制-任务实施一、I/O分配输入输出地址功能外接元件地址功能外接元件I0.0输送带启动SB1Q0.0多速段控制变频器RL端子I0.1输送带停止SB2Q0.1多速段控制变频器RM端子I0.2输送带升速SB3Q0.2多速段控制变频器RH端子I0.3输送带减速SB4Q0.3多速段控制变频器REX端子

Q0.4变频器运行变频器STF端子变频器的多段速端子控制变频器的多段速端子控制变频器端子PLC端子1速2速3速4速5速6速7速8速9速10速RLQ0.01010101010RMQ0.10110011001RHQ0.20001111000REXQ0.30000000111二进制编码数值12345678910频率设定值5Hz10Hz15Hz20Hz25Hz30Hz35Hz40Hz45Hz50Hz任务1变频器多段速控制-任务实施二、电气原理图设计

任务1变频器多段速控制-任务实施三、变频器参数设置

参数编号参数名称设定值说明Pr.1上限频率50Hz最高输出频率Pr.79运行模式旋转2外部端子控制运行模式Pr.184RES端子功能选815速选择Pr.6低速频率设定5Hz1速频率设定Pr.5中速频率设定10Hz2速频率设定Pr.244速频率设定15Hz3速频率设定Pr.4高速频率设定20Hz4速频率设定Pr.255速频率设定25Hz5速频率设定Pr.266速频率设定30Hz6速频率设定Pr.277速频率设定35Hz7速频率设定Pr.2328速频率设定40Hz8速频率设定Pr.2339速频率设定45Hz9速频率设定Pr.23410速频率设定50Hz10速频率设定任务1变频器多段速控制-任务实施四、PLC编程

任务1变频器多段速控制-任务实施四、PLC编程

任务1变频器多段速控制-任务实施四、PLC编程

任务1变频器多段速控制-任务实施四、PLC编程

任务2模拟量对变频器的控制任务2模拟量对变频器的控制-任务目标知识目标

（1）了解PLC各模拟量模块的技术规范；（2）掌握NORM_X标准化指令与SCALE_X缩放指令的使用方法。能力目标（1）会完成PLC与变频器的接线；（2）会进行变频器的参数设置；（3）会使用PLC模拟量对变频器调速控制的程序编写和调试。素养目标（1）倡导学无止境的精神；（2）引导学生学习知识能够融会贯通。任务2模拟量对变频器的控制-任务描述本任务使用PLC的模拟量输出对一传送带进行调速控制。具体控制要求如：（1）通过两个按钮分别增加和减小PLC内部寄存器的数值，从而调节变频器的频率，实现输送带速度的调节。（2）设置启动、停止按钮各1个，控制传送带的启停。任务2模拟量对变频器的控制-任务分析本任务先将一个数值赋值给PLC内部寄存器，通过两个按钮对该数值进行定值增加和减小，PLC的模拟量输出传送给变频器，从而调节输送带速度。通过PLC的数字量输出控制变频器的启停即可满足要求。任务2模拟量对变频器的控制-任务知识型号订货号分辨率负载信号类型量程范围CPU本体模拟量输入-10位0～10V0～27648SM12314x模拟量输入6ES7231-4HD32-0XB012位+符号位±10V，±5V，±2.5V-27648～276480～20mA，4～20mA0～27648SM12314x模拟量输入6ES7231-5ND32-0XB015位+符号位±10V,±5V,±2.5V，±1.25V-27648～276480～20mA，4～20mA0～27648SM12318x模拟量输入6ES7231-4HF32-0XB012位+符号位±10V，±5V，±2.5V-27648～276480～20mA，4～20mA0～27648SM12344x模拟量输入/2x模拟量输出6ES7233-4HE32-0XB012位+符号位±10V，±5V，±2.5V-27648～276480～20mA，4～20mA0～27648SB12311x模拟量输入6ES7231-4HA30-0XB011位+符号位±10V，±5V，±2.5V-27648～276480～20mA0～27648型号订货号分辨率负载信号类型量程范围CPU本体模拟量输入-10位0～20mA0～27648SM12322x模拟量输出6ES7232-4HB32-0XB014位±10V-27648～2764813位0～20mA，4～20mA0～27648SM12324x模拟量输出6ES7232-4HD32-0XB014位±10V-27648～2764813位0～20mA，4～20mA0～27648SM12344x模拟量输入/2x模拟量输出6ES7233-4HE32-0XB014位±10V-27648～2764813位0～20mA，4～20mA0～27648SB12321x模拟量输出6ES7232-4HA30-0XB012位±10V-27648～2764811位0～20mA0～27648模拟量输入模拟量输出一、PLC模拟量模块任务2模拟量对变频器的控制-任务知识二、模拟量量程计算任务2模拟量对变频器的控制-任务知识二、模拟量量程计算任务2模拟量对变频器的控制-任务知识二、模拟量量程计算任务2模拟量对变频器的控制-任务实施一、PLC的IO分配输入输出地址功能外接元件地址功能外接元件I0.0变频器启动SB1Q0.0变频器运行变频器STF端子I0.1变频器停止SB2AQ0模拟量输出变频器2号端子I0.2变频器升速SB3

I0.3变频器减速SB4

任务2模拟量对变频器的控制-任务实施二、电气原理图设计任务2模拟量对变频器的控制-任务实施三、变频器参数设置参数编号参数名称设定值说明Pr.1上限频率50Hz最高输出频率Pr.79运行模式旋转2外部端子控制运行模式Pr.73端子2输入0端子2输入0～10VPr.125模拟量输入偏置25改变5V输入时的频率任务2模拟量对变频器的控制-任务实施四、PLC编程任务2模拟量对变频器的控制-任务实施四、PLC编程任务2模拟量对变频器的控制-任务实施四、PLC编程任务2模拟量对变频器的控制-任务实施四、PLC编程任务3ModbusRTU通信控制任务3ModbusRTU通信控制-任务目标知识目标

（1）了解ModbusRTU通讯协议的基础知识；（2）掌握PLC及变频器通信参数的含义。能力目标（1）会进行PLC与变频器的安装接线和调试；（2）会用轮询读写的方式编写PLC与变频器ModbusRTU通信的程序。素养目标（1）倡导勇于开拓的创新精神；（2）培养学生的信息化素养。任务3ModbusRTU通信控制-任务描述本任务采用ModbusRTU通信协议使PLC对变频器的控制，驱动一输送带设备。具体控制要求如：（1）通过通信控制变频器的启动、停止及运行频率的设定；（2）通过通信读取变频器的运行频率、运行电流值。任务3ModbusRTU通信控制-任务分析三菱FR-E700系列变频器自带RS485的串行通信接口，并支持ModbusRTU通信协议。西门子S7-1200系列PLC需要安装具有串行通信接口的CM1241通讯模块或CB1241信号板后与变频器建立通信。PLC设置启动、停止按钮各1个，控制传送带的启停。设置2个按钮用于速度的调节，每按压一次升速按钮，频率上升5Hz，直至最高频率50Hz；每按压一次降速按钮，频率下降5Hz，直至最低频率5Hz。任务3ModbusRTU通信控制-任务知识Modbus是一种串行通信协议，是Modicon公司（现在的施耐德电气SchneiderElectric）于1979年为使用可编程逻辑控制器（PLC）通信而发表。Modbus已经成为工业领域通信协议的业界标准，并且现在是工业电子设备之间常用的连接方式。Modbus是一种单主/从通信协议。MODBUS网络上只有一个主站，主站没有地址，从站的地址范围为0-247，其中0为广播地址，从站的实际地址为1-247。Modbus协议包括RTU、ASCII、TCP，其中ModbusRTU为最常用的，也是本任务中所用的协议。一、ModbusRTU通信概述任务3ModbusRTU通信控制-任务知识二、ModbusRTU通信指令任务3ModbusRTU通信控制-任务知识二、ModbusRTU通信指令任务3ModbusRTU通信控制-任务知识二、ModbusRTU通信指令MODEModbus功能DATA_LENDATA_ADDR操作0011～2000或1～1992个位1～9999读1个或多个输出位0021～2000或1～1992个位10001～19999读1个或多个输入位0031～125或1～124个字40001～49999或400001～465535读1个或多个保持寄存器0041～125或1～124个字30001～39999读1个或多个输入字104041～125或1～124个字00000～65535读1个或多个输入字1051个位1～9999写1个输出位1061个字40001～49999或400001～465535写1个保持寄存器2151～1968或2～1960个位1～9999写多个输出位2162～123或1～122个字40001～49999或400001～465535写多个保持寄存器2151～1968或2～1960个位1～9999写1个或多个输出位2162～123或1～122个字40001～49999或400001～465535写1个或多个保持寄存器1111读取从站通信状态字和事件计数器。状态字指示忙闲情况（0为不忙，0xFFFF为忙）。每成功完成一条消息，事件计数器的计数值递增。对于该功能，Modbus_Master的DATA_ADDR和DATA_LEN操作数都将被忽略。8008利用数据诊断代码0x0000检查从站状态，每个请求1个字。8108利用数据诊断代码0x000A重新设置从站事件计数器每个请求1个字。Modbus功能任务3ModbusRTU通信控制-任务实施一、PLC的IO分配输入输出地址功能外接元件地址功能外接元件I0.0变频器启动SB1I0.1变频器停止SB2I0.2变频器升速SB3

I0.3变频器减速SB4

任务3ModbusRTU通信控制-任务实施二、电气原理图设计任务3ModbusRTU通信控制-任务实施三、PLC通信接口的连接针脚编号功能名称说明1GND逻辑接地或通信接地2TxD+1用于连接RS422输出，不适用于RS4853TxD+信号B（RxD/TxD+），输入/输出4RTS请求发送（TTL电平）输出5GND逻辑接地或通信接地6PWR+5V与100Ω串联电阻输出7空未连接8TxD-信号A（RxD/TxD-），输入/输出9TxD-1用于连接RS422输出，不适用于RS485SHELL外壳机壳接地任务3ModbusRTU通信控制-任务实施四、变频器接口连接任务3ModbusRTU通信控制-任务实施四、变频器接口连接任务3ModbusRTU通信控制-任务实施五、变频器参数设置参数编号参数名称设定值说明Pr.1上限频率50Hz最高输出频率Pr.79运行模式旋转0外部端子控制运行模式Pr.117通讯站号1变频器站地址Pr.118通讯速率192通讯速率设置为19200bpsPr.120奇偶校验2偶校验，停止1位Pr.338通讯运行指令权0启动指令权通讯Pr.339通讯速率指令权0频率指令权通讯Pr.340通讯启动模式选择1网络运行模式Pr.502通讯异常时停止模式选择0通讯异常后变频器自由停止Pr.549通讯协议选择1选择ModbusRTU协议任务3ModbusRTU通信控制-任务实施五、变频器参数设置寄存器定