罗克韦尔自动化PLC实验指导书最新.docx
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罗克韦尔自动化PLC实验指导书最新
罗克韦尔自动化实验室实验指导书
大学项目部编著
2017年2月
本书是以罗克韦尔自动化公司在国内共建的七十余所实验室及实训室的设备为背景,结合各高校的实验指导与课程设计,循序渐进、言简意赅地介绍了ControlLogix控制系统、Studio5000、RSLinx、RSview、CCW、Micro800系统以及Powerflex变频器的基本使用方法。
本书大量的软件截图和组态界面通俗易懂地阐述了罗克韦尔自动化实验室相关产品的编程方法、实时数据交换技术、可视化平台、网络信息透明传输和无缝集成等。
本书分为上下两部分,第一章到第八章介绍了基于CCW软件和Micro800控制系统,辅以罗克韦尔自动化的其它相关产品的简单应用。
第九章至末尾是基于Sutdio5000软件、ControlLogix控制系统、CompactLogix控制系统、辅以PowerFlex变频器等罗克韦尔自动化的其它相关产品的应用。
本书适用于高校作为提高学生实验和实训的课程教材以及企业培训机构针对罗克韦尔自动化实验室产品培训的技术手册。
前言
“罗克韦尔自动化与中国大学共勉”项目于1998年启动,该项目自成立以来,在支持中国科教事业、促进罗克韦尔自动化与中国教育界和产业界的合作,以及推动知识共享和技术交流等方面作出了积极的贡献,也得到了国家教育委员会、各个高校及企业界的高度赞赏和认同,并曾荣获国家教育部颁发的“捐资助学特殊贡献奖”和中国自动化学会颁发的“ASEA特殊贡献奖”。
罗克韦尔自动化为在工业自动化及相关学科付出辛勤汗水并取得突出成绩的学生和教师提供年度奖学金和奖教金及优秀证书。
截止2015年底,罗克韦尔自动化共为各个高校合作伙伴捐赠了价值约1.5亿元人民币的设备,并提供奖学金、奖教金约1100万人民币。
相关的捐资助教活动还在持续不断地进行。
为了更好地帮助中国高校加强全面素质教育,提高学生的动手操作能力和运用知识技能解决实际问题的能力,应多数大学合作伙伴的要求,罗克韦尔自动化大学项目部以各个联合实验室为平台,围绕自动化专业与各实验室一起研讨实验课程的设置与开发,最终出版了《罗克韦尔自动化实验室实验指导书》,一方面帮助提高了各个高校的自动化教育水平,另一方面也为学生提供了良好的实际动手操作的技术资料,加强了学校自身的学术研究和开发能力。
由于编者水平有限,编写时间仓促,书中难免有错误和不妥之处,敬请广大读者批评指正。
编者
2017年于罗克韦尔自动化大学项目部
目录
LAB1Micro850控制器基本程序创建6
1.1创建Micro850项目6
1.2为控制器配置插件模块7
1.3CCW梯形图编程8
1.4I/O模块的组态12
1.4.1内置I/O模块的配置12
1.4.2扩展I/O模块的配置13
1.5CCW程序的导出和导入13
1.5.1CCW程序的导出13
1.5.2CCW程序的导入13
LAB2用CCW梯形图编程15
2.1Micro800控制器的语言15
2.1.1梯形图15
2.1.2功能块17
2.1.3结构文本19
2.2Micro800控制器的内存组织21
2.2.1数据文件21
2.2.2程序文件22
2.3Micro800控制器的指令集22
2.3.1梯形图指令23
2.3.2功能块指令25
LAB3RSView32组态软件与Micro850的通讯30
3.1提取程序30
3.2添加新程序31
3.3设置节点31
3.4添加标签33
3.5自定义画面35
3.6标签36
3.6.1图片关联标签36
3.6.2关联标签36
3.7示例程序37
LAB421711R-T7T触摸屏的基本操作39
4.1触摸屏与Micro800控制器的通讯39
4.2用CCW软件对触摸屏编程40
4.3程序的下载和测试43
LAB5PowerFlex525变频器的使用方法45
5.1PowerFlex525交流变频器概述45
5.1.1PowerFlex525变频器的硬件接线47
5.1.2PowerFlex525变频器的键盘操作47
5.2PowerFlex525的Moudbus网络通讯48
5.3从CCW中创建PowerFlex525变频器48
5.4PowerFlex525变频器的启动向导的使用方法50
5.5通过Micro850控制器通讯和控制PowerFlex525变频器51
LAB6基于以太网的丝杠运动控制54
6.1高速计数器HSC功能块54
6.1.1HSC功能块54
6.1.2HSC状态设置58
6.1.3HSC的使用58
6.2PID功能块59
6.2.1PID功能块59
6.2.2手动调节PID的参数设定60
6.2.3PID的自整定63
LAB7基于Mablab的Micro850仿真算法65
7.1Micro850使用ModbusTCP/IP与OPC协议与MATLAB通讯的步骤65
LAB8基于Micro850的实验71
8.1简单的老虎机71
8.2简单的十字路口交通灯71
LAB9CompactLogix控制器基本程序创建72
9.1CompactLogix控制器的通讯和固件升级72
9.1.1设备通讯72
9.2RSLinx中的设备72
9.2.1固件升级72
9.3CompactLogix控制器的组态76
9.3CompactLogix控制器编程实例80
LAB10ControlLogix控制器基本程序创建87
10.1ControlLogix控制器的通讯和固件升级87
10.2ControlLogix控制器的组态88
10.3ControlLogix控制器编程实例92
LAB111734系列远程I\O94
11.11734系列远程I\O适配器的通讯94
11.21734系列远程I\O的组态94
11.31734系列远程I\O编程实例98
LAB12Studio5000基本编程方法102
12.1Studio5000创建新文件102
12.2Studio5000组态控制器104
12.3Studio5000的几种编程方法106
12.3.1梯形图106
12.3.2结构化文本109
12.4Studio5000编程实例109
LAB13FactoryTalkView基本使用方法110
13.1FactoryTalkViewSE中添加控制器110
13.2FactoryTalkViewSE基本编程113
LAB14三种PLC控制器的相互通讯117
14.1Micro850之间的相互通讯117
14.2Micro850相互通讯实例120
14.3Micro850与ControlLogix和CompactLogix间的相互通讯123
14.4Micro850与ControlLogix和CompactLogix相互通讯实例126
14.5ControlLogix与CompactLogix的相互通讯129
14.6ControlLogix与CompactLogix相互通讯实例132
LAB15Kinetix5500伺服控制系统136
15.1Kinetix5500伺服控制器的组态136
15.2Kinetix5500伺服控制器的基本编程140
LAB1Micro850控制器基本程序创建
1.1创建Micro850项目
点击桌面左下角的Start>AllPrograms>RockwellAutomation>CCW>ConnectedComponentsWorkbench,打开CCW软件。
如果已经将该软件的图标放在桌面上,只需双击桌面上CCW图标,打开CCW软件如图
打开CCW的图形总貌
点击CCW软件窗口左上角的File>New,或(图标),创建一个新的项目。
点击菜单视图(V)>项目管理器,打开项目窗口。
(如果该窗口已经打开,通常在左侧,则跳过次步)
点击菜单视图(V)>设备工具箱,打开设备工具箱项目窗口。
(如果该窗口已经打开,通常在右侧,则跳过次步)
展开设备工具箱的控制器下的Micro850。
如图
图1-1展开控制器
图1-2选择2080-LC50-48QWB
图1-3
选中控制器,双击,确定版本(如上图),出现如下图所示的项目组织器:
图1-4项目创建完成
1.2为控制器配置插件模块
主要示例展示如何在控制器中配置插件模块。
双击Micro850控制器以太网口,显示如下:
图1-5Micro850的IP地址设置
图1-6I/O设置
选择对应Micro850上连接的输入端子口。
1.3CCW梯形图编程
本节将演示如何创建一个可控灯控制程序。
图1-7
右击程序,添加梯形图,如图1-7。
图1-8梯形图创建完成
点击视图(V)>工具箱,从工具箱中找到合适的元件,左键拖拽至梯级进行编程。
如图(指令块)
图1-9
有关指令块,以计时器为例。
如图
图1-10
图1-11
图1-11中,计时器TON:
输入口得到信号后,读时,ET达到2秒后,TON-1.Q输出。
一些常见元件对应变量名称的设定,一个直线接触开关,一个计时器,一个直线线圈组成简单的程序,按下开关(S1),2s后灯(L1)亮起。
图1-12
变量建好后,我们再加入一个梯级,加入一个反向开关,一个直线线圈。
图1-13
在元件上方单击左键,输入已经建好的参数名,系统会自动识别找到。
如图1-14
图1-14
程序写好后,点击设备(D)>生成,检验程序是否报错。
图1-15程序生成无错
例题1.
两灯交替闪烁,时间间隔0.5s,下载至Micro850上,利用其输出指示灯观测。
例题2:
跑马灯,5个小灯循环点亮时间间隔一秒钟。
1.4I/O模块的组态
1.4.1内置I/O模块的配置
在CCW编程软件中可以很直观地组态Micro850控制器的内置模块。
打开一个项目,在窗口左边的ProjectOrganizer(项目管理器)窗口中双击控制器图标,可以打开组态内置模块的界面。
本例中所选的控制器是Micro850控制器,型号为2080-LC50-48QWB,可以容纳5个内置模块。
在控制器的空白槽位上单击右键,弹出模块选项,用户可以根据实际情况,选择所需模块的型号。
这里假设前3个空白槽位上分别插有模拟量输入模块2080-IF4,模拟量输出模块2080-OF2和通信接口模块2080-SERIALSOL。
在第一个空白的槽位上单击右键,选中2080-IF4并单击,即可把模块嵌入控制器中。
用同样的方法可以组态其他两个模块。
组态模块后,在控制器下方的工作区内可以对每个内置模块进行组态,2080-IF4模块的组态界面,这里可以对模块每个通道的InputType(输入类型)、Frequency(频率)、InputState(输入状态)进行组态。
同时也可以对控制器自身所带的通信端口和I/O点进行组态。
1.4.2扩展I/O模块的配置
对扩展I/O模块配置时,首先在DeviceToolbox(设备工具箱)窗口中可以找到ExpansionModules(扩展模块)文件夹,也可以通过右键点击空槽位的方式进行添加。
选择2080-IQ16模块。
把2080-IQ16拖曳到控制器右边第一个槽位中。
在添加了I/O扩展模块之后,CCW编程软件工程界面如下图。
例图
如果需要,可以将其他I/O模块放到剩余的I/O扩展槽位。
在控制器图像下方可以通过扩展模块的详情来编辑默认I/O组态。
选择想要组态的I/O扩展设备。
可以看到刚刚添加的扩展I/O设备的详情。
点击“配置”,根据需要来编辑模块和通道的属性。
下半部分为扩展I/O模块组态属性,设备功能。
如果想删除扩展模块,点击扩展模块选择Delete。
1.5CCW程序的导出和导入
当有的项目需要使用相同的功能时,为了避免重复工作,编辑人员可以把现有的程序从项目中导出,然后再导入到其他的项目中。
下面介绍程序的导入和导出方法。
1.5.1CCW程序的导出
在项目管理器窗口中,选择已经建立的程序,右键单击,选择Export(导出)。
选择导出程序后,可以选择只导出变量,也可以选择全部导出,还可以对导出的文件加密。
这里选择全部导出,并对文件加密。
然后点击下面的导出按钮,在弹出的对话框中可以改变导出文件的路径和名字。
这里把导出文件保存到桌面,并命名(Traffic_Light_Control)。
导出文件成功后,会在软件工作区的输出窗口中提示导出完成,并显示导出文件的位置和名字。
1.5.2CCW程序的导入
下面把导出的程序导入到一个新的项目中。
首先打开一个新的项目,在程序图标处右键单击,选择Import(导入),类似导出操作。
选择后弹出导入程序窗口,在窗口中选择要导入的内容。
可以只导入主程序或者只导入功能块程序,也可以全部导入,单击浏览按钮,选择要导入的文件,选择打开。
然后点击导入文件窗口下方的导入按钮,就可以导入文件了,由于在导出文件的时候对文件设定了密码,所以在点击浏览按钮,选择要导入的文件时需要输入文件密码,在密码输入窗口后,选择要导入的文件,单击导入,即可开始导入文件。
在完成了文件的导入后,在工作区的输出区域中会显示信息,提示用户导入文件完成。
程序导入完成,可以看到新项目中已经包含了导入的程序。
LAB2用CCW梯形图编程
2.1Micro800控制器的语言
Micro800控制器支持三种编程方式:
梯形图、结构化文本和功能块编程。
其最大的特点就是每种编程方式都支持功能块的编程:
下面分别介绍三种方式。
2.1.1梯形图
梯形图一般由多个不同的梯级(RUNG)组成,每一梯级又由输入及输出指令组成。
在一个梯级中,输出指令应出现在梯级的最右边,而输入指令则出现在输出指令的最左边,如图5-1所示。
图5-1
梯形图表达式是从原电路控制系统中常用的接触器、继电路梯形图基础上演变而来的。
它沿用了继电器的触点、线圈、串联等术语和图形符号,并增加了一些继电器接触控制没有的符号。
梯形图形象、直观,对于熟悉继电器方式的人来说,非常容易接受,而不需要学习更深的计算机知识。
这是最为广泛的编程方式,使用于顺序逻辑控制、定时控制等。
首选应对硬件进行组态,完成系统的硬件组态以后,就可以编程了。
首先要创建一个新程序,在项目管理器窗口中右键单击控制图标,选择添加一个新的梯形图程序。
创建的程序将完成以下功能:
有两盏灯l1和l2,在第一盏灯亮两秒以后,熄灭第一盏灯,点亮第二展灯。
首先要创建编写程序所需要的变量,分别有s1、l1、l2和计时器t1。
程序中所用到的变量可以是全局变量,也可以是局部变量,在项目管理器窗口中打开局部变量或者全局变量,只要双击其图标即可。
这里采用局部变量,打开局部变量(LocalVariables)列表,建立编程所需要的变量,如图5-2所示。
图5-2
在项目管理器窗口中双击程序图标,打开编程窗口,从工具栏中添加或拖曳所需要的指令到编程梯级。
添加完常开指令后,会自动弹处变量列表,编程人员可以直接选择需要的变量如图5-3所示。
图5-3
这里选择表示启动按钮的s1。
然后以同样的方法,完成第一个梯级。
添加一个新的梯级,开始编写第二个梯级。
在第二个梯级中需要用到计时器,这里计时器创建时选择功能块指令,把功能块拖曳到梯级上以后,会自动弹出选择功能块的对话框,选择TON功能块,选择完成后,并在对话框下部的实例框中将缺省的计时器名字TON_1改为t1。
为计数器定时2s,双击计数器的PT输入处,输入T#2s即可。
熄灭第一盏灯同时,点亮第二盏灯,则梯级需要一个分支,从工具栏中拖曳梯级分支到计数器后面的梯级上,然后添加复位线圈和置位线圈,编好后的梯级如图5-4所示。
图5-4
以上步骤完成了梯形图程序的编写,右键单击程序图标,选择生成,如图5-5所示,对程序进行编译,编译无误会提示编译完成。
图5-5
2.1.2功能块
1.功能块简介
在Micro800控制器中可以用功能块(FunctionBlockDiagram,FBD)编程语言编写一个控制系统中输入和输出之间的控制关系图标。
用户也可以使用现有的功能块组合,编辑成需要的用户自定义功能块。
每个功能块都有固定的输入连接点和输出连接点,输入和输出都有固定的数据类型规定。
输入点一般在功能块的左边,输出点在右侧。
在FBD中同样可以使用梯形图(LD)编程语言中的元素如:
线圈、连接开关按钮、跳转、标签和返回等。
与梯形图编程语言不通的是,在功能块编程中所使用的元素放置位置没有过多限制,不像在梯形图中对每个元素有严格规定的位置。
且在FBD编程语言中同样支持使用功能块操作,如操作指令、函数等大类功能块以及用户自定义的功能块等(只在ConnectedComponentsWorkbench中)。
当功能块(FunctionBlockDiagram,FBD)编程时,可以从工具箱拖出功能块元素到编程框里,并编辑它。
输入和输出变量与功能块的输入和输出用连接线连接。
信号连接线可以连接如下的几类逻辑点:
输入变量和功能块的输入点;功能块的输出和另一功能块的输入点;功能块的输出和输出变量。
连接的方向表示连接线带着得到的数据从左边传送到右边。
连接线的左右两边必须有相同的数据类型。
功能块多重的右边连接分支也叫做分支结构,可以用于左边扩展信息至右边。
注意数据类型的一致性。
2.功能块执行顺序
在语言编辑器中,可以显示程序中包含的任意执行顺序(以数字形式)。
FBD可以显示执行顺序的元素包括:
·线圈
·触点
·LD垂直连接
·角
·返回
·跳转
·函数
·运算符
·功能块实例(已声明或未声明)
·变量(程序中将值分配到的地方)
注意:
当无法确定顺序时,标记显示问号(?
?
)。
要显示执行顺序,可以执行以下任何一种操作:
·按Ctrl-W。
·在工具菜单中,选择执行顺序。
在程序执行期间,指令块是功能块图中的任意元素,网络是链接在一起的一组指令块,指令块的位置是依据其左上角而定的。
以下规则适用于FBD程序的执行顺序:
·网络从左向右、从上向下执行。
·在执行指令块前,必须解析所有输入。
同时解析两个或更多个指令块的输入时,执行决定是根据指令块的位置做出的(从左向右、从上向下)。
·指令块的输出按从左向右、从上向下的顺序以递归方式执行。
3.调试功能块
调试FBD程序时,需要在语言编程器中监视元素的输出值。
这些值使用颜色、数字或文本值加以显示,具体取决于它们的数据类型:
BOOL数据类型的输出值使用颜色进行显示。
值为“真”时,默认颜色为红色;值为“假”时,默认颜色为蓝色。
输出值得颜色将成为下一输入。
输出值不可用时,BOOL元素为黑色。
注意:
可以在“选项”窗口中自定义用于布尔项的颜色。
SINT、USINT、BYTE、INT、UINT、WORD、DINT、UDINT、DWORD、LINT、UINT、LWORD、REAL、LREAL、TLME、DATE和STRING数据类型的输出值在元素中显示为数字或本值。
当数字或文本值的输出值不可用时,在输出标签中会显示问号(?
?
)。
值还会显示在对应的变量编辑器实例中。
2.1.3结构文本
结构化文本(ST)类似于BASLC语言,利用它可以很方便地建立、编辑和实现复杂的算法,特别是在数据处理、计算存储、决策判断、优化算法等涉及描述多种数据类型变量应用中非常有效。
1.结构化文本(ST)主要语法
ST程序是一系列ST语句。
下列规则适用于ST程序:
·每个语句以分号(“;”)分隔符结束。
·源代码(例如变量、标识符、常量或语言关键字)中使用的名称用不活动分隔符(例如空格字符)分隔,或者用意义明确的活动分隔符(例如“>”分隔符表示“大于”比较)分隔。
·注释(非执行信息)可以放在ST程序中的任何位置。
注释可以扩展到多行,但是必须以“(*”开头,以“*)”结尾。
注意:
不能再注释中使用注释。
下面基本ST语句类型:
·赋值语句(变量:
=表达式;)
·函数调用
·功能块调用
·选择语句(例如IF、THEN、ELSE、CASE..)
·迭代语句(例如FOR、WHILE、REPRAT..)
·用于与其他语言连接的特殊语言
当输入ST语法时,下列项目以指定的颜色显示:
·基本代码(黑色)
·关键字(粉色)
·数字和文本字符串(灰色)
·注释(绿色)
在活动分隔符、文本和标识符之间使用不活动分隔符可增加ST程序的可读性。
下面是ST不活动分隔符:
·空格
·Tab
·行结束符(可以放在程序中的任意位置)
使用不活动分隔符时。
需要遵循以下规则:
·每行编写的语句不能多于一条。
·使用Tab来缩进复杂语句。
·插入注释以提高行或段落的可读性。
2.表达式和括号
ST表达式由运算符及其操作数组成。
操作数可以是常量(文本)值、控制变量或另一个表达式(或子表达式)。
对于每个单一表达式(将操作数与一个ST运算符合并),操作数类型必须匹配。
此单一表达式具有与其操作相同的数据类型,可以用在更复杂的表达式中。
示例:
(boo_varlANDboo_var2)BOOL类型
Not(boo_varl)BOOL类型
(sin(3.14)+0.72)REAL类型
(t#1s23+1.78)无表达式
括号用于隔离表达式的子组件,以及对运算的优先级进行明确排序。
如果没有为复杂表达式加上括号,则由ST运算符之间的默认优先级来隐式确定运算顺序。
示例:
2+3*6相当于2+18=20乘法运算具有比较高优先级
(2+3)*6相当于5*6=30括号给定了优先级
3.调用函数和功能块
ST编程语言可以调用函数。
可以在任何表达式中使用函数调用。
函数调用包含的属性见表2-1。
表2-1函数调用属性
属性
说明
名称
被调用函数的名称以IEC61131-3语言/C语言编程
含义
调用结构化文本(ST)、梯形图(LD)或功能块图(FBD)函数或“C”函数,并获取其返回值
语法
:
=(,…);
操作数
返回值的类型和调用参数必须符合为函数定义的接口
返回值
函数返回值
当在函数主体中设置返回参数的值时,可以为返回参数赋予与该函数相同的名称:
FunctionName:
=
示例:
示例1:
IEC61131-3函数调用
(*主ST程序*)
(*获取一个整型值并将其转换成有限时间值*)
ana_timeprog:
=SPlimit(tprog_cmd;)
appl_timer:
=ANY_TO_TIME(ana_timeprog*100);
(*被调用的FBD函数名为“SPlimit”*)
示例2:
“C”函数调用-与IEC61131-3函数调用的语法相同
(*复杂表达式中使用的函数:
min、max、right、mlen和left是标准“C”函数*)
limited_value:
=min(16,max(0,input_value));
rol_msg:
=right(message,mlen(message)-1)+left(
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