《PLC应用技术》课件-项目4：轧花主机变频调速与顺控

项目四·任务4.1·流程1轧花主机变频调速系统认知企业案例：轧花机变频调速系统【企业案例】轧花机变频调速系统轧花机是生产线核心主机，其锯片滚筒转速直接影响轧花质量与产量。为适应不同籽棉品种与含水率，轧花主机采用变频器实现无级调速，由PLC与变频器进行信号交互。轧花机是生产线核心主机，锯片滚筒转速决定轧花产量与皮棉质量。采用变频调速实现多档位运行，配合顺控与通信技术，实现轧花主机的综合自动化控制与运维诊断。控制任务与要求识别轧花主机变频调速驱动单元结构，梳理多段速度切换信号与变频器故障报警信号。任务分析本流程对应知识点：变频器变频调速基础原理、交流电机调速方式与分类、PLC与变频器信号交互基础、变频器故障报警信号类型定义。【任务实施参考】任务1PLC控制变频器实现电机连续、正反转【任务实施参考】用基本操作面板（BOP）进行操作PLC理论知识要点▍变频器变频调速基础原理变频器通过改变输出频率与电压实现交流电机无级调速，其控制端子支持多段速（通过数字量端子组合选择固定频率段）与模拟量给定（0~10V/4~20mA对应0~最高频率）。PLC通过数字量/模拟量输出与变频器交互，实现轧花主机等多速设备的工艺调速。▍交流电机调速方式与分类变频器通过改变输出频率与电压实现交流电机无级调速，其控制端子支持多段速（通过数字量端子组合选择固定频率段）与模拟量给定（0~10V/4~20mA对应0~最高频率）。PLC通过数字量/模拟量输出与变频器交互，实现轧花主机等多速设备的工艺调速。PLC理论知识要点▍PLC与变频器信号交互基础变频器通过改变输出频率与电压实现交流电机无级调速，其控制端子支持多段速（通过数字量端子组合选择固定频率段）与模拟量给定（0~10V/4~20mA对应0~最高频率）。PLC通过数字量/模拟量输出与变频器交互，实现轧花主机等多速设备的工艺调速。▍多档位时序切换控制基础理论该知识点是多档位时序切换控制基础理论的核心内容，需结合工程案例理解其原理与应用方法。PLC理论知识要点▍变频器故障报警信号类型定义变频器通过改变输出频率与电压实现交流电机无级调速，其控制端子支持多段速（通过数字量端子组合选择固定频率段）与模拟量给定（0~10V/4~20mA对应0~最高频率）。PLC通过数字量/模拟量输出与变频器交互，实现轧花主机等多速设备的工艺调速。▍速度匹配工艺质量控制原理该知识点是速度匹配工艺质量控制原理的核心内容，需结合工程案例理解其原理与应用方法。案例应用：本流程案例（轧花机变频调速系统）中的控制任务与调试环节，均以上述PLC理论知识为基础展开。本流程知识点导览◆技能点1识别轧花主机变频调速驱动单元结构▪变频器变频调速基础原理▪交流电机调速方式与分类▪PLC与变频器信号交互基础◆技能点2梳理轧花主机多段速度切换信号▪多档位时序切换控制基础理论▪变频器故障报警信号类型定义▪速度匹配工艺质量控制原理问题1PLC如何采集并处理物理量？在生产过程中都存在着大量物理量（如：温度、压力、流量、液位、速度、pH值、粘度等），为了实现对这些物理量的控制，需先经测量传感器将物理量变换为电量（如：电压、电流、电阻、电荷等），再经测量变送器将测量结果（电量）转换成标准的模拟量电信号（如：±500mV、±10V、±20mA、4～20mA等），然后再将标准的模拟量电信号送入模拟量输入模块（AI）进行A/D转换，变换成CPU所能接受的二进制电平信号并送入CPU进行存储和数据处理。问题2PLC如何调节、控制物理量？经PLC运算程序加工处理后二进制电平信号需送入模拟量输出模块（AO）进行D/A转换，将二进制电平信号变换为模拟量电信号，然后用模拟量电信号再驱动相应的执行器（如：加热器、电磁调节阀等），最终实现对物理量的调节与控制。1.模拟量输入通道的量程调节2.模拟量输入模块的接线3.模拟量输出模块的接线4.模拟量模块的系统默认地址5.模拟量的表达方式及测量值的分辨率6.在不同测量范围下模拟量的表达方式7.模拟量的规范化读入8.模拟量的规范化输出模拟量输出模块可用于驱动负载或执行器，其输出有电流和电压2种形式。电压型模拟量输出模块，与负载的连接可以采用2线制或4线制电路。电流型模拟量输出模块，与负载的连接只能采用2线制电路。模拟量输入模块的输入信号都与实际的物理量相对应，如用一个液位传感器-变送器来测量罐的液位，测量范围为0～500L，对应的输出电压为0～10V。假设将该模拟量信号接入模拟量输入模块，对应于0～10V的电压信号，其转换值为0～27648，该数值应该进一步转换为实际物理量值（如：0～500L），这个过程称为“规范化”。在STEP7的标准库中有可用于模拟量规范化的功能FC105，使用FC105（符号名为“SCALE”）可以将从模拟量输入模块所接收的整型值转换为以工程单位表示的介于下限（LO_LIM）和上限（HI_LIM）之间的实型值。在STEP7的标准库中有可用于模拟量输出规范化的功能FC106（符号名为“UNSCALE”），其功能是接收一个以工程单位表示、且标定于下限（LO_LIM）和上限（HI_LIM）之间的实型输入值，并将其转换为一个整型值。CPU存储器I/O单元电源扩展接口编程设备其他部件电源模块（PS）电源模块将输入交流电源转换为CPU、存储器和I/O模块等所需要的DC5V工作电源，是整个PLC的能源供给中心，直接影响到PLC的功能和可靠性。电源模块还向外部提供DC24V稳压电源，用于传感器和其它模块的供电。信号模块信号模块是PLC与工业现场连接的接口。；有输入（Input）模块和输出（Output）模块，简称为I/O模块；开关量输入/输出模块称为DI模块和DO模块，模拟量输入/输出模块称为AI模块和AO模块。输入模块用来接收和采集现场的输入信号，输出模块用来控制输出负载，同时它们还有电平转换和隔离作用，使不同的过程信号电平和PLC内部的信号电平相匹配。信号模块开关量输入模块用来接收从按钮、数字开关、接近开关、限位开关、各种继电器等来的开关量输入信号，模拟量输入模块用来接收从电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电压电流信号。开关量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、显示和报警装置等输出设备，模拟量输出模块用来控制变频器、电动调节阀等执行器。流程小结本流程重点掌握：1.变频器变频调速基础原理2.交流电机调速方式与分类3.PLC与变频器信号交互基础4.多档位时序切换控制基础理论5.变频器故障报警信号类型定义6.速度匹配工艺质量控制原理结合企业案例与工程实践，理解轧花主机变频调速系统认知的设计思路与调试方法。课程思政·大国工匠◆大国工匠·技术报国轧花主机是轧花厂的核心装备，变频调速、顺控与通信技术体现着我国棉花加工装备的现代化水平。作为新时代技能人才，我们要立足岗位、苦练本领，以大国工匠的标准服务我国棉花加工产业。本流程《轧花主机变频调速系统认知》从结构认知、方案设计到安装调试，每一个环节都要求我们把每一次接线、每一条程序做到精准可靠，这正是工匠精神的生动实践。工匠精神十六字：执着专注·精益求精·一丝不苟·追求卓越寄语：把平凡的事做到极致，就是不平凡。项目四·任务4.1·流程2轧花主机综合控制流程与保护逻辑设计企业案例：多段调速与保护逻辑设计【企业案例】多段调速与保护逻辑设计轧花主机按工艺分多档速度运行（启动、低速、高速、清洗），工程师绘制多段速度切换流程图，设计调速系统过载、失速等安全保护逻辑。轧花机是生产线核心主机，锯片滚筒转速决定轧花产量与皮棉质量。采用变频调速实现多档位运行，配合顺控与通信技术，实现轧花主机的综合自动化控制与运维诊断。控制任务与要求绘制轧花主机多段速度切换流程图，设计分段调速工艺与速度切换延时缓冲，以及调速系统安全联锁与故障报警控制。任务分析本流程对应知识点：多工况时序切换流程图绘制规范、分段调速工艺标准、速度切换延时缓冲设计原理、变频系统过载与失速故障产生机理、故障报警信号控制设计方法。【任务实施参考】☞顺序控制设计法与顺序功能图的绘制【任务实施参考】【任务实施参考】PLC理论知识要点▍多工况时序切换流程图绘制规范该知识点是多工况时序切换流程图绘制规范的核心内容，需结合工程案例理解其原理与应用方法。▍分段调速工艺标准变频器通过改变输出频率与电压实现交流电机无级调速，其控制端子支持多段速（通过数字量端子组合选择固定频率段）与模拟量给定（0~10V/4~20mA对应0~最高频率）。PLC通过数字量/模拟量输出与变频器交互，实现轧花主机等多速设备的工艺调速。PLC理论知识要点▍速度切换延时缓冲设计原理该知识点是速度切换延时缓冲设计原理的核心内容，需结合工程案例理解其原理与应用方法。▍变频系统过载与失速故障产生机理PLC诞生于1968年美国通用汽车公司（GM）提出的新型控制器需求，1969年首台PLC问世并投入工业现场。其发展经历了从替代继电器控制柜，到集成通信、模拟量、运动控制与网络化应用的历程，现广泛应用于制造业、流程工业、物流与农业装备自动化。PLC理论知识要点▍设备故障报警信号控制设计方法该知识点是设备故障报警信号控制设计方法的核心内容，需结合工程案例理解其原理与应用方法。▍调速系统安全联锁设计规范变频器通过改变输出频率与电压实现交流电机无级调速，其控制端子支持多段速（通过数字量端子组合选择固定频率段）与模拟量给定（0~10V/4~20mA对应0~最高频率）。PLC通过数字量/模拟量输出与变频器交互，实现轧花主机等多速设备的工艺调速。案例应用：本流程案例（多段调速与保护逻辑设计）中的控制任务与调试环节，均以上述PLC理论知识为基础展开。本流程知识点导览◆技能点1绘制轧花主机多段速度切换流程图▪多工况时序切换流程图绘制规范▪分段调速工艺标准▪速度切换延时缓冲设计原理◆技能点2设计轧花主机调速系统安全保护逻辑▪变频系统过载与失速故障产生机理▪设备故障报警信号控制设计方法▪调速系统安全联锁设计规范1.顺序控制所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的流程，在各种输入信号的作用下，使生产过程的各执行机构能够自动而有序地工作。示例：具有预备、钻、铣和终检4工位的加工生产线控制顺序控制顺序控制工作过程：在初始状态S1下，按启动按钮，则生产线开始工作，并进入预备状态（步S2）；如果在预备工位放置一个工件（B1动作），则传送带运行将工件向下一站传送（步S3）；如果工件被传送到钻加工站（B2动作），则对工件进行5s钻加工（步S4）；如果钻加工时间到（T1定时到），则传送带继续运行并将工件向下一站传送（步S5）；如果工件被传送到铣加工站（B3动作），则对工件进行4s铣加工（步S6）；如果铣加工时间到（T2定时到），则传送带继续运行并将工件向下一站传送（步S7）；如果工件被传送到终检站（B4动作），则对工件进行2s终检（步S8）；如果终检完毕（T3定时到），则一个工件的加工流程结束（步S9）;如果在预备工位上再放置一个工件，将开始下一个工件的检测流程，并如此循环。2.顺序控制系统的结构（1）方式选择“自动”方式：系统将按照顺控器中确定的控制顺序，自动执行各控制环节的功能，一旦系统启动后就不再需操作人员的干预，但可以响应停止和急停操作。“单步”方式：系统则依据控制按钮，在操作人员的控制下，一步一步地完成整个系统的功能，但并不是每一步都需要操作人员确认。“键控”方式：各执行机构（输出端）动作需要由手动控制实现，不需要PLC程序。（2）顺控器顺控器是顺序控制系统的核心，是实现按时间、顺序控制工业生产过程的一个控制装置。这里所讲的顺控器专指用S7GRAPH语言或LAD语言编写一的段PLC控制程序，使用顺序功能图描述控制系统的控制过程、功能和特性。（3）命令输出命令输出部分主要实现控制系统各控制步的具体功能，如：钻、铣、终检等。（4）故障信号和运行信号主要处理控制系统运行过程中的故障及运行状态。如：当前系统工作于哪种方式、已经执行到哪一步，工作是否正常等。流程小结本流程重点掌握：1.多工况时序切换流程图绘制规范2.分段调速工艺标准3.速度切换延时缓冲设计原理4.变频系统过载与失速故障产生机理5.设备故障报警信号控制设计方法6.调速系统安全联锁设计规范结合企业案例与工程实践，理解轧花主机综合控制流程与保护逻辑设计的设计思路与调试方法。课程思政·大国工匠◆大国工匠·技术报国轧花主机是轧花厂的核心装备，变频调速、顺控与通信技术体现着我国棉花加工装备的现代化水平。作为新时代技能人才，我们要立足岗位、苦练本领，以大国工匠的标准服务我国棉花加工产业。本流程《轧花主机综合控制流程与保护逻辑设计》从结构认知、方案设计到安装调试，每一个环节都要求我们把每一次接线、每一条程序做到精准可靠，这正是工匠精神的生动实践。工匠精神十六字：执着专注·精益求精·一丝不苟·追求卓越寄语：把平凡的事做到极致，就是不平凡。项目四·任务4.2·流程1PLC与变频器IO模拟量交互硬件接线企业案例：PLC与变频器接线【企业案例】PLC与变频器接线PLC通过数字量端子（多段速）与模拟量输出（频率给定）控制变频器，变频器故障数字输出信号接入PLC。工程师完成PLC与变频器IO/模拟量交互线路安装与参数匹配。轧花机是生产线核心主机，锯片滚筒转速决定轧花产量与皮棉质量。采用变频调速实现多档位运行，配合顺控与通信技术，实现轧花主机的综合自动化控制与运维诊断。控制任务与要求安装PLC与变频器IO、模拟量交互线路，设置变频器基本参数并匹配模拟量量程，落实信号线屏蔽抗干扰。任务分析本流程对应知识点：变频器多段速端子控制基础原理、PLC模拟量输出模块接线规范、变频器基本参数设置方法、PLC模拟量输出量程与变频器匹配。【任务实施参考】【任务实施参考】PLC理论知识要点▍变频器多段速端子控制基础原理变频器通过改变输出频率与电压实现交流电机无级调速，其控制端子支持多段速（通过数字量端子组合选择固定频率段）与模拟量给定（0~10V/4~20mA对应0~最高频率）。PLC通过数字量/模拟量输出与变频器交互，实现轧花主机等多速设备的工艺调速。▍PLC模拟量输出模块接线规范模拟量处理链路：物理量→传感器→变送器→标准电信号（4~20mA/0~10V）→模拟量输入模块A/D转换→PLC内部数值（0~27648或±27648）→程序规范化（FC105SCALE）还原为工程量；输出则经规范化（FC106UNSCALE）→模拟量输出模块D/A→执行器。量程卡与模块组态需与传感器类型匹配。PLC理论知识要点▍变频器故障数字输出信号定义变频器通过改变输出频率与电压实现交流电机无级调速，其控制端子支持多段速（通过数字量端子组合选择固定频率段）与模拟量给定（0~10V/4~20mA对应0~最高频率）。PLC通过数字量/模拟量输出与变频器交互，实现轧花主机等多速设备的工艺调速。▍变频器基本参数设置方法变频器通过改变输出频率与电压实现交流电机无级调速，其控制端子支持多段速（通过数字量端子组合选择固定频率段）与模拟量给定（0~10V/4~20mA对应0~最高频率）。PLC通过数字量/模拟量输出与变频器交互，实现轧花主机等多速设备的工艺调速。PLC理论知识要点▍PLC模拟量输出量程与变频器匹配模拟量处理链路：物理量→传感器→变送器→标准电信号（4~20mA/0~10V）→模拟量输入模块A/D转换→PLC内部数值（0~27648或±27648）→程序规范化（FC105SCALE）还原为工程量；输出则经规范化（FC106UNSCALE）→模拟量输出模块D/A→执行器。量程卡与模块组态需与传感器类型匹配。▍变频信号线屏蔽抗干扰规范变频器通过改变输出频率与电压实现交流电机无级调速，其控制端子支持多段速（通过数字量端子组合选择固定频率段）与模拟量给定（0~10V/4~20mA对应0~最高频率）。PLC通过数字量/模拟量输出与变频器交互，实现轧花主机等多速设备的工艺调速。PLC理论知识要点案例应用：本流程案例（PLC与变频器接线）中的控制任务与调试环节，均以上述PLC理论知识为基础展开。本流程知识点导览◆技能点1安装PLC与变频器IO模拟量交互线路▪变频器多段速端子控制基础原理▪PLC模拟量输出模块接线规范▪变频器故障数字输出信号定义◆技能点2设置变频器参数并匹配模拟量信号▪变频器基本参数设置方法▪PLC模拟量输出量程与变频器匹配▪变频信号线屏蔽抗干扰规范1.模拟量输入通道的量程调节每个模拟量输入模块（AI）都有2～8模拟量输入通道，在使用之前必须对所使用的模拟量输入模块进行相关设置：通过模拟量输入模块内部的跳线，同一个模拟量输入模块每个通道组间可以连接不同类型的传感器；通过使用STEP7软件或量程卡可以设置模拟量模块的测量方法和测量范围。问题：如何调节量程卡？1/5一般模拟量输入模块的每个通道组有1个量程卡，每个量程卡可设置为“A”、“B”、“C”、“D”4个位置，缺省位置为“B”，即电压测量位置。问题：如何调节量程卡？2/5“A”→热电阻、热电偶测量，测量值通常为毫伏信号，测量范围为±1000mV；“B”→电压测量，测量范围为±10V；“C”→四线制变送器测量，传感器电源线与信号线分开，测量范围为4～20mA；“D”→二线制变送器测量，传感器电源线与信号线共用，传感器的电源通过模拟量输入模块供给，测量范围为4～20mA。问题：如何调节量程卡？3/5问题：如何调节量程卡？4/5问题：如何调节量程卡？5/5对于一些模块，几个通道组合在一起构成一个通道组共用一套A/D转换电路，此时量程卡的设置是针对整个通道组的设置。在STEP7中，对模拟量模块进行参数化设置时，所选测量传感器类型必须与模块上量程卡设定的类型相匹配，否则，模块上的SF指示灯将指示模块故障。在使用模拟量输入模块时，根据测量方法的不同，可以将电压、电流或电阻等不同类型的传感器连接到模拟量输入模块。为了减少电子干扰，对于模拟信号应使用屏蔽双绞电缆。模拟信号电缆的屏蔽层应该两端接地。如果电缆两端存在电位差，将会在屏蔽层中产生等电势耦合电流，造成对模拟信号的干扰，在这种情况下，应该让电缆的屏蔽层一点接地。模拟量输出模块可用于驱动负载或执行器，其输出有电流和电压2种形式。电压型模拟量输出模块，与负载的连接可以采用2线制或4线制电路。电流型模拟量输出模块，与负载的连接只能采用2线制电路。问题1：如何实现电压型隔离模块的4线制连接？对于带隔离的电压输出型模拟量输出模块，采用4线制连接电路可实现高精度输出，连接时需要在输出检测接线端子（S-和S+）之间连接负载，以便检测负载电压并进行修正。问题2：如何实现电压型非隔离模块的2线制连接？对于不带隔离的电压输出型模拟量输出模块，若采用2线制电路，则只需将QV和MANA端子与负载相连即可，但输出精度一般。问题3：如何实现电流型隔离模块的2线制连接？对于带隔离的电流型模拟量输出模块，必须将负载连接到该模块的QI和MANA端，而MANA端与CPU的M端不能相连。问题4：如何实现电流型非隔离模块的2线制连接？对于不带隔离的电流型模拟量输出模块，必须将负载连接到该模块的QI和MANA端，而MANA端与CPU的M端相连。流程小结本流程重点掌握：1.变频器多段速端子控制基础原理2.PLC模拟量输出模块接线规范3.变频器故障数字输出信号定义4.变频器基本参数设置方法5.PLC模拟量输出量程与变频器匹配6.变频信号线屏蔽抗干扰规范结合企业案例与工程实践，理解PLC与变频器IO模拟量交互硬件接线的设计思路与调试方法。课程思政·大国工匠◆大国工匠·技术报国轧花主机是轧花厂的核心装备，变频调速、顺控与通信技术体现着我国棉花加工装备的现代化水平。作为新时代技能人才，我们要立足岗位、苦练本领，以大国工匠的标准服务我国棉花加工产业。本流程《PLC与变频器IO模拟量交互硬件接线》从结构认知、方案设计到安装调试，每一个环节都要求我们把每一次接线、每一条程序做到精准可靠，这正是工匠精神的生动实践。工匠精神十六字：执着专注·精益求精·一丝不苟·追求卓越寄语：把平凡的事做到极致，就是不平凡。项目四·任务4.2·流程2轧花主机多段调速程序编写与联机调试企业案例：模拟量多段调速程序【企业案例】模拟量多段调速程序编写轧花主机模拟量多段调速程序，实现模拟量输出量程换算与多段速度切换，联机调试各速度档位并抑制速度突变冲击。轧花机是生产线核心主机，锯片滚筒转速决定轧花产量与皮棉质量。采用变频调速实现多档位运行，配合顺控与通信技术，实现轧花主机的综合自动化控制与运维诊断。控制任务与要求编写模拟量多段调速程序（模拟量输出指令与量程换算），联机调试调速档位切换，实现故障联动保护。任务分析本流程对应知识点：PLC模拟量输出指令与量程换算、多段速度切换条件逻辑设计方法、变频调速程序分段编程思路、速度突变冲击抑制工艺方法。【任务实施参考】任务2任务2PLC控制变频器多段速运行【任务实施参考】【任务实施参考】PLC理论知识要点▍PLC模拟量输出指令与量程换算模拟量处理链路：物理量→传感器→变送器→标准电信号（4~20mA/0~10V）→模拟量输入模块A/D转换→PLC内部数值（0~27648或±27648）→程序规范化（FC105SCALE）还原为工程量；输出则经规范化（FC106UNSCALE）→模拟量输出模块D/A→执行器。量程卡与模块组态需与传感器类型匹配。▍多段速度切换条件逻辑设计方法变频器通过改变输出频率与电压实现交流电机无级调速，其控制端子支持多段速（通过数字量端子组合选择固定频率段）与模拟量给定（0~10V/4~20mA对应0~最高频率）。PLC通过数字量/模拟量输出与变频器交互，实现轧花主机等多速设备的工艺调速。PLC理论知识要点▍变频调速程序分段编程思路变频器通过改变输出频率与电压实现交流电机无级调速，其控制端子支持多段速（通过数字量端子组合选择固定频率段）与模拟量给定（0~10V/4~20mA对应0~最高频率）。PLC通过数字量/模拟量输出与变频器交互，实现轧花主机等多速设备的工艺调速。▍PLC与变频器联机调试操作流程变频器通过改变输出频率与电压实现交流电机无级调速，其控制端子支持多段速（通过数字量端子组合选择固定频率段）与模拟量给定（0~10V/4~20mA对应0~最高频率）。PLC通过数字量/模拟量输出与变频器交互，实现轧花主机等多速设备的工艺调速。PLC理论知识要点▍速度突变冲击抑制工艺方法该知识点是速度突变冲击抑制工艺方法的核心内容，需结合工程案例理解其原理与应用方法。▍变频调速故障联动保护逻辑变频器通过改变输出频率与电压实现交流电机无级调速，其控制端子支持多段速（通过数字量端子组合选择固定频率段）与模拟量给定（0~10V/4~20mA对应0~最高频率）。PLC通过数字量/模拟量输出与变频器交互，实现轧花主机等多速设备的工艺调速。案例应用：本流程案例（模拟量多段调速程序）中的控制任务与调试环节，均以上述PLC理论知识为基础展开。本流程知识点导览◆技能点1编写轧花主机模拟量多段调速程序▪PLC模拟量输出指令与量程换算▪多段速度切换条件逻辑设计方法▪变频调速程序分段编程思路◆技能点2联机调试轧花主机调速档位切换▪PLC与变频器联机调试操作流程▪速度突变冲击抑制工艺方法▪变频调速故障联动保护逻辑模拟量输入模块的输入信号都与实际的物理量相对应，如用一个液位传感器-变送器来测量罐的液位，测量范围为0～500L，对应的输出电压为0～10V。假设将该模拟量信号接入模拟量输入模块，对应于0～10V的电压信号，其转换值为0～27648，该数值应该进一步转换为实际物理量值（如：0～500L），这个过程称为“规范化”。在STEP7的标准库中有可用于模拟量规范化的功能FC105，使用FC105（符号名为“SCALE”）可以将从模拟量输入模块所接收的整型值转换为以工程单位表示的介于下限（LO_LIM）和上限（HI_LIM）之间的实型值。示例示例说明，如果I0.0为“1”且M0.0为“0”，则可将地址为288的模拟量输入通道值（0～27648）转换为介于0.0和500.0之间的实型值，并写入MD104。FC105的功能可用下式表示：常数K1和K2根据输入值是双极性还是单极性来设置。假定输入整型值介于-27648与27648之间，则K1=-27648.0，K2=+27648.0；假定输入整型值介于0和27648之间，则K1=0.0，K2=+27648.0。如果输入整型值大于K2，输出（OUT）将钳位于HI_LIM，并返回一个错误。如果输入整型值小于K1，输出将钳位于LO_LIM，并返回一个错误。ENO的信号状态将设置为0，RET_VAL等于W#16#0008。在STEP7的标准库中有可用于模拟量输出规范化的功能FC106（符号名为“UNSCALE”），其功能是接收一个以工程单位表示、且标定于下限（LO_LIM）和上限（HI_LIM）之间的实型输入值，并将其转换为一个整型值。示例示例说明，如果I0.0为“1”，则将用户程序所计算的模拟量在量程范围内的百分比（在MD104中），转换为0-27648之间以二进制表示的16位整数，并通过模拟量输出模块输出与其对应的实际物理量。流程小结本流程重点掌握：1.PLC模拟量输出指令与量程换算2.多段速度切换条件逻辑设计方法3.变频调速程序分段编程思路4.PLC与变频器联机调试操作流程5.速度突变冲击抑制工艺方法6.变频调速故障联动保护逻辑结合企业案例与工程实践，理解轧花主机多段调速程序编写与联机调试的设计思路与调试方法。课程思政·大国工匠◆大国工匠·技术报国轧花主机是轧花厂的核心装备，变频调速、顺控与通信技术体现着我国棉花加工装备的现代化水平。作为新时代技能人才，我们要立足岗位、苦练本领，以大国工匠的标准服务我国棉花加工产业。本流程《轧花主机多段调速程序编写与联机调试》从结构认知、方案设计到安装调试，每一个环节都要求我们把每一次接线、每一条程序做到精准可靠，这正是工匠精神的生动实践。工匠精神十六字：执着专注·精益求精·一丝不苟·追求卓越寄语：把平凡的事做到极致，就是不平凡。项目四·任务4.3·流程1GRAPH顺控系统硬件配套与接线企业案例：GRAPH顺控硬件配套【企业案例】GRAPH顺控硬件配套轧花主机启停、多段调速、清洗等工序适合用GRAPH顺序功能图实现顺控。工程师校验GRAPH顺控系统硬件配套线路，确认IO点位与信号电压匹配，并集成安全保护回路。轧花机是生产线核心主机，锯片滚筒转速决定轧花产量与皮棉质量。采用变频调速实现多档位运行，配合顺控与通信技术，实现轧花主机的综合自动化控制与运维诊断。控制任务与要求校验GRAPH顺控系统硬件配套线路，确认顺控系统输入输出信号点位与电压匹配，集成急停、过载保护与故障跳转安全回路。任务分析本流程对应知识点：GRAPH顺序功能图硬件配套要求、顺控系统输入输出信号点位确认方法、PLC与变频器信号电压匹配标准、顺控系统急停与过载保护设计。【任务实施参考】项目4交通信号灯控制GRAPH编程【任务实施参考】【任务要求】PLC理论知识要点▍GRAPH顺序功能图硬件配套要求PLC的编程语言主要有梯形图（LAD）、指令表（STL）、功能块图（FBD）与顺序功能图（SFC）。梯形图最接近继电器控制电路，由左右母线、触点（逻辑输入条件）、线圈（逻辑运算结果）与指令框（定时器、计数器等功能指令）组成，直观易学，是PLC工程应用最常用的语言。▍顺控系统输入输出信号点位确认方法顺序控制按工艺预定的顺序，在输入信号作用下使执行机构自动有序地工作。顺序功能图（SFC）用'步、转换条件、动作'描述控制过程：步表示工艺状态，转换条件满足时激活下一步，动作是当前步的输出。适合多工序、多分支的复杂控制。PLC理论知识要点▍PLC与变频器信号电压匹配标准变频器通过改变输出频率与电压实现交流电机无级调速，其控制端子支持多段速（通过数字量端子组合选择固定频率段）与模拟量给定（0~10V/4~20mA对应0~最高频率）。PLC通过数字量/模拟量输出与变频器交互，实现轧花主机等多速设备的工艺调速。▍顺控系统急停与过载保护设计顺序控制按工艺预定的顺序，在输入信号作用下使执行机构自动有序地工作。顺序功能图（SFC）用'步、转换条件、动作'描述控制过程：步表示工艺状态，转换条件满足时激活下一步，动作是当前步的输出。适合多工序、多分支的复杂控制。PLC理论知识要点▍故障跳转安全回路接线规范电气系统安全与抗干扰：设备金属外壳必须可靠接地（保护接地），强弱电线路分层布线、信号线采用屏蔽电缆并单端接地以抑制干扰，绝缘电阻检测保证回路安全。控制柜按国标装配，线号标识规范，是保证设备稳定运行的前提。▍顺控系统硬件验收检测项目顺序控制按工艺预定的顺序，在输入信号作用下使执行机构自动有序地工作。顺序功能图（SFC）用'步、转换条件、动作'描述控制过程：步表示工艺状态，转换条件满足时激活下一步，动作是当前步的输出。适合多工序、多分支的复杂控制。案例应用：本流程案例（GRAPH顺控硬件配套）中的控制任务与调试环节，均以上述PLC理论知识为基础展开。本流程知识点导览◆技能点1校验GRAPH顺控系统硬件配套线路▪GRAPH顺序功能图硬件配套要求▪顺控系统输入输出信号点位确认方法▪PLC与变频器信号电压匹配标准◆技能点2集成顺控系统安全保护回路▪顺控系统急停与过载保护设计▪故障跳转安全回路接线规范▪顺控系统硬件验收检测项目知道什么是顺控系统，什么是顺序功能图，顺序功能图有哪几种结构形式，各有什么特点；能够正确分析顺控任务，并根据控制要求正确设计顺序功能图；能够熟练用LAD语言编写顺序功能图；能够在S7GRAPH环境下正确完成顺序功能图的设计及调试；能独立完成一般顺控系统的硬件配置及安装、硬件组态及顺控程序编写、数据下载及系统调试。1.顺序控制所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的流程，在各种输入信号的作用下，使生产过程的各执行机构能够自动而有序地工作。示例：具有预备、钻、铣和终检4工位的加工生产线控制2.顺序控制系统的结构（1）方式选择“自动”方式：系统将按照顺控器中确定的控制顺序，自动执行各控制环节的功能，一旦系统启动后就不再需操作人员的干预，但可以响应停止和急停操作。“单步”方式：系统则依据控制按钮，在操作人员的控制下，一步一步地完成整个系统的功能，但并不是每一步都需要操作人员确认。“键控”方式：各执行机构（输出端）动作需要由手动控制实现，不需要PLC程序。（2）顺控器顺控器是顺序控制系统的核心，是实现按时间、顺序控制工业生产过程的一个控制装置。这里所讲的顺控器专指用S7GRAPH语言或LAD语言编写一的段PLC控制程序，使用顺序功能图描述控制系统的控制过程、功能和特性。（3）命令输出命令输出部分主要实现控制系统各控制步的具体功能，如：钻、铣、终检等。（4）故障信号和运行信号主要处理控制系统运行过程中的故障及运行状态。如：当前系统工作于哪种方式、已经执行到哪一步，工作是否正常等。S7-300数字量信号模块的系统默认地址对于数字I/O模块，从0号机架的4号槽位开始，每个槽位占用4个字节（等于32个I/O点），每个数字量I/O点占用其中的1位。如在0号机架4号槽位上的安装一个16点的数字量输入信号模块，则其地址为I0.0～I0.7、I1.0～I1.7；如果0号机架5号槽位上安装一个32点的数字量输入模块，则其地址为I4.0～I4.7、I5.0～I5.7、I6.0～I6.7、I7.0～I7.7；如0号机架6号槽位上安装一个32点的数字量输出模块，则其地址为Q8.0～Q8.7、Q9.0～Q9.7、Q10.0～Q10.7、Q11.0～Q11.7。流程小结本流程重点掌握：1.GRAPH顺序功能图硬件配套要求2.顺控系统输入输出信号点位确认方法3.PLC与变频器信号电压匹配标准4.顺控系统急停与过载保护设计5.故障跳转安全回路接线规范6.顺控系统硬件验收检测项目结合企业案例与工程实践，理解GRAPH顺控系统硬件配套与接线的设计思路与调试方法。课程思政·大国工匠◆大国工匠·技术报国轧花主机是轧花厂的核心装备，变频调速、顺控与通信技术体现着我国棉花加工装备的现代化水平。作为新时代技能人才，我们要立足岗位、苦练本领，以大国工匠的标准服务我国棉花加工产业。本流程《GRAPH顺控系统硬件配套与接线》从结构认知、方案设计到安装调试，每一个环节都要求我们把每一次接线、每一条程序做到精准可靠，这正是工匠精神的生动实践。工匠精神十六字：执着专注·精益求精·一丝不苟·追求卓越寄语：把平凡的事做到极致，就是不平凡。项目四·任务4.3·流程2GRAPH顺控程序编写与联机调试企业案例：GRAPH顺控程序【企业案例】GRAPH顺控程序用S7GRAPH语言编写轧花主机顺控程序，设计步、转换条件与动作，处理多分支跳转，并在线监控联机调试。轧花机是生产线核心主机，锯片滚筒转速决定轧花产量与皮棉质量。采用变频调速实现多档位运行，配合顺控与通信技术，实现轧花主机的综合自动化控制与运维诊断。控制任务与要求编写轧花主机GRAPH顺控程序（步、转换条件、动作设计），联机调试运行与跳转逻辑，排查转换条件不满足故障。任务分析本流程对应知识点：GRAPH顺序功能图编程语法规范、步/转换条件/动作设计方法、多分支程序跳转逻辑设计技巧、GRAPH程序在线监控与调试方法。【任务实施参考】4.插入S7GRAPH功能块（FB）【任务实施参考】了解S7GRAPH编辑器【任务实施参考】5.步与步的动作命令PLC理论知识要点▍GRAPH顺序功能图编程语法规范PLC的编程语言主要有梯形图（LAD）、指令表（STL）、功能块图（FBD）与顺序功能图（SFC）。梯形图最接近继电器控制电路，由左右母线、触点（逻辑输入条件）、线圈（逻辑运算结果）与指令框（定时器、计数器等功能指令）组成，直观易学，是PLC工程应用最常用的语言。▍步、转换条件、动作设计方法顺序控制按工艺预定的顺序，在输入信号作用下使执行机构自动有序地工作。顺序功能图（SFC）用'步、转换条件、动作'描述控制过程：步表示工艺状态，转换条件满足时激活下一步，动作是当前步的输出。适合多工序、多分支的复杂控制。PLC理论知识要点▍多分支程序跳转逻辑设计技巧该知识点是多分支程序跳转逻辑设计技巧的核心内容，需结合工程案例理解其原理与应用方法。▍GRAPH程序在线监控与调试方法位逻辑指令是梯形图的基础：常开触点LD/A（逻辑与）、常闭触点LDN/AN（逻辑与非）、并联触点O（逻辑或）、ON（或非），输出线圈'='将逻辑结果送给输出。这些指令构成控制逻辑的最小单元，对应布尔代数中的与、或、非运算。PLC理论知识要点▍转换条件不满足故障排查流程顺序控制按工艺预定的顺序，在输入信号作用下使执行机构自动有序地工作。顺序功能图（SFC）用'步、转换条件、动作'描述控制过程：步表示工艺状态，转换条件满足时激活下一步，动作是当前步的输出。适合多工序、多分支的复杂控制。▍顺控系统时序优化技巧顺序控制按工艺预定的顺序，在输入信号作用下使执行机构自动有序地工作。顺序功能图（SFC）用'步、转换条件、动作'描述控制过程：步表示工艺状态，转换条件满足时激活下一步，动作是当前步的输出。适合多工序、多分支的复杂控制。PLC理论知识要点案例应用：本流程案例（GRAPH顺控程序）中的控制任务与调试环节，均以上述PLC理论知识为基础展开。本流程知识点导览◆技能点1编写轧花主机GRAPH顺控程序▪GRAPH顺序功能图编程语法规范▪步、转换条件、动作设计方法▪多分支程序跳转逻辑设计技巧◆技能点2调试顺控系统联机运行与跳转逻辑▪GRAPH程序在线监控与调试方法▪转换条件不满足故障排查流程▪顺控系统时序优化技巧1.顺序功能图顺序功能图（SequentialFunctionChart，简称SFC）是IEC标准编程语言，用于编制复杂的顺控程序，其编程规律性强，很容易被初学者接受，对于有经验的电气工程师，也会大大提高工作效率。顺序功能图由一系列的步（S）、每一步的转移条件及步的动作命令3部分组成。示例：顺序功能图的结构（1）步步（Step）表示与生产流程对应的工艺过程，用S1、S2、S3…表示，可以不按顺序使用。其中S1一般用来表示初始步，用双线框绘制，代表系统处于等待命令的相对静止状态。每一个顺序功能图至少应有一个初始步，系统在开始运行之前，首先应进入规定的初始步（初始状态）。（2）转移条件转移条件是由当前步（如S2）到下一步（如S3）转移的条件（如B1）。当转移条件满足时，自动从当前步跳到下一步（关闭当前步，激活下一步）。转移条件在当前步下面，用短水平线引出并放置在线的右边。如：S2的转移条件为B1，在S2被激活的情况下，若B1=“1”，则关闭S2，激活S3。步的转移不一定按顺序进行，根据工艺要求，在条件满足时也可以从当前步跳到当前步前面的某一步。（3）动作命令动作命令放在步序框的右边，表示与当前步有关的操作，一般用输出类指令（如：输出、置位、复位等）。步相当于这些指令的子母线，这些动作命令平时不被执行，只有当对应的步被激活时才被执行。2.顺序功能图的结构类型单流程结构选择性分支流程结构并进分支流程结构（1）单流程从头到尾只有一条路可走（一个分支）的流程称为单流程。单流程一般做成循环单流程。1.认识S7GRAPH语言环境并进分支流程示例：并进分支流程示例：视窗工具栏Sequencer浮动工具栏转换条件编辑工具栏浏览窗口2.步与步的动作命令①常用标准动作命令操作数类型功能说明NQ、I、M、D输出：只要该步为活动步，该命令所对应的操作数就会输出“1”；该步变为非活动步时，该命令所对应的操作数为“0”SQ、I、M、D置位：只要该步为活动步，该命令所对应的操作数就会被置“1”并保持；当该步变为非活动步时，该命令所对应的操作数可以被其他活动步的复位命令复位为“0”RQ、I、M、D复位：只要该步为活动步，该命令所对应的操作数就会被复位为“0”并保持；当该步变为非活动步时，该命令所对应的操作数可以被其他活动步的置位命令置为“1”DQ、I、M、D延迟：当该步变为活动步时，开始倒计时（时间由T#xx指定），如果计时到，则与该命令对应的操作数输出“1”；当该步变为非活动步时，则与该命令对应的操作数为“0”LQ、I、M、D脉冲限制：当该步变为活动步时，与该命令对应的操作数为“1”并开始倒计时（时间由T#xx指定），如果计时到，则操作数为“0”；当该步为非活动步时，操作数为“0”CALLFC、FB、SFC、SFB块调用：只要该步为活动步，指定的块被调用②标准动作中的互锁命令命令操作数类型功能说明NCQ、I、M、D输出：当该步为活动步且互锁条件满足时，该命令所对应的操作数为“1”；该步变为非活动步时，该命令所对应的操作数为“0”SCQ、I、M、D置位：当该步为活动步且互锁条件满足时，该命令所对应的操作数就会被置“1”并保持；当该步变为非活动步时，该命令所对应的操作数可以被其他活动步的复位命令复位为“0”RCQ、I、M、D复位：当该步为活动步且互锁条件满足时，该命令所对应的操作数就会被复位为“0”并保持；当该步变为非活动步时，该命令所对应的操作数可以被其他活动步的置位命令置为“1”DCQ、I、M、D延迟：当该步为活动步且互锁条件满足时，开始倒计时（时间由T#xx指定），如果计时到，则操作数为“1”；当该步变为非活动步时，则操作数为“0”LCQ、I、M、D脉冲限制：当该步为活动步且互锁条件满足时，与该命令对应的操作数为“1”并开始倒计时（时间由T#xx指定），计时到，则操作数为“0”；当该步为非活动步时，操作数为“0”。CALLCFC、FB、SFC、SFB块调用：当该步为活动步且互锁条件满足时，指定的块被调用③动作事件事件的触发事件事件的意义事件事件的意义S1步变为活动步S0步变为非活动步V1发生监控错误（有干扰）V0监控错误消失（无干扰）L1互锁条件解除L0互锁条件变为“1”A1信息被确认R1在输入信号的上升沿，记录信号被置位④ON命令与OFF命令用ON命令或OFF命令可以使命令所在步之外的其他步变为活动步或非活动步。指定的事件发生时，可以将指定的步变为活动步或非活动步。如果命令OFF的地址标识符为S_ALL，将除了命令“S1（V1，L1）OFF”所在的步之外其他的步变为非活动步。步的动作流程小结本流程重点掌握：1.GRAPH顺序功能图编程语法规范2.步、转换条件、动作设计方法3.多分支程序跳转逻辑设计技巧4.GRAPH程序在线监控与调试方法5.转换条件不满足故障排查流程6.顺控系统时序优化技巧结合企业案例与工程实践，理解GRAPH顺控程序编写与联机调试的设计思路与调试方法。课程思政·大国工匠◆大国工匠·技术报国轧花主机是轧花厂的核心装备，变频调速、顺控与通信技术体现着我国棉花加工装备的现代化水平。作为新时代技能人才，我们要立足岗位、苦练本领，以大国工匠的标准服务我国棉花加工产业。本流程《GRAPH顺控程序编写与联机调试》从结构认知、方案设计到安装调试，每一个环节都要求我们把每一次接线、每一条程序做到精准可靠，这正是工匠精神的生动实践。工匠精神十六字：执着专注·精益求精·一丝不苟·追求卓越寄语：把平凡的事做到极致，就是不平凡。项目四·任务4.4·流程1PLC与变频器通信连接与配置企业案例：PLC与变频器通信【企业案例】PLC与变频器通信为实现轧花主机运行参数的集中监控，PLC与变频器通过Modbus/USS通信。工程师配置通信端口、波特率、站号，读写通信数据并监控设备运行状态。轧花机是生产线核心主机，锯片滚筒转速决定轧花产量与皮棉质量。采用变频调速实现多档位运行，配合顺控与通信技术，实现轧花主机的综合自动化控制与运维诊断。控制任务与要求配置PLC与变频器Modbus/USS通信（端口、波特率、站号），应用通信读写指令读写数据并监控运行参数。任务分析本流程对应知识点：ModbusRTU通信协议基础、USS通信协议与变频器参数映射、通信端口/波特率/站号配置方法、PLC通信读写指令应用与通信故障排查。【任务实施参考】任务1PLC控制变频器实现电机连续、正反转PLC理论知识要点▍ModbusRTU通信协议基础PLC与变频器等智能设备通过现场总线通信：ModbusRTU是应用最广的串行协议，采用主从问答方式，含功能码、寄存器地址与CRC校验；USS是西门子变频器专用协议。通信前需配置端口、波特率与站号一致，通过读写指令交换运行参数与启停命令。▍USS通信协议与变频器参数映射变频器通过改变输出频率与电压实现交流电机无级调速，其控制端子支持多段速（通过数字量端子组合选择固定频率段）与模拟量给定（0~10V/4~20mA对应0~最高频率）。PLC通过数字量/模拟量输出与变频器交互，实现轧花主机等多速设备的工艺调速。PLC理论知识要点▍通信端口、波特率、站号配置方法PLC与变频器等智能设备通过现场总线通信：ModbusRTU是应用最广的串行协议，采用主从问答方式，含功能码、寄存器地址与CRC校验；USS是西门子变频器专用协议。通信前需配置端口、波特率与站号一致，通过读写指令交换运行参数与启停命令。▍PLC通信读写指令应用PLC诞生于1968年美国通用汽车公司（GM）提出的新型控制器需求，1969年首台PLC问世并投入工业现场。其发展经历了从替代继电器控制柜，到集成通信、模拟量、运动控制与网络化应用的历程，现广泛应用于制造业、流程工业、物流与农业装备自动化。PLC理论知识要点▍设备运行参数实时监控方法该知识点是设备运行参数实时监控方法的核心内容，需结合工程案例理解其原理与应用方法。▍通信故障排查与抗干扰措施PLC与变频器等智能设备通过现场总线通信：ModbusRTU是应用最广的串行协议，采用主从问答方式，含功能码、寄存器地址与CRC校验；USS是西门子变频器专用协议。通信前需配置端口、波特率与站号一致，通过读写指令交换运行参数与启停命令。案例应用：本流程案例（PLC与变频器通信）中的控制任务与调试环节，均以上述PLC理论知识为基础展开。本流程知识点导览◆技能点1配置PLC与变频器Modbus/USS通信▪ModbusRTU通信协议基础▪USS通信协议与变频器参数映射▪通信端口、波特率、站号配置方法◆技能点2读写通信数据并监控设备运行状态▪PLC通信读写指令应用▪设备运行参数实时监控方法▪通信故障排查与抗干扰措施西门子PLC网络MPI网络可用于单元层，它是SIMATICS7和C7的多点通讯接口。MPI本质上是一个PG接口，它被设计用来连接PG（为了启动和测试）和OP（人-机接口）。MPI网络只能用于连接少量的CPU。工业以太网（IndustrialEthernet）是一个开放的用于工厂管理和单元层的通讯系统。工业以太网被设计为对时间要求不严格，用于传输大量数据的通讯系统，可以通过网关设备来连接远程网络。PROFIBUS（工业现场总线）是开放的用于单元层和现场层的通讯系统。有两个版本：对时间要求不严格的PROFIBUSPA，用于连接单元层上对等的智能节点；对时间要求严格的PROFIBUSDP，用于智能主机和现场设备间的循环的数据交换。PtP（Point-to-pointconnections）点到点连接通常用于对时间要求不严格的数据交换，可连接两个站或OP、打印机、条码扫描器、磁卡阅读机等。ASI（Actuator-Sensor-Interface）执行器-传感器-接口是位于自动控制系统最底层的网络，可将二进制传感器和执行器连接到网络上。PROFIBUS是ProcessFieldbus的缩写，是一种国际性开放式的现场总线标准，是全球范围内唯一能够以标准方式应用于包括制造业、流程业及混合自动化领域并贯穿整个工艺过程的单一现场总线技术。1999年PROFIBUS成为国际标准IEC61158的组成部分，2001年成为中国的行业标准JB/T10308.3-2001，2006年11月被确定为中国工业通讯领域现场总线技术国家标准GB/T20540-2006PROFIBUS。PROFIBUS协议以ISO/OSI参考模型为基础，其协议结构如图10-2所示。PROFIBUS总线符合EIARS485[8]标准，PROFIBUS使用两端有终端的总线拓扑结构，如图10-5所示。保证在运行期间，接入和断开一个或多个站时，不会影响其他站的工作。PROFIBUSDP可使用RS-485屏蔽双绞线电缆传输或光纤传输。两端有终端的总线拓扑1．RS-485PROFIBUSRS-485的传输程序是以半双工、异步、无间隙同步为基础，传输介质可以是屏蔽双绞线或光纤。RS-485若采用屏蔽双绞线进行电气传输，不用中继器时，每个RS-485段最多连接32个站；用中继器时，可扩展到126个站，传输速度为9.6kbps～12Mbps，电缆的长度为100～1200m。电缆的最大长度与传输速率有关。传输速率（kbps）9.6～93.75187.550015003000～12000电缆长度（m）120010004002001002．光纤为了适应强度很高的电磁干扰环境或使用高速远距离传输，PROFIBUS可使用光纤传输技术。使用光纤传输的PROFIBUS总线段可以设计成星形或环形结构。现在市面上已经有RS-485传输链接与光纤传输链接之间的耦合器，这样就实现了系统内RS-485和光纤传输之间的转换。3．总线连接器PROFIBUS总线连接器用于连接PROFIBUS站与PROFIBUS电缆实现信号传输，一般带有内置的终端电阻。工业以太网是应用于工业领域的以太网技术，在技术上与商用以太网（即IEEE802.3标准）兼容。它与MPI、DP总线等通讯方式相比，具有速度快，稳定性高，抗干扰能力强，互联性和兼容性好等优点。缺点是以太网通讯模块价格较高，在某些工业环境下，推广的力度并不是很大。目前，传统的基于RS485，CAN等总线的各种集散控制系统，由于其固有的缺陷，正在被基于TCP/IP协议的工业以太网所取代。屏蔽双绞线与RJ45接头屏蔽双绞线（Fast Connection Twist Pair），用于将DTE快速连接到工业以太网上，配合西门子FC TP RJ45接头使用将双绞线按照图RJ45接头标示的颜色插入连接孔中，快捷、方便地将DTE设备连接到工业以太网上。RJ45连接有两种连接方式，交叉连接和直通连接光纤接头光纤技术只允许点对点的连接，即一个发送装置只对应一个接收装置。按光在光纤中的传输模式不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤。多模光纤，中心玻璃芯较粗(50或62.5μm)，可传多种模式的光。多模光纤传输的距离比较近，一般只有几公里。单模光纤，中心玻璃芯较细(芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式的光，适用于远程通讯，对光源的谱宽和稳定性有较高的要求， 即谱宽要窄，稳定性要好。工业以太网交换机以太网交换机使用透明而统一的TCP/IP协议，其开放性好、应用广泛，已经成为工业控制领域的主要通信标准。局域网所有站点都连接到一个交换式集线器或局域网交换机上。所有端口平时都不连通，当工作站需要通信时，交换式集线器或局域网交换机能同时连通许多端口，使每一对端口都能像独占通信媒体那样无冲突的传输数据，通信完成后断开连接。图10-23为西门子工业以太网交换机SCALANCEX型。其任一款SCALANCEX

交换机均可为RJ45、M12或光纤提供FastConnect连接技术；可提供光学或电气的不同接口并支持多种IT标准。西门子工业以太网通讯处理器西门子工业以太网通讯处理器CP，可以将控制器直接接入工业以太网中，也可以实现SIMATICS7-200、S7-1200、S7-300和S7-400控制器之间的通讯或与基于PC的系统通讯。图10-24所示为S7-300PLC相关的工业以太网通讯处理器，可将S7-300PLC连接到工业以太网，并支持PROFINETIO。CPU31x-2PN/DP自身具有PN接口，如CPU314C-2PN/DP、315-2PN/DP、315F-2PN/DP等。利用CPU自身的PN接口，通过以太网交换机建立硬件连接。在网络组态时，将一个PN接口设置为服务器（Sevice），其他PN接口设置为客户机（Client），分别编写通信程序和用户程序。最后将硬件组态数据和程序分别下载到各自的CPU中，即可实现CPU之间的以太网通信。流程小结本流程重点掌握：1.ModbusRTU通信协议基础2.USS通信协议与变频器参数映射3.通信端口、波特率、站号配置方法4.PLC通信读写指令应用5.设备运行参数实时监控方法6.通信故障排查与抗干扰措施结合企业案例与工程实践，理解PLC与变频器通信连接与配置的设计思路与调试方法。课程思政·大国工匠◆大国工匠·技术报国轧花主机是轧花厂的核心装备，变频调速、顺控与通信技术体现着我国棉花加工装备的现代化水平。作为新时代技能人才，我们要立足岗位、苦练本领，以大国工匠的标准服务我国棉花加工产业。本流程《PLC与变频器通信连接与配置》从结构认知、方案设计到安装调试，每一个环节都要求我们把每一次接线、每一条程序做到精准可靠，这正是工匠精神的生动实践。工匠精神十六字：执着专注·精益求精·一丝不苟·追求卓越寄语：把平凡的事做到极致，就是不平凡。项目四·任务4.4·流程2轧花主机运维与故障诊断企业案例：变频系统运维与诊断【企业案例】变频系统运