精品课件-工控组态技术及应用kj41vv

图4-1-13 电机转速控制系统控制界面
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模块四 MCGS模拟量组态工程
③ 在组态画面中，分别将相应的图形与变 量PID_PV、PID_SP、PID_MV、PID_P、 PID_TS、PID_I、PID_D、PID_AM、 PID_MAN、PID_OUT、sd等建立联系。
九、思考 题
1. 电机转速控制系统应采用哪种调节规律？
2. 光电耦合器可应用在哪些场合？
3. 在PLC中如何实现输入信号的标度变换？
4. 去掉微分作用，应该将微分时间放在何处？
5. 如何实现电机转速控制系统的定值控制？
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2 ⑴初步具备电机转速控制系统分析能力。 ⑵初步具备光电耦合器的测速技能。
能
⑶初步具备PLC电机转速控制的设计能力。 力 ⑷初步具备电机转速控制PLC程序设计能力。 要 ⑸初步具备电机转速控制系统的组态能力。
⑹初步具备电机转速控制系统PLC程序与组态 求 的统调能力。
地址 SM0.1 INT0 VD100 VD104 VD108 VD112 VD116 VD120 VD124 VD184 VD188 VD192 SMB34 SMB37 SMD42 SMD38
注释 仅第一个扫描周期中接通为 ON
中断程序注释 测量值 设定值
自动输出值 比例系数 采样时间，以秒为单位，必须为正数。 积分时间 微分时间 手动自动切换 手动输出值 总输出 定时中断 0 的时间间隔（从 1 至 255，以 1 毫秒为增量）。 HSCO设备与控制 HSCO的新预置值 HSC0 的新当前值
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1. 电机转速控制系统控制要求
⑴ 用光电耦合器、电机、PLC、EM235模拟量处理模 块、调速器等构成电机转速闭环控制系统。 ⑵ 用MCGS软件来监控电机转速闭环控制系统。 ⑵ 用MCGS软件来监控电机转速闭环控制系统。 2. 电机转速控制系统实训设备基本配置及控制接线图
④ 实时曲线的画笔与PID_PV、PID_SP、 PID_MAN等变量一一建立连接。
六、实操考核
项目考核采用步进式考核方式，考核内容 见表4-1-4.
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七、注意事项
1. 电机转速控制系统采用高速计数器采集风机的转速时，注 意记数脉冲的接线端子。
⑴ 实训设备基本配置
光电耦合器
一套
电机
两个
EM235 模拟量处理模块 一块
调速器
一个
RS232转换接头及传输线 一根
MCGS运行狗
一个
计算机（尽量保证每人一机） 多台
西门子S7-200PLC
一台
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⑵ 系统接线
风机控制系统接线图（如图4-1-2所示）。
手动输出值 总输出
PID_TS PID_I PID_D
PID_AM
PID_MAN
PID_OUT
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图4-1-3 电机转速控制系统控
0-24V
脉冲
M
发电机 可变负载
调速器 2-10V PID 速度给定
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⑵ 主程序：主程序包括两个络。
① 网络1：初始化PID参数，指定采样周期为0.1 秒，中断时间为：100ms。
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② 网络2：定义高速计数器为HSC0，当前值为0，最大记 数值为1000000，并启动高速计数器HSC0。
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二、要求学生必备的知识与技能
1. 必备知识 ⑴ EM235模块的使用方法。 ⑵ PLC应用技术基本知识。 ⑶ PID控制基本知识。 ⑷ 闭环控制系统基本知识。 ⑸ 组态技术基本知识。
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用DIP开关可以设置 EM235模块，如图 4-2-2所示，开关1～ 6可以选择模拟量输
入范围和分辨率，所
有的输入设置成相同
的模拟量输入范围和 格式。开关1、2、3 是衰减设置，开关4、 5是增益设置，开关 6为单双极性设置。
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图4-1-1 电机转速控制模块硬件成
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四、理实一体化教学任务
任务一 任务二 任务三 任务四
任务五 任务六 任务七 任务八
电机转速控制系统控制要求 电机转速控制系统硬件接线 电机转速控制系统控制原理 电机转速控制系统PLC程序设计与调试 电机转速控制系统数据库组态 电机转速控制系统设备组态 电机转速控制系统用户窗口组态 电机转速控制系统PLC程序与组态统调
测量值 设定值
自动输出值 比例系数
PID_PV PID_SP
PID_MV PID_P
PID_TS PID_I PID_D
PID_AM
PID_MAN PID_OUT
VD116 VD120 VD124 VD184 VD188 VD192
采样时间，以秒为单位，必 须为正数。 积分时间 微分时间
手动自动切换
图4-1-10 电机转速控制系统数据库规划
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⑶ 设备组态
① 打开工作台的设备窗口标签，双击设备窗口，在 空白处右击鼠标，打开“设备工具箱”，添加如图 4-1-11所示的设备。
图4-1-11 电机转速控制系统设备窗口组态
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2. 电机转速控制模块介绍
电机转速控制模块硬件组成如图4-1-1所示。 电机转速控制模块作为一个小型对象，系统由两
个直流电机，直流调速电路等组成。测速单元编码 盘或者专用编码器来实现，具有负载的功能；两个 电机组成电动机-发电机模式，采用了电机联轴器； 调速器采用2～10V的电压控制，从而改变电机的转 速；编码盘为6脉冲/转，配置光电耦合器测速。
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电机转速控制系统PLC属性设置如图4-1-12所示。
图4-1-12 电机转速控制系统PLC属性设置
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⑷ 用户窗口组态
① 打开用户窗口，创建电机转速控制系统窗口。
② 双击电机转速控制系统窗口，打开动画组态界 面，绘制如图4-1-13所示的图形（参考模块二中 的项目三）。
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表4-2-1 EM 235选择单/双极性、增益和衰减的开关表
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本系统中DIP开关设置为如表4-2-3所示。
在单极性时，对应的数据字是0～32000，双 极性时对应的数据字是-32000～32000，在 本系统中用的是4～20mA电流，是单极性字， 所以对应4mA电流数据字是0，20mA电流数 据字是32000。
⑴熟练的PLC接线操作技能。
必 备
⑵熟练的PLC编程调试技能。
技
能
⑶熟练的PID控制系统调试技能。
⑷计算机监督控制系统的组建能力。
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三、相关知识讲解
1. EM235模块 S7-200的CPU本身不能处理模拟信号，处理模拟信号
时需要外加模拟量扩展模块。模拟量扩展模块 EM235提供了模拟量输入输出的功能，采用12位的 A/D转换器，多种输入输出范围，不用加放大器即 可直接与执行器和传感器相连。EM235模块能直接 和PT100热电阻相连，供电电源为24VDC。EM235 有四路模拟量输入一路模拟量输出。输入输出都可 以为0～10V电压或0～20mA电流。图4-2-1为 EM235的输入输出连线示意图
2. 光电耦合器安装时一定要注意安装位置。 3. 采集的数据在进行PID运算以前要将其转换为0～1之间的
实数。 4. PID运算的输出信号要转换为PLC的标准输出值。 5. 控制信号在送往调压器之前要经过EM235模拟量处理模块
进行处理。
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八、系统调试
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项目一 电机转速控制系统
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一、学习目标
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1. 知识目标
⑴ 掌握光电耦合器的使用方法。 ⑵ 掌握电机转速控制系统的控制要求。 ⑶ 掌握电机转速控制系统的硬件接线。 ⑷ 掌握电机转速控制系统的通信方式。 。 ⑸ 掌握电机转速控制系统的控制原理。 ⑹ 掌握电机转速控制系统的程序设计方法。 ⑺ 掌握电机转速控制系统的组态设计方法
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③ 网络3：实现手-自动切换
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④ 网络4：将0~1之间的输出值转换为标准的 输出值送到AQW0。
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6. 电机转速控制系统的组态
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中断服务程序：
① 网络1: 电机每转一圈产生6个脉冲，将100ms产生的脉 冲数除以0.6，得到每秒的转速,送到LD0，重新启动计数 器计数。
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② 网络2：将转速转换为0～1之间的数送到PIDPV。
图4-1-2 风机控制系统接线图
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3. 电机转速控制系统I／O分配
PLC中I/O口分配 元件 光电耦合器
地址 I0.0
注释 脉冲输入
MCGS实时数据对应的变量
PID_PV PID_SP
PID_MV PID_P
VD100 VD104 VD108 VD112
1. 电机转速控制系统PLC程序调试。 反复调试PLC程序，直到达到电机转速控制系统的控制要求为
止。 2. MCGS仿真界面调试。 ⑴ 运行初步调试正确的PLC程序。 ⑵ 开环调试：将手自动切换按钮置于手动方式，观察控制系
统测量值和输出值是否正常显示，如果显示不正常，检查系 统接线及设备组态，直到正常显示为止。
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5. 电机转速控制系统PLC控制程序
⑴ 符号表
符号 First_Scan_On
INT_0 PID_PV PID_SP PID_MV PID_P PID_TS
PID_I PID_D PID_AM PID_MAN PID_OUT Time_0_Intrvl HSCO_ctrl HSC0_PV HSC0_CV
⑶ 闭环调试：将手自动切换按钮置于自动方式，观察控制系 统的控制效果是否达到控制要求，如果没有达到控制要求， 则反复调试，直到达到控制要求为止。
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3. 调试常见问题：
⑴ 数据不显示；解决方法：在设备组态中 解决通道连接问题。
⑵ 控制系统无法实现闭环控制；解决方法： 检查控制系统的组态及PLC控制程序。