PCS4000 过程及楼宇合控制装置实训指导书.docx

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PCS4000过程及楼宇合控制装置实训指导书

实训一烟火传感器实训

一、实训目的

1．掌握烟火传感器的电气原理和接线。

二、实训设备

烟火传感器、指示灯、报警器

三、实训原理

1．当烟火传感器周围环境的烟雾达到一定浓度烟火传感器的发出报警信号。

2．烟火传感器引脚定义图

图1烟火传感器引脚定义图

2．参考接线图

图2参考接线图

图3参考程序

四、实训步骤

1．按照图2正确接线。

指示灯也可以换成报警器（传感器的线已经接到接线端子）

2．用香烟、纸等燃烧产生的烟雾去熏烟火传感器观察指示灯和报警输出。

3.也可以按下测试器按钮并保持3秒钟以上,烟雾火感器会发出清楚响亮的脉动报警讯号,同时发光二极管快速闪烁.

五、实训记录

烟源

颜色

气味

是否报警

灯是否点亮

六、注意事项

1．请爱护设备。

七、思考题

烟火传感器主要应用在哪些方面？

实训二煤气泄漏传感器实训

一、实训目的

1．掌握煤气泄漏传感器的电气原理和接线。

二、实训设备

煤气泄漏传感器、指示灯、报警器

三、实训原理

1．当煤气泄漏传感器周围环境的烯气达到一定浓度时，煤气泄漏传感器的发出报警信号。

2．煤气泄漏传感器引脚定义图

图4煤气泄漏传感器引脚定义图

2．参考接线图

图5参考接线图

图6参考程序

四、实训步骤

1．按照图5正确接线。

指示灯也可以换成报警器（传感器的线已经接到接线端子）

2．用打火机的气体熏煤气泄漏传感器观察指示灯和报警输出。

五、实训记录

燃气类型

颜色

气味

是否报警

灯是否点亮

六、注意事项

1．请爱护设备。

2．不管是常闭还是常开触点信号一定要接电源，因为继电器需要有电源线圈才能动作。

3．实训时温度在-10～50°C最佳，周围空气流量不宜过大，环境不能太潮湿，远离容易挥了气体。

七、思考题

煤气泄漏传感器主要应用在哪些方面？

实训三人体红外传感器实训

一、实训目的

1．掌握人体线外传感器的电气原理和接线，通过试验理解人体线外传感器的应用。

二、实训设备

人体线外传感器、指示灯、报警器

三、实训原理

1．当检测到周围有人体红外线时人体红外传感器上的继电器常闭触点间歇性断开。

2．人体红外传感器引脚定义图

图7人体红外传感器引脚定义图

2．参考接线图

图8参考接线图

图9参考程序

四、实训步骤

1．按照图8正确接线。

指示灯也可以换成报警器（传感器的线已经接到接线端子）

2．当有人在传感器旁边时观察指示灯的状态。

3．用书本把传感器盖上，观察指示灯的状态。

五、实训记录

有人

没人（盖上传感器）

指示灯状态

六、注意事项

1．请爱护设备。

2．此传感器平均探测范围为11米110度。

七、思考题

人体红外传感器主要应用在哪些方面？

实训四玻璃破碎传感器实训

一、实训目的

1．掌握玻璃破碎传感器的电气原理和接线，通过试验理解玻璃破碎传感器的应用。

二、实训设备

玻璃破碎传感器、指示灯、报警器

三、实训原理

1．当检测到周围有声音或敲击时,玻璃破碎传感器上的继电器常闭触点断开。

2．玻璃破碎传感器引脚定义图

图10玻璃破碎传感引脚定义图

2．参考接线图

图11参考接线图

图12参考程序

四、实训步骤

1．按照图11正确接线。

指示灯也可以换成报警器（传感器的线已经接到接线端子）

2．当有敲击破碎声音在传感器旁边时观察指示灯的状态。

五、实训记录

声音

敲击

指示灯状态

六、注意事项

1．请爱护设备。

七、思考题

玻璃破碎传感传感器主要应用在哪些方面？

实训五门磁传感器实训

一、实训目的

1．掌握门磁传感器的电气原理和接线。

二、实训设备

门磁传感器、指示灯

三、实训原理

1．当门磁传感器当门打开发出报警信号。

2．门磁传感器引脚定义图

图13门磁传感器引脚定义图

2．参考接线图

图14参考接线图

图15参考程序

四、实训步骤

1．按照图14正确接线。

2．打开或关上门使门磁输出不同的信号。

五、实训记录

指示

开门

关门

六、注意事项

1．请爱护设备。

七、思考题

烟火传感器主要应用在哪些方面？

实训六湿度传感器实训

一、实训目的

1．掌握湿度传感器的电气原理和接线，通过试验理解湿度传感器的应用。

二、实训设备

1、FX2N-2AD型模拟量输入模块

2、湿度传感器、指示灯、报警器

三、实训原理

1．当检测到周围湿度时,湿度传感器输出的电压或电流会相应变化。

2．湿度传感器引脚定义图

HO:

湿度信号输出

图16湿度传感引脚定义图

3．FX2N-2AD型模拟量输入模块

●简介

FX2N-2AD型模拟量输入模块用于将2点模拟量输入（电压输入和电流输入）转换成12位的数字值，并将这个值输入到可编程控制器中。

两个模拟量输入通道可接受的输入为0～10VDC，0～5VDC，或4～20mA

●布线

此模块占用8个I/O点，它们可以被分配为输入或输出。

使用FROM/TO指令与PLC进行数据传输。

●FROM/TO指令

FROM指令，是将扩展的特殊功能模块缓冲存储器（BFM）内容读到PLC中的指令。

TO指令，是从PLC对扩展的特殊功能模块缓冲存储器（BFM）写入数据的指令。

特殊功能模块中有一个32点的16位RAM存储器，这叫做缓冲存储器。

缓冲存储器号为#0～#32766，其内容根据和模块的控制目的而决定。

上面的程序段可以理解为：

当X000为ON时，从特殊功能模块No.0的BFM#0中读取低8位数据到K2M100中。

当X001为ON时，将16进制数0写入特殊功能模块No.0的BFM#17中。

如下图：

单元号M1：

即要读写的特殊功能模块的位置，特殊功能模块应用时是连接在可编程控制器右边的扩展总线上的。

从最靠近可编程控制器那个模块开始，按NO.0→NO.1→NO.2……的顺序编号。

缓冲存储器（BFM）号m2：

特殊功能模块内有32点16位RAM存储器，这叫做缓冲存储器，其内容根据各模块的控制目的而决定。

缓冲存储器的编号为#0～#31

●增益和偏置的定义

●缓冲存储器（BFM）

BFM编码

b15～b8

b7～b4

b3

b2

b1

b0

#0

保留

输入数据的当前值（低8位数据）

#1

保留

输入数据的当前值（高4位数据）

#2～#16

保留

#17

保留

模拟到数字转换开始

模拟到数字转换通道

#18或更大

保留

BFM#0：

由BFM#17（低8位数据）指定的通道的输入数据的当前值被存储，当前值数据以二进制存储。

BFM#1：

输入数据当前值（高4位数据）被存储，当前值数据以二进制存储。

BFM#17：

b0……进行模拟到数字转换的通道（CH1，CH2）被指定。

b0=0……CH1

b0=1……CH2

b1……0→1A/D转换过程开始。

4．参考接线图

图17参考接线图

图18参考程序

四、实训步骤

1．按照图17正确接线。

指示灯也可以换成报警器（传感器的线已经接到接线端子）

2．下载程序后，进入监控状态，按Alt+1将M0强制为ON，之后就可以观察湿度值的变化，当湿度传感器周围的湿度有变化（人对其吹气等都可实现）时观察D28的显示值。

五、实训记录

湿度（%）

六、注意事项

1．请爱护设备。

七、思考题

湿度传感传感器主要应用在哪些方面？

实训七PT100及Cu50热电阻温度

自动检测及标定实训

一、实训目的

1．了解PT100及Cu50热电阻温度传感器的原理

2．了解PT100及Cu50热电阻温度传感器的接线和基本构成

3．了解FX2N-2AD的接线及编程

4．了解模拟量数据的处理

二、实训设备

PCS4000型过程及楼宇综合控制装置

三、实训原理

1、热电阻

热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。

它的主要特点是测量精度高，性能稳定。

其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。

金属热电阻的感温元件有石英套管十字骨架结构，麻花骨架结构和杆式结构等。

金属热电阻常用的感温材料种类较多，最常用的是铂丝。

工业测量用金属热电阻材料除铂丝外，还有铜、镍、铁、铁—镍、钨、银等。

目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜：

铂电阻精度高，适用于中性和氧化性介质，稳定性好，具有一定的非线性，温度越高电阻变化率越小；铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系，温度线数大，适用于无腐蚀介质，超过150易被氧化。

中国最常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等几种，它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000；铜电阻有R0=50Ω和R0=100Ω两种，它们的分度号为Cu50和Cu100。

其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。

目前热电阻的引线主要有三种方式：

二线制、三线制和四线制。

2、FX2N-2AD型模拟量输入模块（同实训六）

3、参考接线图

图19PT100参考接线图

图20Cu50参考接线图

图21参考程序

四、实训步骤

1．按照图19和图20正确接线。

2.下载程序并进行监控，进入监控界面后按Alt+1，选择软件监测，可以强制M0置位。

同时也可以看到PT100和Cu50温度测量值。

五、实训记录

温度值

Pt100

Cu50

六、注意事项

1．请爱护设备。

七、思考题

Pt100温度传感器和Cu50热电阻主要应用在哪些方面？

实训八K型热电偶变送器

自动检测实训

一、实训目的

1．了解K型热电偶变送器的原理

2．了解K型热电偶温度传感器的接线和基本构成

3．了解FX2N-2AD的接线及编程

4．了解模拟量数据的处理

二、实训设备

PCS4000型过程及楼宇综合控制装置

三、实训原理

1、热电偶

热电偶属于接触式温度测量仪表是工业生产中最常用的温度检测仪表之一。

它的主要特点①测量精度高：

热电偶与被测对象直接接触，不受中间介质的影响。

②热响应时间快：

热电偶对温度变化反应灵敏。

③测量范围大：

热电偶从-40~+1600℃均可连续测温。

④性能可靠，机械强度好。

⑤使用寿命长，安装方便。

常用热电偶分度号有S、B、K、E、T、J等，这些都是标准化热电偶。

其中K型也即镍铬－镍硅热电偶，它是一种能测量较高温度的廉价热偶。

由于这种合金具有较好的高温抗氧化性，可适用于氧化性或中性介质中。

它可长期测量1000度的高温，短期可测到1200度。

它不能用于还原性介质中，否则，很快腐蚀，在此情况下只能用于500度以下的测量。

它比S型热偶要便宜很多，它的重复性很好，产生的热电势大，因而灵敏度很高，而且它的线性很好。

虽然其测量精度略低，但完全能满足工业测温要求，所以它是工业上最常用的热电偶。

2、FX2N-2AD型模拟量输入模块（同实训六）

3、参考接线图

图22参考接线图

图23参考程序

四、实训步骤

1．按照图22正确接线。

2．当K型热电偶变送器周围的温度有变化时观察D644的显示值。

3.下载程序并进行监控，进入监控界面后按Alt+1，选择软件监测，可以强制M0置位。

同时也可以看到热电偶温度测量值。

五、实训记录

加热

不加热

K分度热电偶

六、注意事项

1．请爱护设备。

七、思考题

K型热电偶变送器主要应用在哪些方面？

实训九称重传感器自动检测实训

一、实训目的

1．了解称重传感器的原理

2．了解称重传感器的接线和基本构成

3．了解FX2N-2AD的接线及编程

4．了解模拟量数据的处理

二、实训设备

PCS4000型过程及楼宇综合控制装置

三、实训原理

1、称重传感器

称重传感器的工作原理是，将电阻应变计粘贴在弹性敏感元件上，然后，以适当的方式组成电桥，从而将物体的质量转换成电信号。

称重传感器主要有两部分组成，第一部分是弹性敏感元件，他将被测物体的压力质量转换为弹性体的应变值；第二部分是作为传感元件的电阻应变计，他将弹性体的应变同步的转换为电阻值的变化。

本系统使用的是JHBL型悬臂式系列传感器。

它的主要特点:

DC24V供电；4—20mA标准信号输出；综合精度为0。

1%（F.*S）；绝缘强度大于等于200MΩ。

2、FX2N-2AD型模拟量输入模块（同实训六）

3、参考接线图

图24参考接线图

图25参考程序

四、实训步骤

1．按照图24正确接线。

2．下载程序后，进入监控状态，按Alt+1将M0强制为ON，之后就可以观察重量值的变化，当称重传感器承受的重量有变化时观察D28的显示值可以观察到其数值的变化。

五、实训记录

加水

不加水

重量值

六、注意事项

1．请爱护设备。

七、思考题

称重传感器主要应用在哪些方面？

实训十压力传感器自动检测实训

一、实训目的

1．了解压力传感器的原理

2．了解压力传感器的接线和基本构成

3．了解FX2N-2AD的接线及编程

4．了解模拟量数据的处理

二、实训设备

PCS4000型过程及楼宇综合控制装置

三、实训原理

1、压力传感器

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器。

压力传感器主要是利用压电效应制造而成的。

晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。

某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。

本系统使用了PT310系列的，输出4~20mA，精度为0.5%FS，量程0—10Kpa（0—1000mmH2O）。

2、FX2N-2AD型模拟量输入模块（同实训六）

3、参考接线图

图24参考接线图

图25参考程序

四、实训步骤

1．按照图24正确接线。

2．下载程序后，进入监控状态，按Alt+1将M0强制为ON，之后就可以观察重量值的变化，当压力传感器承受的重量有变化转换有高度值的显示值可以在D624中观察到其数值的变化，同时也可以对比水箱的尺度值。

五、实训记录

D624

尺度值

六、注意事项

1．请爱护设备。

七、思考题

压力传感器主要应用在哪些方面？

实训十一电磁流量计自动检测实训

一、实训目的

1．掌握电磁流量计的电气原理和接线。

二、实训设备

PCS4000型过程及楼宇综合控制装置

三、实训原理

1．电磁流量计

原理与结构：

根据法拉第电磁感应原理，在与测量管轴线和磁力线相垂直的管壁上安装了一对检测电极，当导电液体沿测量管轴线运动时，导电液体切割磁力线产生感应电势，此感应电势由两个检测电极检出，数值大小与流量成比例，其值为：

式中：

E=KBVD

E-感应电势；

K-与磁场分布及轴向长度有关的系数。

B-磁感应强度；

V-导电液体平均流速；

D-电极间距；（测量管内直径）

传感器将感应电势E作为流量信号，传送到转换器，经放大，变换滤波及一系列的数字处理后，用带背光的点阵式液晶显示瞬时流量和累积流量。

转换器有4~20mA输出，报警输出及频率输出，并设有RS-485等通讯接口。

本系统使用了LD等系列的电磁流量计。

LD电磁流量计由传感器和转换器两部分构成。

它是基于法拉第电磁感应定律工作的，用来测量电导率大于5μS/cm导电液体的体积流量，是一种测量导电介质体积流量的感应式仪表。

除可测量一般导电液体的体积流量外，还可用于测量强酸、强碱等强腐蚀液体和泥浆、矿浆、纸浆等均匀的液固两相悬浮液体的体积流量。

广泛应用于石油、化工、冶金、轻纺、造纸、环保、食品等工业部门及市政管理、水利建设、河流疏浚等领域的流量计量。

仪表特点：

测量管内无阻流件，压力损失为零，不易堵塞。

只要合理选用电极及衬里材料，即可达到耐腐蚀、耐磨损的要求。

测量结果与液体的压力、温度、密度、粘度、电导率（不小于最低电导率）等物理参数基本无关，不受环境影响，所以测量精度高、工作稳定、可靠。

采用现代模拟信号转换技术和高性能超大规模集成芯片，对信号进行隔离、滤波、放大及数字处理。

精确显示测量结果。

具有测量值断电保护及过量程报警功能，可对传感器内流体的流向进行设置，因而传感器安装不受液体流动方向限制，可实现双向测流。

采用带背光点阵式双排流量显示器，同时显示瞬时流量、累积流量，并能显示工作状态、参数、计量单位等。

电磁流量计的量程范围宽（最大流量/最小流量），正常适用范围20：

1，一般30：

1或更大。

仪表配置有多种输出功能、可与计算机、单元组合仪表配套，可完成打印、通讯和联网的要求。

2．电磁流量计引脚定义图

图26电磁流量计引脚定义图

TRX+：

通讯输出+

TRX-：

通讯输出-

COM：

输出地

PVIR：

流量方向指示（出厂测试时用）

ALM+：

上限报警输出

ALM-：

下限报警输出

POUT：

频率/脉冲输出

COM：

输出地

IOUT：

电流输出

2．参考接线图

流量计的电源已接好

图27参考接线图

图28参考程序

四、实训步骤

1．按照图27正确接线。

2．先把电动调节阀打到合适的开度，下载程序后，进入监控状态，按Alt+1将M0强制为ON，之后就可以观察流量值的变化，当电磁流量的流量有变化时观察D28的显示值可以观察到其数值的变化，同时也可以观察电磁流量计面板上的显示。

五、实训记录

1分钟

10分钟

20分钟

30分钟

流量值

六、注意事项

1．请爱护设备。

七、思考题

电磁流量计主要应用在哪些方面？

实训十二电动调节阀实训

一、实训目的

1．掌握电动调节阀的电气原理和接线。

二、实训设备

PCS4000型过程及楼宇综合控制装置

三、实训原理

1．电动调节阀

电动调节阀是用电机带动阀芯

电动阀一般是管径大,应用于流体的流通、截止、流量、压力等控制，进行流通、截止控制的叫电动开关阀（有的只能开或关，有的可以在中间停如只能有个大概的调节，如25%、50%、75%、100%），进行流量、压力控制的叫电动调节阀，电动球阀啊，电动碟阀啊，还有叫智能调节阀的，其实也是电动阀一种。

本系统使用的是TOYI—05—Z电动调节阀。

其特点：

机械、电气双重限位、过热保护、过载保护；全行程时间8秒、10秒、30秒、50秒、60秒、100秒，适应不同控制要求；使用方便；自由标定阀位，定位、控制精确，操作方便。

2．电磁流量计引脚定义图

图29电动调节阀引脚定义图

2．参考接线图

图30参考接线图

图31参考程序

四、实训步骤

1．按照图29正确接线。

2.建立触摸屏画面。

1）打EasyManager编程软件

2）先选择通信口（通信口要根据实际情况选），然后点

操作界面

3）点新建

类型选择MT506/C/M（320×234）→显示模式选择水平→语言选择东方语言→确定

3）进入主操作界面

5）工具栏→编辑→系统参数

PLC类型选择MISUBISHIFx2n,其它参数保持不变。

6）改变窗口属性：

可在窗口工具栏中右击相应窗口，选择设置

本实训窗口属性：

7）文本元件建立：

工具栏→编辑→系统参数

8）位切换开关建立：

一般属性中描述、设备类型（输入、输出）、开关类型根据PLC编程而定

图形可根据需要在向量图库和位图库中选择

实训所需：

9）数据输入建立：

实训所需：

10）画面建立完成：

11）下载PLC程序和触摸屏程序。

12）触摸屏操作

先点击启动，再点开度设置数据显示的位置，出现以下画面，就可以在操作面板上输入相输入的的数据。

输入数据后，可以观察电动调节阀显示屏上的开度显示是否与自己输入的一致。

五、实训记录

触摸屏数据

电动调节阀数据

六、注意事项

1．请爱护设备。

七、思考题

电动调节阀主要应用在哪些方面？

实训十三PID综合实训

一、实训目的

1．了解PCS4000型过程及楼宇综合控制装置各部件的工作原理与接线

2．了解PID运算

二、实训设备

PCS4000型过程及楼宇综合控制装置

三、实训原理

1、PID

1）PID控制简介：

PID就是比例微积分调节

2）闭环控制系统

　　闭环控制系统（closed-loopcontrolsystem）的特点是系统被控对象的输出（被控制量）会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。

闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈（NegativeFeedback），若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。

闭环控制系统的例子很多。

比如人就是一个具有负反馈的闭环控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修正最后作出各种正确的动作。

如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系统。

另例，当一台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净，并在洗净之后能自动切断电源，它就是一个闭环控制系统。

3）开环控制系统

开环控制系统（open-loopcontrolsystem）是指被控对象的输出（被控制量）对控制器（controller）的输出没有影响。

在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。

4）阶跃响应

阶跃响应是指将一个阶跃输入（stepfunction）加到系统上时，系统的输出。

稳态误差是指系统的响应进入稳态后﹐系统的期望输出与实际输出之差。

控制系统的性能可以用稳、准、快三个字来描述。

稳是指系统的稳定性（stability），一个系统要能正常工作，首先必须是稳定的，从阶跃响应上看应该是收敛的﹔准是指控制系统的准确性、控制精度，通常用稳态误差来（Steady-stateerror）   描述，它表示系统输出稳态值与期望值之差﹔快是指控制系统响应的快速性，通常用上升时间来定量描述。

5）PID控制的原理和特点

在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。

PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。

当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。

即当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。

PID控制，实际中也有PI和PD控制。

PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

比例（P）控制

比例控制是