台达工业自动化培训资料.

哈尔滨华德学院综合实训系列指导手册电子与信息工程类台达工业自动化培训指导手册电子与信息工程学院2014年6月哈尔滨华德学院专业基础知识系列读本/电子与信息工程类编审委员会主任顾德库副主任孙建三关晓冬温海洋邢彦辰委员（按姓氏笔画排序）王振力王嘉鹏计京鸿刘显忠刘政宇孙会楠孙平吕志峰张世龙李冰赵建新姜波黄磊编写人王振力台达工业自动化综合实训1、适用专业自动化2、主要实训内容PLC接线与编程、变频器配置与应用、人机界面编程与应用、伺服驱动器配置与应用、工业控制网络组建等五个部分。3、实训条件PLC、变频器、触摸屏、伺服驱动器、工业控制网络通信模块、计算机、台达工业自动化系列软件。4、实训特点包含电机与拖动、电气控制、电力电子技术、PLC技术、变频器技术、人机界面技术、工业控制网络。涵盖电气控制、PLC软硬件设计、电机控制、人机界面设计、工业控制网络等五个领域。5、实训时间1周实训项目1：台达PLC实训1、实训目的（1）掌握台达SV系列PLC硬件结构及电路设计方法；（2）掌握WPLSoft软件功能和使用方法；（3）掌握梯形图程序的设计方法。2、实训环境（1）台达工业自动化实验室；（2）台达PLC实验模块；（3）装有WPLsoft编程软件的计算机。3、实训理论基础（1）PLC硬件电路设计PLC硬件电路设计是PLC系统设计的基础，PLC硬件电路的设计质量直接影响PLC控制系统的性能。PLC硬件电路设计主要是运用电气控制技术完成PLC输入输出电路和电机控制主电路的设计。PLC硬件电路在实际工程项目中要包括控制系统需求分析、硬件设备选择、电气原理图设计、电气安装接线图设计、现场施工与调试等步骤，在本实训项目中要求学生完成电气原理图设计，并且按照电气原理图实现PLC输入输出电路接线。常用PLC硬件电路如下图所示。（2）PLC软件程序设计由于PLC所有的控制功能都是以软件程序的形式实现的，因此PLC控制系统设计的大量工作集中在程序设计上。IEC1131-3规定的标准PLC编程语言包括：梯形图（LD－LadderDiagram）、功能块图（FBD－FunctionBlockDiagram）、顺序功能图（SFC－SequentialFunctionChart）、指令（IL-InstructionList）和结构化文本（ST-StruturedText）。业界最常用的PLC编程语言是梯形图，对于较简单的系统，梯形图可以用经验法设计，对于较复杂的系统，一般采用逻辑设计法或顺序控制设计法，首先绘制时序图或顺序功能图，然后设计梯形图，实际编程时，并不仅限于一种编程方法，往往各种方法并用。（3）台达PLC编程软件介绍WPLSoft 软件为台达电子DVP 系列可编程控制器及VFD-E 系列变频器在WINDOWS 操作系统环境下所使用的梯形图程序编辑软件。WPLSoft 软件可以在中达电通官方网站上免费下载，使用WPLSoft 软件进行PLC程序设计的基本操作步骤如下：新建文件、PLC机型设置、PLC通信设置、画电路原理图、编写程序、编译程序、下载程序、调试程序。4．实训内容（1）水塔水位控制；（2）舞台灯光控制；（3）机械手控制。5．实训步骤（1）水塔水位控制①控制要求如下图所示，按下SB4按钮模拟液位继电器4常开触点闭合，表示水池水位过低，需要进水，L2灯亮模拟接触器2线圈得电，2号水泵自动启动。按下SB3按钮模拟液位继电器3常开触点闭合，表示水池已满，L2灯灭模拟接触器线圈失电，2号水泵自动停止工作；按下SB2按钮模拟液位继电器2常开触点闭合，表示水塔水位过低，如果此时水池非缺水状态，则L1灯亮模拟接触器1线圈得电，1号水泵自动工作，开始给水塔送水。按下SB1按钮模拟液位继电器1常开触点闭合，表示水塔已满，1号水泵自动停止工作。②I/O分配表输入设备符号PLC端子输出设备符号PLC端子液位继电器SB1X0接触器L1Y0③画电气原理图并接线④编写梯形图程序⑤运行调试（2）舞台灯光控制①控制要求如下图所示，按下启动按钮，天塔开始按照预先设定好的顺序发光，发光的顺序如下：L1→L1、L2、L9→L1、L5、L8→L1、L4、L7→L1、L3、L6→L1、L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1、L2、L6→L1、L3、L7→L1、L4、L8→L1、L5、L9→L1、L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1……循环下去，按下停止按钮，所有操作都停止需重新启动。②I/O分配表③画电气原理图并接线④编写梯形图程序⑤运行调试（3）机械手控制①控制要求如下图所示，按启动按钮后，传送带A运行直到按一下光电开关PS才停止，同时电磁阀YV2得电，机械手下降。下降到位后电磁阀YV2失电，并且机械手夹紧物体，2s后电磁阀YV1得电，机械手开始上升，而机械手保持夹紧。上升到位后电磁阀YV1失电且YV3得电，机械手左转，左转到位后电磁阀YV3失电且YV2得电，机械手下降，下降到位后电磁阀YV2失电，机械手松开，2s后电磁阀YV1得电，机械手上升。上升到位后，传送带B开始运行，同时机械手右转，右转到位，传送带B停止，此时传送带A运行直到按一下光电开关才停止……循环。②I/O分配表③画电气原理图并接线④画顺序功能图⑤编写梯形图程序⑥运行调试6．与思考（1）PLC控制系统设计的原则与步骤。（2）PLC硬件电路设计有什么基本原则？（3）常用的PLC程序设计方法有哪些？（4）PLC定时器指令使用有什么技巧？（5）试完成以下实训内容：2-4译码器、三人表决器、电机启停控制、电机正反转控制、四路抢答器控制、单灯闪烁控制、两台电动机协调工作控制、流水灯控制、跑马灯控制、液体混合装置控制、装配流水线控制、十字路口交通灯控制。实训项目2：台达变频器实训1、实训目的（1）掌握台达E系列变频器硬件结构；（2）掌握台达E系列变频器电路设计方法；（3）掌握台达E系列变频器参数功能及配置方法。2、实训环境（1）台达工业自动化实验室；（2）台达变频器实验挂箱；（3）台达PLC实验模块；（4）三相异步电动机。3、实训理论基础（1）台达VFD-E变频器介绍台达VFD-E系列变频器采用弹性模块的设计，最大的特色是内置PLC功能，可编写简易程序储存与执行；并可外加通讯卡（支持DeviceNet，Profibus，LonWorks，CANopen），是小马力型的最佳代表，满足业界最多元化的需求。台达VFD-E变频器结构如下图所示。台达VFD-E系列变频器数字操作器的显示器上可以显示运行、停止、正转、反转和频率值等状态，RUN、STOP可以控制电动机启动和停止，频率设定旋钮可以更改频率设定值，MODE、ENTER、加减键用于修改变频器内部参数。台达VFD-E变频器的工作电路由两个部分组成：一部分是完成整流、逆变转换的主电路；另一部分是状态和控制信息的收集、转换和传输的控制电路。台达VFD-E变频器的工作电路设计方法查阅相关技术手册。（2）变频器常用参数介绍台达VFD-E变频器的常用参数和功能如下表所示。参数功能说明设定值功能00.02参数管理设定9：所有参数的设定值重置为出厂值02.00第一频率指令来源设定0：由数字操作器输入1：由外部端子AVI输入模拟信号DC0~+10V控制2：由外部端子ACI/AVI2输入模拟信号DC4~20mA或DC0~+10V控制3：由通讯RS485/USB输入02.01运转指令来源设定0：由数字操作器输入1：由外部端子操作键盘STOP键有效2：由外部端子操作键盘STOP键无效3：由RS-485/USB通讯界面操作，键盘STOP键有效4：由RS-485/USB通讯界面操作，键盘STOP键无效09.00通信地址1~25409.01通信传输速率0：4800bps1：9600bps2：19200bps3：38400bps09.04通信数据格式0：7,N,2forASCII1：7,E,1forASCII2：7,O,1forASCII3：8,N,2forRTU4：8,E,1forRTU5：8,O,1forRTU6：8,N,1forRTU7：8,E,2forRTU8：8,O,2forRTU9：7,N,1forASCII10：7,E,2forASCII11：7,O,2forASCII4．实训内容（1）数字操作器控制变频器；（2）外部端子控制变频器；（3）PLC控制变频器5．实训步骤（1）数字操作面板控制变频器①控制要求通过数字操作器控制变频器实现电机启停与调速。②画电气原理图并接线③变频器参数设置参数设置值说明02.000由数字操作器进行频率设置02.010由数字操作器进行运转控制④运行调试（2）外部端子控制变频器①控制要求通过外部端子控制变频器实现电机启停与调速。②画电气原理图并接线③变频器参数设置参数设置值说明02.001由外部端子AVI输入模拟信号DC0~+10V进行频率设置02.011由外部端子进行运转控制，操作键盘STOP键有效④运行调试（3）PLC控制变频器①控制要求PLC通过Modbus控制变频器实现电机启停。②画电气原理图并接线③变频器参数设置参数设置值说明02.0004由外部端子AVI输入模拟信号DC0~+10V控制02.0103由RS-485通信接口进行运转控制，键盘操作有效09.0001VFD-E变频器通信地址为0109.0102通信速率为19200bps09.0403ModbusRTU模式，字符格式<8，N，2>④编写PLC梯形图程序⑤运行调试6．总结与思考（1）变频器使用的基本步骤与技巧。（2）试完成以下实训内容：外部端子控制电动机有级调速、PLC输出端子控制变频器。实训项目3：台达触摸屏实训1、实训目的（1）掌握台达B系列触摸屏硬件结构及功能；（2）掌握ScreenEditor软件功能和使用方法；（3）掌握人机界面的设计方法。2、实训环境（1）台达工业自动化实验室；（2）台达触摸屏实验模块；（3）台达PLC实验模块；（4）装有ScreenEditor软件的计算机。3、实训理论基础（1）台达DOP-B07E515触摸屏介绍台达DOP-B07E515触摸屏是一款7寸宽屏，65536色TFT高分辨率的触摸屏，内部具有丰富的接口：3个串行口、一个以太网接口、一个USB接口和一个存储卡接口。该款触摸屏的通信接口能够支持Modbus总线，方便用户进行连接使用。台达DOP-B07E515触摸屏如下图所示。DOP-B系列机种支持USBHost功能，可连接U盘、SD卡、鼠标及USB界面的打印机等周边设备，大大加强了人机的功能。DOP-B系列机种支持U盘，不需电脑即可通过U盘来更新韧体、下载画面程序以及备份资料等。DOP-B系列机种可接上COMPort界面打印机或USB界面打印机作Hard-Copy或排版打印。台达人机界面产品支持Delta、Omron、Siemens、Mitsubishi等超过二十种不同厂牌的PLC(控制器)通讯协议。同时也会随时在网站上更新最新的PLC通讯协议。可同时支持多个通讯端口连接多台不同或是相同的PLC。DOP-B系列机种最多可同时连接支持3种不同通讯协议的设备。使用COM2/COM3的RS-485界面，可串接多台PLC。DOP-B触摸屏与PLC串行通信接线方法参考触摸屏技术手册。（2）触摸屏软件介绍ScreenEditor软件是台达的触摸屏组态软件，该软件及相关技术手册可以在中达电通官方网站上免费下载。使用ScreenEditor软件进行触摸屏组态的基本操作步骤如下：新建文件、触摸屏机型设置、触摸屏通信设置、变量设计、画面设计、动画设计、编译程序、下载程序、调试程序。4．实训内容（1）ScreenEditor软件仿真调试；（2）触摸屏与PLC硬件调试。5．实训步骤（1）ScreenEditor软件仿真调试①控制要求通过ScreenEditor软件仿真调试功能实现动画设计。②触摸屏内部变量定义变量名称数据类型说明$M0.0bit按钮改写变量值控制指示灯状态$M1word数值输入改写变量值控制仪表指示状态③画面设计④动画设计选择交替型按钮写入内存地址设定为“$M0.0”，按钮显示状态可以自行选择,选择指示灯读出内存地址设定为“$M0.0”，指示灯显示状态可以自行选择；选择数值输入写入内存地址设定为“$M1”，选择仪表显示读出内存地址设定为“$M1”。⑤仿真运行调试（2）触摸屏与PLC硬件调试①控制要求通过触摸屏控制PLC开关量输出并实时监控。②画电气原理图并接线PLC输出端子接指示灯，触摸屏和PLC采用RS-232通信。③配置触摸屏通信参数④触摸屏变量定义变量名称数据类型说明M0bit触摸屏按钮改写PLC内部变量M0Y0bit触摸屏指示灯显示PLC输出变量Y0⑤画面设计与前实验相同⑥动画设计选择交替型按钮写入内存地址设定为“Link1M0”,选择指示灯读出内存地址设定为“Link1Y0”。⑦编写梯形图程序⑧运行调试6．总结与思考（1）触摸屏设计的基本步骤与技巧。（2）试完成以下实训内容：触摸屏控制变频调速、触摸屏显示装配流水线控制。实训项目4：台达伺服驱动器实训1、实训目的（1）掌握台达伺服驱动器设备功能；（2）掌握台达伺服驱动器电路设计方法；（3）掌握台达伺服驱动器参数功能及配置方法。2、实训环境（1）台达工业自动化实验室；（2）台达伺服驱动器实验挂箱；（3）交流伺服电动机。3、实训理论基础（1）台达A2伺服驱动器介绍台达A2伺服驱动器拥有强大的位置控制功能，支持高分辨率编码器，可以实现网络型控制架构，可以应用于慢走丝机床、电火花加工机床、试验机、多轴同步应用、精密加工机床、填充灌瓶设备、送料机、木工机械、线切割机、包装设备、印刷设备、纺织设备等领域的闭环控制。台达A2伺服驱动器结构如下图所示。台达A2伺服驱动器面板上有电源指示灯、显示器和功能按键，功能如下表所示。名称功能说明显示器五组七段显示器用于显示监视值、参数值及设定值。电源指示灯主电源回路电容量的充电显示。MODE键切换监视模式/参数模式/异警显示，在编辑模式时，按MODE键可跳出到参数模式。SHIFT键参数模式下可改变群组码。编辑模式下闪烁字符左移可用于修正较高的设定字符值。监视模式下可切换高/低位数显示。UP键变更监视码、参数码或设定值。DOWN键变更监视码、参数码或设定值。SET键显示及储存设定值。监视模式下可切换10/16进制显示。在参数模式下，按SET键可进入编辑模式。台达台达A2伺服驱动器的工作电路由两个部分组成：一部分是完成整流、逆变转换的主电路；另一部分是状态和控制信息的收集、转换和传输的控制电路。台达台达A2伺服驱动器的工作电路设计方法查阅相关技术手册。（2）台达A2伺服驱动器常用参数介绍台达A2伺服驱动器支持位置控制模式（P）、速度控制模式（S）和转矩控制模式（T），台达A2伺服驱动器的常用参数和功能如下表所示。参数功能说明设定值功能P1-00外部脉冲列输入型式设定脉冲型式：AB相脉冲、正转脉冲及逆转脉冲、脉冲+方向外部脉冲输入来源：低速光耦合、高速差动P1-01控制模式及控制命令输入源设定PT：位置控制模式（命令来源为外部）PR：位置控制模式（命令由内部寄存器输入）S：速度控制模式T：扭矩控制模式P2-00位置控制比例增益位置控制增益值加大时，可提升位置应答性及缩小位置控制误差量。但若设定太大时易产生振动及噪音。P2-01位置控制增益变动比率依据增益切换条件切换位置控制增益的变动率。P2-10~P2-17数字输入接脚功能规划输入功能选择：伺服启动（ServoOn）、故障复位（ARST）、转矩限制（TRQLM、CTRG）、速度命令选择（SPD）、位置命令选择（POS）输入接点：常开接点、常闭接点P3-00通信地址此站号代表本驱动器在通讯网路上的绝对地址，同时适用于RS-232／485与CANopen。设定范围：1~127。P3-01通信传输速率设置RS-232/485、CANopen通信速率P3-02通信协议0：7，N，2(MODBUS，ASCII)1：7，E，1(MODBUS，ASCII)2：7，O，1(MODBUS，ASCII)3：8，N，2(MODBUS，ASCII)4：8，E，1(MODBUS，ASCII)5：8，O，1(MODBUS，ASCII)6：8，N，2(MODBUS，RTU)7：8，E，1(MODBUS，RTU)8：8，O，1(MODBUS，RUT)（3）数字操作面板设定伺服驱动器参数台达伺服驱动器的参数可采用数字操作面板或者通过ASDA_Soft软件进行修改。采用数字操作面板设定伺服驱动器参数，操作如下图所示。驱动器电源投入时，显示器会先持续显示监视变数符号约一秒钟，然后才进入监控模式；按MODE键可切换参数模式→监视模式→异警模式，若无异警发生则略过异警模式；当有新的异警发生时，无论在任何模式都会马上切到异警显示模式下，按下MODE键可；切换到其他模式，当连续20秒没有任何键被按下，则会自动切换回异警模式；在监视模式下，若按下UP或DOWN键可切换监视变数。此时监视变数符号会持续显示约一秒钟；在参数模式下，按下SHIFT键时可切换群组码。UP／DOWN键可变更后二字符参数码；在参数模式下，按下SET键，系统立即进入编辑设定模式。显示器同时会显示此参数对应的设定值，此时可利用UP／DOWN键修改参数值，或按下MODE键脱离编辑设定模式并回到参数模式；在编辑设定模式下，可按下SHIFT键使闪烁字符左移，再利用UP／DOWN快速修正较高的设定字符值；设定值修正完毕后，按下SET键，即可进行参数储存或执行命令；完成参数设定后，显示器会显示结束代码「SAVED」，并自动回复到参数模式。（4）伺服驱动器参数配置软件介绍采用ASDA_Soft软件设定伺服驱动器参数具有简单、方便、直观等优点，基本操作步骤如下：设备选择、通信设置、修改参数等。ASDA_Soft软件操作界面如下图所示。4．实训内容（1）伺服驱动器实现速度控制；（2）PLC控制伺服驱动器实现位置控制。5．实训步骤（1）伺服驱动器实现速度控制①画电气原理图并接线②配置伺服驱动器参数数字输入参数设定值符号功能定义说明CN1PinNoP1-01=2速度模式P1-09=1000内部速度设定100r/minP1-10=5000内部速度设定500r/minP1-11=10000内部速度设定1000r/minDI1P2-10=101SON伺服启动DI1-=9DI2P2-11=109TRQLM扭矩限制DI2-=10DI3P2-12=114SPD0速度命令选择DI3-=34DI4P2-13=115SPD1速度命令选择DI4-=8DI5P2-14=102ARST异常重置DI5-=33③运行调试1)使用者将数字输入DI1导通，伺服启动（ServoOn）。2)数字输入DI3（SPD0）与DI4（SPD1）速度命令开关开路，代表S1命令，此时电机根据模拟电压命令运转。3)只导通数字输入DI3（SPD0），代表S2命令100r/min被承认，此时电机转速为100r/min。4)只导通数字输入DI4（SPD1），代表S3命令500r/min被承认，此时电机转速为500r/min。5)同时导通数字输入DI3（SPD0）与DI4（SPD1），代表S4命令1000r/min被承认，此时电机转速为1000r/min。6)可任意重复3)，4)，5)。7)欲停止时，数字输入DI1开路伺服停止（ServoOff）。（2）PLC控制伺服驱动器实现位置控制①画电气原理图并接线②配置伺服驱动器参数③PLC程序设计④运行调试6．总结与思考（1）总结伺服驱动器设计的基本步骤与技巧。（2）试完成以下实训内容：内部位置模式控制、基于Modbus的位置控制。实训项目5：台达工业自动化系统集成实训1、实训目的（1）掌握台达工业自动化设备功能；（2）掌握台达工业自动化系统集成硬件设计方法；（3）掌握台达工业自动化系统集成软件设计方法。2、实训环境（1）台达工业自动化实验室；（2）台达PLC实验模块；（3）台达变频器实验模块；（4）台达触摸屏实验模块；（5）台达伺服启动器实验模块；（6）台达工业控制网络通信模块；（7）计算机。3、实训理论基础（1）台达工业控制网络设备介绍台达工业自动化系统集成主要采用工业控制网络技术，支持工业以太网、Modbus、DeviceNet、CANopen、PROFIBUS-DP、Lonworks等主流工业控制网络标准，主要包括网络型PLC、工业以太网交换机、远程I/O单元、网关、变频器、触摸屏、温控器、运动控制器、伺服驱动器等，具体设备使用方法可查阅相关设备技术手册。基于工业控制网络技术的台达工业自动化系统集成已经在水处理、橡胶、印刷、包装、纺织、煤矿等领域中得到了广泛应用。（2）台达工业控制网络软件介绍台达工业自动化系统集成时主要采用工业控制网络软件进行网络组态与状态监控，常用的工业控制网络软件有DeviceNetBuilder、CANopenBuilder、NetViewBuilder、COMMGR、DCISoft等，软件具体使用方法查阅相关技术手册或软件帮助文档。4．实训内容基于DeviceNet的台达工业自动化系统集成。5．实训步骤（1）远程IO模块设计①画电气原理图并接线②设置通信参数（站点地址、通信速率）（2）变频器设计①画电气原理图并接线②变频器参数设置（19200RTU8，N，2；频率和运转指令来源为RS-485）③设置通信参数（站点地址、通信速率）（3）网络设计①设置通信参数（COMMGR软件）②站点属性设置（DeviceNetBuilder软件设置变量触发方式、超时时间等）③网络通信变量表通过DeviceNetBuilder软件得到的扫描列表得到网络通信变量表，确定外围设备与PLC内部变量之间的对应关系，基本格式如下表所示。I/OPLC元件1514131211109876543210输入数据D6037X7X6X5X4X3X2X1X0N/AD6038VFD-E变频器状态VFD-E变频器LED状态D6039VFD-E变频器设置频率输出数据D6287Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0N/AD6288VFD-E变频器控制字D6289VFD-E变频器频率字（4）PLC设计①分析控制要求②I/O分配表③画电气原理图并接线④编写梯形图程序（注意网络通信变量的使用）⑤运行调试（5）触摸屏设计①分析控制要求②连接通信电缆（以太网、RS-232或RS-485）③配置触摸屏通信参数④编写触摸屏程序⑤修改PLC梯形图程序⑥运行调试6．总结与思考（1）总结台达工业自动化系统集成的基本步骤与技巧。（2）试完成以下实训内容：基于Modbus的台达工业自动化系统集成、基于CANopen的台达工业自动化系统集成、基于工业以太网的台达工业自动化系统集成。