课题五-PLC综合应用技术

任务1步进电动机的PLC控制任务2两台PLC的主从通信任务3PLC与变频器控制电动机多段速运行任务4基于PLC、触摸屏、变频器的小车运料系统控制任务1步进电动机的PLC控制

学习目标1．掌握步进驱动器的连接方法。2．掌握脉冲输出指令的功能及使用方法。3．能正确进行PLC、驱动器、步进电动机之间的连接。4．能使用脉冲输出指令编写控制程序。

工作任务本工作任务就是要求使用PLC功能指令中的脉冲输出指令，设计一个简单的步进电动机正反转PLC控制系统。任务要求：（1）按下正转启动按钮SB1，步进电动机正转；按下反转启动按钮SB2，步进电动机以相同的转速反转，并转过相同的角度。按下停止按钮SB3，步进电动机停转。（2）具有短路保护等必要的保护措施。

任务分析本任务中通过步进驱动器控制步进电动机运转所需要的输入脉冲和方向信号。由于输入脉冲信号的频率较高，PLC必须采用晶体管输出型的CPU模块，本任务使用S7-200CPU226（DC/DC/DC）。本任务中，PLC是通过驱动器驱动步进电动机的，因此驱动器属于直接的被控对象（或负载），即输出元件，应与PLC的输出端子相连接，步进电动机直接再与步进驱动器相连接即可。本任务使用PLC的脉冲输出指令设计程序。相关知识一、步进电动机简介

二、步进电动机驱动器步进电动机驱动器的作用是把控制系统发出的脉冲信号，加以放大以驱动步进电动机。本任务中采用YKA2404MC型细分驱动器。其驱动电压为DC12～40V，采用单电源供电。适配电流在4.0A以下、外径42～86mm的各种型号的二相混合式步进电动机。1．指示灯、端子及接线2．细分设定

3．步进电动机驱动器使用注意事项三、脉冲输出PLS（Pulse）指令1．高速脉冲发生器S7-200晶体管输出型的PLC有PTO/PWM两台高速脉冲发生器，高速脉冲输出频率可达20kHz，其中一台发生器指定给数字输出点Q0.0，另外一台发生器则指定给数字输出点Q0.1。PTO（PulseTrainOutput，脉冲串输出）发生器PWM（PulseWidthModulation，脉冲宽度调制）发生器2．PLS指令PLS指令使PLC输出端产生高速脉冲，用来驱动负载实现精确控制。3．PTO/PWM控制寄存器4．单段PTO操作5．单段PTO的编程任务实施一、I/O地址分配二、绘制PLC控制线路图

三、设计梯形图程序1．创建及保存项目2．编辑符号表

3．编写并输入梯形图程序

四、线路安装

五、运行及调试程序1．建立计算机与PLC通信联系2．编译、下载程序3．设置步进驱动器参数（1）设定细分数参照表5—1—3，使用步进驱动器上的细分设定开关来设定细分数。在系统频率允许的情况下，尽量选用高细分数。（2）设定步进电动机工作电流4．运行与调试程序六、整理技术文件知识拓展一、多段PTO操作1．多段管线模式多段管线中，CPU在变量存储区（V）建立一个包络表。包络表中存储各个脉冲串的控制参数。多段管线用PLS指令启动。多段管线作业中，CPU自动从包络表中按顺序读出每个脉冲串的控制参数，并实施脉冲串输出。当执行PLS指令时，包络表内容不可改变。2．计算包络表中的数值PTO发生器的多段管线功能在实际应用中非常有用，例如步进电动机的控制，控制时步进电动机的转动受脉冲控制。【例】根据控制要求列出PTO包络表。步进电动机的运动控制要求如图所示。从A点到B点为启动加速过程，从B到C为恒速运行过程，从C到D为减速停止过程。二、多段PTO的编程用一个子程序实现PTO初始化，首次扫描（SM0.1）时从主程序调用初始化子程序，执行初始化操作。初始化操作步骤如下：（1）首次扫描（SM0.1）时将输出Q0.0或Q0.1复位（置0），并调用完成初始化操作的子程序。（2）在初始化子程序中，根据控制要求设置控制字并写入SMB67或SMB77特殊存储器。（3）将包络表的首地址（16位）写入在SMW168（或SMW178）。（4）在变量存储器V中，写入包络表的各参数值。一定要在包络表的起始字节中写入段数。在变量存储器V中建立包络表的过程也可以在一个子程序中完成，在此只须调用设置包络表的子程序。（5）设置中断事件并全局开中断。如果想在PTO完成后，立即执行相关功能，则须设置中断，将脉冲串完成事件（中断事件号19）连接一中断程序。（6）执行PLS指令，使S7-200为PTO发生器编程，高速脉冲串由Q0.0或Q0.1输出。（7）退出子程序。三、PWM操作PWM是脉宽可调的高速脉冲输出，通过控制脉宽和脉冲的周期，实现控制任务。1．周期和脉宽周期和脉宽时基为微秒或毫秒，均为16位无符号数。周期的范围从50~65535微秒或从2~65535毫秒。2．更新方式改变PWM波形的方法有两种：同步更新和异步更新。四、PWM的编程

任务1初识PLC学习目标任务2两台PLC的主从通信1．了解通信基础知识以及S7-200PLC的通信方式。2．理解PPI通信协议以及PPI通信时的数据表含义。3．掌握网络读/写指令的功能及其使用方法。4．会制作PROFIBUS网络电缆并能正确连接PPI通信网络。5．会设置PPI通信参数并能编写两台S7-200PLC的主从通信程序。

工作任务本任务是使用PLC的网络读/写指令，实现上述两台PLC之间的数据交换。任务要求：（1）两台S7-200PLC中，一台CPU226站地址为2（PPI/主站）；另一台CPU226站地址为3（从站）；工作任务编程用的PC机的站地址为0。要求用主站PLC（称为主机）的IB0控制从站PLC（称为从机）的QB0，用从站PLC的IB0控制主站PLC的QB0。（2）具有短路保护等必要的保护措施。

任务分析两台S7-200PLC之间要实现PPI主/从通信，关键要做好三个方面的事情：第一是物理连接,一般用通信电缆（带网络连接器的PROFIBUS网络电缆）；第二是通信协议，主要是设置好通信参数；第三是通信程序，要使用网络读/写指令编程。相关知识一、通信基础知识1．基本概念（1）并行通信与串行通信（2）异步通信与同步通信（3）信号的调制和解调2．通信方式3．通信参数

4．串行通信接口标准

5．通信协议二、S7-200PLC的通信1．网络部件2．PPI通信协议

3．单主站PPI通信方式（1）单主站/单从站网络

（2）单主站/多从站网络

三、S7-200PLC网络读/写指令S7-200PLC提供网络读/写指令，用于S7-200之间采用PPI协议进行连网通信。S7-200默认运行模式为从站模式，但在用户应用程序中可将其设置为PPI/主站运行模式与其他从站进行通信，用网络读/写指令对其他从站中的数据进行读写。网络读/写指令只能由在网络中充当主站的PLC执行。从站PLC不必做通信编程，只需准备通信数据，让主站读写（取送）有效即可。1．网络读（NETR）指令2．网络写（NETW）指令3．数据传送表（TBL）4．设定通信协议任务实施一、I/O地址分配

每台S7-200PLC都可以只用1只按钮或单开关作为输入元件与输入端子相连接。另外，不需要接输出元件，直接根据主站PLC的输出指示灯Q0.7和从站PLC的输出指示灯Q0.0是否点亮判断通信是否成功实现。二、绘制PLC控制线路图根据任务要求和I/O地址分配，只要在通信网络基础上，每台S7-200PLC都用1只按钮或单开关作为输入元件与输入端子相连接，再分别接上电源线即可。三、设计梯形图程序1．创建及保存项目2．编辑符号表3．设置数据缓冲区4．编写梯形图程序四、线路安装根据PLC硬件接线图，完成线路安装，并检查确认线路安装正确。五、运行及调试程序1．用PC/PPI电缆分别单独连接各台PLC，并建立计算机与PLC通信联系。在编程软件中通过“系统块”分别将地址设置为2和3，并分别下载到各自PLC。

2．利用PROFIBUS网络电缆把各台PLC中用作PPI通信的端口0连接后，再用PC/PPI编程电缆连接到PROFIBUS网络电缆的编程口，将主站的运行开关拨到STOP状态。利用SETP7-Micro/WINV4.0软件搜索网络中的两个站，如果能全部搜索到表明网络连接正常。3．编译、下载程序编译两台PLC的主/从通信梯形图，并下载到主机中。4．运行与调试程序知识拓展一、利用指令向导实现PPI通信除了使用网络读/写指令自己编写程序外，还可以利用SETP7-Micro/WIN提供的指令向导功能，由指令向导编写好程序，用户只要直接使用其程序即可实现PPI通信。二、S7-200支持的其他几种通信协议S7-200CPU除了支持PPI通信协议，还支持以下几种通信协议。1．MPI协议

2．PROFIBUS协议

3．用户自定义协议（自由口通信模式）

4．USS协议

5．TCP/IP协议三、多主站PPI通信方式1．多主站/单从站网络

2．多主站/多从站网络

任务3PLC与变频器控制电动机多段速运行学习目标1．了解MM440变频器的特点。2．理解MM440变频器常用参数的含义。3．掌握MM440变频器的安装及调试方法。4．会进行PLC和变频器之间端子的直接连接。5．能使用PLC控制变频器进行逻辑切换。工作任务本任务是使用S7-200PLC和MM440变频器联机控制实现电动机多段速运转。任务要求：（1）速度和方向的变化按下图要求，延时为10s。（2）具有短路保护等必要的保护措施。

任务分析本任务属于多段频率调速，由于是15段速，需要使用MM440变频器（MM420变频器最多只能控制7段频率调速）。本任务的程序设计比较简单，采用基本逻辑指令即可。运行调试程序前必须先对变频器参数复位，然后按所用的电动机铭牌设置电动机参数，再根据控制要求设置15段速固定频率控制参数。相关知识一、MICROMASTER440变频器简介二、MM440变频器的电路三、MM440变频器调试1．MM440变频器参数分类显示参数为只读参数，以r××××表示。设定参数为可读写的参数，以P××××表示。2．调试步骤通常一台新的MM440变频器一般需要按如下三个步骤进行调试：

（1）参数复位（2）快速调试（3）功能调试任务实施一、I/O地址分配

二、绘制PLC硬件接线图

三、设计梯形图程序1．创建及保存项目2．编辑符号表

3．编写并输入梯形图程序PLC程序应包括以下控制：（1）按下正转启动按钮SB1时，PLC的Q0.4应置位为ON，允许电动机运行。（2）PLC输出接口状态、变频器输出频率、电动机转速变化。（3）按下停止按钮SB2时，PLC的Q0.4应复位为OFF，电动机停止运行。四、线路安装及检查完成线路安装，并检查确认线路安装正确。五、运行及调试程序

1．检查确认线路安装正确后给PLC接通电源。

2．建立计算机与PLC通信联系。3．编译、下载程序。4．检查确认线路安装正确后给变频器接通电源。5．恢复变频器出厂默认值。P0010设为30，P0970设为1，按下变频器操作面板上的“P”键，开始进行复位操作，此过程约需要3min。6．设置电动机参数。电动机参数设置后，设P0010为0，变频器当前处于准备状态，可正常运行。7．设置MM440变频器的15段固定频率控制参数。MM440变频器数字输入“5”、“6”、“7”、“8”端子通过P0701、P0702、P0703、P0704参数设为15段固定频率控制端，每一频段的频率分别由P1001～P1015参数设置。变频器数字输入“16”端子设为电动机运行/停止控制端，由P0705参数设置。8．按下表进行操作，观察系统运行情况并做好记录。如出现故障，应立即切断电源，分析原因、检查电路或变频器参数或梯形图，排除故障后，方可进行重新调试，直到系统功能调试成功为止。任务4基于PLC、触摸屏、变频器的小车运料系统控制学习目标1．了解触摸屏的原理与功能。2．掌握EB500软件的使用方法。3．掌握设定触摸屏变量与PLC寄存器对应关系的方法。4．会对触摸屏变量进行定义、参数设置，并能制作画面。5．能正确连接PLC与触摸屏，并会编写PLC与触摸屏联合应用时的梯形图。6．能够正确进行PLC、触摸屏及变频器联机调试。

工作任务本任务完成基于PLC、触摸屏、变频器的小车运料工作控制系统设计。任务要求：（1）小车的前进和后退由三相异步电动机拖动，用西门子MM440变频器实现调速，前进时电动机工作频率为20Hz，后退时电动机工作频率为

－30Hz。（2）小车在启动之前如果不在A点，可以通过手动调整按钮让小车前进或者后退。按下停止按钮，小车完成本次循环后停在A点，前面循环过的次数仍然保留，在完成全部工作后再次启动时才清零。（4）具有短路保护等必要的保护措施。

（3）本系统的操作由MT506MV触摸屏实现，触摸屏上应有必要的数值显示、数值输入、位状态显示等。任务分析小车运料工作任务的实现采用基本逻辑指令即可设计程序。本任务由于在PLC基础上加入了变频器和触摸屏控制，因此不仅要考虑加入变频器控制调速后一些参数的设置以及相应程序的设计，还要考虑加入触摸屏操作后触摸屏的变量与PLC寄存器对应关系以及相关联的梯形图的编写。相关知识一、人机界面（HMI）概述1．人机界面的基本概念人机界面（HumanMachineInterface）又称为人机接口，简称为HMI。从广义上说，HMI泛指计算机与操作人员交换信息的设备。在控制领域，HMI一般特指用于操作人员与控制系统之间进行对话和相互作用的专用设备。2．人机界面的分类现在的人机界面几乎都使用液晶显示屏，小尺寸的人机界面只能显示数字和字符，称为文本显示器（TextDisplay，TD），大一些的可以显示点阵组成的图形，如操作员面板（OperatorPanel，OP）、触摸屏（TouchPanel，TP）。3．触摸屏的工作原理4．人机界面的功能二、MT500系列触摸屏简介MT500系列触摸屏是专门面向PLC应用的，它不同于一些简单的仪表式或其他一些简单的控制PLC的设备，其功能强大，使用方便，非常适合现代工业越来越庞大的工作量及功能的需求。三、WeinView500的软件WeinView500常用软件有EasyManager、PLCAddressView和EasyBuilder。

任务实施一、I/O地址分配二、绘制PLC硬件接线图

三、触摸屏变量与PLC寄存器的对应关系设置

四、制作触摸屏画面1．创建及保存工程2．系统参数和窗口属性设置（1）系统参数设置

（2）窗口属性设置

3．切换开关元件的触摸键制作PLC的输入元件如启动按钮、停止按钮、点动前进按钮、点动后退按钮等元件需要在触摸屏上制作触摸键，属于位状态切