《PLC应用项目工单实践教程》课件 模块8 S7-1500系列PLC模拟量的应用

《PLC应用项目工单实践教程（S7-1500）》模块1

S7-1500PLC初步使用模块2S7-1500PLC位指令应用模块3S7-1500PLC定时器/计数器指令应用模块4S7-1500PLC其它基础指令应用模块5组织块的编程及应用模块6函数、函数块、数据块及应用模块7S7-1500系列PLC顺序控制设计法的应用模块8S7-1500系列PLC模拟量的应用模块9S7-1500PLC网络通信应用教材章节目录项目8.1炉温读取——A/D模块应用项目8.2

电动风门执行器控制——D/A模块应用项目3.3恒压供水——闭环模拟量PID控制

章节测试模块8S7-1500系列PLC模拟量的应用目录1、学习目标项目8.1炉温读取——A/D模块应用控制要求2硬件电路设计3项目知识储备45项目实施学习目标1项目扩展6返回学习目标学习目标知识目标了解温度传感器的基本知识了解温度变送器的功能了解数模转换的概念技能目标热电阻接线变送器接线数学函数和转换操作2、控制要求项目8.1炉温读取——A/D模块应用控制要求2硬件电路设计3项目知识储备45项目实施学习目标1项目扩展6控制要求

某工厂有一台时效炉，在达到预定温度185℃时，工艺要求炉内保持恒温状态6小时，所以需要实时对炉温进行监测，防止炉内温度过高或过低。要求使用分度号PT100的温度传感器，输出4～20mA、量程0-300℃的温度变送器，以及西门子S7-1500PLC对炉温数值进行读取。3、硬件电路设计项目8.1炉温读取——A/D模块应用控制要求2硬件电路设计3项目知识储备45项目实施学习目标1项目扩展6硬件电路设计

4、项目知识储备项目8.1炉温读取——A/D模块应用控制要求2硬件电路设计3项目知识储备45项目实施学习目标1项目扩展6项目知识储备

1.温度检测2.温度传感器2.1热电阻

热电阻是中低温测量最常用的一种温度检测元件，它是基于金属导体的电阻值随温度增加而增加这一特性来进行温度测量的，具有测量精度高，性能稳定等特点，可以测量-200到600℃范围温度，不同产品测温范围不同。温度检测的方法有很多种，常见的是利用膨胀测温法，如温度计。项目知识储备

热电阻有铂热电阻、铜热电阻、铟热电阻等。普通封装型铠装和防爆项目知识储备

温度（℃）0102030405060708090电阻值Ω-20018.49----------10060.2556.1952.1148.0043.3739.7135.5331.3227.0822.80-0100.0096.0992.1688.2284.2780.3176.3272.3368.3364.300100.00103.90107.79111.67115.34119.40123.24127.07130.89134.70100136.50142.29146.06149.82153.58157.31161.04164.76168.46172.16200175.84179.51183.17186.32190.45194.07197.69201.29204.88208.45300212.02215.57219.12222.65226.17229.67233.17236.65240.13243.59400247.04250.48253.90257.32260.72264.11267.49270.86274.22277.56500280.90284.22287.53290.83294.11297.39300.65303.9307.15310.38600313.59316.80319.99323.18326.35329.51332.66335.79338.92342.03700345.13348.22351.30354.37357.42360.47363.50366.52369.53372.52800375.51378.48381.45384.4387.34390.26----项目知识储备

2.温度传感器2.2热电偶

热电偶可将被测温度转换为毫伏级热电动势信号，属于自发电型传感器，它是两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一个大小的电流，这种现象称为热电效应。项目知识储备

3.变送器

变送器是把传感器的输出信号转变为可被控制器识别的信号的转换器，主要有温度变送器、压力变送器、流量变送器等。变送器有两线制和四线制之分，两线制变送器居多，变送器的选型通常根据安装条件、环境条件、仪表性能、经济性和应用介质等方面考虑。电压型电流型项目知识储备

4.采集模拟量输入

采集现场的模拟量信号，需要使用到PLC的硬件，可以使用紧凑型CPU，其集成了模拟量输入/输出模块采集模拟量输入，如使用CPU1511C-1PN；也可以使用标准型CPU，安装模拟量输入模块采集模拟量输入，如使用CPU1511-1PN和AI8xU/I/RTD/TCST。4.1紧凑型CPU1511C-1PN

紧凑型CPU1511C-1PN集成了模拟量输入/输出模块，有5个模拟量输入通道，测量类型包括电压、电流、电阻、热电阻，可组态诊断和按通道设置超限时的硬件中断。项目知识储备

（1）通道可测量类型通道0到3，可分别设置不同的电压测量方式通道0到3，可分别设置不同的电流测量方式通道4可设置为电阻测量方式或热电阻测量方式（2）测量类型的范围电压：1～5V0～10V±5V±10V电流：4线制变送器0～20mA4～20mA±20mA电阻：150Ω300Ω600Ω热电阻：Pt100(标准型和气候型Ni100(标准型和气候型）项目知识储备

电压输入接线图4线制测量传感器接线图5、项目实施项目8.1炉温读取——A/D模块应用控制要求2硬件电路设计3项目知识储备45项目实施学习目标1项目扩展6项目实施

1.硬件接线。根据硬件电路设计图对硬件进行接线。2.硬件组态（1）创建项目，插入CPU1511C-1PN控制器。（2）在常规选项中，选择“输出模板”中的“输入”，可以统一设置所有输入模块通道参数。在选用各通道的“参数设置”时，如果选择“来自模板”，就可以直接使用模板所设置参数，不需要再进行参数设置。项目实施

（3）当所选用的通道参数设置与模板不同，需要在常规选项中，选择输入，通道0，将“参数设置”更改为“手动”项目实施

（4）在“测量”属性中，设置测量类型。鼠标单击测量类型文本框的，选择“电流（4线制变送器）”。项目实施

3.编写程序（1）打开MAIN[OB1]，基本指令中找到转换操作，选NORM_X标准化指令，拖入到程序段中，MIN设置为0，MAX设置为27648，VALUE设置为地址IW0，OUT设置为MD10。（2）基本指令中找到转换操作，选SCALE_X缩放指令，拖入到程序段中，MIN设置为0.0，MAX设置为300.0，VALUE设置为地址MD10，OUT设置为MD20，如图8-16所示。（3）编写后进行编译。6、项目扩展项目8.1炉温读取——A/D模块应用控制要求2硬件电路设计3项目知识储备45项目实施学习目标1项目扩展6项目扩展

使用输出0～10V、量程0-300℃的温度变送器，测量温度值保存在MD20中。1、学习目标项目8.2

电动风门执行器控制—D/A模块应用控制要求2硬件电路设计3项目知识储备45项目实施学习目标1项目扩展6返回学习目标学习目标知识目标了解电动风门执行器的基本知识了解数模转换的概念技能目标能够使用电动风门执行器能够使用数学函数和转换操作2、控制要求项目8.2

电动风门执行器控制—D/A模块应用控制要求2硬件电路设计3项目知识储备45项目实施学习目标1项目扩展6控制要求

某电厂锅炉，在煤粉燃烧的过程中要配合不同的进风量，需要调节送风机风门挡板的开合角度控制进风量。要求使用模拟量4～20mA的电动风门执行器和西门子S7-1500PLC对风门开度进行控制。3、硬件电路设计项目8.2

电动风门执行器控制—D/A模块应用控制要求2硬件电路设计3项目知识储备45项目实施学习目标1项目扩展6硬件电路设计

4、项目知识储备项目8.2

电动风门执行器控制—D/A模块应用控制要求2硬件电路设计3项目知识储备45项目实施学习目标1项目扩展6项目知识储备

1.电动风门执行器

电动风门执行器常用于风门挡板开度的控制，按输入电压类型分为交流型和直流型，按控制方式分为开关控制和模拟量控制，开关控制可以控制风门旋转，开度需要人工判断，而模拟量控制可以根据输入的模拟量信号对应设定的开度项目知识储备

1.电动风门执行器

电动风门执行器的模拟量输入信号可以是0～10V，也可以是4～24mA,其对应开度为0～90°，通过配置不同的拨码开关，可以调整旋转方向，对于支持不同电压和电流输入范围的电动风门执行器，拨码开关还可以转换其范围。项目知识储备

2.PLC的模拟量输出

PLC输出模拟量信号，需要使用到PLC的硬件，可以使用紧凑型CPU，其集成了模拟量输入/输出模块采集模拟量输入，如使用CPU1511C-1PN；也可以使用标准型CPU，安装模拟量输入模块采集模拟量输入，如使用CPU1511-1PN和AQ4xU/IST。（1）通道可测量类型通道0到1，可分别设置的电压输出和电流输出（2）输出类型的范围电压：0～10V1～5V±10V电流：0～20mA4～20mA±20mA项目知识储备

电压输出接线图电流输出接线图5、项目实施项目8.2

电动风门执行器控制—D/A模块应用控制要求2硬件电路设计3项目知识储备45项目实施学习目标1项目扩展6项目实施

1.硬件接线。根据硬件电路设计图对硬件进行接线。2.硬件组态（1）创建项目，插入CPU1511C-1PN控制器。项目实施

（2）在常规选项中，选择“输出模板”中的“输出”，可以统一设置所有输入模块通道参数。在选用各通道的“参数设置”时，如果选择“来自模板”，就可以直接使用模板所设置参数，不需要再进行参数设置。项目实施

（3）当所选用的通道参数设置与模板不同，需要在常规选项中，选择设置对应的输出通道，如启用了通道0,将“参数设置”更改为“手动”。项目实施

（4）在“输出”属性中，设置输出类型。鼠标单击输出类型文本框的“”，选择“电压”。（5）在“输出”属性中，设置测量范围。输出范围需选择0到10V。项目实施

（5）在“对CPUSTOP模式的响应”属性中，可以选择“关断”、“保持上一个值”或“输出替换值”。项目实施

3.编写程序（1）打开MAIN[OB1]，基本指令中找到转换操作，选NORM_X标准化指令，拖入到程序段中，MIN设置为0.0，MAX设置为90.0，VALUE设置为地址MD10，OUT设置为MD20。（2）基本指令中找到转换操作，选SCALE_X缩放指令，拖入到程序段中，MIN设置为0，MAX设置为27648，VALUE设置为地址MD20，OUT设置为QW0，如图8-28所示。（3）编写后进行编译。6、项目扩展项目8.2

电动风门执行器控制—D/A模块应用控制要求2硬件电路设计3项目知识储备45项目实施学习目标1项目扩展6项目扩展

风门执行器4号端子是电压型反馈信号，使用PLC对控制风门开度进行监测。1、学习目标项目8.3

恒压供水—闭环模拟量PID控制控制要求2硬件电路设计3项目知识储备45项目实施学习目标1项目扩展6返回学习目标学习目标知识目标了解模拟量闭环控制系统的基本知识理解PID控制原理技能目标可以使用PID编程2、控制要求项目8.3

恒压供水—闭环模拟量PID控制控制要求2硬件电路设计3项目知识储备45项目实施学习目标1项目扩展6控制要求

某小区二次供水系统，为了每户都能正常供水，保证水流的稳定性，采用了恒压供水设计。要求使用PLC，压力变送器和变频器实现恒压供水控制。3、硬件电路设计项目8.3

恒压供水—闭环模拟量PID控制控制要求2硬件电路设计3项目知识储备45项目实施学习目标1项目扩展6硬件电路设计

4、项目知识储备项目8.3

恒压供水—闭环模拟量PID控制控制要求2硬件电路设计3项目知识储备45项目实施学习目标1项目扩展6项目知识储备

1.模拟量闭环控制系统2.PID控制器

PID是比例、微分、积分的缩写。P的作用是输出值的比例作用与控制偏差成比例增加；I作用是输出值的积分作用一直增加，直到控制偏差达到平衡状态。D的作用是微分作用随控制偏差的变化率而增加。项目知识储备

3.工艺-PID控制指令参数数据类型默认值说明

SetpointREAL0.0PID控制器在自动模式下的设定值InputREAL0.0用户程序的变量用作过程值的源。Input_PERINT0模拟量输入用作过程值的源。OutputREAL0.0REAL形式的输出值Output_PERINT0模拟量输出值Output_PWMBOOLFALSE脉宽调制输出值5、项目实施项目8.3

恒压供水—闭环模拟量PID控制控制要求2硬件电路设计3项目知识储备45项目实施学习目标1项目扩展6项目实施

1.创建项目，插入CPU1511C-1PN控制器，添加循环中断组织块[OB30]项目实施

2.在Main[OB1]中编写标准化和缩放程序，标准化结果存储在MD10中，缩放结果存储在MD20中。项目实施

3.在循环中断组织块[OB30]中调用PID_Compact，鼠标单击“工艺”打开扩展，选择“PID控制”中的PID_Compact，拖拽到程