PLC、變頻器與觸摸屏綜合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PLC、變頻器與觸摸屏綜合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)7.1多地控制生產(chǎn)線N:N通信網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【知識(shí)目標(biāo)】1.了解數(shù)據(jù)通信基本概念、數(shù)據(jù)傳送方式以及串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)。2.了解FX系列PLC的CC-Link網(wǎng)絡(luò)、CC-Link/LT網(wǎng)絡(luò)、AS-i網(wǎng)絡(luò)通信功能。3.掌握FX系列PLC的并聯(lián)鏈接、N:N鏈接通信技術(shù)?！灸芰δ繕?biāo)】

1.能夠進(jìn)行多地控制生產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2.能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)控制要求選擇并設(shè)置相關(guān)參數(shù)。3.能夠進(jìn)行多地控制生產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)硬件接線，并利用實(shí)訓(xùn)裝置進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。任務(wù)描述某工廠甲乙丙三地生產(chǎn)線各由一臺(tái)FX3U系列PLC進(jìn)行控制，其中甲地PLC稱為主站，乙地和丙地稱為從站。因生產(chǎn)需要，現(xiàn)三臺(tái)PLC之間通過(guò)FX3U-485-BD和N:N鏈接網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，要求實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）通過(guò)M1000~M1003，利用主站的X000~X003控制1號(hào)從站的Y010~Y013。（2）通過(guò)M1064~M1067，利用1號(hào)從站的X000~X003控制2號(hào)從站的Y014~Y017。（3）通過(guò)M1128~M1131，利用2號(hào)從站的X000~X003控制主站的Y020~Y023。（4）主站的數(shù)據(jù)寄存器D1為1號(hào)從站的計(jì)數(shù)器C1提供設(shè)定值。C1的觸點(diǎn)狀態(tài)由M1070映射到主站的Y5輸出點(diǎn)。請(qǐng)使用三菱FX3U系列PLC和FX3U-485-BD通訊模塊實(shí)現(xiàn)此控制功能，完成PLC軟、硬件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)以及聯(lián)機(jī)調(diào)試?！救蝿?wù)要求】1.利用三菱FX3U系列PLC進(jìn)行多地控制生產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)。2.根據(jù)控制要求利用FX3U-485-BD通訊模塊連接三臺(tái)PLC。3.正確連接輸入、輸出電路，進(jìn)行仿真、聯(lián)機(jī)仿真。4.聯(lián)機(jī)調(diào)試?！救蝿?wù)環(huán)境】1.兩人一組，根據(jù)工作任務(wù)進(jìn)行合理分工。2.每組配套FX3U系列PLC、FX3U-485-BD通訊模塊實(shí)訓(xùn)裝置一套。3.每組配套若干導(dǎo)線、工具等。【考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)】1.說(shuō)明（1）本評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國(guó)家職業(yè)技能鑒定中心高級(jí)電工職業(yè)技能鑒定規(guī)范（考核大綱）編制。（2）任務(wù)考核評(píng)價(jià)由指導(dǎo)教師組織實(shí)施，指導(dǎo)教師可自行具體制定任務(wù)評(píng)分細(xì)則。（3）任務(wù)考核評(píng)價(jià)可根據(jù)任務(wù)實(shí)施情況，引入學(xué)生互評(píng)。2.考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)該任務(wù)考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表7-1所示。關(guān)聯(lián)知識(shí)☆

7.1.1認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)通信1.數(shù)據(jù)通信概念

數(shù)據(jù)通信是依照一定的通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在兩個(gè)終端之間傳遞數(shù)據(jù)信息的一種通信方式和通信業(yè)務(wù)。它可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)和終端以及終端與終端之間的數(shù)據(jù)信息傳遞。數(shù)據(jù)通信時(shí)，按照同時(shí)傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)分類可以分為并行通信與串行通信。通常根據(jù)信息傳送的距離決定采用哪種通信方式。

（1）并行通信。通信時(shí)各數(shù)據(jù)位同時(shí)發(fā)送或接收。并行通信的優(yōu)點(diǎn)是傳送速度快，但由于一個(gè)并行數(shù)據(jù)有n位二進(jìn)制數(shù)，就需要n根傳輸線，所以常用于近距離的通信，在遠(yuǎn)距離傳送的情況下，采用并行通信會(huì)導(dǎo)致通信線路復(fù)雜，成本高。

（2）串行通信。通信時(shí)所傳送數(shù)據(jù)按順序一位一位地發(fā)送或接收。串行通信的突出優(yōu)點(diǎn)是僅需一根或兩根傳送線，故在長(zhǎng)距離傳送時(shí)通信線路簡(jiǎn)單、成本低。但與并行通信相比較，傳送速度慢，故常用于長(zhǎng)距離傳送且對(duì)速度要求不高的場(chǎng)合。但近年來(lái)串行通信在速度方面有了很快的發(fā)展，通信速率已可達(dá)到Mbit/s的數(shù)量級(jí)，因此串行通信技術(shù)在分布式控制系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。2.數(shù)據(jù)傳送方式在通信線路上按照數(shù)據(jù)傳送的方向可以將數(shù)據(jù)通信劃分為單工、半雙工、全雙工通信方式，如圖7-1所示。

a）

b）

c）圖7-1數(shù)據(jù)傳送方式a）單工通信

b）半雙工通信

c）全雙工通信（1）單工通信。指數(shù)據(jù)的傳送始終保持同一個(gè)方向，而不能進(jìn)行反向傳送，如圖7-1a所示。其中A端只能作為發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)，B端只能作為接收端接收數(shù)據(jù)。（2）雙半工通信。指數(shù)據(jù)可以在兩個(gè)方向傳送，但同一時(shí)刻只限于一個(gè)方向傳送，如圖7-1b所示。其中A端和B端都具有發(fā)送和接收的功能，但傳送線路只有一條，某一時(shí)刻只能A端發(fā)送B端接收，或B端發(fā)送A端接收。（3）全雙工通信。全雙工通信方式能在兩個(gè)方向上同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，如圖7-1c所示。其中A端和B端都可以一邊發(fā)送數(shù)據(jù)，一邊接收數(shù)據(jù)。3.串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)（1）RS-232C串行接口標(biāo)準(zhǔn)。RS-232C是1969年由美國(guó)電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)（EIC）公布的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)，其既是一種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，又是一種電氣標(biāo)準(zhǔn)。RS-232C規(guī)定了終端和通信設(shè)備之間信息交換的方式和功能，F(xiàn)X系列PLC與計(jì)算機(jī)間的通信就是通過(guò)RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它采用按位串行通信的方式，在通信距離較短、波特率要求不高的場(chǎng)合可以直接采用，既簡(jiǎn)單又方便。但由于其接口采用單端發(fā)送、單端接收，因此在使用中有數(shù)據(jù)通信速率低、通信距離短、抗共模干擾能力差等缺點(diǎn)。RS-232C可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，是目前PC機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。（2）RS-422A串行接口標(biāo)準(zhǔn)。RS-422A是1977年由美國(guó)電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)（EIC）制定的串行通信標(biāo)準(zhǔn)RS-499的子集。RS-422A采用平衡驅(qū)動(dòng)、差分接收電路，從根本上取消了信號(hào)地線，故抗干擾能力強(qiáng)。RS-422A在最大傳輸速率10Mbit/s時(shí)，允許的最大通信距離為12m；傳輸速率為100kbit/s時(shí)，最大通信距離為1200m。一臺(tái)驅(qū)動(dòng)器可以連接10臺(tái)接收器，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多通信。（3）RS-485串行接口標(biāo)準(zhǔn)。RS-485是從RS-422A基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，所以RS-485許多電氣規(guī)定與RS-422相似，如采用平衡傳輸方式，都需要在傳輸線上接終端電阻器等。使用RS-485通信接口和雙絞線可組成串行通信網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成分布式系統(tǒng)，系統(tǒng)中最多可有32個(gè)站，新的接口器件已允許連接128個(gè)站。RS-232C、RS-422A、RS-485三種串行接口標(biāo)準(zhǔn)主要性能指標(biāo)如表7-2所示。

計(jì)算機(jī)目前都有RS-232C通信端口（不含筆記本電腦），三菱FX系列PLC采用RS-422A通信端口，三菱FR變頻器采用RS-422A通信端口。GOT2000系列觸摸屏有兩個(gè)通信端口，一個(gè)采用RS-232C，另一個(gè)采用RS-422A/485。1.CC-Link網(wǎng)絡(luò)CC-Link是基于串行通信的CC-Link協(xié)議，主要用于連接工廠自動(dòng)化設(shè)備和控制系統(tǒng)，具有高速、可靠、靈活、安全、易擴(kuò)展等特點(diǎn)，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最受歡迎的通信協(xié)議之一。CC-Link采用主/從結(jié)構(gòu)，由一個(gè)主站和多個(gè)從站組成。主站負(fù)責(zé)管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，向從站分配操作指令和讀取數(shù)據(jù)；從站則負(fù)責(zé)執(zhí)行主站下達(dá)的任務(wù)，并將運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)返回給主站。利用FX3U-16CCL-M為主站的CC-Link系統(tǒng)如圖7-2所示。

圖7-2FX3U-16CCL-M為主站的CC-Link系統(tǒng)關(guān)聯(lián)知識(shí)☆

7.1.2認(rèn)識(shí)

FX系列PLC通信功能2.CC-Link/LT網(wǎng)絡(luò)CC-Link/LT是基于串行通信的CC-Link/LT協(xié)議，屬于輕量級(jí)CC-Link協(xié)議，主要應(yīng)用于連接低成本、低功耗的設(shè)備。同時(shí)，CC-Link/LT和AS-i也都屬于I/O鏈接網(wǎng)絡(luò)。具有FX2N-64CL-M是CC-Link/LT網(wǎng)絡(luò)主站模塊。它可以連接64個(gè)遠(yuǎn)程I/O站，主干線最大長(zhǎng)度500m。最大鏈接點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)（包括PLC的I/O點(diǎn)），最高傳輸速率為2.5Mbit/s。利用FX2N-64CL-M為主站的CC-Link/LT系統(tǒng)如圖7-3所示。

圖7-3FX2N-64CL-M為主站的CC-Link/LT系統(tǒng)3.AS-i網(wǎng)絡(luò)AS-i（執(zhí)行器傳感器接口）網(wǎng)絡(luò)是用于現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備的雙向數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，位于工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的最底層，是自動(dòng)化技術(shù)中一種最簡(jiǎn)單、成本最低的解決方案，已被納入IEC62026標(biāo)準(zhǔn)。AS-i響應(yīng)時(shí)間小于5ms，使用未屏蔽的雙絞線，由總線提供電源。FX2N-32ASI-M是AS-i網(wǎng)絡(luò)的主站模塊，最長(zhǎng)通信距離為100m，使用兩個(gè)中繼器可以擴(kuò)展到300m。波特率為167kbit/s，該模塊最多可以連接31個(gè)從站，占用8個(gè)I/O點(diǎn)。AS-i具有自動(dòng)分配地址的功能，能方便地更換有故障的模塊。利用FX2N-32ASI-M為主站的AS-i系統(tǒng)如圖7-4所示。

圖7-4FX2N-32ASI-M為主站的AS-i系統(tǒng)1.并聯(lián)鏈接并聯(lián)鏈接是指使用RS-485通信適配器或功能擴(kuò)展板，實(shí)現(xiàn)同一子系列的兩臺(tái)FX系列PLC之間的信息自動(dòng)交換。其中一臺(tái)PLC作為主站，另一臺(tái)作為從站。不需要用戶編寫(xiě)通信程序，只需設(shè)置與通信相關(guān)的參數(shù)，兩臺(tái)PLC之間就可以自動(dòng)地傳輸數(shù)據(jù)。FX系列PLC并聯(lián)鏈接（普通模式）通信發(fā)送、接收軟元件數(shù)據(jù)關(guān)系如圖7-5所示。

圖7-5并聯(lián)鏈接（普通模式）通信關(guān)聯(lián)知識(shí)☆

7.1.3認(rèn)識(shí)并聯(lián)鏈接與N:N鏈接由圖7-5可知，主站M800~M899、D490~D499發(fā)送的數(shù)據(jù)，被從站同樣地址的軟元件接收。反之，從站M900~M999、D500~D509發(fā)送的數(shù)據(jù)，被主站同樣地址的軟元件接收。并聯(lián)鏈接有普通模式與高速模式兩種鏈接模式，通過(guò)特殊輔助繼電器M8162進(jìn)行設(shè)置，根據(jù)鏈接模式的不同，鏈接軟元件的類型和點(diǎn)數(shù)不同，如表7-3所示。應(yīng)用技巧：

并聯(lián)鏈接可以執(zhí)行兩臺(tái)同系列PLC之間的信息交換。如果為不同系列的PLC，建議使用N:N鏈接功能。N:N鏈接最多支持8臺(tái)PLC的鏈接，可便于功能擴(kuò)展。

并聯(lián)鏈接常用特殊輔助繼電器M8000的常開(kāi)觸點(diǎn)進(jìn)行鏈接模式以及主站和從站設(shè)定。

FX3U系列PLC進(jìn)行并聯(lián)鏈接通信時(shí)，兩臺(tái)同系列PLC均需要配置FX3U-485-BD等通信模塊并相互連接。FX3U系列PLC與并聯(lián)鏈接有關(guān)的特殊功能繼電器和特殊數(shù)據(jù)寄存器見(jiàn)表7-4。2.N:N鏈接N:N鏈接是指使用RS-485通信適配器或功能擴(kuò)展板，實(shí)現(xiàn)最多8臺(tái)FX系列PLC之間的信息自動(dòng)交換。其中一臺(tái)PLC作為主站，其余的為從站。數(shù)據(jù)是自動(dòng)傳輸?shù)模ㄟ^(guò)對(duì)指定共享數(shù)據(jù)區(qū)中的軟元件刷新，在各PLC之間自動(dòng)地進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。FX系列PLC的N:N鏈接（模式2）通信發(fā)送、接收軟元件數(shù)據(jù)關(guān)系如圖7-6所示。

圖7-6N:N鏈接（模式2）通信由圖7-6可知，主站（0號(hào)站）M1000~M1063、D0~D7發(fā)送的數(shù)據(jù)，被其他從站同樣地址的軟元件接收。反之，從站（7號(hào)站）M1448~M1511、D70~D77發(fā)送的數(shù)據(jù)，被主站同樣地址的軟元件接收。根據(jù)要鏈接的點(diǎn)數(shù)，N:N鏈接刷新范圍有三種模式可以選擇。三種模式共享的通信軟元件見(jiàn)表7-5，主要區(qū)別在于所進(jìn)行通信的位信息、字信息通信量不同。N:N鏈接的設(shè)置（見(jiàn)表7-6）只有在程序運(yùn)行或PLC起動(dòng)時(shí)才有效。除了站號(hào)，其余參數(shù)均由主站設(shè)置。D8178設(shè)置的刷新范圍模式適用于N:N鏈接中所有的工作站。使用FX3G和FX3U/FX3UC時(shí)，用M8179設(shè)定使用的串行通信的通道。應(yīng)用技巧：

N:N鏈接的設(shè)定程序必須從第0步M8038的常開(kāi)觸點(diǎn)開(kāi)始編寫(xiě)，否則不能執(zhí)行N:N鏈接通信功能。不要用程序或編程工具使M8038置為ON。站號(hào)必須連續(xù)設(shè)置，若有重復(fù)或空的站號(hào)則不能進(jìn)行正常通信鏈接。

FX3系列PLC可以使用兩個(gè)通道，使用通道2時(shí)，應(yīng)使用OUT指令將M8179置為ON。但是兩個(gè)通道不要同時(shí)使用N:N鏈接或分別使用并聯(lián)鏈接和N:N鏈接。

在主站的程序中，可以用M8184~M8190的常開(kāi)觸點(diǎn)控制指示故障從站的指示燈。1.I/O地址分配根據(jù)本項(xiàng)目多地控制生產(chǎn)線N:N通信網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)控制要求，選用生產(chǎn)線原有FX3U系列PLC配備通訊模塊FX3U-485-BD可以實(shí)現(xiàn)該控制功能。PLC的

I/O地址分配如表7-7所示（本項(xiàng)目主站和從站I/O分配基本相同，在此只給出主站I/O地址分配表）。任務(wù)實(shí)施☆

7.1.4多地控制生產(chǎn)線N:N通信網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.硬件接線圖設(shè)計(jì)根據(jù)本項(xiàng)目多地控制生產(chǎn)線N:N通信網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)控制要求以及表7-7所示I/O地址分配表，可對(duì)系統(tǒng)硬件接線圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖7-7所示（本項(xiàng)目主站和從站硬件接線圖基本相同，在此只給出主站硬件接線圖）。

圖7-7控制系統(tǒng)硬件接線圖3.PLC程序設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求，主站和從站參考程序分別如圖7-8、圖7-9、圖7-10所示。

圖7-8N:N鏈接主站參考程序

圖7-9N:N鏈接1號(hào)從站參考程序

圖7-10N:N鏈接2號(hào)從站參考程序程序說(shuō)明：（1）在主站的程序中，設(shè)置N:N鏈接的參數(shù)。其中刷新范圍為模式1（可以訪問(wèn)每臺(tái)PLC的32個(gè)位軟元件和4個(gè)字軟元件），重試次數(shù)為3次，監(jiān)視時(shí)間為50ms。。（2）當(dāng)主站發(fā)生數(shù)據(jù)傳送序列錯(cuò)誤時(shí)，M8183的常閉觸點(diǎn)分?jǐn)啵髡九c從站之間不能進(jìn)行通信。同理，當(dāng)從站發(fā)生數(shù)據(jù)傳送序列錯(cuò)誤時(shí)，M8184或M8185的常閉觸點(diǎn)分?jǐn)啵矊⑹怪髡九c從站之間、從站與從站之間不能進(jìn)行通信。（3）更改了參數(shù)的設(shè)置后，將程序下載到各PLC，將所有PLC的電源全部斷開(kāi)后，再同時(shí)上電。正常通信時(shí)各通信模塊內(nèi)置的SD和RDLED應(yīng)閃爍。4.安裝與調(diào)試（1）按圖7-7所示控制系統(tǒng)硬件接線圖接線并檢查，確認(rèn)接線正確。其中三臺(tái)PLC通過(guò)通訊模塊FX3U-485-BD連接。（2）利用GXWorks2軟件編寫(xiě)圖7-8、圖7-9、圖7-10所示的參考梯形圖程序，并將經(jīng)仿真調(diào)試無(wú)誤的控制程序下載至PLC中。（4）PLC程序符合控制要求后再接通主電路試車，進(jìn)行系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)，直到最大限度地滿足系統(tǒng)控制要求為止。【知識(shí)目標(biāo)】1.了解PLC與變頻器、觸摸屏的通信技術(shù)。2.掌握PLC、變頻器與觸摸屏綜合應(yīng)用技術(shù)。3.掌握PLC、變頻器與觸摸屏聯(lián)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試方法?！灸芰δ繕?biāo)】

1.能夠綜合利用PLC、變頻器與觸摸屏應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2.能夠根據(jù)控制系統(tǒng)控制要求選擇PLC、變頻器與觸摸屏通信模式。3.能夠進(jìn)行工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)硬件接線，并利用實(shí)訓(xùn)裝置進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。任務(wù)7.2工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)描述某公司需要用PLC、變頻器和觸摸屏設(shè)計(jì)一款工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)，控制流程如圖7-11(詳見(jiàn)教材)所示。

圖7-11中，工業(yè)洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)使進(jìn)水電磁閥打開(kāi)，經(jīng)進(jìn)水管將水注入外筒；排水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)使排水電磁閥打開(kāi)，將水由外筒排出機(jī)外。洗滌正、反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤(pán)正、反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水筒（內(nèi)筒）并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)脫水筒（內(nèi)筒）正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高低水位開(kāi)關(guān)分別用來(lái)檢測(cè)高、低水位；起動(dòng)按鈕用來(lái)起動(dòng)工業(yè)洗衣機(jī)工作；停止按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警；排水按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。工業(yè)洗衣機(jī)具體控制要求如下：（1）系統(tǒng)通電后，自動(dòng)進(jìn)入初始狀態(tài)，準(zhǔn)備啟動(dòng)。（2）按起動(dòng)按鈕開(kāi)始進(jìn)水，當(dāng)水位到達(dá)高水位時(shí)，停止進(jìn)水，并開(kāi)始正轉(zhuǎn)洗滌。正轉(zhuǎn)洗滌15s，暫停3s，反轉(zhuǎn)洗滌15s，暫停3s，此過(guò)程為一次小循環(huán)。若小循環(huán)次數(shù)不滿3次，則返回進(jìn)水，開(kāi)始下一個(gè)小循環(huán)；若小循環(huán)次數(shù)達(dá)到3次，則開(kāi)始排水。（3）當(dāng)水位下降到低水位時(shí)，開(kāi)始脫水并繼續(xù)排水，脫水時(shí)間為10s，10s時(shí)間到，即完成一次大循環(huán)。若大循環(huán)次數(shù)未達(dá)到3次，則返回進(jìn)水，開(kāi)始下一次大循環(huán)；若大循環(huán)次數(shù)達(dá)到3次，則進(jìn)行洗完報(bào)警。報(bào)警10s后結(jié)束全部過(guò)程，自動(dòng)停機(jī)。（4）洗衣機(jī)“正轉(zhuǎn)洗滌15s”和“反轉(zhuǎn)洗滌15s”過(guò)程，要求使用變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。且實(shí)現(xiàn)3段速運(yùn)行，即先以30Hz頻率運(yùn)行5s，接著變?yōu)?5Hz頻率運(yùn)行5s，最后以25Hz頻率運(yùn)行5s。（5）脫水時(shí)的變頻器輸出頻率為50Hz，設(shè)定其加速、減速時(shí)間均為2s。（6）通過(guò)觸摸屏設(shè)定啟動(dòng)按鍵、停止按鍵，顯示正反轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)間、循環(huán)次數(shù)等參數(shù)。請(qǐng)使用三菱FX3U系列PLC、FR-E700系列變頻器與GOT2000系列觸摸屏聯(lián)機(jī)實(shí)現(xiàn)此控制功能，完成PLC軟、硬件設(shè)計(jì)、變頻器參數(shù)設(shè)置與觸摸屏組態(tài)設(shè)計(jì)以及聯(lián)機(jī)調(diào)試。【任務(wù)要求】1.利用三菱FX3U系列PLC進(jìn)行工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)。2.根據(jù)控制要求進(jìn)行變頻器參數(shù)設(shè)置與觸摸屏組態(tài)設(shè)計(jì)。3.正確連接輸入、輸出電路，進(jìn)行仿真、聯(lián)機(jī)仿真。4.聯(lián)機(jī)調(diào)試?！救蝿?wù)環(huán)境】1.兩人一組，根據(jù)工作任務(wù)進(jìn)行合理分工。2.每組配套FX3U系列PLC、FR-E700系列變頻器與GOT2000系列觸摸屏實(shí)訓(xùn)裝置一套。3.每組配套若干導(dǎo)線、工具等?！究己嗽u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)】1.說(shuō)明（1）本評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國(guó)家職業(yè)技能鑒定中心高級(jí)電工職業(yè)技能鑒定規(guī)范（考核大綱）編制。（2）任務(wù)考核評(píng)價(jià)由指導(dǎo)教師組織實(shí)施，指導(dǎo)教師可自行具體制定任務(wù)評(píng)分細(xì)則。（3）任務(wù)考核評(píng)價(jià)可根據(jù)任務(wù)實(shí)施情況，引入學(xué)生互評(píng)。2.考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)該任務(wù)考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表7-8所示。PLC與變頻器的通信有三種方式：開(kāi)關(guān)量通信、模擬量通信和RS-485通信。1.開(kāi)關(guān)量通信變頻器有很多開(kāi)關(guān)量端子，如正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和多段轉(zhuǎn)速控制端子等。在不使用PLC時(shí)，只要給這些端子外接開(kāi)關(guān)就能對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和多段轉(zhuǎn)速控制。當(dāng)變頻器與PLC進(jìn)行開(kāi)關(guān)量通信后，PLC不但可通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸出端子控制變頻器開(kāi)關(guān)量輸入端子的輸入狀態(tài)，還可以通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸入端子檢測(cè)變頻器開(kāi)關(guān)量輸出端子的狀態(tài)。變頻器與PLC的開(kāi)關(guān)量聯(lián)機(jī)如圖7-12所示。

圖7-12變頻器與PLC的開(kāi)關(guān)量通信關(guān)聯(lián)知識(shí)☆7.2.1PLC與變頻器的通信2.模擬量通信變頻器設(shè)置有電壓和電流模擬量輸入端子，改變這些端子的電壓或電流可以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。如果將這些端子與PLC的模擬量輸出端子連接，就可以利用PLC控制變頻器來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。變頻器與PLC的模擬量通信如圖7-13所示。

圖7-13變頻器與PLC的模擬量通信3.RS-485通信通過(guò)RS-485和變頻器計(jì)算機(jī)鏈接協(xié)議，F(xiàn)X3系列PLC最多可以與8臺(tái)FR700系列和FR800系列變頻器通信，變頻器使用內(nèi)置的RS-485通信端口。如果PLC使用RS-485通訊模塊，最大通信距離50m。如果使用RS-485通信適配器，最大通信距離500m。（1）單臺(tái)變頻器與PLC的RS-485通信。單臺(tái)變頻器與PLC的RS-485通信如圖7-14所示。

圖7-14單臺(tái)變頻器與PLC的RS-485通信

由圖7-14可知，進(jìn)行通信時(shí)，需給PLC安裝FX3U-485-BD通訊模塊。在聯(lián)機(jī)時(shí)，變頻器需要卸下操作面板，將PU接口空出來(lái)用作RS-485通信，PU接口與計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡的RJ45接口外形相同，但其端子功能定義不同。（2）多臺(tái)變頻器與PLC的RS-485通信。多臺(tái)變頻器與PLC的RS-485通信如圖7-15所示。

圖7-15多臺(tái)變頻器與PLC的RS-485通信三菱GOT2000系列觸摸屏有RS-232、RS-422/485兩類通信端口。進(jìn)行通信時(shí)，可將RS-232端口與計(jì)算機(jī)的RS-232端口連接實(shí)現(xiàn)通信，用于傳送組態(tài)畫(huà)面；RS-422/485端口與FX系列PLC等設(shè)備的RS-422端口連接實(shí)現(xiàn)通信。GOT2000系列觸摸屏典型通信連接如圖7-16所示，也可以選配擴(kuò)展模塊等連接其他的外部設(shè)備。

圖7-16GOT2000系列觸摸屏典型通信連接值得注意的是，三菱GOT2000系列觸摸屏使用內(nèi)置的RS-422/485端口與FX系列PLC進(jìn)行通信時(shí)，需用利用GT-Works3觸摸屏編程軟件對(duì)PLC機(jī)種、I/F、通訊驅(qū)動(dòng)程序等參數(shù)進(jìn)行選擇，根據(jù)需要還要設(shè)置其他一些參數(shù)。PLC的參數(shù)設(shè)置必須設(shè)置成與觸摸屏的設(shè)置一致，否則不能通信。關(guān)聯(lián)知識(shí)☆7.2.2PLC與觸摸屏的通信1.I/O地址分配根據(jù)工業(yè)洗衣機(jī)控制要求，選用三菱FX3U-48MR型PLC、FR-E700系列變頻器與GT2712型觸摸屏。PLC和觸摸屏的

I/O地址分配見(jiàn)表7-9。任務(wù)實(shí)施☆

7.2.3工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.硬件接線圖設(shè)計(jì)根據(jù)本項(xiàng)目工業(yè)洗衣機(jī)控制要求及I/O地址分配，可對(duì)系統(tǒng)硬件接線圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖7-17所示。

圖7-17控制系統(tǒng)硬件接線圖3.觸摸屏組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)控制要求，利用GT-Works3組態(tài)軟件對(duì)觸摸屏畫(huà)面進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖7-18所示。

a）

b）圖7-18觸摸屏組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)a）首頁(yè)畫(huà)面

b）運(yùn)行畫(huà)面4.變頻器參數(shù)設(shè)置根據(jù)系統(tǒng)控制要求，需設(shè)定變頻器的基本參數(shù)、操作模式選擇參數(shù)和多段速度設(shè)定等參數(shù)，具體參數(shù)設(shè)定見(jiàn)表7-10。5.PLC程序設(shè)計(jì)（1）SFC設(shè)計(jì)由圖7-11所示控制流程圖可知，本項(xiàng)目工業(yè)洗衣機(jī)屬于典型的順序控制，可優(yōu)先選擇步進(jìn)指令進(jìn)行編程。根據(jù)系統(tǒng)控制要求和I/O地址分配表，設(shè)計(jì)SFC如圖7-19(詳見(jiàn)教材)所示。（2）梯形圖程序利用STL/RET指令編程法對(duì)圖7-19所示SFC進(jìn)行編程，其對(duì)應(yīng)梯形圖如圖7-20(詳見(jiàn)教材)所示。6.系統(tǒng)仿真調(diào)試（1）按照?qǐng)D7-17所示系統(tǒng)硬件接線圖接線并檢查、確認(rèn)接線正確。（2）利用FR-E740型變頻器操作面板按表7-10設(shè)定參數(shù)。（3）利用GXWorks2編程軟件輸入并運(yùn)行程序，監(jiān)控程序運(yùn)行狀態(tài)，分析程序運(yùn)行結(jié)果。（4）利用GTWorks3組態(tài)軟件設(shè)計(jì)觸摸屏畫(huà)面并運(yùn)行畫(huà)面，監(jiān)控程序運(yùn)行狀態(tài)，分析程序運(yùn)行結(jié)果。（5）程序符合控制要求后再接通主電路試車，進(jìn)行系統(tǒng)仿真調(diào)試，直到滿足系統(tǒng)控制要求為止。圖7-21所示為恒壓供水泵站的構(gòu)成示意圖，由水泵、水泵電動(dòng)機(jī)、壓力傳感器、變頻器及PLC組成。其中壓力傳感器用于檢測(cè)管網(wǎng)中的水壓，并把檢測(cè)到的壓力信號(hào)送入PLC的模擬量輸入模塊中，經(jīng)PLC的PID指令進(jìn)行PID運(yùn)算與調(diào)節(jié)，輸出調(diào)節(jié)量經(jīng)D－A轉(zhuǎn)換后送至變頻器調(diào)節(jié)水泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)供水量。請(qǐng)分析該控制系統(tǒng)控制要求，并用三菱FX3U系列PLC、FR-E700系列變頻器與GOT2000系列觸摸屏聯(lián)機(jī)實(shí)現(xiàn)此控制功能，完成PLC軟、硬件設(shè)計(jì)、變頻器參數(shù)設(shè)置與觸摸屏組態(tài)設(shè)計(jì)以及聯(lián)機(jī)調(diào)試。

圖7-21恒壓供水控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)任務(wù)實(shí)施☆7.2.4崗課融通拓展：恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.控制要求分析參照常用恒壓供水控制系統(tǒng)控制要求，該控制系統(tǒng)中PLC的主要任務(wù)以及控制功能設(shè)定如下。（1）PLC在恒壓供水泵站中的主要任務(wù)。1）代替調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)PID控制。2）控制水泵的運(yùn)行與切換。在多泵組恒壓供水泵站中，為了使設(shè)備均勻地使用，水泵及電動(dòng)機(jī)是輪換工作的。在設(shè)單一變頻器的多泵組泵站中，與變頻器相連接的水泵（稱為變頻泵）也是輪流工作的。變頻器在運(yùn)行且達(dá)到最高頻率時(shí)，增加一臺(tái)工頻泵投入運(yùn)行。PLC則是泵組管理的執(zhí)行設(shè)備。3）變頻器的驅(qū)動(dòng)控制。恒壓供水泵站中變頻器常采用模擬量控制方式，這需要采用具有模擬量輸入/輸出的PLC或采用PLC的模擬量擴(kuò)展模塊，水壓傳感器送來(lái)的模擬信號(hào)輸入到PLC或模擬量擴(kuò)展模塊的輸入端，而輸出端送出經(jīng)給定值與反饋值比較并經(jīng)PID處理后的模擬量控制信號(hào)，并依此信號(hào)的變化改變變頻器的輸出頻率。4）泵站的其他邏輯控制。除了泵組的運(yùn)行管理外，泵站還有許多其他邏輯控制工作，如手動(dòng)與自動(dòng)操作轉(zhuǎn)換、泵站的