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案例解说PLC、触摸屏及变频器综合应用 评分

案例解说PLC、触摸屏及变频器综合应用案例解说PLC、触摸屏及变频器综合应用案例解说PLC、触摸屏及变频器综合应用案例解说PLC、触摸屏及变频器综合应用案例解说PLC、触摸屏及变频器综合应用
内容简介 本书以通傺易懶的方式讲述門C、触摸屏及变姨器的基本原理,井以西门子S w系列 PLC TP17B触摸屏及MM44,MM4沿0变姨器作为实际案例来讲述PLC 触摸屏及变频器的具体应用。 本书可作为从事工业自动化,机电一体化及相关专业的工程技术人员,管理人员 的工作参考书,同时也可作为高等院校自动化,机电一体化,机极设计制边及自动化 以及其他相关专业的学习参考书 图书在版编目(CIP)数据 案恻解说PLC、触摸屏及变频器综合应用/陈浩編著 北京:中国电力出版社,2007,7 ISBN978-7-5083-5395-1 1.案,,,Ⅲ,陈,,Ⅲ,①可編程序控制器一基 本知识②触摸屏一基本知识③变频器一基本知识 Ⅳ,TP332,3TP334,1N773 中国版本图书馆CP数据核字(2007)第036426号 中国电力出社西版、发行 (北京市三里河路6号104htup://www.LepEcMI 北京本同江印厂印 各地新华书店经售 207年7月第一27年7月北京第一次印刷 787毫米×192毫米16开本23印张648千字 印数1一4册定价38.00元 随着科学技术的不断进步,PLC、触摸屏及变频器以其优异的性能被越来越多地应用于各个 行业 PLC是针对工业自动化控制额域开发设计的,它适用于工业现场工作,并以现代徽处理器技 术为核心可根据所斓輯的应用软件來实现多种功能,它有多种形式,是目前自动化领域的中坚设 触摸屏是一种无需通过专业学习,只需根据人性化的思维方式就能操作使用的电脑输入设 备,它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式,应用范围非常广阔。 变频器是随着电力电子技术、徼电子技术和现代控制理论的发展而发展起来的一种先进的智 能型调速设备,在很多场合已逐渐取代了过去的内反馈串级调速、变极调速,甚至可取代液力耦 合、滑差、直流调速。变器不仅可以调速,而且对于水泵风机这类设备还可以通过调速实现节 能,目前已成为最有发展前途的一种调速设备 本书共分八章。第一~四章是基础篇,讲述了PLC、触摸屏、变频器的原理及应用基础,对 传统电气设备及控制也进行了一定的介绍,并与PLC、触摸屏控制进行了比较。第五~八章是案 例应用篇,主要根据編者的经验,从适合初学者应用的角度出发,用实际案例讲述了PLC、触摸 屏及变频器的综合应用。 编者 2007年2月 前言 上篇基础篇 第一章PLC的原理及应用………………………………………………………………1 第一节概述 第二节PLC的发展……………………………………………………1 第三节PLC的应用范围……………………………………………………………………2 第四节快速使用PLC……………………………………….…………………………………2 第五节PLC的主要组成部分及其作用…… 第六节PC内部的软件组成………12 第七节PLC的工作过程及使用… 第八节PLC控制系统的应用設计… la■l■1园a 第九节S7-200系列PC介绍………………………………………………………2 第十节sTFP7- Micro/wIN编程软件… 第二章触摸屏的原理及应用 a,,sa aaa, aam 35 第一节概述… M…38 第二节触摸屏的应用形式及其基本特征…………………………………………38 第三节触摸屏的主要类型 第四节认识工业自动控制用的触摸屏……… ……49 第五节触摸屏结合PLC的控制系统的设计应用……… 第六节 Protool软件…………………………:……………………………………………:53 第三章变频器的原理及应用 ,…89 第一节概述 第二节电动机基础…… 1日日L 89 第三节电动机的调速":198 第四节变频器的原理…………………………………………………………………………:102 第五节变频器应用系统的设计…… 11 第六节变频器的使用及应注意的一些问题…… aaa:aaaa品 BIEBIBIBUIDDIBBE l19 第七节服务………………………………………………………………128 第四章触摸屏、PLC与传统的电气控制…:…:131 第一节概述………………-…-… …131 第二节电气基础…………………………………………………………………………131 第三节低压电器……… 第四节常用低压电器设备………………140 第五节电气控制系统的设计……"……………""……63 第六节PLC与继电器的控制比较……………………………………167 下篇案例应用篇 第五章案例解说PLC的应用…………………………………………………………174 第一节概述……………………………………………………………17 第二节PS板打孔机的PLC控制系统……""……"……""""174 第三节水处理系统中的过滤器的PLC控制系统………………………………………185 第六章案例懈说触摸屏结合PC的控制应用系统…………-…--……-………-…-…-…-203 第一节概述 ………………………,…,……………………………………203 第二节锅炉自动加药系统的触摸屏结合PLC控制… 203 第七章案例解说变频器应用系统…………………… 256 第一节变频器分段速控制的应用系统……………………………………………………256 第二节变频器连续调速控制的应用系统………-………-………………-…277 第三节变频器的应用服务…………………………………………………2 第八章案例解说触摸屏与PIC控制变频器应用系统………………………………………296 第一节概述………………………………………………………"………… 第二节触摸屏与PLC控制的变颊供水系统… ……296 参考文献 359 第一章PlC的原理及应用1 上篇基础 第一章PLC的原理及应用 第一节概述 PLC即可编程控制器( Programmable Controller),是针对工业自动化控制领域开发设计的 适用于工业现场工作的、以现代徼处理器技术为核心的控制器。PLC的控制功能可以根据使用 者所编辑的软件的不同而不同,且可实现多种功能。 PLC源于继电控制装置,但它不像继电器控制系绕那样通过电路的硬件实现控制,而主要 靠运行存储于PLC内存中的程序进行入出宿息变换,来实现控制。早期的PLC称为可編程逻辑 控制器( Programmable Logic Con troller),主要用來代替工业控制中由继电器、数字电路等所组 成的逻辑控制电路。随着徼电脑技术应用范围的不断扩展,PLC的功能已经远远超过了逻辑控 制的范围,因此,今天的可編程控制器本应简称PC,但是为了避兔与个人计算机< Personal Computer,PC〕及监控管理计算机等的简称混淆·故仍将可編程控制器简称为PLC PLC是基于计算机而发展的,广义上应属计算机家族中的一员,但并不等同于普通计算机 普通计算机一般不直接用于驱动控制,故也无需I/O端口;而PLC在完成程序編辑、下载和上 传后,则主要依赖其1O端口罘集信息并发出驱动信号来完成驱动控制 没有便用过PLC或只具备电气控制基础的人对PLC会有种神秘感,看到PLC实物会感到其 内部的构造很复杂,不知怎样动手使用它。本章将用直观的方法概括出PLC的原理及其应用。 第二节PLC的发展 在[LC出现以前,多数号称电气自动化控制的控制系绕都是由继电器控制来实现的, 这种自动化系绕在自动化控制领域主导了相当长的一段时间,这种硬件自动化系统使得所生 产产品的每一次改型都需重新设计和安装继电器自动控制装置。随着生产的发展,署种产品 更新的周期愈来愈短,这样,就需要经常地重新设和安装继电器自动控制装置,十分费 事,为此很多生产型企业都寻求改变这一现状的方法。美国通用汽车公司根据当时微电脑技 术发展的情况,于1969年公开招标,要求用新的自动化控制鬏置取代继电器控制装置,并 提出了相应的招标指标,如編程维修方便、现场可絛改程序、结枃模块化、可靠性高于继电 器控制、外型尺寸小于继电器控制而置成本可与其相当、可与管理计算机交换数据、有与 继电器相当的驱动能力及4KB程序存储器容量等。美国数字设备公司(DEC)于1969年研 制出第一台PLC,并在美国通用汽车自动装配线上试用,获得了成功。这种新型的自动控制 装置以其简单可靠、操作方便、通用灵活、体积小及使用寿命长等一系列优点,很快地在美 2上篇基础篇 国其他工业领域推广应用,到20世纪⑦0年代初,已经成功地应用于食品、饮料、冶金、遣 纸等工业领域。 PLC的出现,受到了世界各国的高度重视。20世纪70年代初,日本从美国引进了这项新技 术,很快研制出了其第一台PLC,西欧国家也紧跟其后很快研制出欧洲品牌的PLC。如今,我 国也出现了多种品牌的国产化PLC。 第三节PLC的应用范围 PLC目前在国内外已广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机槭制造、电力、汽车、轻工 环保及文化娱乐等多个行业,随着PLC性能价格比的不断提高,其应用领域仍在不断扩大,从 应用类型看,PLC的应用大致可归纳为以下几个方面 开关量(位逻辑)控制 利用PLC最基本的逻辑运算、定时、计数等功能实现逻辑控制,可以取代传统的继电器控 制,用于单机控制、多机群控制、生产自动线控制等,例如,机床、注塑机、印刷机械、装配生 产线、电镀流水线及电梯的控制等。这是对PLC最基本,也是最广泛的应用。 、运动控制 大多数PLC都有动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。这一功能疒泛用于 各种机楲设备,如对各种机床、装配机棫、机器人等进行运动控制。 三、过程控制 大、中型PLC都具有多路模拟量Io模块和PI控制功能,有的小型PLC也具有模拟量输 入输出。所以PLC可实现模拟量控制,而且具有門D控制功能的鬥LC可构成闭环控制,用于过 程控制。这一功能已广泛用于锅妒、反应堆、水处理、酿酒以及闭环位置控制和速度控制等 方面。 四、数据处理 现代的PLC都具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表等功能,可进行数据的采集、 分析和处理,同时可通过通信接口将这些数据传送给其他智能装置[如计算机数值控制(CNC) 设备]进行处理。 五、通信联网 PLC的通信包括PIC与PLC、PLC与上位计算机、PLC与其他智能设备之间的通信。PLC 系绕与通用计算机可直接或通过通信处理单元、通信转换单元相连构成网缗,以实现信息的交 换,并可构成“集中管理、分散控制”的多级分布式控制系统,以满足工厂自动化(FA)系绕 发展的需要。 第四节快潓使用RLC 快速学习使用RLC PLC的定义,PLC的寻址方式,PLC指令的操作数,PC经常用的高级指令、特殊指令 第一章PC的原理及应用3 ,这些概念有利于深入学习PIC及其各种应用系统,但对于一些初学者(特别是对PLC还 不很了解又想用LC做些自动控制系统的电气工作人员)来说则常常会被这些概念弄得满买雾 水,不知如何下手,而考试却是有这些内容。要恕短时间内使用PC也是很多人在摸索的一条 路,在此也根据作者使用PLC所积累的一些经验,介绍一些快速使用PLC的方法·主娶是针对 初学者(最好有些电气控制基础),仅供参考 简单理解RC 对于电气工作者,特别是对于从事电气控制系统设计、开发及维护的人而言,若仅从逻辑控 制的角度来说,可以把PL想象成不含操作(按钮、选择开关等)元件和动力元件(如接触器、 热继电器等)的、缩小了的电气控制箱(当然PLC的功能很强大,还有其他如过程控制调节、 通倥等功能),只不过其内部控制功能是由软件来完成的。对逻辑控制而言,PLC的用户软件就 相当于继电器组成的逻辑控制电路,它代替了传统的中间继电器、时间继电器、记数器等电气元 件,而且有多种多样的软件编辑方法。 对于从事过程控制〈智能仪表控制调节)的人员而言,若仅从过程控制的角度來说,又可以 把鬥C想線成一块可通过編程改变其功能的智能仪表,只不过其内部控制功能是由PLC应用软 件来完成的,它取代了仪表内部的各种电子元件及单片机软件等,同样有多种多样的软件编辑 方法。 三、PLC的分类 一)按规模分类 (1)小型机、徽型机: SIEMENS S7-200系列、LOGO!系列, Panasonic Fpo、FP1、FP 一e系列等。 (2)中型机: SIEMENS S7-300系列, Panasonic fe2系列等。 3)大型机: SIEMENS S7-400系列, Panasonic fp10系列等 二)按结构分类 (1)整体式结杓:把PLC各组酸部分组装在一起,即把PLC主控制系统的印刷电路板、连 同电源及IO端口元器件一起装在机壳内形成一个整体,称之为主机或CPU单元,同时多数可 带一定数量的扩展10单元。一般地,小型、微型PLC基本采用这种结构,便于在小系统、机 被设备上使用,如 SIEMENS S7-200系列,LOGO!系列, Panasonic fp1系列等。 (2)模块式结构(含插件式结构):把PLC各基本组成CPU单元、lO单元及通信单元等做 成独立的模块,有的需要使用专用的底板。通常,中型、大型PLC采用这种结构,便于大规模 扩展,组成集散控制系绕、现场总线系统等,如, SIEMENS S7-300、S7-400系列, Panasonic FP2、FP10系列等。 四、从感观上了解LC 初学者大多从小型或微型PLC入手,本书因主要面对初学者,故会更多地以一些常见的小 型PLC为例。 下面我们从外观上感性地认识PLC (1)德国西门子公司( SIEMENS)的PLC系列。其中S7-200为小型系列PLC,S7 300为中型系列PLS7-400为大型系列PLC,LOG0!为微型系列的PLC如图1-1和图 1-2所示。 (2)日本松下公司( Panasonic)的PC系列。其中FP、FPl为小型系列PLC(如图 4上篇基础篇 DHER-E s匡MEN5 LorOl ne LOGR Fare h 图1-1西门子公司的小型及徽型PLC系列 (a) SIEMENS S7-2A0系列PLC;( bI SIEMENS LOKIO!系列程控器 Lay (hI dc) (d) 4平 图1-2画门子公司的中、大型P1C系列 Ca) SIEMENS S-30系列PLC(CPL单元);(b) SIEMENS S7-30系列PLC(扩展单元》 () SIEMENS S7-3w系列PLC;(d) SIEMENS S7-N系列PLC;(e} SLEMENS S7-4系列PLC

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