FX5U PLC应用技术项目教程 课件 4任务一 三相异步电动机变频调速正反转运行的PLC控制

任务一

项目四FX5UPLC模拟量控制与通信的编程及应用

三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制在“电机与电气控制技术”课程已学习了关于三相异步电动机的变极调速控制，由于变极调速存在电动机绕组引出头较多，调速的平滑性差，调速级数少，必要时需与齿轮箱配合，才能得到多级调速的缺点，随着变频技术的发展，在调速控制中变频调速的使用越来越广泛。本任务以三相异步电动机的变频调速正反向运行的PLC控制为例，来学习模拟量控制的编程及应用。一任务导入项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制（一）模拟量概述二、知识准备项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制

模拟量输入模拟量输入模块（单元）用于将现场各种模拟量测量传感器输出的直流电压或电流信号转换成FX5UPLC内部处理用的数字量信号。目前FX5UCPU除了可以使用内置的2通道模拟量输入外，还可以使用4通道模拟量输入模块FX5-4AD、8通道模拟量输入模块FX5-8AD、4通道模拟量输入适配器FX5-4AD-ADP、4通道热电阻模拟量输入适配器FX5-4AD-PT-ADP、4通道热电偶温度模拟量输入适配器FX5-4AD-TC-ADP。

模拟量输出模拟量输出模块（单元）用于将FX5UPLC的数字量信号转换成系统所需要的模拟量信号，控制模拟量调节器或执行机械。目前，模拟量输出模块主要有FX5UCPU内置的1通道模拟量输出、4通道模拟量输出模块FX5-4DA和4通道模拟量输出适配器FX5-4DA-ADP。（二）FX5UPLC内置模拟量输入输出

内置模拟量输入（A/D）项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制项

目规

格模拟量输入点数2点（2通道）数字输入电压DC0-10V（输入电阻115.7kΩ）数字输出12位无符号二进制数软元件分配SD6020(通道1的A/D转换后的输出数据)SD6060(通道2的A/D转换后的输出数据)输入特性、最大分辨率数字输出值0～4000最大分辨率2.5mV精度（相对于数字输出值满刻度的精度）环境温度25±5℃

±0.5%（±20digit②）以内环境温度0～55℃

±1.0%（±40digit②）以内环境温度-20～0℃①

±1.5%（±60digit②）以内表4-1FX5UCPU内置模拟量输入规格

内置模拟量输入规格

内置模拟量输入（A/D）项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制项

目规

格转换速度30μs（数据的更新为每个运算周期）绝对最大输入-0.5V、+15V绝缘方式与CPU模块内部不绝缘输入输出占用点数0点（与CPU模块最大输入输出点数无关）表4-1FX5UCPU内置模拟量输入规格（续）①不支持2016年6月以前的产品。②digit为数字值。a）模拟量端子b）模拟量输入端子接线图4-1FX5UPLC内置模拟量端子机输入端子接线图项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制

内置模拟量输入端子接线图4-1中，①模拟量输入线应使用双芯的屏蔽双绞电缆，且配线时与其他动力线及容易受电感影响的线隔离。②不使用的通道应将“V+”端子和“V-”端子短路。

模拟量输入参数设置项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制FX5UPLC内置模拟量输入/输出通道可以通过参数设置的方式启用相应的功能，在软件上进行参数设置，就不需要进行基于程序的参数设置。参数设置分为基本设置和应用设置。1）基本设置。主要用于通道是否起动、A/D转换方式的设置。图4-2内置模拟量输入通道参数的基本设置项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制项

目内

容设置范围默

认过程报警报警设置设置是“允许”还是“禁止”过程报警的报警•允许•禁止禁止过程报警上上限值设置数字输出值的上上限值-32768～+327670过程报警上下限值设置数字输出值的上下限值-32768～+327670过程报警下上限值设置数字输出值的下上限值-32768～+327670过程报警下下限值设置数字输出值的下下限值-32768～+327670比例尺超出检测启用/禁用设置是“启用”还是“禁用”比例尺超出检测•启用•禁用启用比例缩放启用/禁用设置是“启用”还是“禁用”比例缩放•启用•禁用禁用比例缩放上限值设置比例缩放换算的上限值-32768～+327670比例缩放下限值设置比例缩放换算的下限值-32768～+327670转换值移位量通过移位功能设置移位的量-32768～+327670数字剪辑启用/禁用设置是“启用”还是“禁用”数字剪辑•启用•禁用禁用2）应用设置。表4-2FX5UPLC内置模拟量输入通道应用参数设置项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制在图4-2“模块参数模拟输入”设置窗口，单击窗口左边的“应用设置”选项，即可进行通道CH1、CH2应用的相关设置，设置界面如图4-3所示，应用设置完成后，单击“应用”按钮。图4-3内置模拟量输入通道参数的应用设置

模拟量输入A/D的应用举例项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制有一台压力传感器测量范围是0～40000N，将其连接至输出范围为0～10V的电压变送器，并将电压变送器的输出端连接到FX5U32MR/ES内置模拟量输入端子，要求实时显示压力数值，试编辑梯形图程序。打开GXWorks3编程软件，按图4-2、4-3所示的方法设置模拟量输入的参数。由于FX5UPLC内置模拟量输入是将A/D转换值存于特殊寄存器SD6020中，数字量的范围0～4000，这个数值对应的力是0～40000N，据此编辑梯形图如图4-4所示。图4-4模拟量输入A/D的应用梯形图项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制

内置模拟量输出（D/A）项

目规

格模拟量输出点数1点（1通道）数字输入12位无符号二进制数数字输出电压DC0-10V（外部负载电阻2kΩ～1MΩ）软元件分配SD6180(输出设定数据)输出特性、最大分辨率①数字输入值0～4000最大分辨率2.5mV精度②（相对于模拟量输出值满刻度的精度）环境温度25±5℃

±0.5%（±20digit④）以内环境温度0～55℃

±1.0%±40digit④）以内环境温度-20～0℃③

±1.5%（±60digit④）以内表4-3FX5UCPU内置模拟量输出规格

内置模拟量输出规格项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制表4-3FX5UCPU内置模拟量输出规格（续）

内置模拟量输出规格项

目规

格转换速度30μs（数据的更新为每个运算周期）绝缘方式与CPU模块内部不绝缘输入输出占用点数0点（与CPU模块最大输入输出点数无关）①0V输出附近存在死区区域，模拟量输出值相对于数字输入值存在部分未反映的区域。②已用外部负载电阻2k进行过出厂调节。因此如果与2k相比较高，则输出电压会略高。1M时，输出电压最大高出2%。③不支持2016年6月以前的产品。④

digit为数字值。项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制a）模拟量端子b）模拟量输出端子接线图4-5FX5UPLC内置模拟量端子及输出端子接线图

内置模拟量输出端子接线图4-5中，①模拟输入线应使用双芯的屏蔽双绞电缆，且配线时与其他动力线及容易受电感影响的线隔离。②屏蔽线应在信号接收侧进行一点接地。项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制

模拟量输出参数设置

FX5UPLC内置模拟量输出通道可以通过参数设置的方式启用相应的功能，在软件上进行参数设置，就不需要进行基于程序的参数设置。输出参数设置分为基本设置和应用设置。1）基本设置。主要用于D/A转换控制方式的设置、D/A输出控制方式的设置。图4-6模拟量输出通道参数的基本设置项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制项

目内

容设置范围默

认报警输出设置设置是“允许”还是“禁止”报警输出•允许•禁止禁止报警上限值设置报警输出所需的数字量输入值的上限值-32768～+327670报警下限值设置报警输出所需的数字量输入值的下限值-32768～+327670比例缩放启用/禁用设置是“启用”还是“禁用”比例缩放•启用•禁用禁用比例缩放上限值设置比例缩放换算的上限值-32768～+327670比例缩放下限值设置比例缩放换算的下限值-32768～+327670转换值移位量通过移位功能设置移位的量-32768～+327670HOLD/CLEAR设置保持/清除的已输出的模拟量输出值•CLEAR•上次值（保持）•设置值CLEARHOLD设定值“HOLD/CLEAR设置”中选择了“设置值”时，设置HOLD时输出的数字量值-32768～+3276702）应用设置。表4-4FX5UPLC内置模拟量输出通道应用参数设置项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制在图4-6“模块参数模拟输出”设置窗口，单击该窗口左侧“应用设置”选项，即可选择对输出通道进行应用设置，设置界面如图4-7所示，参数设置完成后，单击“应用”按钮。这一步很重要，否则，参数设置无效。图4-7模拟量输出通道参数的应用设置项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制

模拟量输出D/A的应用举例有一台直流电动机，转速范围是0～2000r/min，控制输入信号的电压信号为0～10V，若用FX5UPLC控制其转速，试编制梯形图程序。FX5UPLC内置模拟量输出模块是将SD6180中的数字值0～4000，转换为0～10V的电压信号输出的，这个信号对应转速是0～2000r/min。打开GXWorks3编程软件，新建一直流电动机调速项目，PLC型号选择FX5U-32MR/ES，按图4-6、4-7所示的方法设置模拟量输出的参数，将直流电机运行的转速存储在D0中，编辑调速梯形图如图4-8所示。图4-8模拟量输出D/A应用举例梯形图（一）任务目标三、任务实施项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制1）熟练掌握FX5UPLC内置模拟量输入/输出接线和使用。2）会FX5UPLCI/O接线。3）根据控制要求编写梯形图程序。4）熟练使用三菱GXWorks3编程软件，编制梯形图程序并写入PLC进行调试运行。表4-5设备与器材（二）设备与器材序号名称符号型号规格数量备注1常用电工工具

十字起、一字起、尖嘴钳、剥线钳等1表中所列设备、器材的型号规格仅供参考2计算机（安装GXWorks3编程软件）

23三菱FX5U可编程控制器PLCFX5U-32MR/ES34变频器

FR-E840-001646三相异步电动机M

WDJ26，PN=40W，UN=380V，IN=0.2A，nN=1430r/min，f=50Hz1台6以太网通信电缆

1根7连接导线

若干项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制（三）内容与步骤

任务要求项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制三相异步电动机变频调速正反转运行PLC控制要求，按下起动按钮，电动机先以20Hz频率正向运行，20s后以30Hz频率运行，40s时以50Hz频率运行，60s后以20Hz频率反向运行，80s后以30Hz频率反向运行，100s后以50Hz频率反向运行，运行20s，又重新开始循环运行，循环5次后自动停止，运行期间能实时读取变频器运行的频率，运行过程中按下停止按钮电动机立即停止。图4-9三相异步电动机变频调速正反转PLC控制I/O接线图项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制

I/O分配与接线图输入输出设备名称符号X元件编号设备名称符号Y元件编号起动按钮SB1X0变频器正转起动端子STFY0停止按钮SB2X1变频器反转起动端子STRY1表4-6

I/O分配

变频器参数设置序号参数号参数名称初始值设置值功能和含义备注1Pr．7加速时间5s2s设定电动机加速时间

2Pr．8减速时间5s1s设定电动机减速时间

3Pr．61基准电流9999A0.2A以设定值（电动机额定电流）为基准

4Pr．73模拟量输入选择10可选择端子2输入规格（0～10V）

5Pr．83电动机额定电压400V380V设定电动机额定电压

6Pr．79运行模式选择02选择运行模式

表4-7变频器参数的设置项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制

编制程序图4-10三相异步电动机变频调速控制梯形图项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制（四）分析与思考

调试运行项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制按照图4-9进行PLC输入、输出端接线，利用编程软件将图4-10所示梯形图程序写入PLC，然后，把PLC调至RUN状态，调试运行程序，观察运行结果。1）在图4-10梯形图程序中，D0乘以K80什么意思，特殊寄存器SD6180起何作用？2）在图4-10梯形图程序中，特殊寄存器SD6020中存储的是什么数据，有何作用，D4除以K80表示什么意思，D6中存储的是什么数据？3）图4-10梯形图程序中，120s循环延时是如何实现的？计数循环次数是通过什么元件实现的？四、任务考核表4-8任务考核表序号考核内容考核要求评分标准配分得分1电路及程序设计（1）能正确分配I/O，并绘制I/O接线图（2）根据控制要求，正确编制梯形图程序（1）I/O分配错或少，每个扣5分（2）I/O接线图设计不全或有错，每处扣5分（3）三相异步电动机单向连续运行主电路表达不正确或画法不规范，每处扣5分（4）梯形图表达不正确或画法不规范，每处扣5分40分

2安装与连线根据I/O分配，正确连接电路（1）连线错一处，扣5分（2）损坏元器件，每只扣5～10分（3）损坏连接线，每根扣5～10分20分

3调试与运行能熟练使用编程软件编制程序写入PLC，并按要求调试运行（1）不会熟练使用编程软件进行梯形图的编辑、修改、转换、写入及监视，每项2分（2）不能按照控制要求完成相应的功能，每缺一项扣5分20分

4安全操作确保人身和设备安全违反安全文明操作规程，扣10～20分20分

5合计项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制（一）FX5-4AD-ADP适配器五、知识拓展项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制FX5UCPU左侧最多可以扩展4台模拟量适配器，FX5-4AD-ADP适配器为4个通道模拟量输入适配器，它最多只能连接4路模拟量输入信号，FX5-4AD-ADP适配器无需外接电源供电，FX5-4AD-ADP适配器的外接信号可以是双极性信号（信号可以是正信号也可以是负信号），使用时FX5-4AD-ADP适配器必须安装在FX5UCPU模块的左侧。

性能参数项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制项目规格模拟量输入通道数4通道数字量输出14位二进制模拟输入电压DC-10～+10V（输入电阻值1MΩ）模拟输入电流DC-20～+20mA（输入电阻值250Ω）输入特性、分辨率①模拟输入范围数字输出值分辨率电压0～10V0～16000625μV0～5V0～16000312.5μV1～5V0～12800312.5μV-10～+10V-8000～+80001250μV电流0～20mA0～160001.25μV4～20mA0～128001.25μV-20～+20mA-8000～+80002.5μV表4-9FX5-4AD-ADP模拟量输入适配器的参数项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制项目规格精度（相对于数字输出值满刻度的精度）环境温度25±5℃：±0.1%（±16digit）以内环境温度0～55℃：±0.2%（±32digit）以内环境温度-20～0℃②：±0.3%（±48digit）以内转换速度最大450μs（数据的更新为每个运算周期）绝对最大输入电压：±15V、电流：±30mA绝缘方式输入端子与可编程控制器之间：光耦合器绝缘输入端子通道之间：非绝缘输入输出占用点数输入输出占用点数0点（与可编程控制器最大输入输出点数无关）软元件（数字输出值）适配器槽位CH1CH2CH3CH41SD6300SD6340SD6380SD64202SD6660SD6700SD6740SD67803SD7020SD7060SD7100SD71404SD7380SD7420SD7460SD7500表4-9FX5-4AD-ADP模拟量输入适配器的参数（续）①关于输入特性的详细内容，请参照“MELSECiQ-FFX5用户手册(模拟量篇CPU模块内置/扩展适配器)”第23页输入转换特性。②不支持2016年6月以前的产品。

接线图4-11FX5U-4AD-ADP端子排列项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制

接子排列

模拟量输入接线图4-12FX5-4AD-ADP适配器模拟量输入接线

参数设置项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制

FX5-4AD-ADP适配器模拟量输入通道可以通过参数设置的方式启用相应的功能，在软件上进行参数设置，就不需要进行基于程序的参数设置。参数设置分为基本设置和应用设置。图4-13FX5-4AD-ADP模块参数的基本设置主要用于通道是否起动、A/D转换方式的设置。

基本设置项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制表4-10FX5-4AD-ADP模块参数的应用参数设置

应用设置项

目内

容设置范围默

认报警输出设置（过程报警）设置是“允许”还是“禁止”过程报警的报警•允许•禁止禁止过程报警上上限值设置数字输出值的上上限值-32768～+327670过程报警上下限值设置数字输出值的上下限值-32768～+327670过程报警下上限值设置数字输出值的下上限值-32768～+327670过程报警下下限值设置数字输出值的下下限值-32768～+327670报警输出设置（比率报警）设置是“允许”还是“禁止”比率报警的报警•允许•禁止禁止应用设置主要用于设置报警输出功能（过程报警）、报警输出功能（比例报警）、比例尺超出检测、比例缩放设置、移位功能、数字剪辑设置、断线检测功能、收敛检测功能、CH间偏差检测功能。具体设置内容见表4-10。项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制表4-10FX5-4AD-ADP模块参数的应用参数设置（续）项

目内

容设置范围默

认比率报警报警检测周期设置设置比率报警的报警检测周期1～100001比率报警上限值设置数字输出值的上限值-999～+10000比率报警下限值设置数字输出值的下限值-1000～+9990比例尺超出检测启用/禁用设置是“启用”还是“禁用”比例尺超出检测•禁用•启用禁用比例缩放启用/禁用设置是“启用”还是“禁用”比例缩放•禁用•启用禁用比例缩放上限值设置比例缩放换算的上限值-32768～+327670比例缩放下限值设置比例缩放换算的下限值-32768～+327670转换值移位量通过移位功能设置移位的量-32768～+327670数字剪辑启用/禁用设置是“启用”还是“禁用”数字剪辑•禁用•启用禁用断线检测启用/禁用设置设置是“启用”还是“禁用”断线检测•禁用•启用禁用项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制表4-10FX5-4AD-ADP模块参数的应用参数设置（续）项

目内

容设置范围默

认断线检测回归启用/禁用设置设置是“启用”还是“禁用”断线检测回归•禁用•启用禁用收敛检测启用/禁用设置设置是“启用”还是“禁用”收敛检测•禁用•启用禁用收敛检测上限值设置收敛范围（检查数字运算值的范围）的上限值-32767～+327670收敛检测下限值设置收敛范围（检查数字运算值的范围）的下限值-32768～+327660收敛检测检测时间设置设置检测时间（检查数字运算值的范围）1～100001CH间偏差检测触发设置是“启用”还是“禁用”CH间偏差检测•禁用•启用禁用CH间偏差检测偏差值设置CH间偏差检测的偏差值0～655350CH间偏差检测对象CH设置第1～4台CH1～CH4按每个通道设置是否作为CH间偏差检测的对象•对象外•对象对象外项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制在图4-13“FX5-4AD-ADP模块参数”设置窗口，单击窗口左边的“应用设置”选项，即可进行通道CH1～CH4应用的相关设置，设置界面如图4-14所示，应用设置完成后，单击“应用”按钮。图4-14FX5-4AD-ADP模块参数的应用设置项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制

应用举例有一压力传感器，将检测的压力信号经输出电压范围为0～10V的变送器连接到FX5-4AD-ADP适配器的第1通道CH1上，FX5-4AD-ADP适配器在FX5U-32MR/ES左侧的第1个槽位上，要求编制A/D变换的程序。打开GXWorks3编程软件，新建项目，配置PLC型号FX5U-32MR/ES，配置模块型号为FX5-4AD-ADP，并设置FX5-4AD-ADP模块通道1的基本设置和应用设置的参数，并将A/D转换的值保存至数据寄存器D10中，梯形图程序如图4-15所示。图4-15A/D转换应用梯形图（二）FX5-4DA-ADP适配器项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制FX5-4DA-ADP适配器为4个通道模拟量输出适配器，它最多只能输出4路模拟量信号，FX5-4DA-ADP适配器无需外接电源供电，FX5-4DA-ADP适配器的外接信号可以是双极性信号（信号可以是正信号也可以是负信号），使用时FX5-4DA-ADP适配器必须安装在FX5UCPU模块的左侧。

性能参数项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制项目规格模拟量输出通道数4通道数字量输入14位二进制模拟输出电压DC-10～+10V（输入电阻值1MΩ）模拟输出电流DC-20～+20mA（外部负载电阻0～500Ω）输出特性、分辨率①模拟输出范围数字输出值分辨率电压0～10V0～16000625μV0～5V0～16000312.5μV1～5V0～16000250μV-10～+10V-8000～+80001250μV电流0～20mA0～160001.25μV4～20mA0～160001μV0～10V0～16000625μV表4-11FX5-4DA-ADP模拟量输出适配器的参数项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制项目规格精度（相对于模拟输出值满刻度的精度）环境温度25±5℃：±0.1%（电压±20mV、电流±20μA）以内环境温度-20～55℃②：±0.2%（电压±40mV、电流±40μA）以内转换速度最大950μs（数据的更新为每个运算周期）绝对最大输入电压：±15V、电流：±30mA绝缘方式输出端子与可编程控制器之间：光耦合器绝缘输出端子通道之间：非绝缘输入输出占用点数0点（与可编程控制器最大输入输出点数无关）软元件（数字输出值）适配器槽位CH1CH2CH3CH41SD6300SD6340SD6380SD64202SD6660SD6700SD6740SD67803SD7020SD7060SD7100SD71404SD7380SD7420SD7460SD7500表4-11FX5-4DA-ADP模拟量输出适配器的参数（续）①输出特性的详细内容，请参照“MELSECiQ-FFX5用户手册(模拟量篇CPU模块内置/扩展适配器)”P221页输出转换特性。②2016年6月以前的产品为0～55℃。

接线图4-16FX5-4DA-ADP的端子排列项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制

接子排列

模拟量输入接线图4-17FX5U-4DA-ADP适配器模拟量输出接线

参数设置项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制

FX5-4DA-ADP适配器模拟量输出通道可以通过参数设置的方式启用相应的功能，在软件上进行参数设置，就不需要进行基于程序的参数设置。参数设置分为基本设置和应用设置。图4-18FX5-4DA-ADP模块参数的基本设置主主要用于通道是否起动、D/A转换方式的设置。

基本设置项目四任务一三相异步电动机变频调速正反向运行的PLC控制表4-12FX5-4DA-ADP模块参数的应用参数设置

应用设置项

目内

容设置范围默

认报警输出设置设置是“允许”还是“禁止”报警输出•允许•禁止禁止报警输出上限值设置为了进行报警输出的数字输入值的上限值-32767～+327670报警输出下限值设置为了进行报警输出的数字输入值的下限值-32768～+327660应用设置主要用于设置报警输出功能（报警输出设置、报警输出上限值、报警输出下限值）、比例缩放设置（比例缩放启用/禁用、比例缩放上限值、比例缩放下限值）、移位功能、模拟量输出HOLD/CLEAR（HOLD/CLEAR设置、HOLD设置）、功能（断线检测启用/禁用设置