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編輯推薦: |
本书共分4个项目,15个任务逐步讲解PLC技术,任务中包含了PLC基础知识、FX系列PLC的操作、PLC应用基础、顺序功能图、数据处理类指令、模拟量、PLC模拟量模块、模拟量模块控制指令、变换器、三菱变频器控制模式及参数设定、西门子变频器的参数设置、PLC网络通信基础知识、MODBUS通信(ASCII、RTU通信)等知识点。本书可作为高职高专院校及普通高等院校电机与电器、自动化、机电一体化、风力发电等专业可编程控制技术课程教材,也可作为工程技术人员的参考用书。
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內容簡介: |
本书共分4个项目、15个任务,逐步讲解PLC技术,任务中包含了PLC基础知识、FX系列PLC的操作、PLC应用基础、顺序功能图、数据处理类指令、模拟量、PLC模拟量模块、模拟量模块控制指令、变换器、三菱变频器控制模式及参数设定、西门子变频器的参数设置、PLC网络通信基础知识、MODBUS通信(ASCII、RTU通信)等知识点。 本书可作为高职高专院校及普通高等院校电机与电气、自动化、机电一体化、风力发电等专业可编程控制技术课程的教材,也可作为工程技术人员的参考用书。
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目錄:
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项目1PLC基础知识
任务1认识PLC
任务2用PLC控制三相交流异步电动机的正、反转
任务3用PLC控制三相交流异步电动机星形三角形降压启动
任务4三台三相交流异步电动机的顺序控制
任务5小车往复运动控制
任务6学习制作译码器
任务7学习抢答器的控制
任务8抢答器系统控制
项目2步进指令
任务9电镀生产线控制
任务10机械手分拣大、小球的控制
任务11全自动洗衣机控制
项目3模拟量的控制
任务12模拟量(电压)调速控制
任务13恒压供水
项目4MODBUS通信控制
任务14PLC对变频器实施MODBUS通信控制(ASCII码通信方式)
任务15PLC对变频器实施MODBUS通信控制(RTU通信方式)附录AGX Developer编程软件安装附录BFX系列PLC的特殊元件参考文献
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內容試閱:
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可编程控制器(PLC)是计算机应用和汽车工业发展的产物,它的产生和发展使得工业自动化控制翻开了崭新的一页。PLC集开关量、模拟量、通信控制于一身,是现代自动化工业控制的支柱之一。在电气控制中,对于简单的控制系统,继电器控制系统就能实现其控制(基础控制)。但对于复杂的控制系统,如风能发电系统的控制和监控、5m宽厚板轧机的控制等诸多复杂电气控制系统,继电器控制系统很难实现其控制,甚至实现不了; 而可编程控制器以其与生俱来的功能和特点,能很好地完成电气控制系统的控制和监控,受到广大用户的欢迎。三菱FX2NC PLC占有一定的市场份额,是三菱公司的畅销产品,其技术不断改进、完善,接近国际可编程控制发展水平。本书以三菱FX2NC PLC为对象,共分为4个项目。项目1介绍可编程控制器(PLC)的结构、种类、特点、工作原理及其基本指令的应用、数据处理类应用指令、梯形图的绘制和上机操作步骤,重点介绍梯形图的绘制方法。项目2介绍三菱FX2NC PLC的步进指令、数据处理类应用指令,重点介绍依据顺序功能图用步进指令绘制梯形图的方法,阐述了以单序列、选择序列、并列序列3种类型的顺序功能图绘制梯形图的方法。项目3介绍模拟量模块FX0N-3A、三菱变频器FR-D700操作面板及其4种运行模式、变频器参数设置、PLC(三菱FX2NC)PID调节指令、变换器,重点介绍模拟量电压(开环)调速和恒压供水(闭环调速)。项目4介绍串行通信、并行通信、奇校验、偶校验、LCR校验、CRC校验、MODBUS通信协议、MODBUS通信指令RS、ASCII、HXET、CCD,重点介绍MODBUS通信指令的使用和ASCII、RTU通信的数据信息帧编写,以及实现其通信的操作步骤。项目1、项目2是在校学生必须掌握的PLC基础知识,项目3、项目4是知识的拓展和提升。本书在内容编排时,遵循由浅入深、由易到难的原则。本书以企业的实际情况进行项目教学,以完成工作任务为目标开展项目实训,每个项目实训中都含有学生必须掌握的知识点。全书共有15个典型工作任务,其中包含考证要求和企业实际生产任务以及知识拓展。本书的主要特色体现在以下几个方面。1. 科学、合理地安排内容,融入先进的教学理念根据相关工种及专业领域的最新发展,全书包含可编程控制器的三大控制功能: 开关量控制、模拟量控制和通信控制。教师可根据学生所从事职业的实际需要和教学实际情况的变化,合理确定学习内容。结合教学教改要求,在教材中融入较成熟的课改理念和教学方法,以完成具体工作任务为主线组织教材内容,将理论知识的讲解与具体任务载体有机结合,激发学生的学习兴趣,提高学生的实践能力。
2. 涵盖国家职业技能标准,与职业技能鉴定要求相衔接教材编写坚持以国家职业技能标准为依据,涵盖《维修电工》等国家职业技能标准中(中级、高级、技师)的知识和技能要求。3. 突出过程,重在工艺深受企业欢迎的学生都有以下几个特点: 适应能力强; 能胜任本职工作; 在本职岗位中能独当一面。要胜任本职工作,必须做好本职工作任务中的每一步,熟悉工作任务的工艺流程。本书有15个典型工作任务,包含企业工种的生产任务。在编写完成典型工作任务时,突出任务的完成过程,重点介绍任务完成的工艺,为培养学生的适应能力,为其零距离上岗创造了条件。4. 具有一定的深度性和广泛性在电气控制任务中,电类高职院校的学生基本能解决开关量的控制问题。但在实际工作中,经常需要解决模拟量的控制、通信控制,这就需要学生全面掌握可编程控制技术。本书项目3、项目4着重学生专业知识的拓展和提升。在编写本书的过程中,得到了曾红、刘晨号教授的帮助; 在模拟量控制、通信控制项目实施及编写中,得到了湘电集团的大力支持和帮助,在此深表谢意。作者总结在企业工作近十年的经验和在校近二十年的教学心得体会编写此书,但毕竟水平有限,难免有疏漏和不妥之处,希望读者批评、指正。
编者2016年6月
项目3模拟量的控制任务12模拟量电压调速控制【学习目标】掌握PLC的模拟量控制; 学会使用变频器。【学习内容】FX0N3A模拟量模块中的缓冲储存器BFM、编程指令TO、编程指令FROM以及变频器的使用方法。1. 模拟量及模拟量模块FX0N3A1 模拟量控制信号分开关量和模拟量两种。前面所述都是开关量控制信号,下面介绍模拟量。模拟量是指在时间上、数值上都是连续变化的物理量。1 初始性。模拟量大部分都是自然界中的初始变量。例如,压力、温度、流量、频率、电流和电压等变量都是模拟量。标准模拟量产生过程如图31所示。
图31模拟电信号的产生过程
从图中可以看出,工业现场初始物理量如果是非电量,则应通过传感器和转换电路转换成标准模拟电量电压0~10V或0~5V; 电流4~20mA。2 连续性。模拟量随时间的变化曲线是光滑而连续的,没有间断点。其变化曲线如图32所示。
图32几种常见模拟量的变化曲线
3 转换性。前面讨论过PLC对开关量的控制。对于模拟量的控制,需要通过模拟量模块将模拟量信号转换成数字信号,然后对其实施控制。模拟量与数字量的关系如图33所示。
图33模拟量与数字量的关系
PLC模拟量控制系统框图如图34所示。
图34PLC模拟量控制系统框图
2 模拟量模块FX0N3A模块FX0N3A模拟量模块包含2个输入通道和1个输出通道。输入通道将模拟信号转换成数字信号,即AD转换; 输出通道将数字信号转换成模拟信号,即DA转换。根据接线不同,可以选择电压信号或电流信号的模拟量输入或输出。模拟量输入通道或模拟量输出通道可接受其值的范围为DC 0~10V、DC 0~5V或DC 4~20mA。所有的数据传输和参数设置均通过可编程控制器进行程序控制与调整。
1 FX0N3A模拟量模块的外形尺寸。FX0N3A模拟量模块的外形尺寸如图35所示。
图35FX0N3A模拟量模块外形尺寸
2 FX0N3A模拟量模块规格特性。① FX0N3A模拟量模块输入规格如表31所示。
表31FX0N3A模拟量模块输入规格
项目电 压 输 入电 流 输 入
模拟输入范围DC 0~10V,DC 0~5V(负载电阻1k~1M)DC 4~20mA
(负载电阻500以下)
扫描执行时间T0命令处理时间3
输入特点
注意: 当大于8位的数据输入时,只有低8位是有效的,高位端忽略。
② FX0N3A模拟量模块输出规格如表32所示。
表32FX0N3A模拟量模块输出规格
项目电 压 输 出电 流 输 出
模拟输出范围DC 0~10V,DC 0~5V(负载电阻1k~1M)DC 4~20mA(负载电阻500以下)
扫描执行时间T0命令处理时间3
输出特点
注意: 当大于8位的数据输出时,只有低8位是有效的,高位端忽略。注意:
项目电 压 输 入电 流 输 入
模拟输入范围DC 0~10V,DC 0~5V(输入电阻200k)绝对最大输入: -0.5~15VDC 4~20mA(输入电阻250)绝对最大输入: -2~60mA
输入特性不可以混合使用电压输入和电流输入,两路通道均为同一特性
扫描执行时间(T0命令处理时间2) FROM命令处理时间
③ FX0N3A模拟量模块规格特性。FX0N3A模块规格特性如表33所示。
表33FX0N3A模块规格特性
项目内容
电源模拟电路DC 24V10% 90mA(由PLC内部供电)数字电路DC 5V 30mA(由PLC内部供电)
绝缘承受电压AC 500V 1分钟(所有端子与外壳之间)绝缘方式模拟电路、数字电路与PLC间光耦隔离、主电源ACDC转换器隔离模拟量输入、输出间绝缘(各通道间不绝缘)数字位8位(0~255)(数字值在0以下的固定为0; 在255以上的固定为255)模拟范围DC 0~10V,DC 0~5V,DC 4~20mA数字范围0~250分辨率40mV(10V250)、20mV(5V250)、0.064mA[(20-4)250mA]
集成精度1%(满量程)适用PLCFX1N、FX2N、FX1NC(需要FX2NCCNVIF)或FX2NC(需要FX2NCCNVIF)输入输出占用点数占用8点PLC的输入或输出(可算作输入或输出任一方占用)
3 FX0N3A模块中BFM缓冲器介绍。FX0N3A模块中的BFM缓冲器有18个,其编号为0~17,其作用如表34所示。
表34FX0N3A模块中BFM缓冲器的作用
BFM No.b15~b8b7b6b5b4b3b2b1b0
#0当前AD转换输入通道8位数据#1~#15#16当前DA转换输出通道8位数据
#17DA转换启动AD转换启动AD转换通道选择
#18~#31注: 表格留空部分为缓冲存储器存储保留区域。对于BFM17,有① b0=0,选择模拟输入通道1。② b0=1,选择模拟输入通道2。③ b1=01,启动AD转换处理。④ b2=01,启动DA转换处理。注意: 如果FNC176RD3A和FNC177WR3A与FX1N、FX2NV3.00或更高或FX2NC一起使用,则不需要考虑缓冲存储器的分配。2. TO、FROM指令PLC对开关量可以实施控制,但对模拟量实施控制时,必须先通过模拟量模块进行AD或DA转换,故需使用TO、FROM指令使模拟量模块进行AD或DA转换。TO指令的作用是将数据写入模拟量模块,即将十进制数1写入模拟量模块FX0N3A的缓冲器BFM17中的b1或b2位,进行AD或DA转换。FROM指令的作用是从模拟量模块FX0N3A中读取数据,并把它存入PLC中的数据寄存器。TO、FROM指令的应用如图36所示。
图36TO、FROM指令的应用
3. 变频器1 概述变频器是利用电力半导体器件的通断作用,将工频电源变换为另一频率的电能控制装置,用于交流电动机调速控制和节能。变频器的特点如下所述。1 采用PWM方式控制,输出电压波形接近正弦波。2 功率因数高,输入谐波小。3 模块化设计,结构紧凑,维护方便,增强了产品的互换性。4 直接高压输出,无须输出变压器。5 极低的dvdt输出,无须任何形式的滤波器。2 变频器种类(1) 按变换环节分类: ①交直交变频器,先把工频交流通过整流器变成直流,再把直流变换成频率电压可调的交流,又称间接式变频器,是目前广泛应用的通用型变频器; ②交交变频器,即将工频交流直接变换成频率电压可调的交流,又称直接式变频器。(2) 按主电路工作方式分类: 电压型变频器和电流型变频器。(3) 按开关方式分类: PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器。(4) 按照工作原理分类: VF控制型变频器、转差率控制型变频器和矢量控制型变频器。3 三菱FRD700系列变频器三菱FRD700系列变频器型号的含义及变频器FRD74D的外形如图37所示。
图37FRD700系列变频器型号的含义及变频器FRD740的外形
4 变频器FRD720S周边设备变频器周边设备如图38所示。
图38变频器周边设备
有关周边设备的选择方法请参阅FRD720S使用手册。5 变频器操作面板FRD720S变频器操作面板的说明如图39所示。
图39FRD740变频器操作面板的说明
6 FRD720S变频器的运行模式FRD700变频器有4种运行模式: ①通过变频器运行按钮RUN来控制变频器的运行,调节频率旋钮来改变频率进行调速,其电气原理图如图310所示运行模式1; ②通过变频器运行按钮RUN来控制变频器的运行,调节外部输入电压的大小来调速,其电气原理图如图311所示运行模式4; ③通过外接开关来控制变频器的运行,调节外部输入电压大小来调速,其电气原理图如图312所示运行模式2; ④通过外接开关来控制变频器的运行,调节频率的大小来调速,其电气原理图如图313所示运行模式3。
图310启动、运行控制模式1
图311启动、运行控制模式2
图312启动、运行控制模式3
图313启动、运行控制模式4
1 变频器运行模式1。按图310接线,然后设置变频器参数如表35所示。接通电源,按下变频器面板上的RUN键,通过调节频率旋钮来改变频率进行调速。
表35变频器运行模式1参数设置
序号变频器参数出厂值设定值功 能 说 明1P112050上限频率50Hz 2P200下限频率0Hz3P755加速时间5s
续表
序号变频器参数出厂值设定值功 能 说 明4P855减速时间5s5P900.35电子过电流保护0.35A6P16099990扩张功能显示选择7P7901操作模式选择8P16101频率设定操作选择
2 变频器运行模式2。按图311接线,然后设置变频器参数如表36所示。接通电源,接通开关K1,通过调节外部输入电压大小来调速。
表36变频器运行模式2参数设置
序号变频器参数出厂值设定值功 能 说 明1P15050上限频率50Hz2P200下限频率0Hz3P 755加速时间5s4P855减速时间5s5P900.35电子过电流保护0.35A6P16099990扩张功能显示选择7P7902操作模式选择8P18222端子2输入
3 变频器运行模式3。按图312接线,设置变频器参数如表37所示。接通电源,接通开关K1,通过调节频率的大小来调速。
表37变频器运行模式3参数设置
序号变频器参数出厂值设定值功 能 说 明1P15050上限频率50Hz2P200下限频率0Hz3P755加速时间5s4P855减速时间5s5P900.35电子过电流保护0.35A6P16099990扩张功能显示选择7P7903操作模式选择8P16101频率设定操作选择
4 变频器运行模式4。按图313接线,然后设置变频器参数如表38所示。接通电源,按下变频器面板中的RUN键,通过调节外部输入电压的大小来调速。
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