1、 电子与信息技术专业PLC控制技术课程全国职业教育电子与信息技术专业数字化资源共建共享大连电子学校 DALIAN ELECTRONIC SCHOOL项目四 恒压供水控制系统任务四 项目实施 7654.4.7 做一做 联机调试与故障排除目 录12344.4.1 做一做 制订项目实施计划4.4.2 做一做 I/O地址分配4.4.3 做一做 程序编辑4.4.4 做一做 触摸屏控制画面制作4.4.5 画一画 电路图4.4.6 做一做 硬件接线 4.4.1做一做 制订项目实施计划 PLC控制系统设计通常包括如下步骤：根据恒压供水控制要求，画出控制系统的工作流程图；根据控制要求，使用编程软件CX-Prog
2、rammer设计梯形图程序；控制程序和触摸屏控制画面在线联合模拟调试，正确后将程序下载到PLC中；流程图流程图I/O分配分配编梯形图编梯形图做触摸屏做触摸屏硬件接线硬件接线程序下载程序下载 根据设备对控制的要求，安排输入/输出设备，然后进行I/O分配；使用CX-Densiger软件制作触摸屏控制画面；硬件接线操作；设置PID参数，PLC控制系统带负载程序调试，验收后交给用户。设置设置PID 开关量输入信号开关量输出信号序号名 称地 址序号名 称地址1变频器启动按钮 SB10.011变频器启停输出控制 KM1100.012变频器停止按钮 SB20.022工频运行水泵启停输出控制100.023工频
3、运行水泵启动按钮 SB30.03 4工频运行水泵停止按钮 SB40.04 内部辅助继电器W1自整定信号W0.004D值设定确认W1.032P值设定确认W1.015自整定确认W1.093I值设定确认W1.026自整定指示灯W1.10模 拟 量 输 入 信 号模 拟 量 输 出 信 号1管网压力420mA 1管网压力设定值0.1Mp 2变频器输出频率050Hz 简化恒压供水控制系统I/O分配表如表4所示。表1 I/O分配表4.4.2 做一做 I/O地址分配 表2 恒压供水控制寄存器分配表 4.4.3 做一做 程序编辑1.程序流程图 恒压供水控制系统主要利用PLC的PID调节功能。PLC接收系统管网
4、压力信号，经过A/D转换、压力定标、PID运算和D/A转换后，产生与当前压力值成正比的模拟量信号。该模拟量信号送入变频器，驱动变频器的频率随模拟量变化而变化，使当前压力保持到设定压力上，从而实现管网的恒压控制。程序流程图如图1所示。图1 程序流程图 2.程序编辑 数据处理 管网系统中的压力变送器将检测到的00.6Mp压力信号转换成420mA的模拟量信号，送入PLC的CIO200通道。当使用16位数据存储器时，能接收的最大数据是&32768。如果压力变送器断线（输入4mA以下），或管网压力为负压时，将出现大于&32768的值，这个值是非管网压力值，必须清除。使用“”指令判断输入数据是否大于&32
5、768，如果大于，则将0送入D1000；使用“”指令判断输入数据是否小于&32768，如果小于，则将转换后的数据送入D1000，梯形图如图2所示。4.4.3 做一做 程序编辑图2 数据处理 60000)1000(66000)1000(6.0DD当前压力 输入压力定标计算 压力变送器输出420mA的模拟量，对应压力值为00.6Mp，则A/D转换输出数字量是06000，并保存在D1000寄存器中。输入压力定标计算的目的就是计算出D1000中的数字量所对应的压力值，计算公式如下：图3 输入压力定标计算 由上式可见，计算结果是小数，为了得到整数，采用浮点“/F”除法指令，获得输入压力值的浮点整数。输入
6、压力值最终存储到D400（06000）中。输入压力定标计算梯形图如图3所示。4.4.3 做一做 程序编辑 设定压力定标计算 通过触摸屏输入的设定压力值是00.6Mp，为了使设定压力值与06000对应，要进行设定压力定标计算，计算公式如下：设定压力=（D500）10000式中D500是通过触摸屏输入的设定压力值00.6 Mp。同理，通过浮点“*F”乘法指令，获得浮点整数，最终存储到D100（06000）中。设定压力定标计算梯形图如图4所示。图4 设定压力定标计算4.4.3 做一做 程序编辑 PID指令计算 PID指令计算梯形图如图5所示。PLC按照PIDAT指令，根据输入压力（D1000）和设定
7、压力（D100）进行自动PID调节，以使管网压力稳定到设定压力上。图5 自整定PID指令计算4.4.3 做一做 程序编辑 PID指令配置 取样周期配置参见表2。当设定压力存储在（C）=D100中时，取样周期存储在（C+4）=D104中。当取样周期为5S时，设置数据为&50，即#32。PID动作设定、操作量输出配置（C+5）=D105配置如表2所示。设置数据为#8=1000。00位=0，比例作用方向为正向；01位=0，执行过程中不能修改PID参数；02位不用；03位=1，操作量输出50%。输入/输出范围、微积分时间、操作量限位设定（C+6）=D106配置如表2所示。设置数据为#595=01011
8、0010101。0003位=5，输出数据是13位；0407位=9，微积分单位100mS；0811位=5，输入数据是13位。附件：表二 4.4.3 做一做 程序编辑 上述配置梯形图如图6所示。图6 PID指令配置（1）4.4.3 做一做 程序编辑 比例带设置（C+1）=D101配置如表2所示。可以通过触摸屏进行设置。积分时间设置（C+2）=D102配置如表2所示。积分时间设置默认为100mS，也可以通过触摸屏 进行设置。微分时间设置（C+3）=D103配置如表2所示。微分时间设置默认为100mS，也可以通过触摸屏 进行设置。自整定参数（C+9）=D109配置如表3所示。设置数据为#8000=10
9、00000000000000，因为第15位为1，所以执行自整定调节。4.4.3 做一做 程序编辑附件：表三 图7 PID指令配置（2）上述配置梯形图如图7所示。4.4.3 做一做 程序编辑 自整定指示灯 控制系统进行自整定（D109）=#8000时，在触摸屏上的自整定指示灯亮。如图8所示。图8 PID自整定指示灯4.4.3 做一做 程序编辑 图9 变频器和工频水泵启/停控制 变频器和工频水泵启/停控制变频器和工频水泵启/停控制梯形图如图9所示。将上述程序段组合，就是本项目的控制程序。4.4.3 做一做 程序编辑 4.4.4做一做 触摸屏控制画面制作 打开CX-D软件，设置触摸屏型号以及相关参数
10、。1.建立页面 背景页单击“文件”菜单，选择“新建背景页”。设置背景页的编号和标题，如图10所示。图10 背景页 新建三个屏幕页面新建三个屏幕页面，分别命名为监控界面、曲线和参数设定。2.页面绘制 背景页单击背景页，在背景页上绘制标题、时间等在每一页都显示的对象。如图11所示。图11 背景页绘制 4.4.4做一做 触摸屏控制画面制作 单击菜单栏中的“文件”，选择“背景页的应用设置”，将刚才设置好的对象应用到三个屏幕中去。如图12所示。图12 背景页应用设置4.4.4做一做 触摸屏控制画面制作 绘制参数设置界面（屏幕0）：参数设置界面如图13所示。图13 参数设置页面绘制4.4.4做一做 触摸屏
11、控制画面制作 单击“数字显示与输入”对象，绘制参数输入框。可自行修改输入框对象的属性，使图框 更加美观。设置相应的按钮和文字标签。并对齐框体和文字标签。设置输入框属性。双击数字输入框，选择“一般”标签，设置相应参数。如图14所示。图14 参数设置4.4.4做一做 触摸屏控制画面制作 参数设置值如表4所示。参数显示类型存储格式地址格式上限/下限值P参数10进制UINT（无符号，1字）DM1整数3小数1空I参数10进制UINT（无符号，1字）DM2整数3小数1空D参数10进制UINT（无符号，1字）DM3整数3小数1空压力值10进制REAL（实数）DM500整数2小数2上限0.6下限0表4 参数设
12、置表4.4.4做一做 触摸屏控制画面制作 设置按钮属性。按钮属性设置如表5所示。参 数按钮属性动作类型地 址P输入确认ON/OFF按钮交替W1.01I输入确认ON/OFF按钮交替W1.02D输入确认ON/OFF按钮交替W1.03启动ON/OFF按钮临时I0.00停止ON/OFF按钮临时I0.01自整定确认ON/OFF按钮交替W0.01自整定ON/OFF按钮交替W0.00自整定指示灯位灯常亮W1.10查看曲线命令按钮切换屏幕屏幕1监控界面命令按钮切换屏幕屏幕2表5 开关量属性表4.4.4做一做 触摸屏控制画面制作 绘制监控页面（屏幕1）：监控页面如图15所示。图15 监控页面设置“设定压力”、“
13、当前压力”、“查看曲线”、“参数设定”等标签和按钮。选择“棒状图”对象。确定好棒状图的位置，绘制好对象。双击对象对棒图进行设置。在“一般”和“范围”选项卡中，对棒图进行设置。如图16和17所示。4.4.4做一做 触摸屏控制画面制作 图16 棒图设置一 4.4.4做一做 触摸屏控制画面制作 图17 棒图设置二4.4.4做一做 触摸屏控制画面制作 绘制曲线页面（屏幕2）曲线页面如图18所示。图18 曲线页面4.4.4做一做 触摸屏控制画面制作 设置地址：设定压力地址为D100、当前压力地址为D1000。按对屏幕0上的页面切换按钮的设置方法来设置本页的切换按钮“查看曲线”和“参数 设定”。选择“折线
14、图表”对象。选择相应大小，绘制出图框。双击折线对象来设置图表属性，如图19所示。图19 曲线属性设置4.4.4做一做 触摸屏控制画面制作 设置好属性后，通过按钮“添加线（L）”添加要显示的曲线。本项目中要显示的曲线有“设 定值SP”、“当前值PV”和“输出值MV”三条曲线。如图20所示。在“图形”选项卡中，单击“添加线（L）”，出现如图21所示参数设置框，进行曲线地址和 颜色的设置。图20 添加曲线4.4.4做一做 触摸屏控制画面制作 在“滚动条”选项卡中，可以设置滚动方向和滚动条的个数。图21 曲线地址和颜色设置4.4.4做一做 触摸屏控制画面制作 1.画PLC控制原理图PLC开关量接线原理
15、图如图22所示。图22 开关量接线原理图4.4.5 画一画 电路图 2.画接线图 在“实训柜接线图”上使用不同颜色的笔，根据开关量接线原理图、输入/输出设备和硬件接线原理，画出实际接线图。检查无误后，按照接线图进行接线操作。4.4.5 画一画 电路图 4.4.6 做一做 硬件接线 1.压力传感器与PLC接线 24V“+”端接压力传感器输出“+”端，压力传感器输出“-”端接PLC内置模拟量输入AD的IN1+，24V的“-”端接PLC内置模拟量输入AD的IN1-。接线原理图如图23所示、内置模拟量端子台图如图24，端子编号如表6所示。图23 压力传感器接线原理图 图24 CP1H模拟量端子台 表6
16、 PLC模拟量端子台引脚引脚号功能引脚号功能1IN1+9OUT V1+2IN1-10OUT I1+3IN2+11OUT1-4IN2-12OUT V2+5IN3+13OUT I2+6IN3-14OUT2-7IN4+15IN AG*8IN4-16IN AG*IN AG*：模拟量输入接地端 4.4.6 做一做 硬件接线 2.变频器接线 变频器与PLC模拟量接线PLC模拟量输出DA的引脚10 OUT I1+接至变频器的FI端，PLC模拟量输出DA的引脚11 OUT1-接至变频器的SC端；变频器与PLC开关量接线PLC开关量输出Q100.01和COM端接至接触器KM1输入两端。接触器KM1输出端接至变频
17、器S1端，另一端接SC端；PLC开关量输入接线与前面项目相同。变频器与恒压供水设备接线变频器输出UVW接至恒压供水设备水泵的UVW端。工频水泵接线同前面项目。4.4.6 做一做 硬件接线 4.4.7 做一做 联机调试与故障排除 在联机调试过程中，梯形图程序进入监视状态，调试过程如下：1.接线检查在变频器和PLC接线完成后，再次检查接线是否正确。2.通电检查接线检查完成后，PLC、计算机和变频器通电，检查控制系统有无异常。如果出现异常要立即关闭电源，再次检查接线是否正确，排除故障后再通电。3.程序下载将恒压供水控制梯形图程序和触摸屏控制画面下载到PLC和触摸屏中，进入带载监视运行模式。4.参数设
18、置输入电压/电流信号设置 在CP1H模拟量输入/输出接线端子上方有模拟量输入DIP开关。通过设置DIP开关可以选择输入是电压或电流信号，如图25所示。14个DIP开关对应14路模拟量输入。电压输入设置到OFF、电流输入设置到ON。本项目选择电流输入。将1号开关拨到上面（ON状态）。图25 模拟量DIP开关 信号量程、功能设定 通过CX-Programmer软件设定4路模拟量输入、2路模拟量输出是否启用、转换量程和平均值功能。在CX-Programmer【设置】项中的标签“AD/DA”页进行模拟量参数设定，设定好后在线传入PLC中，如图26所示。图26 CP1H模拟量参数设置 变频器设置外部启动
19、操作模式：将参数A002设置为“01”，C001设置为0，把变频器S1输入端 子设置为正转。外部模拟量输入频率给定模式：将参数A001设置为“01”，指定外部模拟量输入。变频器基本/最高频率设置：将参数A003基本频率设置为50.00，把变频器运行基本频率指定为50Hz；将参数A004最高频设置为50.00，把变频器最大运行频率设置为50Hz。5.监视模拟量显示 启动变频器，打开恒压供水装置水龙头，通过触摸屏监视模拟量显示，观察触摸屏“当前压力PV”，并与指针式压力表比较。如果基本相符，说明压力定标准确。6.PID参数设置 通过触摸屏参数设置屏幕的“压力值（SP）”输入如0.1Mp的设定压力值
20、。压力设定值（SP）应在合理的范围内，单台水泵运行0.10.2Mp；一台水泵工频运行、另一台水泵变频运行0.40.5Mp。输入P参数和I参数（PID参数的经验值约为：P=50150、I=400800、D=0），并按下相应的“输入确认”按钮。7.手动调节PID参数PID参数输入确认后，观察“当前值PV”曲线，手动改变PID参数，逐渐减小振荡，使“当前值PV”曲线趋向“设定值SP”曲线。启动自整定，系统进行自动PID调节，观察“当前值PV”曲线是否达到理想状态。8.PID参数确认 根据“当前值PV”和“设定值SP”曲线的变化，找到最适合的PID参数，使系统处于稳定运行状态。至此，PID调节完成，可
21、以进行恒压供水了。9.故障排除 在联机调试过程中，如果出现故障，应先排除故障后再调试。故障排除过程中，首先应检查梯形图程序，如触点是否有错、输出是否有错、逻辑关系是否正确、横线或竖线连接是否正确，有没有短路等，直至所有故障都排除为止。再检查PLC输入与输出接线情况，以保证输入设备和输出设备都接在正确的端子上。作业：1、选择题（1）PLC模拟量输出DA的引脚（）接至变频器的FI端，PLC模拟量输出DA 的引脚11 OUT1-接至变频器的SC端。A、9 OUTV1+B、10 OUTI1+C、13 OUTV2+D、10 OUTI2+（2）CP1H-XA内置（）路模拟量采集、（）路模拟量输出，采集或输出的 信号需要控制在规定的范围内，否则无法被正常接收及转换。A、2；2 B、2；4 C、4；2 D、4；4
