可編程控制器技術(第三版)——任務十一PLC實現自動生產線控制主編何瓊任務十一PLC實現自動生產線控制任務目標任務描述任務實施任務檢查與評價知識鏈接鞏固與拓展

任務目標（1）了解自動生產線的組成和功能，能進行簡單的安裝和調試。（2）熟悉N:N鏈接和并行鏈接網絡通信中軟元件的分配及通信程序的編寫。（3）熟悉觸摸屏的設計軟件，三菱變頻器的工作原理。（4）掌握PLC進行對象控制時I/O點的確定，觸摸屏、變頻器的正確接線方法。（5）掌握觸摸屏編程軟件制作觸摸屏畫面、通用變頻器的操作及設置方法，能解決簡單的實際工程問題。（6）提高自動生產線控制設備的操作、調試和故障排除的能力。任務描述任務內容自動生產線是綜合機械技術、控制技術、傳感技術、驅動技術、網絡技術于一體的機械電氣一體化裝置系統。實施條件教學做一體化教室，PLC實訓裝置（含PLC基本單元)，

自動生產線實訓裝置，個人計算機（已安裝GXWorks2、MCGS編程軟件），電工常用工具、連接導線若干。任務實施步驟一

準備工作，通電檢查自動生產線的各站是否正常，置PLC于“STOP”狀態。步驟二

讀懂控制要求，自動生產線皮帶傳送分揀單元的工作目標是完成對不同工件的分揀。1.設備上電和氣源接通后，若工作單元的三個氣缸均處于縮回位置，則“正常工作”指示燈HL1常亮，表示設備準備好。否則，該指示燈以1Hz頻率閃爍。任務實施2.若設備準備好，按下啟動按鈕，系統啟動，“設備運行”指示燈HL2常亮。當傳送帶入料口人工放下已裝配的工件時，變頻器即啟動，驅動傳動電機以固定頻率為30Hz的速度，把工件帶往分揀區。3.設備的工作目標是完成對白色金屬或塑料工件，黑色金屬或塑料工件進行分揀。為了在分揀時準確推出工件，要求使用旋轉編碼器作定位檢測，并且工件材料和芯體顏色屬性應在到達推料氣缸前的適應位置被檢測出來。

任務實施步驟三

設計PLC控制I/O分配表。表11-1輸入輸出I/O點分配表任務實施步驟四

根據I/O分配表，畫出I/O硬件接線圖。圖11-5皮帶傳送分揀單元PLC的I/O接線圖任務實施步驟五變頻器參數設置

根據任務要求完成變頻器電氣接線和頻率設定，使用變頻器驅動傳動電機以固定頻率為30Hz的速度把工件送往分揀區。測試時變頻器參數可設置為Pr.79=1，Pr.161=0；可以在變頻器操作面板進行啟動或停止的操作，用M旋鈕進行變頻器頻率的調節；測試結束后，變頻器參數可設置為Pr.79=2，Pr.161=1，Pr.4=30Hz，固定為外部運行模式，M旋鈕電位器式，通過模擬量電壓輸入信號調頻，高速段運行頻率為30Hz。任務實施步驟六設計任務程序，在此主要講述單機工作模式下分揀單元程序的編制。1.旋轉編碼器脈沖當量測試

旋轉編碼器脈沖當量結果為測試的估算值，所以需要進行調試和測試。脈沖當量=工件移動距離/高速計數脈沖數。其中工件移動距離通過尺子測量，高速計數脈沖數通過在PLC程序監控界面上觀察高速計數器C251的讀數得到。通過脈沖當量可以計算傳送帶移動的距離，通過反復測試與計算，從而可以保證工件能正好停在出料槽入口處的中間，推桿能準確地將工件推入槽中。任務實施2.分揀控制程序

分揀過程可以考慮用步進順控程序更加方便，在程序的初始階段，當檢測到工件到達傳送帶入料口處時，復位高速計數器C251，以固定頻率啟動變頻器驅動電機運轉，分揀控制程序初始步梯形圖如圖11-6（a）所示。當工件經過光纖傳感器和金屬傳感器時，根據工件的屬性，產生不同的程序分支流向，傳感器判斷工件屬性梯形圖如圖11-6（b）所示。判斷工件是否到達出料槽入口處的中間，可通過觸點比較指令判斷C251當前計數脈沖數與傳感器預設的位置值對應的脈沖數是否相等來實現。任務實施（a）分揀控制程序初始步梯形圖任務實施（b）傳感器判斷工件屬性梯形圖圖11-6單機工作模式下分揀單元關鍵程序任務實施步驟七下載程序，打開編程軟件GXWorks，正確將程序輸入并下載到PLC。步驟八運行程序，整體調試。

將PLC的運行方式置于“RUN”狀態。小組成員在傳送帶上放置各種顏色的物料，設置變頻器參數，觀察設備的運行情況，并記錄運行結果。步驟九整理技術文件。任務檢查與評價一級指標比例二級指標比例得分電氣接線25%1.I/O分配接線10%

2.變頻器及驅動電動機接線10%

3.電氣接線工藝5%

程序設計與輸入30%1.程序設計20%

2.指令的使用5%

3.程序輸入與下載5%

系統整體運行調試35%1.復位功能5%2.變頻器參數設置10%3.變頻器啟動及運行5%4.工件分揀精度5%5.故障排除10%職業素養與職業規范10%1.設備操作規范性4%2.工具、儀器、儀表的擺放、使用情況2%3.現場安全、文明情況2%4.團隊分工協作情況2%總計100%知識鏈接一、FX系列PLC通信概述

在生產應用過程中，對于復雜的生產線自動控制系統，通常使用單個PLC很難完成控制要求，為了實現生產任務的統一管理和調度，這時必須將完成各個子任務的PLC組成網絡，通過通信的方式傳遞控制指令和各個工作部件之間的狀態信息，因此PLC使用用戶必須掌握PLC的通信功能。

FX系列PLC支持N：N網絡、并行鏈接、計算機鏈接（用專用協議進行數據傳輸）、無協議通訊（用RS指令進行數據傳輸）、變頻器通信、CC-Link、可選編程端口等通信方式，但都需要擴展通信板或通信適配器。支持FX3U系列PLC通信的通信板與通信適配器有FX3U-232-BD、FX3U-232ADP、FX3U-422-BD、FX3U-485-BD、FX3U-485ADP等。二、數據通信方式

PLC聯網的目的是PLC之間或PLC與計算機之間進行通信和數據交換，所以必須確定通信方式。1.并行通信和串行通信（1）并行通信，即所傳送數據的各位同時發送或接收。（2）串行通信，即以二進制為單位的數據傳輸方式，所傳送數據按位一位一位地發送或接收。2.同步傳送和異步傳送3.串行通信接口標準（1）RS-232C串行接口標準。（2）RS-422C串行接口標準。（3）RS-485串行接口標準。計算機目前都有RS-232通信口(不含筆記本電腦)，三菱FX系列PLC采用RS-422通信口，三菱FR變頻器采用RS-422通信口。知識鏈接三、N:N網絡鏈接1.N：N網絡特點N：N網絡通信也叫簡易PLC間鏈接，使用此通信網絡通訊，PLC能鏈接成一個小規模的數據網絡，主要具有以下特點：(1)N：N網絡通信最多在8臺FX系列PLC之間進行，其中一臺作為網絡中的主站，其它PLC作為從站；(2)該網站之間通過RS-485通信連接，進行軟元件相互鏈接的功能；(3)網絡中各PLC最長通信距離不超過500m；這些PLC通過站點號作為每個PLC的唯一識別碼，網絡中每一個PLC都必須安裝通信用特殊功能模塊。知識鏈接知識鏈接2.鏈接模式和鏈接點鏈接模式共有3種，分別為模式0、模式1和模式2。知識鏈接3.N：N網絡接線方式N：N網絡的接線方法都采用1對線方式。知識鏈接4.N：N網絡通信的相關軟元件使N：N網絡時，FX系列PLC的部分輔助繼電器盒數據寄存器被用作通信專用標志。輔助繼電器的使用如表11-4，數據寄存器的使用如表11-5所示。知識鏈接表11-4通信標志輔助繼電器知識鏈接表11-5數據寄存器知識鏈接5.三臺PLC構建N:N網絡實例講解用三臺FX3U系列的PLC構建一個N:N網絡，每臺PLC都裝有FX3U-485-BD。3臺PLC設置站號分別為0、1、2。其中0號站為主站，其它兩站為從站?，F要求控制如下，編寫控制程序。(1)接通1號從站輸入X0，則主站Y0輸出為ON；(2)接通1號從站輸入X1，則2號從站Y0輸出為ON；(3)接通2號從站輸入X0，則主站Y1輸出為ON；(4)接通2號從站輸入X1，則1號從站Y0輸出為ON；主站程序如圖11-9所示，1號從站程序如圖11-10所示，2號從站程序如圖11-11所示。圖11-9主站程序知識鏈接圖11-101號從站程序知識鏈接圖11-112號從站程序知識鏈接知識鏈接6.自動生產線通信實例講解

控制要求：把自動生產線輸送單元作為0號主站，分揀單元作為1號從站，其他站注意把PLC工作電源關掉，編寫PLC程序，完成1:1的主從通信控制。主站程序如圖11-12所示，從站程序如圖11-13所示。知識鏈接知識鏈接圖11-12主站程序知識鏈接三、N:N鏈接圖11-13從站程序四、并行鏈接

1.并行鏈接特點FX系列PLC使用并行鏈接的數據通信，在1:1基礎上進行數據傳輸，主要具有以下特點：

(1)并行鏈接是在2臺FX系列PLC之間進行，一臺為主站，一臺為從站；

(2)該網站之間通過RS-485或RS-422通信連接，進行軟元件相互鏈接的功能；

(3)根據要鏈接的點數，可以選擇普通模式和高速模式兩種模式；

(4)網絡中每個網絡單元使用FX0N-485時最長通信距離不超過500m，每個網絡單元使用FX1N-485或FX2N-485-BD時最長通信距離不超過50m；(5)并行鏈接在通信過程中不會占用系統的I/O點數，而是在輔助繼電器M和數據寄存器D中專門開辟一塊地址區域，按照特定的編號分配給PLC。在通信過程中，兩臺PLC的這些特定的地址區域不斷地自動交換信息。知識鏈接知識鏈接圖11-14并行網絡普通模式及軟元件鏈接2.鏈接模式和鏈接點數

并行鏈接可分為普通模式和高速模式兩種。知識鏈接圖11-15普通并行鏈接模式知識鏈接圖11-16高速并行鏈接模式3.并行鏈接接線方式并行鏈接的接線方法有2種方式，即1對線方式和2對線方式。知識鏈接圖11-17并行鏈接1對線方式知識鏈接圖11-18并行鏈接2對線方式4.并行鏈接通信相關的軟元件

使用并行鏈接時，必須設定軟元件。知識鏈接表11-7通信標志輔助繼電器和數據寄存器

5.并行鏈接網絡構建實例講解

用二臺FX3U系列的PLC構建一個并行鏈接網絡，2臺PLC設置站號分別為0、1。其中0號站為主站，1號站為從站?，F要求控制如下，編寫控制程序。

(1)將主站輸入信號X0～X7的狀態傳送到從站，通過從站的0～Y7輸出；

(2)將從站輸入信號X0～X7的狀態傳送到主站，通過主站的Y0～Y7輸出；

(3)當并行鏈接出現中斷時，主站Y20輸出為ON；(4)用從站D20來設置主站定時器的延時時間。知識鏈接知識鏈接圖11-19主站程序知識鏈接圖11-20從站程序知識鏈接CC-Link概念

CC-Link是指控制和通信鏈路協議。CC-Link系統是指將分散配置的輸入輸出模塊、智能功能模塊、特殊功能模塊等通過專用電纜相連接，通過可編程控制器CPU對這些模塊進行控制的系統。

（1）通過將各個模塊分散安裝到流水線及機械裝置等設備中，系統可以省配線。

（2）可以方便高速地對各模塊輸入輸出的ON/OFF信息、數值數據進行發送接收。

（3）通過連接PLC的CPU，可以方便地構建分布式系統。

（4）通過連接三菱合作廠商的各種裝置設備產品，可以靈活地對應于所有系統。五、CC－Link通信和以太網通信知識鏈接2.CC-Link通信

CC-Link的通信包括遠程I/O站通信、遠程設備站通信、本地站通信、智能設備站通信四種方式。

（1）遠程I/O站通信

遠程I/O站是僅處理位信息的遠程站。使用遠程輸入RX、遠程輸出RY對開關的ON/OFF及指示燈的ON/OFF狀態進行通信。

（2）遠程設備站通信

遠程設備站是處理位信息及字信息的遠程站。

（3）本地站通信

本地站可以與具有PLC的主站及其它本地站進行通信。主站與本地站的通信中，使用循環傳送、瞬時傳送這兩種傳送方法。

（4）智能設備站通信

智能設備站是可以處理位信息、字信息的站。在主站與智能設備站的通信中，使用循環傳送以及瞬時傳送這兩種傳送方式。知識鏈接3.以太網通信

以太網是現有局域網采用的最普遍的通信協議標準，該標準定義了局域網中采用的電纜類型和信號處理的方法，連接的設備之間為了互相通信，必須具備可識別的地址，即IP地址，掛在網上的每個設備地址不能相同。三菱FX5U系列、三菱Q系列PLC內置含有以太網通信接口及功能。

以三菱小型PLCMELSECIQ-F系列為例，使用集線器，可以連接CPU模塊與多個工程工具、三菱觸摸屏等，1個CPU模塊最多可以同時連接8臺外部設備，其內置以太網功能如下。

（1）與MELSOFT的直接連接：不使用集線器，用1根以太網電纜直接連接CPU模塊與工程工具（GXWorks3）。無需設定IP地址，僅連接指定目標即可進行通信。

（2）MELSOFT連接：在公司內部局域網內，與MELSOFT產品（GXWorks3）進行通信。

（3）連接CPU搜索功能：對與使用GXWorks3的計算機連接在同一集線器上的CPU模塊進行搜索。從搜索結果一覽中選擇，從而獲取IP地址。知識鏈接3.以太網通信

（4）MELSOFT的診斷功能：通過GXWorks3對CPU模塊的內置以太網端口進行診斷（以太網診斷）。

（5）SLMP通信功能：從對方設備讀取/寫入數據。

（6）通信協議支持功能：通過使用通信協議支持功能，可以與對象設備進行數據通信。

（7）Socket通信功能：通過Socket通信命令，可以與通過內置以太網端口連接的外部設備以TCP/UDP協議收發任意數據。

（8）遠程口令：通過設置遠程口令，防止來自外部的非法訪問，加強安全性。

（9）IP地址更改功能：本功能用于從外圍設備等將IP地址設置至特殊寄存器，并通過將特殊繼電器置為ON，從而更改CPU模塊的IP地址。知識鏈接(1)使用PLC通信功能實現各PLC之間信息的傳送有多種方法?？梢允褂肅C－LINK通信模塊實現PLC和I/O設備的組網。感興趣的讀者可以自學CC－LINK的相關知識。(2)計算機鏈接方式和無鏈接方式都需要根據通信協議編寫通信程序。因此除了掌握連接方式之外，還需要掌握PLC通信專用功能指令。(3)并行鏈接和N：N網絡方式不需要讀者了解通信的具體細節。開發人員只需要知道通信初始化編程和數據共享方式就可以方便的在三菱公司的帶通信功能的模塊間實現通信。(4)不論采用何種組網方式，參與通信的各個模塊都必須具備通信特殊功能模塊才能實現通信。(5)三菱公司的PLC通信都是使用異步串行通信方式。(6)通信模塊的電氣標準有RS-232-C、RS-485和RS-422三種。開發人員可以根據系統要求自行選擇。一般用的最多的是RS-485。(7)在通信硬件連接時，要清楚通信端子的信號定義和各個模塊的通信線的連接方法。六、觸摸屏相關知識及應用

在20世紀90年代初，隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛普及，出現一種新的人機交互媒介——觸摸屏技術，又稱人機界面技術。觸摸屏是操作人員和機械設備之間進行相互溝通的窗口和界面，人只需用手指輕輕觸碰顯示屏幕上的圖符或文字，就可實現對主機的控制操作;同時也可以通過顯示屏幕，監控管理機械設備的運行狀態，隨時處理機械設備運行的反饋信息。

觸摸屏應用范圍較為廣泛，不僅應用于公共信息的查詢，如銀行、電信、電力等部門信息的查詢，而且也應用于工業自動控制、軍事指揮等領域。在計算機多媒體技術的推動下，觸摸屏作為極富吸引力的全新多媒體交互設備，在現代生產、軍事指揮、日常生活中的應用越來越廣泛。知識鏈接

1.觸摸屏工作原理觸摸屏主要由觸摸檢測部件、觸摸屏幕、控制器和多個通信接口等組成。觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶的觸摸位置坐標。觸摸屏由上、下層弱導電薄膜組成，中間以極小絕緣點隔開；當上、下層弱導電薄膜接觸時，便產生接觸信號。當手指觸摸時，兩層導電薄膜在觸摸點處接觸面產生信號。此信號被觸摸檢測部件感知、接收后，并將它轉換成觸點坐標，再送給控制器?？刂破鞲鶕|點坐標位置，控制觸摸屏模擬計算機鼠標的運作方式進行工作。觸摸檢測部件同時也能接收控制器發來的指令信號，并且加以執行。多個通信接口用來完成觸摸屏與外部設備之間的信息交換。觸摸屏的顯示功能與普通顯示器相同，因此，在一定程度上觸摸屏是集鼠標和顯示器的功能于一體，人機交互更為簡捷方便。知識鏈接2.觸摸屏的分類按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質，把觸摸屏分為四種：電阻式、電容感應式、紅外線式以及表面聲波式。電阻式觸摸屏利用壓力感應進行控制，電容感應式觸摸屏利用人體的電流感應進行工作，紅外線式觸摸屏利用密布的紅外線矩陣來檢測并定位用戶的觸摸，表面聲波式觸摸屏是利用聲波能量傳遞進行控制。3.觸摸屏的作用與功能觸摸屏一般通過串行接口與個人計算機、PLC、變頻器以及其他外部設備連接通信、傳輸數據信息，由專用軟件完成畫面制作和傳輸，實現其作為圖形操作和顯示終端的功能。在控制系統中，觸摸屏常作為PLC輸入和輸出設備，通過使用相關軟件設計適合用戶要求的控制畫面，實現對控制對象的操作和顯示。知識鏈接

4.觸摸屏界面設計軟件MCGS組態軟件簡介

觸摸屏界面設計軟件是對機器生產過程或者控制過程進行操作并使其可視化，根據需要盡量精確地把機器生產過程或者控制過程映射到操作單元中，進行可視化操作控制。觸摸屏界面設計軟件有很多種，MCGS是用于昆侖通態觸摸屏界面設計的組態軟件，主要完成現場數據的采集與監測、前端數據的處理與控制。本書采用McgsPro組態軟件完成觸摸屏界面設計。5.MCGS組態軟件新建工程

（1）啟動MCGS組態軟件，進入MCGS組態環境界面，如圖11-21所示。知識鏈接圖11-21McgsPro組態軟件環境界面知識鏈接圖11-22“新建工程設置”對話框知識鏈接（2）選擇“新建工程”命令后，彈出如圖11-22所示的“新建工程設置”對話框。圖11-23新建界面知識鏈接

（3）在“新建工程設置”對話框中選擇觸摸屏類型，單擊“確定”按鈕，彈出如圖11-23所示的新建工程界面。圖11-27設備組態界面知識鏈接

（4）選擇“設備窗口”選項卡，如圖11-25所示，單擊“設備組態”按鈕，右鍵單擊選擇“設備工具箱”命令，如圖11-26所示，彈出如圖11-27所示的設備組態界面。圖11-30設備管理界面知識鏈接

（5）單擊設備組態界面中的“設備管理”按鈕，雙擊“三菱FX系列編程口”選項，單擊“確認”按鈕。此時出現圖11-30所示的選擇設備管理界面。圖11-32“通用TCP/IP設備屬性編輯”對話框知識鏈接

（6）在設備管理界面的“設備工具箱”窗口中，雙擊“通用TCP/IP父設備”選項，雙擊“FX3_ETHERNET”選項，將設備添加到設備組態中，如圖11-31所示。在“設備組態”窗口中，先雙擊“通用TCPIP父設備0—[通用TCP/IP父設備]”選項，在如圖11-32所示的“通用TCP/IP設備屬性編輯”對話框中，設置IP地址和端口號或者默認屬性，再雙擊“設備0—[FX3_ETHERNET]”選項，出現如圖11-33所示的設備編輯窗口。圖11-33設備編輯窗口1知識鏈接

（6）在設備管理界面的“設備工具箱”窗口中，雙擊“通用TCP/IP父設備”選項，雙擊“FX3_ETHERNET”選項，將設備添加到設備組態中，如圖11-31所示。在“設備組態”窗口中，先雙擊“通用TCPIP父設備0—[通用TCP/IP父設備]”選項，在如圖11-32所示的“通用TCP/IP設備屬性編輯”對話框中，設置IP地址和端口號或者默認屬性，再雙擊“設備0—[FX3_ETHERNET]”選項，出現如圖11-33所示的設備編輯窗口。圖11-35“添加設備通道”對話框知識鏈接

（7）在設置編輯窗口中單擊“刪除全部通道”按鈕，如圖11-34所示，再單擊“增加設備通道”按鈕，選擇“M輔助寄存器”選項，彈出如圖11-35所示的“添加設備通道”對話框。圖11-36“變量選擇”對話框知識鏈接

（8）在添加設備通道對話框中，單擊“確認”按鈕，彈出如圖11-36所示的“變量選擇”對話框。圖11-37設備編輯窗口2知識鏈接

（9）雙擊設備編輯窗口中的連接變量的空白位置，輸入變量名為“電機正轉”，單擊“確認”按鈕，彈出如圖11-37所示的設備編輯窗口。圖11-38“添加變量”提示框知識鏈接

（10）單擊設備編輯窗口中的“確認”按鈕，彈出如圖11-38所示的“添加變量”提示框。圖11-39“用戶窗口”選項卡知識鏈接

（11）在“添加變量”提示框中單擊“全部添加”按鈕，修改CPU類型，保存并關閉設備組態窗口和設備工具箱窗口。在新建工程界面中，選擇“用戶窗口”選項卡，如圖11-39所示。圖11-40“窗口0”圖標知識鏈接

（12）在“用戶窗口”選項卡中，單擊“新建窗口”，出現“窗口1”圖標，或使用默認“窗口0”圖標，如圖11-40所示，右鍵單擊“窗口0”圖標，在彈出的快捷菜單中，選擇“屬性”選項，彈出如圖11-41所示“用戶窗口屬性設置”對話框，可修改窗口名稱、窗口背景色等，設置完成后，單擊“確認”按鈕。雙擊新建的窗口或者點擊“動畫組態”即可進入動畫組態窗口設計編輯界面。圖11-41“用戶窗口屬性設置”對話框知識鏈接

（12）在“用戶窗口”選項卡中，單擊“新建窗口”，出現“窗口1”圖標，或使用默認“窗口0”圖標，如圖11-40所示，右鍵單擊“窗口0”圖標，在彈出的快捷菜單中，選擇“屬性”選項，彈出如圖11-41所示“用戶窗口屬性設置”對話框，可修改窗口名稱、窗口背景色等，設置完成后，單擊“確認”按鈕。雙擊新建的窗口或者點擊“動畫組態”即可進入動畫組態窗口設計編輯界面。知識鏈接6.MCGS組態工程的一般過程

（1）工程項目系統分析。分析工程項目的系統構成、技術要求和工藝流程，弄清系統的控制流程和測控對象的特征，明確監控要求和動畫顯示方式，分析工程中的設備采集及輸出通道與軟件中實時數據庫變量的對應關系，分清哪些變量是要求與設備連接的，哪些變量是軟件內部用來傳遞數據及動畫顯示的。

（2）工程立項搭建框架。MCGS稱為建立新工程，主要內容包括：定義工程名稱、封面窗口名稱和啟動窗口（封面窗口退出后接著顯示的窗口）名稱，指定存盤數據庫文件的名稱以及存盤數據庫，設定動畫刷新的周期。經過此步操作，在MCGS組態環境中，建立了由五部分組成的工程結構框架。封面窗口和啟動窗口也可等到建立了用戶窗口后，再行建立。

（3）制作動畫顯示畫面。動畫制作分為靜態圖形設計和動態屬性設置兩個過程，前一部分類似于“畫畫”，用戶通過MCGS組態軟件中提供的基本圖形元素及動畫構件庫，在用戶窗口內“組合”成各種復雜的畫面；動畫屬性設置則是設置圖形的動畫屬性，與實時數據庫中定義的變量建立相關性的連接關系，作為動畫圖形的驅動源。知識鏈接6.MCGS組態工程的一般過程

（4）編寫控制流程程序。在運行策略窗口內，從策略構件箱中，選擇所需功能策略構件，構成各種功能模塊（稱為策略塊），由這些模塊實現各種人機交互操作。MCGS還為用戶提供了編程用的功能構件（稱之為“腳本程序”功能構件），使用簡單的編程語言，編寫工程控制程序。

（5）編寫程序調試工程。利用調試程序產生的模擬數據，檢查動畫顯示和控制流程是否正確。

（6）連接設備驅動程序。選定與設備相匹配的設備構件，連接設備通道，確定數據變量的數據處理方式，完成設備屬性的設置。此項操作在設備窗口內進行。

（7）工程完工綜合測試。最后測試工程各部分的工作情況，完成整個工程的組態工作，實施工程交接。知識鏈接七、變頻器相關知識及應用1.變頻器相關知識圖11-34FR-E700系列變頻器知識鏈接七、變頻器相關知識及應用

FR-E700系列變頻器是FR-E500系列變頻器的升級產品，是一種小型、高性能變頻器。FR-E740系列變頻器主電路的通用接線如圖11-43所示。圖中有關說明如下：

（1）P1、P/+之間用以連接直流電抗器，無須連接時，兩端子間短接。（2）P/+與PR之間用以連接制動電阻器，P/+與N/-之間用以連接制動單元（選件）。自動生產線設備均未使用，故用虛線畫出。（3）交流接觸器MC用作變頻器安全保護的目的，注意不要通過此交流接觸器來啟動或停止變頻器，否則可能降低變頻器壽命。（4）進行主電路接線時，應確保輸入、輸出端不接錯，即電源線必須連接R/L1、S/L2、T/L3，絕對不能接U、V、W，否則會損壞變頻器。圖11-43FR-E740系列變頻器主電路的通用接線知識鏈接圖11-44FR-E740變頻器控制電路接線圖知識鏈接知識鏈接種類端子編號端子名稱端子功能說明接點輸入STF正轉啟動STF信號ON時為正轉、OFF時為停RHSTF、STR信號同時ON時變成停止指令。STR

反轉啟動STR信號ON時為反轉、OFF時為RH、RMRL多段速度選擇用RH、RM和RL信號的組合可以選擇多段速度MRS輸出停止MRS信號ON（20ms或以上）時，變頻器輸出停止。用電磁制動器停止電機時用于斷開變頻器的輸出。RES復位用于解除保護電路動作時的報警輸出。請使RES信號處于ON狀態0.1秒或以上，然后斷開。初始設定為始終可進行復位。但進行了Pr.75的設定后，僅在變頻器報警發生時可進行復位。復位時間約為1秒。SD接點輸入公共端（漏型）（初始設定）接點輸入端子（漏型邏輯）的公共端子。外部晶體管公共端（源型）源型邏輯時當連接晶體管輸出（即集電極開路輸出）、例如可編程控制器（PLC）時，將晶體管輸出用的外部電源公共端接到該端子時，可以防止因漏電引起的誤動作。DC24V電源公共端DC24V0.1A電源（端子PC）的公共輸出端子。與端子5及端子SE絕緣。PC外部晶體管公共端（漏型）（初始設定）漏型邏輯時當連接晶體管輸出（即集電極開路輸出）、例如可編程控制器（PLC）時，將晶體管輸出用的外部電源公共端接到該端子時，可以防止因漏電引起的誤動作。接點輸入公共端（源型）接點輸入端子（源型邏輯）的公共端子。DC24V電源可作為DC24V、0.1A的電源使用。表11-8控制電路輸入端子的功能說明知識鏈接表11-8（續）控制電路輸入端子的功能說明種類

端子編號

端子名稱

端子功能說明頻率設定10頻率設定用電源作為外接頻率設定（速度設定）用電位器時的電源使用。2頻率設定（電壓）如果輸入DC0～5V（或0～10V），在5V（10V）時為最大輸出頻率，輸入輸出成正比。通過Pr.73進行DC0～5V（初始設定）和DC0～10V輸入的切換操作。4頻率設定（電流）若輸入DC4～20mA（或0～5V，0～10V），在20mA時為最大輸出頻率，輸入輸出成正比。只有AU信號為ON時端子4的輸入信號才會有效（端子2的輸入將無效）。通過Pr.267進行4～20mA（初始設定）和DC0～5V、DC0～10V輸入的切換操作。電壓輸入（0～5V/0～10V）時，請將電壓／電流輸入切換開關切換至“V”。5頻率設定公共端頻率設定信號（端子2或4）及端子AM的公共端子。請勿接大地。知識鏈接表11-9控制電路輸出端子的功能說明種類端子記號端子名稱

端子功能說明繼電器A、B、C繼電器輸出（異常輸出）指示變頻器因保護功能動作時輸出停止的1c接點輸出。異常時：B-C間不導通（A-C間導通），正常時：B-C間導通（A-C間不導通）集電極開路RUN變頻器正在運行變頻器輸出頻率大于或等于啟動頻率（初始值0.5Hz）時為低電平，已停止或正在直流制動時為高電平。FU頻率檢測輸出頻率大于或等于任意設定的檢測頻率時為低電平，未達到時為高電平。SE集電極開路輸出公共端端子RUN、FU的公共端子模擬AM模擬電壓輸出可以從多種監示項目中選一種作為輸出。變頻器復位中不被輸出。輸出信號與監示項目的大小成比例。輸出項目：輸出頻率（初始設定）知識鏈接表11-10控制電路輸出端子的功能說明種類端子記號端子名稱端子功能說明RS-485——PU接口通過PU接口，可進行RS-485通迅。?標準規格：EIA-485（RS-485）?傳輸方式：多站點通訊?通訊速率：4800～38400bps?總長距離：500mUSB——USB接口與個人電腦通過USB連接后，可以實現FRConfigurator的操作。?接口：USB1.1標準?傳輸速度：12Mbps?連接器：USB迷你-B連接器（插座：迷你-B型）知識鏈接2.變頻器操作面板認識FR-E700系列變頻器的參數設置，通常利用固定在其上的操作面板（不能拆下）實現，也可以使用連接到變頻器PU接口的參數單元（FR-PU07）實現。使用操作面板可以進行運行方式、頻率的設定，運行指令監視，參數設定、錯誤表示等。操作面板如圖11-45所示，其上半部為面板顯示器，下半部為M旋鈕和各種按鍵。旋鈕和按鍵的功能與運行狀態顯示分別見表11-11和表11-12。知識鏈接圖11-45FR-E700變頻器的操作面板知識鏈接旋鈕和按鍵功能M旋鈕（三菱變頻器旋鈕）旋動該旋鈕用于變更頻率設定、參數的設定值。按下該旋鈕可顯示以下內容。·監視模式時的設定頻率·校正時的當前設定值·報警歷史模式時的順序模式切換鍵用于切換各設定模式。和運行模式切換鍵同時按下也可以用來切換運行模式。長按此鍵（2s）可以鎖定操作。設定確定鍵各設定的確定。此外，當運行中按下此按鍵，則監視器出現運行頻率、輸出電流、輸出電壓的循環切換。

運行模式切換鍵

用于切換PU／外部運行模式。使用外部運行模式（通過另接的頻率設定電位器和啟動信號啟動的運行）時請按此鍵，使表示運行模式的EXT處于亮燈狀態。切換至組合模式時，可同時按MODE鍵0.5s，或者變更參數Pr.79。啟動指令鍵在PU模式下，按此鍵啟動運行。通過Pr.40的設定，可以選擇旋轉方向停止運行鍵在PU模式下，按此鍵停止運轉。保護功能（嚴重故障）生效時，也可以進行報警復位。表11-11旋鈕和按鍵的功能知識鏈接表11-12旋鈕和按鍵的運行狀態顯示旋鈕和按鍵功能運行模式顯示PU：PU運行模式時亮燈；EXT：外部運行模式時亮燈；NET：網絡運行模式時亮燈。監視器（4位LED）顯示頻率、參數編號等監視數據單位顯示Hz：顯示頻率時亮燈；A：顯示電流時亮燈。（顯示電壓時熄燈，顯示設定頻率監視時閃爍。）運行狀態顯示

RUN當變頻器動作中亮燈或者閃爍；其中：亮燈——正轉運行中；緩慢閃爍（1.4秒循環）——反轉運行中；下列情況下出現快速閃爍（0.2秒循環）?

按鍵或輸入啟動指令都無法運行時?

有啟動指令，但頻率指令在啟動頻率以下時?

輸入了MRS信號時參數設定模式顯示

PRM參數設定模式時亮燈監視器顯示

MON監視模式時亮燈知識鏈接3.變頻器的運行模式在變頻器不同的運行模式下，各種按鍵、M旋鈕的功能各異。所謂運行模式是指對輸入到變頻器的啟動指令和設定頻率的命令來源的指定。

一般來說，使用控制電路端子、在外部設置電位器和開關來進行操作的是“外部運行模式”，使用操作面板或參數單元輸入啟動指令、設定頻率的是“PU運行模式”，通過PU接口進行RS-485通信或使用通信選件的是“網絡運行模式（NET運行模式）”。在進行變頻器操作以前，必須了解其各種運行模式，才能進行各項操作。

FR-E700系列變頻器通過參數Pr.79的值來指定變頻器的運行模式，設定值范圍為0，1，2，3，4，6，7。知識鏈接3.變頻器的運行模式

變頻器出廠時，參數Pr.79設定值為0。當停止運行時用戶可以根據實際需要修改其設定值。修改Pr.79設定值的一種方法是：按MODE鍵使變頻器進入參數設定模式；旋動M旋鈕，選擇參數Pr.79,用SET鍵確定；然后再旋動M旋鈕選擇合適的設定值，用SET鍵確定；按兩次MODE鍵后，變頻器的運行模式將變更為設定的模式。

圖11-46是設定參數Pr.79變更變頻器的一個示例。該例子把變頻器從固定外部運行模式變更為組合運行模式1。知識鏈接圖11-46變頻器的運行模式變更示例知識鏈接4.變頻器參數設置

變頻器參數的出廠設定值被設置為完成簡單的變速運行。如需按照負載和操作要求設定參數，則應進入參數設定模式，先選定參數號，然后設置其參數值。設定參數分兩種情況，一種是停機STOP模式下重新設定參數，這時可設定所有參數；另一種是在運行模式下設定，這時只允許設定部分參數，但是可以核對所有參數號及參數。圖11-47是參數設定過程的一個示例，所完成的操作是把參數Pr.1（上限頻率）從出廠設定值120.0Hz變更為50.0Hz，假定當前運行模式為外部/PU切換模式（Pr.79=0）。

實際上，在任一運行模式下，按MODE鍵，都可以進入參數設定，但只能設定部分參數。知識鏈接圖11-47參數設定過程示例知識鏈接

下面根據分揀單元工藝過程對變頻器的要求，介紹一些常用參數的設定。包括變頻器的運行環境；驅動電機的規格、運行的限制；參數的初始化；電動機的啟動、運行和調速、制動等命令的來源，頻率的設置等方面。

（1）輸出頻率的限制（Pr.1、Pr.2、Pr.18）為了限制電機的速度，應對變頻器的輸出頻率加以限制。用Pr.1“上限頻率”和Pr.2“下限頻率”來設定，可將輸出頻率的上、下限鉗位。

當在120Hz以上運行時，用參數Pr.18“高速上限頻率”設定高速輸出頻率的上限。Pr.1與Pr.2出廠設定范圍為0～120Hz,出廠設定值分別為120Hz和0Hz。Pr.18出廠設定范圍為120～400Hz。輸出頻率和設定值的關系如圖11-48所示。知識鏈接圖11-48輸出頻率與設定值的關系知識鏈接（2）加減速時間（Pr.7、Pr.8、Pr.20、Pr.21）加減速時間相關參數的意義及設定范圍見表11-14。設定說明：①用Pr.20為加/減速的基準頻率，在我國就選為50Hz。②Pr.7加速時間用于設定從停止到Pr.20加減速基準頻率的加速時間。③Pr.8減速時間用于設定從Pr.20加減速基準頻率到停止的減速時間。知識鏈接（3）多段速運行模式的操作

變頻器在外部運行模式或組合運行模式下,可以通過外接的開關器件的組合通斷改變輸入端子的狀態來實現調速。這種控制頻率的方式稱為多段速控制功能。

FR-E740變頻器的速度控制端子是RH、RM和RL。通過這些開關的組合可以實現3段、7段的控制。

轉速的切換：由于轉速的檔次是按二進制的順序排列的，故三個輸入端可以組合成3檔至7檔（0狀態不計）轉速。其中，3段速由RH、RM、RL單個通斷來實現。7段速由RH、RM、RL通斷的組合來實現。

7段速的各自運行頻率則由參數Pr.4-Pr.6（設置前3段速的頻率）、Pr.24-Pr.27（設置第4段速至第7段速的頻率）。對應的控制端狀態及參數關系如圖11-49所示。知識鏈接圖11-49多段速控制對應的控制端狀態及參數關系知識鏈接圖11-50參數全部清除的操作示意圖（4）通過模擬量輸入（端子2、4）設定頻率（5）參數清除知識鏈接5.實例講解

控制要求：了解變頻器外部控制端子的功能，掌握外部運行模式下變頻器的操作方法。變頻器參數功能如表11-17所示。知識鏈接5.實例講解

變頻器外部接線圖如圖11-51所示。圖11-43變頻器外部端子接線圖知識鏈接八、伺服電機相關知識及應用

1.伺服電機簡介

伺服電機是指在伺服系統中控制機械元件運轉的發動機，是一種可以高精度準確控制速度、位置的電機，可以將輸入的電壓信號轉換成角位移或角速度輸出，以驅動控制對象，具有機電時間常數小、線性度高等特性，改變輸入電壓信號的大小或極性（相位），可以改變伺服電機的轉速及轉向。伺服電機又分為直流和交流伺服電機兩大類。直流伺服電機結構和原理與普通直流電動機的結構和原理沒有根本區別。按照勵磁方式的不同，直流伺服電機分為永磁式直流伺服電動機和電磁式直流伺服電機。按照轉子結構的不同，直流伺服電機分為空心杯形轉子直流伺服電機和無槽電樞直流伺服電機。交流伺服電機（通常指兩相交流伺服電機）輸出功率較小，一般只有幾十瓦。伺服電機在自動控制系統中作為執行元件。輸入的電壓信號又稱為控制信號或控制電壓，當控制電壓的相位改變為180°時，交流伺服電機的轉子就會反轉，當改變控制電壓大小時，伺服電機隨之改變轉速。知識鏈接2.交流伺服電機的工作原理

交流伺服電機的工作原理與單相異步電動機相似，它有兩個繞組，分別是勵磁繞組和控制繞組，當只有勵磁繞組接入電源時，控制繞組的控制電壓為零，電機中的磁場為脈振磁場，電機無起動轉矩，轉子不能轉動。將控制繞組也接入電源，加上控制電壓時，則建立了旋轉磁場，電機這時有了起動轉矩，轉子轉動，一旦控制電壓消失，對于普通的單相異步電動機來說，它還會繼續轉動，對于伺服電機，這種不可控的現象稱為“自轉”，不符合伺服電機控制電壓消失應立即停轉的要求。伺服電機通常在結構上采取大的轉子電阻和小的轉動慣量來克服“自轉”現象，使轉子能迅速停轉。知識鏈接3.交流伺服電機的控制方法

伺服電機不僅要有起動、停止迅速的伺服特性，而且還能控制其轉速的大小和方向。通常，在交流伺服電機運行時，保持勵磁繞組所接電壓的大小和相位不變，而只改變控制繞組所加電壓的大小和相位，以實現對交流伺服電機的轉速與轉向的控制。其主要有幅值控制、相位控制、幅-相控制三種控制方法。幅值控制是指控制繞組電壓和勵磁繞組電壓之間的相位差保持不變，改變加在控制繞組上電壓幅值的大小來控制伺服電機；相位控制是指保持控制電壓的幅值不變，僅改變其相位來控制伺服電機；而幅-相控制是指同時改變控制電壓的幅值和相位來控制伺服電機。在三種控制方法中，幅-相控制方法因為所需的設備最簡單，成本低，是伺服電機控制中最常用的一種控制方法。知識鏈接圖11-52位置反饋系統原理圖知識鏈接4.匯川MS1-R系列伺服電機、SV630P系列伺服驅動器的接線和設置

以自動生產線上的輸送單元為例，通過匯川MS1-R系列伺服電機及SV630P系列伺服驅動器進行機械手的速度、位置控制。

MS1-R系列伺服電機的接線相對簡單，包括電源線和編碼器線。伺服電機需要三相交流電源供電，并將電機的U、V、W相線連接到伺服驅動器的相應端子上。編碼器線則需按照匯川技術手冊的說明連接到驅動器的編碼器接口，用于將電機的位置信息反饋給伺服驅動器，以實現精確的位置控制。

SV630P系列伺服驅動器作為控制部分，其接線相對復雜，涉及電源線、控制信號線、編碼器反饋線等。電源接線是將AC電源線連接到驅動器的