西門子PLC第6章課件

第6章特殊I/O單元的應用

6.1模擬量輸入單元CJ1W-AD041

6.2模擬量輸出單元CJ1W-DA041

6.3高速計數(shù)單元CJ1W-CT021

6.4溫度控制模塊

6.5位置控制單元

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計

6.7高速計數(shù)單元在位置檢測中的應用

6.8位置控制單元PCU的應用第6章特殊I/O單元的應用【學習目標】

掌握模擬量輸入輸出單元的使用

熟悉CJ1系列位置控制單元CJ1W-NC及高速計數(shù)單元CJ1W-CT021

【教學重點】

PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計

高速計數(shù)單元在位置檢測中的應用

6.1模擬量輸入單元CJ1W-AD0416.1.1模擬量輸入單元的規(guī)格

6.1模擬量輸入單元CJ1W-AD0416.1.2A/D模塊AD041-V1單元 模擬量輸入單元是將模擬量信號（電壓或電流信號）轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號的單元。當AD041-V1單元上電時，PLC將用戶預置在DM區(qū)中的有關參數(shù)通過I/O總線傳送給AD041-V1單元中的CPU和存儲器。此后，CPU根據(jù)這些數(shù)據(jù)以及CPU的命令控制A/D轉(zhuǎn)換器，并等待PLC發(fā)出讀取轉(zhuǎn)換結果的命令，再將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量傳送到PLC指定的通道中去。

6.1模擬量輸入單元CJ1W-AD0416.1.3CJ1W-AD041-V1開關設置及接線

6.1模擬量輸入單元CJ1W-AD0416.1.4A/D模塊輸入規(guī)格

以輸入范圍：1～5V(4～20mA)為例加以說明，下圖為輸入量與轉(zhuǎn)換值的對應關系。 如果超過上面提供的規(guī)定范圍的信號是輸入，使用的轉(zhuǎn)換值（16位二進制數(shù)據(jù)）既可以是最大值，也可以是最小值。

6.1模擬量輸入單元CJ1W-AD0416.1.5A/D模塊的操作步驟 1.將操作模式設置為普通模式。

將單元前板上的DIP開關，或（V1版本單元）DM字m+18的操作模式設置為普通模式。 2.設置接線板后面的電壓/電流開關。 3.使用單元前板上的單元號開關來設置單元號。 4.給單元配線。 5.打開PLC電源。 6.自動創(chuàng)建輸入量表。 7.進行特殊輸入單元DM區(qū)域的設置 8.關閉然后接通PLC電源，或?qū)⑻厥釯/O單元重啟動位開到ON。并將對模塊的設置傳送到PLC中。

6.1模擬量輸入單元CJ1W-AD0416.1.6模擬量單元的設置

1.使用的輸入設置

6.1模擬量輸入單元CJ1W-AD0412.輸入范圍設置6.1模擬量輸入單元CJ1W-AD0413.轉(zhuǎn)換時間/分辨率設置6.1模擬量輸入單元CJ1W-AD0416.1.7模擬量輸入功能編程1.輸入量設置和轉(zhuǎn)換值

2.讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)對每個輸入讀取轉(zhuǎn)換數(shù)值，模擬輸入值存儲在CIO的字n+1～n+8中。對于只有4路輸入的CJ1W-AD041-V1，存儲在CIO的字n+1～n+4中。CIO字地址n=2000+（單元號×10）。

6.2模擬量輸出單元CJ1W-DA0416.2.1模擬量輸出單元的規(guī)格

6.2模擬量輸出單元CJ1W-DA0416.2.2A/D模塊AD041-V1單元

CJ1W-DA041的面板及DIP開關如圖6-9所示。指示燈、單元號設置開關和操作模式開關的使用功能與CJ1W-AD041單元類似，CJ1W-DA041的使用路數(shù)及每一路的輸出信號范圍必須在DM區(qū)中設置。

6.2模擬量輸出單元CJ1W-DA0416.2.3

CJ1W-DA041單元號設置開關DIP 1.單元號設置開關DIP CJ1的CPU和模擬量輸出單元通過特殊I/O單元區(qū)域和特殊I/O單元DM區(qū)域交換數(shù)據(jù)。每個模擬量輸入單元占據(jù)的特殊I/O單元區(qū)域和特殊I/O單元DM區(qū)域字地址是由單元前板上的單元號開關設置。

2.輸出信號范圍的設定 對于每個輸出，可以選擇四種類型的輸出信號范圍（-10?10V、0?10V、1?5V/4?20mA和0?5V）中的任何一種。

6.2模擬量輸出單元CJ1W-DA0416.2.4D/A模塊的操作步驟 使用CJ1W-DA021/041和CJ1W-DA08V模擬量輸出單元時，需遵守下列的步驟。

1.將單元前板上的操作模式開關設置為普通模式。

2.使用單元前板上的單元號開關來設置單元號。

3.配線。

4.接通PLC電源。

5.接通外部裝置的電源。

6.創(chuàng)建I/O表。

7.進行特殊I/O單元DM區(qū)域的設置

8.關閉然后接通PLC電源，或?qū)⑻厥釯/O單元重啟動位開到ON。

6.2模擬量輸出單元CJ1W-DA0416.2.5

模擬量輸出單元的設置 1.設置模擬量輸出單元 2.使用的輸出設置 3.輸出范圍設置 4.轉(zhuǎn)換時間/分辨率設置

6.2模擬量輸出單元CJ1W-DA0416.2.6

模擬量輸出功能編程 1.輸出量設置 2.啟動和停止轉(zhuǎn)換 3.讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)

6.3高速計數(shù)單元CJ1W-CT0216.3.1高速計數(shù)單元CJ1W-CT021的性能指標6.3高速計數(shù)單元CJ1W-CT0216.3.2計數(shù)器類型開關選擇1.計數(shù)器類型開關2.計數(shù)器類型DM的設置

3.單元面板及開關設置

4.簡單計數(shù)器的復位

5.簡單計數(shù)器的選通6.4溫度控制模塊6.4.1

基本系統(tǒng)的構成 1.溫度控制單元CJ1W-TC001的面板

CJ1W-TC001安裝示意圖

6.4溫度控制模塊2.溫度控制單元的型號CJ1W-TC001/003溫度控制模塊有8種型號，它所連接的溫度傳感器（熱電偶或熱電阻）測量物體溫度并按預置的控制模式可進行PID調(diào)節(jié)后輸出，輸出的形式有三種可選。通過內(nèi)部的設定可選擇4種熱電偶和4種熱電阻。其輸入分別為熱電偶型和熱電阻型，分別對應晶體管、電壓、電流輸出。6.4溫度控制模塊6.4.2溫度控制單元與CPU單元數(shù)據(jù)的交換 1.溫度控制單元數(shù)據(jù)類型

2.數(shù)據(jù)交換設定 3.溫度控制單元存儲器 4.操作數(shù)據(jù) 5.初始化數(shù)據(jù)

6.4溫度控制模塊6.4.3溫度控制單元PID參數(shù)的設定

1.設定控制方法 2.設定控制周期 3.設置設定點SP 4.設定PID常數(shù)

（1）自動調(diào)整設定PID常數(shù)

①啟動自動調(diào)整

②停止自動調(diào)整

（2）手動設定PID常數(shù)

6.4溫度控制模塊6.4.5執(zhí)行自動調(diào)整PID常數(shù)控制程序應用

使用單元CJ1W-TC001溫度控制單元并將單元號設定為00。將回路1設定為執(zhí)行自動調(diào)整，而且回路1使用PID控制操作應用。

1.將回路1AT啟動位(CIO(n+2)的02位)轉(zhuǎn)為ON啟動自動調(diào)整。

2.當自動調(diào)整完成時，將計算的PID常數(shù)儲存到分配給單元的DM字內(nèi)的操作參數(shù)輸入?yún)^(qū)（計算的PID常數(shù)從CPU單元傳送到溫度控制單元）。同時，PID常數(shù)計算標志(CIO(n+8)的位10)轉(zhuǎn)為ON。用此PID常數(shù)計算標志作為梯形圖程序中的輸入條件并將此計算的PID常數(shù)復制到分配給此單元的DM字的輸出區(qū)。

3.在通過梯形圖程序?qū)ID常數(shù)傳送到輸出區(qū)后，將改變PID常數(shù)位（CIO(n+2)的位13）轉(zhuǎn)為ON。溫度控制單元將讀出輸出區(qū)中的PID常數(shù)。當你將改變PID常數(shù)位轉(zhuǎn)為ON時PID常數(shù)計算標志將自動轉(zhuǎn)為OFF。

4.如果DIP開關的第8針設定為ON，則在初始化時單元的EEPROM中的設定傳送到CPU單元，必須將回路的保存位轉(zhuǎn)為ON以將新的設定保存到溫度控制單元的EEPROM。6.5位置控制單元6.5.1OMRON位置控制單元CJ1W-NC

CJ1W-NC113／213／413／133／233／433是OMRON公司為CJ1系列可編程序控制器配置的位置控制單元(PCU，PositionControlUnits)，是專為位置控制系統(tǒng)開發(fā)的專用控制器。6.5位置控制單元6.5.2位置控制單元基本結構 1.CJ1W-NC單元內(nèi)部結構 2.位置控制單元的安裝(1)指示器(2)單元號設置開關(3)連接器6.5位置控制單元6.5.3外部輸入輸出電路

1.位置控制單元外部輸出電路

2.位置控制單元外部輸入電路

3.位置控制單元與電動機驅(qū)動器連接6.5位置控制單元6.5.4位置控制單元數(shù)據(jù)區(qū)分配

1.CPU分配給位置控制單元的數(shù)據(jù)區(qū)域的類型

2.公共參數(shù)區(qū)域

3.軸參數(shù)區(qū)域

4.工作存儲器區(qū)域

5.工作數(shù)據(jù)區(qū)域

6.存儲器操作數(shù)據(jù)6.5位置控制單元6.5.5位置控制單元的數(shù)據(jù)傳送與保存

1.數(shù)據(jù)傳送與保存概述

進行數(shù)據(jù)傳送時，位置控制單元提供了三種實現(xiàn)方式：(1)利用數(shù)據(jù)傳送位從位置控制單元讀取數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫入位置控制單元。(2)利用IOWR和IORD指令從位置控制單元讀取數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫入位置控制單元。(3)使用CX-Position軟件上載和下載位置控制單元所需數(shù)據(jù)。

2.用數(shù)據(jù)傳送位進行數(shù)據(jù)讀寫

使用工作存儲器中的數(shù)據(jù)傳送位(字n+1，12位，寫數(shù)據(jù)；字n+1，13位，讀數(shù)據(jù))來進行數(shù)據(jù)讀寫。6.5位置控制單元

6.5.5位置控制單元的數(shù)據(jù)傳送與保存

3.用IOWR和IORD進行數(shù)據(jù)讀寫 在可編程序控制器的CPU與位置控制單元之間進行數(shù)據(jù)交換時，還可以使用IOWR(智能I／O寫)和IORD(智能I／O讀)這兩個指令來進行。在這里先介紹如何使用IORD指令來從PCU單元中讀取數(shù)據(jù)。

4.數(shù)據(jù)保存

為了使傳送到位置控制單元中數(shù)據(jù)不丟失，便于以后使用，需要將傳送到位置控制單元的數(shù)據(jù)保存到單元的F1ash存儲器中?？梢员４娴紽1ash存儲器中的數(shù)據(jù)類型有：軸參數(shù)、定位序列、速度、加速／減速時間、駐留時間和區(qū)域。

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計6.6.1變頻恒壓供水系統(tǒng)PLC控制的節(jié)能原理

變頻恒壓供水系統(tǒng)主要由水泵、電動機、管道和閥門等構成。通常由鼠籠式異步電動機驅(qū)動水泵旋轉(zhuǎn)來供水，并且把電機和水泵做成一體。變頻供水系統(tǒng)是通過變頻器調(diào)節(jié)異步電機的轉(zhuǎn)速，從而改變水泵的出水流量而實現(xiàn)恒壓供水的。因此，供水系統(tǒng)變頻的實質(zhì)是異步電動機的變頻調(diào)速。

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計6.6.2電氣控制系統(tǒng)的原理

硬件線路圖： 電動機進行切換的主電路電氣原理圖

變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的變頻器控制端子接線圖變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的PLC控制回路原理圖 相關I/O點的說明如下： SB1——0.00停止信號

SA1——0.02手動/自動轉(zhuǎn)換開關 SB2——0.01起動信號

SB3——0.031號泵啟動按鈕 SB4——0.041號泵停止按鈕SB5——0.052號泵啟動按鈕 SB6——0.062號泵停止按鈕SB7——0.073號泵啟動按鈕 SB8——0.083號泵啟動按鈕FR——0.09電動機過載保護信號 MA、MC——0.10變頻器故障保護信號M1、M2—0.11變頻器運行信號 SA2——0.123號泵投入/備用轉(zhuǎn)換開關 KM1——1.001號泵工頻啟動接觸器KM2——1.011號泵變頻接觸運行器 KM3——1.022號泵工頻啟動接觸器KM4——1.032號泵變頻接觸運行器 KM5——1.043號泵工頻啟動接觸器KM6——1.053號泵變頻接觸運行器 系統(tǒng)使用模塊的型號：PLCCPU單元CJ1-CPU12、輸入單元CJ1W-ID211、輸出模塊CJ1W-OC211、模擬量輸入單元CJ1W-AD041-V1、模擬量輸出單元CJ1W-DA041、變頻器（歐姆龍3G3RV-ZV1）。

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的PLC控制回路原理圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計6.6.3PLC控制恒壓供水的程序設計

1.變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制流程圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和PID控制參考梯形圖

6.6.3PLC控制恒壓供水的程序設計2.全自動變頻給水系統(tǒng)控制梯形圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的PID參數(shù)設定控制參考梯形圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的壓力控制參考梯形圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的變頻切換工頻控制參考梯形圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的工頻切換變頻控制參考梯形圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的自動啟動控制參考梯形圖

變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的1號泵控制參考梯形圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的2、3號泵控制參考梯形圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的工作狀態(tài)顯示控制參考梯形圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計6.6.4系統(tǒng)的參數(shù)設定 1.變頻器參數(shù)的設定 2.A/D模塊的設定

3.D/A模塊的設定 4.PID指令的設定 5.PID參數(shù)的調(diào)整

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設計6.6.5程序的調(diào)試 1.手動工作方式的調(diào)試 2.自動工作方式的調(diào)試 ①水泵變頻工作 ②1號泵變頻切換工頻控制 ③2號泵切除1號泵由工頻切換到變頻工作 ④系統(tǒng)的停止 ⑤備用泵的切換6.7高速計數(shù)單元在位置檢測中的應用6.7.1位置檢測控制系統(tǒng)的組成 1.控制系統(tǒng)硬件線路原理

2.高速計數(shù)器的設定 （1）將高速計數(shù)器設定為加減模式并且為軟件復位。 （2）高速計數(shù)器CNT1的當前值存貯在242CH、243CH單元。 （3）高速計數(shù)單元的外部輸入形式。6.7高速計數(shù)單元在位置檢測中的應用6.7.2位置檢測控制系統(tǒng)應用程序設計 根據(jù)高速計數(shù)單元系統(tǒng)的控制要求，設計控制系統(tǒng)的梯形圖如下：

1.高速計數(shù)單元參數(shù)設定控制梯形圖

2.樓層位置數(shù)據(jù)控制梯形圖

3.自學習測定樓層脈沖數(shù)控制梯形圖

4.自動計算樓層減速位置控制梯形圖6.8位置控制單元PCU的應用6.8.1位置控制單元應用概述

普通車床是一種應用極為廣泛的金屬切削機床，主要用于加工各種回轉(zhuǎn)表面、螺紋和端面，并可通過尾架進行鉆孔、鉸孔等切削加工。車床的切削加工包括主運動、進給運動和輔助運動。主運動為工件的旋轉(zhuǎn)運動，由主軸通過卡盤或頂尖帶動工件旋轉(zhuǎn)。進給運動為刀具的直線運動，由進給箱調(diào)節(jié)加工時的縱向或橫向進給量。輔助運動為刀架的快速移動及工件的夾緊、放松等。采用OMRON的NC113位置控制單元來控制步進電動機，來實現(xiàn)機床進給機構的定位控制。如下圖所示，為機床進給機構的結構示意圖。滾珠絲杠帶動工件進給，其動力來自驅(qū)動的步進電機。6.8位置控制單元PCU的應用6.8.2控制系統(tǒng)的