第6章特殊I/O單元的應(yīng)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(jì)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(shè)計(jì)

6.7高速計(jì)數(shù)單元在位置檢測(cè)中的應(yīng)用

6.8位置控制單元PCU的應(yīng)用第6章特殊I/O單元的應(yīng)用【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

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(jì)數(shù)單元CJ1W-CT021

【教學(xué)重點(diǎn)】

PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

高速計(jì)數(shù)單元在位置檢測(cè)中的應(yīng)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(hào)（電壓或電流信號(hào)）轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)的單元。當(dāng)AD041-V1單元上電時(shí)，PLC將用戶預(yù)置在DM區(qū)中的有關(guān)參數(shù)通過I/O總線傳送給AD041-V1單元中的CPU和存儲(chǔ)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(jié)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(guān)設(shè)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(duì)應(yīng)關(guān)系。 如果超過上面提供的規(guī)定范圍的信號(hào)是輸入，使用的轉(zhuǎn)換值（16位二進(jìn)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(shè)置為普通模式。

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

1.使用的輸入設(shè)置

6.1模擬量輸入單元CJ1W-AD0412.輸入范圍設(shè)置6.1模擬量輸入單元CJ1W-AD0413.轉(zhuǎn)換時(shí)間/分辨率設(shè)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(shè)置和轉(zhuǎn)換值

2.讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)對(duì)每個(gè)輸入讀取轉(zhuǎn)換數(shù)值，模擬輸入值存儲(chǔ)在CIO的字n+1～n+8中。對(duì)于只有4路輸入的CJ1W-AD041-V1，存儲(chǔ)在CIO的字n+1～n+4中。CIO字地址n=2000+（單元號(hào)×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(guān)如圖6-9所示。指示燈、單元號(hào)設(shè)置開關(guān)和操作模式開關(guān)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(hào)范圍必須在DM區(qū)中設(shè)置。

6.2模擬量輸出單元CJ1W-DA0416.2.3

CJ1W-DA041單元號(hào)設(shè)置開關(guān)DIP 1.單元號(hào)設(shè)置開關(guān)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(gè)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(hào)開關(guān)設(shè)置。

2.輸出信號(hào)范圍的設(shè)定 對(duì)于每個(gè)輸出，可以選擇四種類型的輸出信號(hào)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(shí)，需遵守下列的步驟。

1.將單元前板上的操作模式開關(guān)設(shè)置為普通模式。

2.使用單元前板上的單元號(hào)開關(guān)來設(shè)置單元號(hào)。

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(jìn)行特殊I/O單元DM區(qū)域的設(shè)置

8.關(guān)閉然后接通PLC電源，或?qū)⑻厥釯/O單元重啟動(dòng)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(shè)置 1.設(shè)置模擬量輸出單元 2.使用的輸出設(shè)置 3.輸出范圍設(shè)置 4.轉(zhuǎn)換時(shí)間/分辨率設(shè)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(shè)置 2.啟動(dòng)和停止轉(zhuǎn)換 3.讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)

6.3高速計(jì)數(shù)單元CJ1W-CT0216.3.1高速計(jì)數(shù)單元CJ1W-CT021的性能指標(biāo)6.3高速計(jì)數(shù)單元CJ1W-CT0216.3.2計(jì)數(shù)器類型開關(guān)選擇1.計(jì)數(shù)器類型開關(guān)2.計(jì)數(shù)器類型DM的設(shè)置

3.單元面板及開關(guān)設(shè)置

4.簡(jiǎn)單計(jì)數(shù)器的復(fù)位

5.簡(jiǎn)單計(jì)數(shù)器的選通6.4溫度控制模塊6.4.1

基本系統(tǒng)的構(gòu)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(hào)CJ1W-TC001/003溫度控制模塊有8種型號(hào)，它所連接的溫度傳感器（熱電偶或熱電阻）測(cè)量物體溫度并按預(yù)置的控制模式可進(jìn)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(shè)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(duì)應(yīng)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(shè)定 3.溫度控制單元存儲(chǔ)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(shè)定

1.設(shè)定控制方法 2.設(shè)定控制周期 3.設(shè)置設(shè)定點(diǎn)SP 4.設(shè)定PID常數(shù)

（1）自動(dòng)調(diào)整設(shè)定PID常數(shù)

①啟動(dòng)自動(dòng)調(diào)整

②停止自動(dòng)調(diào)整

（2）手動(dòng)設(shè)定PID常數(shù)

6.4溫度控制模塊6.4.5執(zhí)行自動(dòng)調(diào)整PID常數(shù)控制程序應(yīng)用

使用單元CJ1W-TC001溫度控制單元并將單元號(hào)設(shè)定為00。將回路1設(shè)定為執(zhí)行自動(dòng)調(diào)整，而且回路1使用PID控制操作應(yīng)用。

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

2.當(dāng)自動(dòng)調(diào)整完成時(shí)，將計(jì)算的PID常數(shù)儲(chǔ)存到分配給單元的DM字內(nèi)的操作參數(shù)輸入?yún)^(qū)（計(jì)算的PID常數(shù)從CPU單元傳送到溫度控制單元）。同時(shí)，PID常數(shù)計(jì)算標(biāo)志(CIO(n+8)的位10)轉(zhuǎn)為ON。用此PID常數(shù)計(jì)算標(biāo)志作為梯形圖程序中的輸入條件并將此計(jì)算的PID常數(shù)復(fù)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(dāng)你將改變PID常數(shù)位轉(zhuǎn)為ON時(shí)PID常數(shù)計(jì)算標(biāo)志將自動(dòng)轉(zhuǎn)為OFF。

4.如果DIP開關(guān)的第8針設(shè)定為ON，則在初始化時(shí)單元的EEPROM中的設(shè)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(shè)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(jié)構(gòu) 1.CJ1W-NC單元內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2.位置控制單元的安裝(1)指示器(2)單元號(hào)設(shè)置開關(guān)(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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(chǔ)器區(qū)域

5.工作數(shù)據(jù)區(qū)域

6.存儲(chǔ)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(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，位置控制單元提供了三種實(shí)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(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫

使用工作存儲(chǔ)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，還可以使用IOWR(智能I／O寫)和IORD(智能I／O讀)這兩個(gè)指令來進(jìn)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(chǔ)器中。可以保存到F1ash存儲(chǔ)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(shí)間、駐留時(shí)間和區(qū)域。

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)、管道和閥門等構(gòu)成。通常由鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵旋轉(zhuǎn)來供水，并且把電機(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變水泵的出水流量而實(shí)現(xiàn)恒壓供水的。因此，供水系統(tǒng)變頻的實(shí)質(zhì)是異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速。

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.6.2電氣控制系統(tǒng)的原理

硬件線路圖： 電動(dòng)機(jī)進(jìn)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(guān)I/O點(diǎn)的說明如下： SB1——0.00停止信號(hào)

SA1——0.02手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān) SB2——0.01起動(dòng)信號(hào)

SB3——0.031號(hào)泵啟動(dòng)按鈕 SB4——0.041號(hào)泵停止按鈕SB5——0.052號(hào)泵啟動(dòng)按鈕 SB6——0.062號(hào)泵停止按鈕SB7——0.073號(hào)泵啟動(dòng)按鈕 SB8——0.083號(hào)泵啟動(dòng)按鈕FR——0.09電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)信號(hào) MA、MC——0.10變頻器故障保護(hù)信號(hào)M1、M2—0.11變頻器運(yùn)行信號(hào) SA2——0.123號(hào)泵投入/備用轉(zhuǎn)換開關(guān) KM1——1.001號(hào)泵工頻啟動(dòng)接觸器KM2——1.011號(hào)泵變頻接觸運(yùn)行器 KM3——1.022號(hào)泵工頻啟動(dòng)接觸器KM4——1.032號(hào)泵變頻接觸運(yùn)行器 KM5——1.043號(hào)泵工頻啟動(dòng)接觸器KM6——1.053號(hào)泵變頻接觸運(yùn)行器 系統(tǒng)使用模塊的型號(hào)：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(shè)計(jì)

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)6.6.3PLC控制恒壓供水的程序設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)2.全自動(dòng)變頻給水系統(tǒng)控制梯形圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的PID參數(shù)設(shè)定控制參考梯形圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的自動(dòng)啟動(dòng)控制參考梯形圖

變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的1號(hào)泵控制參考梯形圖

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的2、3號(hào)泵控制參考梯形圖

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

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

6.6PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.6.5程序的調(diào)試 1.手動(dòng)工作方式的調(diào)試 2.自動(dòng)工作方式的調(diào)試 ①水泵變頻工作 ②1號(hào)泵變頻切換工頻控制 ③2號(hào)泵切除1號(hào)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(jì)數(shù)單元在位置檢測(cè)中的應(yīng)用6.7.1位置檢測(cè)控制系統(tǒng)的組成 1.控制系統(tǒng)硬件線路原理

2.高速計(jì)數(shù)器的設(shè)定 （1）將高速計(jì)數(shù)器設(shè)定為加減模式并且為軟件復(fù)位。 （2）高速計(jì)數(shù)器CNT1的當(dāng)前值存貯在242CH、243CH單元。 （3）高速計(jì)數(shù)單元的外部輸入形式。6.7高速計(jì)數(shù)單元在位置檢測(cè)中的應(yīng)用6.7.2位置檢測(cè)控制系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì) 根據(jù)高速計(jì)數(shù)單元系統(tǒng)的控制要求，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的梯形圖如下：

1.高速計(jì)數(shù)單元參數(shù)設(shè)定控制梯形圖

2.樓層位置數(shù)據(jù)控制梯形圖

3.自學(xué)習(xí)測(cè)定樓層脈沖數(shù)控制梯形圖

4.自動(dòng)計(jì)算樓層減速位置控制梯形圖6.8位置控制單元PCU的應(yīng)用6.8.1位置控制單元應(yīng)用概述

普通車床是一種應(yīng)用極為廣泛的金屬切削機(jī)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(jìn)行鉆孔、鉸孔等切削加工。車床的切削加工包括主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)為工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由主軸通過卡盤或頂尖帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為刀具的直線運(yùn)動(dòng)，由進(jìn)給箱調(diào)節(jié)加工時(shí)的縱向或橫向進(jìn)給量。輔助運(yùn)動(dòng)為刀架的快速移動(dòng)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(jìn)電動(dòng)機(jī)，來實(shí)現(xiàn)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的定位控制。如下圖所示，為機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。滾珠絲杠帶動(dòng)工件進(jìn)給，其動(dòng)力來自驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)。6.8位置控制單元PCU的應(yīng)用6.8.2控制系統(tǒng)的