傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)（第二版）工業(yè)傳感器的綜合實(shí)訓(xùn)

工業(yè)傳感器的綜合實(shí)訓(xùn)本章學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容：11.1小車自動(dòng)往返系統(tǒng)11.2溫濕度監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)11.3水塔水位模型控制系統(tǒng)11.1小車自動(dòng)往返系統(tǒng)一、實(shí)訓(xùn)目的1.熟悉S7-1200PLC軸工藝對(duì)象的使用；2.掌握步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器及傳感器件的使用；3.掌握Portal軟件的基本操作；二、實(shí)訓(xùn)儀器與設(shè)備1.智能傳感實(shí)驗(yàn)臺(tái)

1臺(tái)2.小車運(yùn)動(dòng)控制模型（滾軸絲杠或皮帶啟停）1套3.連接導(dǎo)線

若干三、實(shí)訓(xùn)原理1.設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)小車運(yùn)動(dòng)控制程序，實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)在左右限位之間自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)。2.步進(jìn)系統(tǒng)介紹（1）步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器

本小車運(yùn)動(dòng)控制模型使用深圳雷賽公司數(shù)字式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器DM556，可以設(shè)置200至51200內(nèi)的任意細(xì)分以及額定電流內(nèi)的任意電流值，即使在低細(xì)分的條件下，也能夠達(dá)到高細(xì)分的效果,保證低中高速運(yùn)行平穩(wěn)。電流設(shè)定方便，可在0.1-5.6A之間任意選擇。脈沖響應(yīng)頻率最高可達(dá)200KHz，具有過(guò)壓、欠壓、短路等保護(hù)功能。名稱功能PUL+（+5V）脈沖控制信號(hào)：脈沖上升沿有效；PUL-高電平時(shí)4～5V，低電平時(shí)0～0.5V。為了可靠響應(yīng)脈沖信號(hào)，脈沖寬度應(yīng)大于1.2μs。如采用+12V或+24V時(shí)需串電阻。PUL-（PUL）DIR+（+5V）方向信號(hào)：高/低電平信號(hào)，為保證電機(jī)可靠換向，方向信號(hào)應(yīng)先于脈沖信號(hào)至少5μs建立。電機(jī)的初始運(yùn)行方向與電機(jī)的接線有關(guān)，互換任一相繞組（如A+、A-交換）可以改變電機(jī)初始運(yùn)行的方向，DIR-高電平時(shí)4～5V，低電平時(shí)0～0.5V。DIR-（DIR）ENA+（+5V）使能信號(hào)：此輸入信號(hào)用于使能或禁止。ENA+接+5V，ENA-接低電平（或內(nèi)部光耦導(dǎo)通）時(shí)，驅(qū)動(dòng)器將切斷電機(jī)各相的電流使電機(jī)處于自由狀態(tài)，此時(shí)步進(jìn)脈沖不被響應(yīng)。當(dāng)不需用此功能時(shí)，使能信號(hào)端懸空即可。ENA（-ENA）表11-1控制信號(hào)接口說(shuō)明表11-2線號(hào)標(biāo)識(shí)符說(shuō)明標(biāo)識(shí)符含義標(biāo)識(shí)符含義PULSE+脈沖輸入正GND電源負(fù)PULSE-脈沖輸入負(fù)VDC電源正DIR+方向輸入正A+電機(jī)A相線圈DIR-脈沖輸入負(fù)A-ENA+使能信號(hào)輸入+B+電機(jī)B相線圈ENA-使能信號(hào)輸入-B-表11-3工作電流設(shè)定說(shuō)明（動(dòng)態(tài)）輸出峰值電流輸出均值電流SW1SW2SW3電流自設(shè)定Defaultoffoffoff當(dāng)SW1、SW2、SW3設(shè)為offoffoff時(shí),可以通過(guò)PC軟件設(shè)定為所需電流，最大值為5.6A，分辨率為0.1A。不設(shè)置則默認(rèn)電流為1.4A。2.1A1.5Aonoffoff2.7A1.9Aoffonoff3.2A2.3Aononoff3.8A2.7Aoffoffon4.3A3.1Aonoffon4.9A3.5Aoffonon5.6A4.0Aononon

靜態(tài)電流可用SW4撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)定，off表示靜態(tài)電流設(shè)為動(dòng)態(tài)電流的一半，on表示靜態(tài)電流與動(dòng)態(tài)電流相同。一般將SW4設(shè)成off，使得電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的發(fā)熱減少，可靠性提高。脈沖串停止后約0.4秒左右電流自動(dòng)減至一半左右（實(shí)際值的60％），發(fā)熱量理論上減至36％。表11-4細(xì)分設(shè)定說(shuō)明步數(shù)/轉(zhuǎn)SW5SW6SW7SW8

Defaultonononon當(dāng)SW5、SW6、SW7、SW8都為on時(shí)，驅(qū)動(dòng)器細(xì)分采用驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部默認(rèn)細(xì)分?jǐn)?shù)：用戶通過(guò)PC機(jī)軟件ProTuner或STU調(diào)試器進(jìn)行細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置，最小值為1，分辨率為1，最大值為25600。400offononon800onoffonon1600offoffonon3200ononoffon6400offonoffon12800onoffoffon25600offoffoffon1000onononoff2000offononoff4000onoffonoff5000offoffonoff8000ononoffoff10000offonoffoff20000onoffoffoff25000offoffoffoff

DM556驅(qū)動(dòng)器采用差分式接口電路可適用差分信號(hào)，單端共陰、共陽(yáng)等接口，內(nèi)置高速光電耦合器，允許接收長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器，集電極開(kāi)路和PNP輸出電路的信號(hào)。在環(huán)境惡劣的場(chǎng)合，推薦用長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器電路，抗干擾能力強(qiáng)?，F(xiàn)在以集電極開(kāi)路和PNP輸出為例，接口電路示意圖：圖11-1輸入信號(hào)接口線路圖注意：VCC值為5V時(shí)，R短接；VCC值為12V時(shí)，R為1K，大于等于1/4W電阻；VCC值為24V時(shí)，R為2K，大于等于1/4W電阻；

本實(shí)驗(yàn)使用西門子PLC進(jìn)行脈沖輸出，其與DM556外部線路連接如圖11-2所示，圖示為共陽(yáng)極接法：圖11-2西門子PLC與DM556共陽(yáng)極接法示意圖（2）步進(jìn)電機(jī)模型使用深圳雷賽57HS22型兩相步進(jìn)電機(jī)，其與DM556驅(qū)動(dòng)器的接線如圖11-3所示：實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵褜Ⅱ?qū)動(dòng)器與電機(jī)進(jìn)行了連接，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)無(wú)需另行連接。圖11-3步進(jìn)電機(jī)接線圖四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟第1步：電氣回路接線根據(jù)I/O分配表（表11-5）以及接線圖（圖11-4）進(jìn)行接線，實(shí)驗(yàn)所用導(dǎo)線為2號(hào)護(hù)套線，直接將實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c智能傳感器學(xué)習(xí)平臺(tái)上2號(hào)護(hù)套插座對(duì)應(yīng)連接即可，連接后經(jīng)檢查無(wú)誤后才可接通電源。表11-5PLCI/O分配表數(shù)字量輸入數(shù)字量輸出啟動(dòng)/停止Ia.0(I0.0)脈沖輸出PUL+Qa.0(Q0.0)左限位Ia.2(I0.2)方向輸出DIR+Qa.1(Q0.1)初始位Ia.3(I0.3)

右限位Ia.4(I0.4)

回原點(diǎn)Ia.5(I0.5)

左移Ia.6(I0.6)

右移Ia.7(I0.7)

復(fù)位Ib.0(I1.0)

圖11-4實(shí)驗(yàn)接線圖實(shí)驗(yàn)接線說(shuō)明：1)“啟/停”信號(hào)使用小車模型接口面板上按鈕開(kāi)關(guān)1常開(kāi)觸點(diǎn)；2)“左限位”信號(hào)使用安裝于模型左側(cè)的電容傳感器，“右限位”信號(hào)使用安裝于右側(cè)的電容傳感器；“初始位”信號(hào)使用安裝于中間的電容傳感器。電容傳感器為三線制（紅藍(lán)黑），紅線接24V+，黑線接GND，藍(lán)色線為信號(hào)輸出端。模型集成的電容式傳感器，接通時(shí)輸出低電平，非接通時(shí)輸出高電平，所以需要PLC的1M端接24V+，輸入低電平有效。模型的移動(dòng)滑塊先置于“初始位”傳感器和“右限位”傳感器之間。3)實(shí)驗(yàn)接線圖中24VDC“①”已經(jīng)在臺(tái)體內(nèi)部連接好，無(wú)需另接，只需將實(shí)驗(yàn)臺(tái)體面板上PLC區(qū)域的開(kāi)關(guān)切換至“ON”即可向PLC供電。24VDC“②”使用實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板PLC區(qū)域的“傳感器電源”，24VDC“③”使用實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板PLC區(qū)域的“開(kāi)關(guān)電源”。接線時(shí)注意正負(fù)極不可接反。第2步：系統(tǒng)及模塊上電使用三極電源線將220V交流電引到實(shí)驗(yàn)臺(tái)，合上實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板上電源總開(kāi)關(guān)（斷路器），實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源指示燈點(diǎn)亮；觸摸屏得電點(diǎn)亮；閉合實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板上PLC電源開(kāi)關(guān)（紅色船型開(kāi)關(guān)），PLC主機(jī)得電，運(yùn)行/停止指示燈變綠。第3步：組態(tài)及程序設(shè)計(jì)、下載、網(wǎng)絡(luò)連接將PLC程序及觸摸屏組態(tài)程序分別下載到CPU1215C和MCGS觸屏。使用網(wǎng)線將觸摸屏與PLC相連，實(shí)現(xiàn)通訊。在設(shè)計(jì)觸屏組態(tài)以及與PLC通訊時(shí)，需注意以下細(xì)節(jié)：1200PLC的DB塊的建立與查看

與PLC通信，須把數(shù)據(jù)塊的“優(yōu)化的塊訪問(wèn)”去掉。同時(shí)設(shè)備屬性中選中連接機(jī)制，勾選“允許來(lái)自遠(yuǎn)程對(duì)象PUT/GET通信訪問(wèn)。右擊DB塊選擇屬性，去掉勾選，如圖11-5。圖11-5數(shù)據(jù)塊_屬性設(shè)定1200PLC的DB塊的建立與查看

這時(shí)候DB塊的變量都有一個(gè)偏移量。在MCGS中連接變量時(shí)變量地址將以數(shù)據(jù)塊中Static_1到Static_5的偏移量為準(zhǔn)，如圖11-6。圖11-6數(shù)據(jù)塊各變量偏移量MCGS組態(tài)（1）圖11-7為范例組態(tài)界面，實(shí)驗(yàn)人員可自行設(shè)計(jì)組態(tài)程序，以符合自身實(shí)驗(yàn)要求和使用習(xí)慣。組態(tài)設(shè)計(jì)的規(guī)范和說(shuō)明請(qǐng)參考MCGS提供的幫助文檔。圖11-7小車運(yùn)動(dòng)模型組態(tài)界面（2）在觸摸屏上電瞬間，手指一直按擊觸摸屏的任意位置，出現(xiàn)MCGS的啟動(dòng)界面，在這里可以查看當(dāng)前的IP地址，如圖11-8。圖11-8觸摸屏IP地址（3）組態(tài)程序的下載有兩種方法，一種是使用USB線（一端USB-A型公頭，一端USB-B公頭），一種是使用以太網(wǎng)線。正常啟動(dòng)屏幕后通過(guò)USB線與屏幕連接，單擊下載出現(xiàn)下載界面，連接方式選擇“USB通信”，單擊連接運(yùn)行，再單擊“通信測(cè)試”可以測(cè)試一下是否連接成功。連接成功后，點(diǎn)擊工程下載按鈕，下載完畢，再點(diǎn)擊啟動(dòng)運(yùn)行，或點(diǎn)擊觸摸屏上啟動(dòng)運(yùn)行工程按鈕。下載配置如圖11-9。圖11-9使用USB數(shù)據(jù)線下載工程配置界面

使用以太網(wǎng)線下載工程以及在與PLC通信時(shí)，應(yīng)將MCGS的IP設(shè)為與PLC地址同一網(wǎng)段。（4）用網(wǎng)線與觸摸屏連接，打開(kāi)下載界面，通信方式選擇“TCP/IP網(wǎng)絡(luò)”，目標(biāo)機(jī)名填寫(xiě)上一個(gè)步驟查到的IP地址，自己電腦的IP也要和觸摸屏同一網(wǎng)段（子網(wǎng)掩碼相同，IP地址前三位相同，最后一位不同）。單擊“連機(jī)運(yùn)行”再單擊“通信測(cè)試”可以測(cè)試一下是否連接成功。連接成功后，單擊“高級(jí)操作”，可設(shè)置新的IP地址。單擊“設(shè)置IP地址”，在里面填寫(xiě)和PLC一樣網(wǎng)段的IP和相同的子網(wǎng)掩碼。單擊“確認(rèn)”。這時(shí)候需要給觸摸屏重新上電才能使新IP生效。（5）添加Siemens_1200設(shè)備：打開(kāi)設(shè)備窗口，右擊空白位置可以打開(kāi)“設(shè)備工具箱”，在工具箱中找到Siemens_1200，雙擊添加。如果找不到，單擊“設(shè)備工具箱”里的“設(shè)備管理”，找到Siemens_1200并安裝。如圖11-10示。圖11-10添加Siemens1200設(shè)備（6）添加通信的通道：在MCGS軟件中把驅(qū)動(dòng)程序“Siemens_1200”加入到設(shè)備窗口之后，雙擊打開(kāi)“設(shè)備編輯窗口”，在該窗口的遠(yuǎn)端IP地址輸入S7-1200的IP地址，本地IP地址輸入觸摸屏的IP地址。設(shè)置完成之后，將程序下載到觸摸屏。觸摸屏與S7-1200用網(wǎng)線連接，實(shí)現(xiàn)通訊。設(shè)備編輯窗口如圖11-11所示。圖11-11設(shè)備編輯窗口（7）單擊“增加設(shè)備通道”，對(duì)于DB塊的數(shù)據(jù)，通道類型選擇“V數(shù)據(jù)寄存器”，若PORTALV15中設(shè)定的DB塊的標(biāo)號(hào)為6，Static_5的偏移量為10。數(shù)據(jù)類型選擇“32位浮點(diǎn)數(shù)”，通道地址為6.10（6表示DB編號(hào)，10代表偏移量）。變量Static_5對(duì)應(yīng)通道設(shè)置如圖11-12所示。圖11-12變量Static_5對(duì)應(yīng)通道設(shè)置第4步：?jiǎn)?dòng)運(yùn)行并觀察實(shí)驗(yàn)點(diǎn)擊一次啟停按鈕，軸使能；再次點(diǎn)擊，取消軸使能。軸使能后，點(diǎn)擊左移右移可移動(dòng)滑塊左移或右移，當(dāng)滑塊處于原點(diǎn)和右限位中間某一位置時(shí)，點(diǎn)擊回原點(diǎn)，滑塊將向左移動(dòng)尋找原點(diǎn)開(kāi)關(guān)，并最終將滑塊右端定位在原點(diǎn)開(kāi)關(guān)側(cè)。實(shí)時(shí)速度和實(shí)際位置顯示在數(shù)顯框中。組態(tài)中小車模型隨實(shí)際模型滑塊的移動(dòng)而移動(dòng)。第5步：停止實(shí)驗(yàn)再次按下“啟動(dòng)/停止”按鈕，模型停止運(yùn)行；依次關(guān)閉PLC電源開(kāi)關(guān)，電源總開(kāi)關(guān)；拆除實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線和網(wǎng)線。五、參考程序下面對(duì)程序范例進(jìn)行說(shuō)明。圖11-13所示為啟?？刂瞥绦蚨?和程序段2，程序段1中，I0.0或M500.0觸發(fā)上升沿時(shí)計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值大于等于2時(shí)，復(fù)位計(jì)數(shù)器。程序段2中當(dāng)計(jì)數(shù)值等于1時(shí)，起停標(biāo)志位置位。圖11-13啟停控制程序段1和程序段2

圖11-14所示程序段3中，當(dāng)計(jì)數(shù)值不等于1時(shí)，將啟停標(biāo)志位復(fù)位，將上一次掃描過(guò)程存儲(chǔ)的信號(hào)狀態(tài)清零，以存儲(chǔ)本次掃描的信號(hào)狀態(tài)。圖11-14啟停控制程序段3

圖11-15所示程序段4，啟用禁用軸工藝對(duì)象，當(dāng)啟停標(biāo)志位M50.0置位時(shí)，軸工藝對(duì)象將啟用；當(dāng)M50.0復(fù)位時(shí)，根據(jù)組態(tài)的“StopMode”的值，中斷當(dāng)前所有作業(yè)，停止并禁用軸。

停止模式StopMode的值為0：為緊急停止模式，按照軸工藝對(duì)象參數(shù)中的“急?！彼俣韧Ｖ馆S。軸在變?yōu)殪o止?fàn)顟B(tài)后被禁用。停止模式StopMode的值為1：為立即停止模式，PLC將根據(jù)基于頻率的減速度，停止脈沖輸出。輸出頻率≥100Hz時(shí)，減速度持續(xù)最長(zhǎng)30ms；輸出頻率<100Hz時(shí)，減速度為30ms；輸出頻率為2Hz時(shí)，最長(zhǎng)1.5s。停止模式StopMode的值為2：為帶有加速度變化率控制的緊急停止。如果禁用軸的請(qǐng)求處于待決狀態(tài)，則軸將以組態(tài)的急停減速度進(jìn)行制動(dòng)。如果激活了加速度變化率控制，會(huì)將已組態(tài)的加速度變化率考慮在內(nèi)。軸在變?yōu)殪o止?fàn)顟B(tài)后被禁用。圖11-15啟用禁用軸工藝對(duì)象

圖11-16所示程序段5和程序段6，實(shí)現(xiàn)軸歸位（回原點(diǎn)）功能，使用“MC_Home”運(yùn)動(dòng)控制指令可將軸坐標(biāo)與實(shí)際物理驅(qū)動(dòng)器位置匹配。軸的絕對(duì)定位需要回原點(diǎn)。回原點(diǎn)的類型有主動(dòng)回原點(diǎn)、被動(dòng)回原點(diǎn)、直接絕對(duì)回原點(diǎn)、直接相對(duì)回原點(diǎn)、絕對(duì)編碼器相對(duì)調(diào)節(jié)、絕對(duì)編碼器絕對(duì)調(diào)節(jié)模式?；卦c(diǎn)模式說(shuō)明如下：絕對(duì)式直接回原點(diǎn)(Mode=0)：當(dāng)前軸位置被設(shè)置為參數(shù)“Position”的值。相對(duì)式直接回原點(diǎn)(Mode=1)：當(dāng)前軸位置的偏移量為參數(shù)“Position”的值。被動(dòng)回原點(diǎn)(Mode=2)：在被動(dòng)回原點(diǎn)期間，指令MC_Home不會(huì)執(zhí)行任何回原點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。用戶必須通過(guò)其它運(yùn)動(dòng)控制指令來(lái)執(zhí)行該步驟所需的行進(jìn)運(yùn)動(dòng)。檢測(cè)到參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)時(shí)，軸將回到原點(diǎn)。主動(dòng)回原點(diǎn)(Mode=3)：自動(dòng)執(zhí)行回原點(diǎn)步驟。本例程使用主動(dòng)回原點(diǎn)模式。圖11-16軸歸位指令

圖11-17所示程序段7，通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制指令“MC_MoveJog”，在點(diǎn)動(dòng)模式下以指定的速度連續(xù)移動(dòng)軸?？梢允褂迷撨\(yùn)動(dòng)控制指令進(jìn)行測(cè)試和調(diào)試。圖11-17點(diǎn)動(dòng)模式下移動(dòng)軸指令

圖11-18所示程序段8和程序段9，軸復(fù)位指令“MC_Reset”可用于確認(rèn)“伴隨軸停止出現(xiàn)的運(yùn)行錯(cuò)誤”和“組態(tài)錯(cuò)誤”。并重新啟動(dòng)軸工藝對(duì)象。圖11-18軸復(fù)位指令

如圖11-19和圖11-20所示，“MC_ReadParam”運(yùn)動(dòng)控制指令可連續(xù)讀取軸的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和狀態(tài)消息?？梢宰x取的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和狀態(tài)消息：軸的位置設(shè)定值、速度設(shè)定值和實(shí)際值、軸距目標(biāo)位置的當(dāng)前距離、目標(biāo)位置、實(shí)際位置、當(dāng)前跟隨誤差、驅(qū)動(dòng)器狀態(tài)、編碼器狀態(tài)、狀態(tài)位、錯(cuò)誤位。程序段10將軸速度值存儲(chǔ)到DB6數(shù)據(jù)塊寄存器Static_4中，程序段11將軸位置值存儲(chǔ)到DB6數(shù)據(jù)塊寄存器Static_5中。圖11-19連續(xù)讀取軸速度值圖11-20連續(xù)讀取軸位置值11.2溫濕度監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)一、實(shí)訓(xùn)目的1.熟悉溫度、濕度傳感器參數(shù)性能；2.熟悉溫濕度控制原理；3.熟練掌握運(yùn)用溫濕度控制儀控制模型的方法；4.熟練掌握PLC各種指令的編程方法；5.熟練掌握程序調(diào)試的步驟和方法。6.掌握構(gòu)建實(shí)際PLC控制系統(tǒng)的能力。二、實(shí)訓(xùn)儀器與設(shè)備1.智能傳感實(shí)驗(yàn)臺(tái)1臺(tái)2.溫濕度控制模型1套3.安全連接導(dǎo)線若干4.專用航空插頭連接電纜1根5.專用220V電源插頭線1根三、實(shí)訓(xùn)原理

溫濕度控制模型包含豐富的硬件資源，根據(jù)機(jī)電、自動(dòng)化、過(guò)程控制、自動(dòng)控制等相關(guān)教學(xué)大綱的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)水塔水位的循環(huán)控制，使得學(xué)生能熟悉系統(tǒng)中各關(guān)鍵功能部件的功能、性能及應(yīng)用。同時(shí)熟悉不同的控制方法。本模型的對(duì)象與控制模塊相互獨(dú)立，教學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)專用航空插頭線連接以傳遞控制信號(hào)，通過(guò)專用電源插頭線將實(shí)驗(yàn)臺(tái)體220V交流電源引入控制模塊?？刂茖?duì)象集成了溫濕度傳感器、加濕器、加熱器及調(diào)壓模塊、儀表專用溫濕度傳感器，對(duì)象采用不銹鋼與透明有機(jī)玻璃材料，確保了穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)和觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的便利性。實(shí)驗(yàn)時(shí)可以通過(guò)溫濕度控制儀進(jìn)行控制，也可以通過(guò)相關(guān)接口端子實(shí)現(xiàn)PLC控制。

控制對(duì)象前視圖和上視圖分別見(jiàn)圖11-21和圖11-22。圖11-21控制對(duì)象前視圖圖11-22控制對(duì)象上視圖

兩個(gè)風(fēng)扇主要用作排濕，也可作為降溫用，其中風(fēng)扇1吸氣，風(fēng)扇2排氣，加快對(duì)象換氣速度。控制模塊集成溫濕度控制儀表、模式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、風(fēng)扇控制繼電器、保險(xiǎn)絲管、儀表電源開(kāi)關(guān)，信號(hào)及控制電源輸入輸出接口。模式開(kāi)關(guān)切換至儀表控制模式時(shí)，風(fēng)扇和加熱器由儀表控制，儀表輸出220V直接加載到加熱器加熱，此時(shí)不經(jīng)過(guò)調(diào)壓器調(diào)壓。模式開(kāi)關(guān)切換至PLC控制時(shí)，儀表供電電源被切斷，溫濕度信號(hào)經(jīng)面板接口端子引入PLC輸入端，PLC模擬輸出端輸出模擬電壓作為調(diào)壓器的控制電壓，調(diào)壓器輸出電壓控制加熱器，實(shí)現(xiàn)溫度的PID調(diào)節(jié)控制。四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟第1步：電氣回路接線理解實(shí)驗(yàn)的原理及控制要求，正確連接導(dǎo)線。模塊電源通過(guò)專用220V電源插頭線引入模塊面板的L/N接口，如圖11-23所示控制模塊面板示意圖。220V~輸入，四號(hào)護(hù)套插座圖11-23控制模塊面板示意圖

在儀表控制模式時(shí)，需連接航空插座電纜和專用電源電纜以及5V直流電源。在PLC控制模式時(shí)，需連接航空插座電纜和專用電源電纜以及5V直流電源，以及使用二號(hào)護(hù)套線連接實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板上PLC接口端子與控制模塊面板上接口端子。表11-5控制接線表儀表控制模式電源插頭線:紅+————L實(shí)驗(yàn)臺(tái):5V+————加濕:5V+電源插頭線:藍(lán)+————N實(shí)驗(yàn)臺(tái):GND————加濕:GNDPLC控制模式電源插頭線:紅+————L溫度:Vout————PLC:AI0電源插頭線:藍(lán)+————N濕度:Vout————PLC:AI1實(shí)驗(yàn)臺(tái):5V+————加濕:5V+TY:GND————PLC:2M實(shí)驗(yàn)臺(tái):GND————加濕:GNDTY:GND————TY:Vout-PLC:L+————溫度:24V+PLC:AQ0————TY:Vout+溫度:24V+————濕度:24V+實(shí)驗(yàn)臺(tái):24V+————PLC:4L+PLC:M————PLC:3M實(shí)驗(yàn)臺(tái):24VGND————KA:GNDPLC:M————溫度:GNDPLC:Qa.0————KA:24V+溫度:GND————濕度:GND圖11-24CPU1215CDC/DC/DCPLC接線圖第2步：控制模式選擇選擇儀表控制模式時(shí)，須在儀表面板上設(shè)定儀表相關(guān)參數(shù)。下面主要講述PLC控制模式相關(guān)內(nèi)容，儀表控制請(qǐng)自行參考儀表相關(guān)使用手冊(cè)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和溫濕度控制?？刂品绞角袚Q開(kāi)關(guān)逆時(shí)針?lè)较蚺?dòng)，選定PLCC控制模式；確認(rèn)線路接線無(wú)誤，接通工作電源開(kāi)關(guān)。第3步：組態(tài)及程序設(shè)計(jì)、下載、網(wǎng)絡(luò)連接（從左到右三個(gè)網(wǎng)口分別對(duì)應(yīng)：觸摸屏、PLC-P1口、PLC-P2口）1200PLC的DB塊的建立，PLC程序下載，MCGS組態(tài)界面的操作、下載、配置，添加Siemens_1200設(shè)備，添加通信的通道等內(nèi)容，請(qǐng)參考“小車模型運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)”章節(jié)內(nèi)容。

溫濕度控制模型組態(tài)如圖11-25所示，使用北京昆侖通態(tài)人機(jī)界面，組態(tài)界面集成啟動(dòng)停止按鈕，溫度設(shè)定輸入，溫濕度顯示輸出，PID調(diào)節(jié)輸出顯示，溫度曲線顯示等功能。圖11-25溫濕度控制模型組態(tài)界面第4步：?jiǎn)?dòng)運(yùn)行，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

點(diǎn)擊觸摸屏啟動(dòng)/停止按鈕，點(diǎn)擊一次為啟動(dòng)，點(diǎn)擊兩次停止。在“設(shè)定溫度”右面的輸入框輸入目標(biāo)溫度值，點(diǎn)擊一次啟動(dòng)/停止按鈕，系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行。如果實(shí)際溫度值低于設(shè)定溫度值，則PLC開(kāi)始進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，驅(qū)動(dòng)電壓調(diào)節(jié)模塊工作，加熱模塊開(kāi)始加熱。實(shí)際溫度超過(guò)設(shè)定溫度時(shí)，PID輸出降低或關(guān)閉。第5步：停止實(shí)驗(yàn)再次按下“啟動(dòng)/停止”按鈕，模型停止運(yùn)行；依次關(guān)閉PLC電源開(kāi)關(guān)，電源總開(kāi)關(guān)；拆除實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線和網(wǎng)線。五、參考程序圖11-26所示為PID程序：在周期中斷OB的恒定時(shí)間范圍內(nèi)調(diào)用工藝指令PID_Compact。圖11-26PID工藝指令

以下為主程序說(shuō)明。圖11-27所示程序段1，將觸摸屏上設(shè)置的溫度設(shè)定值（存入Static_3中），移動(dòng)到指定變量中，并增加0.3度作為溫度上限值。實(shí)驗(yàn)時(shí)可根據(jù)需要自行修改溫度上限值。圖11-28所示程序段2，將觸摸屏上設(shè)置的溫度設(shè)定值減少0.2度作為溫度下限值。圖11-27設(shè)定溫度值上限值圖11-28設(shè)定溫度值下限值

圖11-29所示程序段3和圖11-30所示程序段4，將從模擬量輸入通道AI0采集的模擬量值轉(zhuǎn)換為實(shí)際溫度值。其中程序段3將采集的整型值轉(zhuǎn)換為雙整型再轉(zhuǎn)換成實(shí)型；程序段4對(duì)該實(shí)型值進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，換算成實(shí)際溫度值并存儲(chǔ)到DB6數(shù)據(jù)塊中。圖11-29采集通道AI0的模擬量圖11-30AI0模擬量值轉(zhuǎn)換為實(shí)際溫度值

圖11-31所示程序段5和圖11-32所示程序段6，將從模擬量輸入通道AI1采集的模擬量值轉(zhuǎn)換為實(shí)際濕度值。程序段5將輸入值轉(zhuǎn)換為實(shí)型，程序段6實(shí)現(xiàn)實(shí)際濕度值的變換。圖11-31采集通道AI1的模擬量圖11-32AI1模擬量值轉(zhuǎn)換為實(shí)際濕度值

圖11-33所示程序段7，復(fù)位起停上升沿信號(hào)的信號(hào)狀態(tài)存儲(chǔ)位，使得上升沿信號(hào)有效。圖11-33復(fù)位指令使得上升沿有效

圖11-34所示程序段8實(shí)現(xiàn)啟?？刂疲?dāng)按一次啟停按鈕，檢測(cè)到一個(gè)輸入信號(hào)I1.0或M500.0的上升沿信號(hào)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)1，啟停標(biāo)志位置位；再次按下按鈕，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)2，啟停標(biāo)志位復(fù)位。圖11-34啟?？刂浦噶?/p>

圖11-35所示程序段9判斷實(shí)際溫度超出上限值時(shí)，模擬量輸出置零，實(shí)際溫度低于下限值時(shí)，模擬量輸出最大，同時(shí)模擬量輸出值傳送到數(shù)據(jù)塊DB6的變量Static_4中，供觸摸屏顯示用。圖11-35溫度控制邏輯一

圖11-36所示程序段10判斷實(shí)際溫度處于上限和下限值之間時(shí)，PID控制標(biāo)志位置位；程序段11允許將PID指令的輸出值賦予模擬量輸出通道。圖11-36溫度控制邏輯二

圖11-37所示程序段12和程序段13判斷實(shí)際濕度大于35時(shí)啟動(dòng)排風(fēng)扇。圖11-37溫度控制邏輯三11.3水塔水位模型控制系統(tǒng)一、實(shí)訓(xùn)目的1.熟悉液位傳感器參數(shù)性能；2.熟悉水塔水位運(yùn)行原理；3.熟練掌握運(yùn)用液位差計(jì)控制模型的方法；4.熟練掌握PLC各種指令的編程方法；5.熟練掌握程序調(diào)試的步驟和方法。6.掌握構(gòu)建實(shí)際PLC控制系統(tǒng)的能力。二、實(shí)訓(xùn)儀器與設(shè)備1.智能傳感實(shí)驗(yàn)臺(tái)1臺(tái)2.水塔水位模型1套3.連接導(dǎo)線若干三、實(shí)訓(xùn)原理1.控制對(duì)象圖11-38所示模型主要包含水箱、液位計(jì)、液位差計(jì)、有機(jī)玻璃水塔、閥、泵等部件。水塔水位模型根據(jù)機(jī)電、自動(dòng)化、過(guò)程控制、自動(dòng)控制等相關(guān)教學(xué)大綱的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)水塔水位的循環(huán)控制，使得學(xué)生能熟悉系統(tǒng)中各關(guān)鍵功能部件的功能、性能及應(yīng)用。同時(shí)熟悉不同的控制方法。

本水塔水位模型將對(duì)象與控制模塊集成在一體，方便教學(xué)實(shí)驗(yàn)。圖11-38水塔水位模型

水箱內(nèi)部有縱隔，將水箱分割成獨(dú)立的兩個(gè)容器。水箱底部設(shè)置管路，有排水管路和水箱連通管路，水箱連通管路通過(guò)電磁閥將兩個(gè)水箱連通，其作用是：根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，控制電磁閥的通斷，以模擬一個(gè)水箱向另一個(gè)水箱注水的情境。水塔底部安裝有液位計(jì)，球閥排水回路，電磁閥排水回路。水塔排水時(shí)，水流經(jīng)過(guò)水箱上方蓋板的不銹鋼網(wǎng)進(jìn)入水箱，具體進(jìn)入哪個(gè)水箱，根據(jù)實(shí)際需求選定。（改變水管朝向即可改變水流落點(diǎn)，從而選擇注入的水箱。）控制箱集成了電位差計(jì)、中間繼電器、開(kāi)關(guān)、保險(xiǎn)等硬件資源，實(shí)驗(yàn)時(shí)可以通過(guò)液位差計(jì)進(jìn)行水塔水位控制，也可以通過(guò)相關(guān)接口端子實(shí)現(xiàn)PLC的水位控制。水泵為兩用型微型泵，抽水管通過(guò)水箱蓋板上的圓孔置入水箱，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要置入水箱一或水箱二。出水管接入水塔側(cè)壁的寶塔接頭。2.水位控制要求給定水塔水位的目標(biāo)值，設(shè)置水位上限值和下限值。當(dāng)水塔水位低于下限時(shí)，水泵得電工作，開(kāi)始向水塔注水，水塔水位到達(dá)上限值，水泵關(guān)閉。打開(kāi)水箱出水球閥，水塔水位降低，低于下限時(shí)，水泵開(kāi)始抽水。循環(huán)往復(fù)?？筛鶕?jù)現(xiàn)有資源擴(kuò)展設(shè)計(jì)其他實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟第1步：電氣回路接線理解實(shí)驗(yàn)的原理及控制要求，正確連接導(dǎo)線。通過(guò)安全護(hù)套線將24V直流電源從實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板上引入模塊，如圖11-39所示控制模塊面板示意圖。電源供電圖11-39水塔水位模型控制面板

液位差計(jì)控制模式具體接線遵照表11-6所示。工作電源接通后，還需要接通“儀表電源”開(kāi)關(guān)。表11-6使用儀表控制時(shí)的接線表：序號(hào)起始端——終到端1LT3:+————SEN1:+2LT3:-————SEN1:-324V:+————AH:14AH:2————KA2:+5KA2:-————GND6AH:1————AL:17AL:2————M:+8M:-————KA2:-

PLC控制模式使用PLC控制詳細(xì)接線見(jiàn)表11-7。表11-7使用PLC控制時(shí)的接線表：序號(hào)起始端——終到端1傳感臺(tái)開(kāi)關(guān)電源：24V+————面板：24V2傳感臺(tái)開(kāi)關(guān)電源：GND————面板：GND3PLC：AI0————面板：LT3+4PLC：3M————面板：LT3-5傳感臺(tái)傳感器電源：M————PLC：3M6傳感臺(tái)傳感器電源：M————PLC：1M7PLC：L+————傳感臺(tái)：K1-18傳感臺(tái)：K1-2————PLC：I1.09實(shí)驗(yàn)臺(tái)：24V+————PLC：4L+10實(shí)驗(yàn)臺(tái)：24VGND————面板：KA2-11面板：KA2-————面板：M-12PLC：Q0.2————面板：M+13PLC：Q0.4————面板：KA2+

模型中液位傳感器、微型水泵、電磁閥的信號(hào)線、電源線，經(jīng)過(guò)控制模塊盒底部的穿線孔引入控制面板上相應(yīng)的接口插座（面板左下角區(qū)域）；將液位差計(jì)接線端子引到面板右下角區(qū)域的接口插座上。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)控制中間繼電器KA1、KA2常開(kāi)觸點(diǎn)的通斷來(lái)控制電磁閥的動(dòng)作，以免PLC控制模式下，回路電流過(guò)大損壞PLC輸出端子。RS-485插頭接3、8引腳。第2步：組態(tài)及程序設(shè)計(jì)、下載、網(wǎng)絡(luò)連接1200PLC的DB塊的建立，MCGS組態(tài)界面的操作、下載、配置，添加Siemens_1200設(shè)備，添加通信的通道（見(jiàn)圖11-40）等內(nèi)容，請(qǐng)參考“小車模型運(yùn)動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)”章節(jié)內(nèi)容。組態(tài)