西門(mén)子PLC高級(jí)應(yīng)用實(shí)例精解

前言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以可編程序控制器、變頻器和計(jì)算機(jī)通信等技術(shù)為主體的新型電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)的繼電器電氣控制系統(tǒng)，并廣泛應(yīng)用于各行業(yè)。由于西門(mén)子PLC具有卓越的性能，因此在工控市場(chǎng)占有非常大的份額，應(yīng)用十分廣泛。但相當(dāng)多的讀者反映：在學(xué)會(huì)了西門(mén)子PLC的入門(mén)知識(shí)之后，對(duì)于PLC的通信、PLC在過(guò)程控制中的應(yīng)用和PLC在運(yùn)動(dòng)控制中的應(yīng)用等“高級(jí)”技術(shù)還是無(wú)從下手，感覺(jué)很難。為此，我們?cè)诳偨Y(jié)長(zhǎng)期的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，聯(lián)合相關(guān)企業(yè)人員，共同編寫(xiě)了本書(shū)，以期幫助廣大讀者更好地掌握相關(guān)知識(shí)。本書(shū)與其他相關(guān)書(shū)籍相比，具有以下特點(diǎn)。（1）用實(shí)例引導(dǎo)讀者學(xué)習(xí)。本書(shū)內(nèi)容全部用精選的實(shí)例進(jìn)行講解。例如，用實(shí)例說(shuō)明現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信實(shí)現(xiàn)的全過(guò)程。（2）所有的實(shí)例都包含軟硬件的配置方案圖、接線(xiàn)圖和程序。為確保程序的正確性，書(shū)中程序均在PLC上運(yùn)行通過(guò)。（3）對(duì)于比較復(fù)雜的實(shí)例，為便于讀者學(xué)習(xí)，在本書(shū)所附配套資源中配有錄像。如工業(yè)以太網(wǎng)通信的硬件組態(tài)較復(fù)雜，便配有組態(tài)過(guò)程的錄像和程序源代碼。（4）本書(shū)實(shí)例容易進(jìn)行工程移植。全書(shū)共分六章。第1、3、4章由無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院的向曉漢編寫(xiě)；第2章由無(wú)錫小天鵝公司的李潤(rùn)海和無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院的向曉漢共同編寫(xiě)；第5章由無(wú)錫雷華科技有限公司的陸彬編寫(xiě)；第6章由無(wú)錫邦正自動(dòng)化技術(shù)公司的晁廣安和無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院的鄭貞平編寫(xiě)。本書(shū)由向曉漢任主編，陸彬任副主編。陸金榮高級(jí)工程師任主審。在編寫(xiě)過(guò)程中，無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電教研室的教師對(duì)本書(shū)提出了許多寶貴的意見(jiàn)和建議，在此深表感謝！由于編者水平有限，缺點(diǎn)和錯(cuò)誤在所難免，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書(shū)通過(guò)實(shí)例傘面講解兩門(mén)子S7－200/S7－1200/S7－300
PLC的高級(jí)應(yīng)用。內(nèi)容包括梯形圖的編程方法、PLC在過(guò)程控制中應(yīng)用、PLC在運(yùn)動(dòng)控制中的應(yīng)用、PLC的通信及其通信模塊的應(yīng)用、PLC在變頻器調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用、S7－200/S7－1200/S7－300
PLC的程序下載方法、PLC軟件仿真和
PLC故障診斷。書(shū)中實(shí)例都用工程實(shí)際的開(kāi)發(fā)過(guò)程詳細(xì)介紹，便于讀者模仿學(xué)習(xí)。每個(gè)實(shí)例都有詳細(xì)的軟件、硬件配置清單，并配有接線(xiàn)圖和程序。
本書(shū)所附配套資源中有重點(diǎn)實(shí)例源程序和操作過(guò)程視頻文件。
 本書(shū)既可供PLC工程技術(shù)人員閱讀，也可供高校教師和學(xué)生參考。

書(shū)籍目錄

前言
第1章 梯形圖的編程方法 1
 1.1 功能圖 1
 1.1.1 功能圖的畫(huà)法 1
 1.1.2 梯形圖編程的原則 4
 1.2 邏輯控制的梯形圖編程方法 6
 1.2.1 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 7
 1.2.2 流程圖設(shè)計(jì)法 8
第2章 PLC在過(guò)程控制中的應(yīng)用 14
 2.1 PID控制簡(jiǎn)介 14
 2.2 利用PID指令編寫(xiě)電爐的溫度控制程序 16
 2.2.1 利用S7-200PLC進(jìn)行電爐的溫度控制 16
 2.2.2 利用S7-300PLC進(jìn)行電爐的溫度控制 25
 2.3 利用FM355S閉環(huán)控制模塊對(duì)電爐進(jìn)行溫度控制 31
 2.4 利用PID指令編寫(xiě)水箱的水位控制程序 40
第3章 PLC在運(yùn)動(dòng)控制中的應(yīng)用 44
 3.1 PLC在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制中的應(yīng)用 44
 3.1.1 直接使用PLC的高速輸出點(diǎn)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 44
 3.1.2 使用定位模塊控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 66
 3.2 PLC在伺服控制中的應(yīng)用 75
 3.2.1 直接使用PLC的高速輸出點(diǎn)控制伺服系統(tǒng) 75
 3.2.2 使用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制伺服系統(tǒng) 79
第4章 PLC的通信及其通信模塊的應(yīng)用 90
 4.1 通信基礎(chǔ)知識(shí) 90
 4.2 PPI通信 94
 4.2.1 PPI協(xié)議 94
 4.2.2 兩臺(tái)S7-200PLC之間的PPI通信 97
 4.2.3 多臺(tái)S7-200PLC之間的PPI通信 103
 4.3 自由口通信 108
 4.3.1 自由口通信簡(jiǎn)介 108
 4.3.2 S7-200PLC之間的自由口通信 110
 4.3.3 智能設(shè)備與S7-200PLC之間的自由口通信
116
 4.4 PLC的PRIFOIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信 119
 4.4.1 PRIFOIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)概述 119
 4.4.2 S7-200PLC與S7-300PLC間的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信
125
 4.4.3 S7-300PLC與S7-300PLC間的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信
137
 4.4.4 多臺(tái)S7-300PLC間的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信 148
 4.4.5 S7-300PLC與智能模塊間的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信
162
 4.5 MPI通信 169
 4.5.1 MPI通信簡(jiǎn)介 169
 4.5.2 S7-200PLC與S7-300PLC間的MPI通信
170
 4.5.3 S7-300PLC與S7-300PLC間的MPI通信
177
 4.5.4 S7-300/400PLC與S7-400PLC間的MPI通信
187
 4.6 工業(yè)以太網(wǎng)通信 191
 4.6.1 以太網(wǎng)通信簡(jiǎn)介 191
 4.6.2 工業(yè)以太網(wǎng)通信簡(jiǎn)介 192
 4.6.3 S7-200PLC間的以太網(wǎng)通信 193
 4.6.4 S7-200PLC與S7-300PLC間的以太網(wǎng)通信
206
 4.6.5 S7-300PLC間的以太網(wǎng)通信 214
 4.6.6 S7-1200PLC間的以太網(wǎng)通信 231
 4.6.7 S7-200PLC與S7-1200PLC間的以太網(wǎng)通信
238
 4.6.8 S7-300PLC與S7-1200PLC間的以太網(wǎng)通信
244
 4.7 Modbus通信 250
 4.7.1 Modbus基本知識(shí) 250
 4.7.2 S7-200PLC間的Modbus通信 251
 4.7.3 S7-200PLC與S7-1200PLC間的Modbus通信
256
第5章 PLC在變頻器調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 261
 5.1 西門(mén)子M440變頻器使用簡(jiǎn)介 261
 5.1.1 認(rèn)識(shí)變頻器 261
 5.1.2 西門(mén)子M440變頻器使用簡(jiǎn)介 263
 5.2 變頻器多段調(diào)速 267
 5.3 變頻器模擬量調(diào)速 271
 5.3.1 模擬量模塊簡(jiǎn)介 271
 5.3.2 電流信號(hào)調(diào)速（利用S7-200PLC） 273
 5.3.3 電壓信號(hào)調(diào)速（利用S7-300PLC） 275
 5.4 變頻器的通信調(diào)速 278
 5.4.1 MM440變頻器通信的基本知識(shí) 278
 5.4.2 S7-200PLC與MM440變頻器的USS通信調(diào)速
281
 5.4.3 S7-300PLC與MM440變頻器的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信調(diào)速
285
 5.4.4
S7-300PLC通過(guò)PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)修改MM440變頻器的參數(shù) 291
 5.5 綜合應(yīng)用 296
第6章 西門(mén)子PLC的其他應(yīng)用技術(shù) 318
 6.1 程序的下載方法 318
 6.1.1 S7-200PLC的程序下載方法 318
 6.1.2 S7-300PLC的程序下載方法 335
 6.2 西門(mén)子PLC的故障診斷 343
 6.2.1 S7-300PLC使用狀態(tài)和用出錯(cuò)LED進(jìn)行診斷
343
 6.2.2 使用STEP7的軟件診斷功能進(jìn)行硬件診斷 344
 6.2.3 外部故障的排除方法 355
 6.3 高速計(jì)數(shù)器的應(yīng)用 358
 6.3.1 高速計(jì)數(shù)器簡(jiǎn)介 358
 6.3.2 高速計(jì)數(shù)器在轉(zhuǎn)速測(cè)量中的應(yīng)用 361
 6.4 仿真軟件的應(yīng)用 363
 6.4.1 S7-200PLC的仿真軟件的使用 364
 6.4.2 S7-300PLC的仿真軟件的使用 365
參考文獻(xiàn) 369

章節(jié)摘錄

插圖：4.閉環(huán)控制系統(tǒng)特點(diǎn)控制系統(tǒng)一般包括開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)（Open-loop Control System）是指被控對(duì)象的輸出（被控制量）對(duì)控制器（controller）的輸出沒(méi)有影響，在這種控制系統(tǒng)中，不依賴(lài)將被控制量反送回來(lái)以形成任何閉環(huán)回路。閉環(huán)控制系統(tǒng)（Closed-loop Control System）的特點(diǎn)是系統(tǒng)被控對(duì)象的輸出（被控制量）會(huì)反送回來(lái)影響控制器的輸出，形成一個(gè)或多個(gè)閉環(huán)。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋，若反饋信號(hào)與系統(tǒng)給定值信號(hào)相反，則稱(chēng)為負(fù)反饋（Negative Feedback）；若極性相同，則稱(chēng)為正反饋。一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負(fù)反饋，又稱(chēng)負(fù)反饋控制系統(tǒng)?？梢?jiàn)，閉環(huán)控制系統(tǒng)性能遠(yuǎn)優(yōu)于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。5.PID控制器的參數(shù)整定PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過(guò)程的特性，確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來(lái)有如下兩大類(lèi)：一是理論計(jì)算整定法。它主要依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接使用，還必須通過(guò)工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。二是工程整定法。它主要依賴(lài)于工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡(jiǎn)單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線(xiàn)法和衰減法。這三種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是通過(guò)試驗(yàn)，然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。但無(wú)論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后的調(diào)整與完善?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進(jìn)行PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：1）首先預(yù)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作。2）僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對(duì)輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時(shí)的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期。3）在一定的控制度下通過(guò)公式計(jì)算得到PID控制器的參數(shù)。

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