紡織機(jī)械同步傳動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、機(jī)電課設(shè)說(shuō)明書(shū)目錄一 引言31.1 研究背景31.2 設(shè)計(jì)目的31.3 設(shè)計(jì)主要過(guò)程及內(nèi)容3二 控制方案的選擇42.1 控制方案分析42.2 控制方案選擇42.3 主要電氣設(shè)備4三I/0分配表4四 PLC及電氣硬件接線圖54.1 附圖文字說(shuō)明54.2 電器型號(hào)6五 控制系統(tǒng)流程圖及編程梯形圖75.1 控制系統(tǒng)編程流程圖75.2 編程梯形圖7六. 調(diào)試說(shuō)明136.1 模擬調(diào)試136.2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試14七結(jié)束語(yǔ)14八參考文獻(xiàn)15一 引言 1.1 研究背景 紡織機(jī)械同步傳動(dòng)控制系統(tǒng)紡織工業(yè)要求布恒張力向前傳動(dòng)。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理如上圖所示，紡織品由五個(gè)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)輥?zhàn)优c橡膠輥的摩擦帶動(dòng)左向右傳動(dòng)。五個(gè)

2、電動(dòng)機(jī)的速度不同，該系統(tǒng)的控制部分采用西門(mén)子S7-226PLC控制5個(gè)三相變頻電機(jī)，實(shí)現(xiàn)紡織布料在該系統(tǒng)中自左向右的同步傳動(dòng)。另外，橡膠輥下面裝有壓力傳感器，當(dāng)壓力過(guò)大或過(guò)小時(shí)，傳感器會(huì)輸出電壓信號(hào)給變頻器，然后變頻器根據(jù)電壓的大小控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而形成閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。1.2 設(shè)計(jì)目的1確定本系統(tǒng)所需要的電氣元件，并說(shuō)明元件型號(hào)； 2變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍01500r/min； 3按下啟動(dòng)按鈕，布料按一個(gè)初始速度自左向右運(yùn)行； 4一直按下升速按鈕，布料運(yùn)行速度持續(xù)上升（上升到上限不在上升）；一直按降速按鈕，布料運(yùn)行速度持續(xù)下降（下降到下限不在下降）； 5按停止按鈕或者張力過(guò)大過(guò)小，系統(tǒng)停止運(yùn)行

3、；6.溫濕度檢測(cè)與張力檢測(cè)。1.3 設(shè)計(jì)主要過(guò)程及內(nèi)容使用S7-200編制程序輸出五個(gè)模擬量電壓輸入變頻器控制五個(gè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)亩鴮?shí)現(xiàn)布以不同速度的同步傳動(dòng)。二 控制方案的選擇2.1 控制方案分析在五個(gè)電機(jī)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，都具有一定的初始轉(zhuǎn)述，即按下啟動(dòng)按鈕，五個(gè)電機(jī)以不同的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，并且能實(shí)現(xiàn)布的加速減速傳動(dòng),當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，電機(jī)應(yīng)給停止工作，當(dāng)按下急停按鈕時(shí)，電機(jī)應(yīng)該立即停止。實(shí)現(xiàn)電機(jī)無(wú)極調(diào)速。2.2 控制方案選擇PLC采用西門(mén)子S7-224并掛三個(gè)模擬量輸出模塊通過(guò)編程輸出5個(gè)010V電壓輸入五個(gè)變頻器控制五個(gè)電動(dòng)機(jī)輸出五個(gè)不同轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)布的同步傳動(dòng)。同時(shí)設(shè)置啟動(dòng)，升速，降速，停止，按鈕采

4、用手動(dòng)方式工作。按啟動(dòng)按鈕五個(gè)電動(dòng)機(jī)以不同的初始速度轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)布的同步傳動(dòng)。長(zhǎng)按加速按鈕五個(gè)電動(dòng)機(jī)同時(shí)加速，布的傳動(dòng)速度變大。長(zhǎng)按減速按鈕五個(gè)電動(dòng)機(jī)同時(shí)減速，布的傳動(dòng)速度變小。按停止按鈕PLC停止工作，布停止傳動(dòng)。設(shè)置安全保護(hù)措施急停按鈕使PLC輸出為零，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，再按停止按鈕PLC停止工作。2.3 主要電氣設(shè)備變頻器：根據(jù)PLC輸入的010V電壓改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。電機(jī)：以不同的速度帶動(dòng)棍子轉(zhuǎn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)布的同步傳動(dòng)。按鈕自動(dòng)空氣斷路器S7-224型PLC：輸入程序控制布的傳動(dòng)速度。濾波器：使電壓穩(wěn)定變壓器：把380V電壓變?yōu)?20V為PLC供電三 I/0分配表此系統(tǒng)共五個(gè)輸入，五個(gè)數(shù)字輸出，

5、五個(gè)模擬輸出編號(hào)地址說(shuō)明功能數(shù)字輸出1Q0.0繼電器KA1及電機(jī)1指示燈電機(jī)1正常工作2Q0.1繼電器KA2及電機(jī)2指示燈電機(jī)2正常工作3Q0.2繼電器KA3及電機(jī)3指示燈電機(jī)3正常工作4Q0.3繼電器KA4及電機(jī)4指示燈電機(jī)4正常工作5Q0.4繼電器KA5及電機(jī)5指示燈電機(jī)5正常工作模擬輸出1AQW2輸出010V電壓控制變頻器12AQW4輸出010V電壓控制變頻器23AQW6輸出010V電壓控制變頻器34AQW8輸出010V電壓控制變頻器45AQW10輸出010V電壓控制變頻器5數(shù)字輸入1I0.0按鈕SB1啟動(dòng)上升沿有效2I0.1按鈕SB2加速上升沿有效3I0.2按鈕SB3減速上升沿有效4I

6、0.3按鈕SB4停止上升沿有效5I0.4按鈕SB5急停上升沿有效模擬輸入1AIW2輸入420mA電流張力傳感器12AIW4輸入420mA電流張力傳感器23AIW6輸入420mA電流張力傳感器34AIW8輸入420mA電流張力傳感器45AIW10輸入420mA電流溫度傳感器6AIW12輸入420mA電流濕度傳感器四 PLC及電氣硬件接線圖4.1 附圖文字說(shuō)明附圖 電控柜照明PLC使用220V交流供電，所以用380：220變壓器變壓再通過(guò)濾波器使電壓穩(wěn)定。柜內(nèi)照明燈使用行程開(kāi)關(guān)控制并接保險(xiǎn)絲開(kāi)柜即亮附圖 PLC硬件接線圖本系統(tǒng)使用西門(mén)子S7-224PLC。有啟動(dòng)，加速，減速，停止，四個(gè)按鈕輸入，并

7、有五個(gè)電機(jī)的繼電器和指示燈輸出附圖 PLC模擬量輸出模塊三個(gè)PLC模擬量輸出模塊輸出五個(gè)010V的電壓模擬量M1V1,M2V2,M3V3,M4V4,M5N5附圖 變頻器1線1L1,1L2,1L3經(jīng)空開(kāi)Q2后給變頻器VTI供電，變頻器U,V,W端接電機(jī)M1控制其轉(zhuǎn)速。模擬量輸出模塊的V1,M1接變頻器AIN+,AIN-控制其變頻，從而改變電動(dòng)機(jī)M1轉(zhuǎn)速。附圖 變頻器2線1L1,1L2,1L3經(jīng)空開(kāi)Q3后給變頻器VT2供電，變頻器U,V,W端接電機(jī)M2控制其轉(zhuǎn)速。模擬量輸出模塊的V2,M2接變頻器AIN+,AIN-控制其變頻，從而改變電動(dòng)機(jī)M2轉(zhuǎn)速。附圖 變頻器3線1L1,1L2,1L3經(jīng)空開(kāi)Q4

8、后給變頻器VT3供電，變頻器U,V,W端接電機(jī)M3控制其轉(zhuǎn)速。模擬量輸出模塊的V3,M3接變頻器AIN+,AIN-控制其變頻，從而改變電動(dòng)機(jī)M3轉(zhuǎn)速。附圖 變頻器4線1L1,1L2,1L3經(jīng)空開(kāi)Q5后給變頻器VT4和供電，變頻器U,V,W端接電機(jī)M4控制其轉(zhuǎn)速。模擬量輸出模塊的V4,M4接變頻器AIN+,AIN-控制其變頻，從而改變電動(dòng)機(jī)M4轉(zhuǎn)速。附圖變頻器5線1L1,1L2,1L3經(jīng)空開(kāi)Q6后給變頻器VT5供電，變頻器U,V,W端接電機(jī)M5控制其轉(zhuǎn)速。模擬量輸出模塊的V5,M5接變頻器AIN+,AIN-控制其變頻，從而改變電動(dòng)機(jī)M5轉(zhuǎn)速。附圖 電控柜電控柜中第一排是Q0Q6七個(gè)空開(kāi)，第二排是

9、5繼電器，第三排為變頻器，第四排S7-226PLC及三個(gè)模擬量輸出模塊和兩個(gè)模擬量輸入模塊，最下面是接線端子附圖 操作臺(tái)第一排是五個(gè)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的指示燈，第二行分別是啟動(dòng)，加速，減速，停止，急停按鈕。4.2 電器型號(hào)設(shè)備代號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量備注QFO斷路器DZ47-60 D601QF0QF6斷路器DZ47-60 C20 2P7TC變壓器BKC-1501HL1-HL5指示燈ND16-228/2 AC/DC224V5LB濾波器WS 9251SB1開(kāi)關(guān)按鈕NP2-BA33111SB2SB3開(kāi)關(guān)按鈕NP2-BA13452SB4-SB5開(kāi)關(guān)按鈕NP2-BA43222KA1KA5繼電器JQX-13F/2P5U變

10、頻器MM440-A5SQ行程開(kāi)關(guān)JLXR1-3111PLCCPUS7-200-2241M電機(jī)5五控制系統(tǒng)流程圖及編程梯形圖5.1 控制系統(tǒng)編程流程圖5.2 編程梯形圖 六、調(diào)試說(shuō)明PLC程序的調(diào)試可以分為模擬調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試兩個(gè)調(diào)試過(guò)程，在此之前首先對(duì)PLC外部接線作仔細(xì)檢查，這一個(gè)環(huán)節(jié)很重要。外部接線一定要準(zhǔn)確無(wú)誤。也可以用事先編寫(xiě)好的試驗(yàn)程序?qū)ν獠拷泳€做掃描通電檢查來(lái)查找接線故障。不過(guò)，為了安全考慮，最好將主電路斷開(kāi)。當(dāng)確認(rèn)接線無(wú)誤后再連接主電路，將模擬調(diào)試好的程序送入用戶存儲(chǔ)器進(jìn)行調(diào)試，直到各部分的功能都正常，并能協(xié)調(diào)一致地完成整體的控制功能為止。6.1 模擬調(diào)試將設(shè)計(jì)好的程序?qū)懭隤LC后

11、，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫(xiě)入時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。用戶程序一般先在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，實(shí)際的輸入信號(hào)可以用鈕子開(kāi)關(guān)和按鈕來(lái)模擬，各輸出量的通斷狀態(tài)用PLC上有關(guān)的發(fā)光二極管來(lái)顯示，一般不用接PLC實(shí)際的負(fù)載(如接觸器、電磁閥等)?？梢愿鶕?jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開(kāi)關(guān)或按鈕來(lái)模擬實(shí)際的反饋信號(hào)，如限位開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的接通和斷開(kāi)。此程序使用STEP 7-Micro_WIN V3.1&3.2&4.0模擬器V2.0進(jìn)行模擬調(diào)試，S7-224及三個(gè)模擬量輸出模塊，按啟動(dòng)按鈕五模擬量輸出0.45V,0.46V,0.47V,0.48V,0.49V電壓同時(shí)五個(gè)指示燈亮，按加速按鈕五模擬量輸出電壓同時(shí)變大直至9

12、.24V,9.43V,9.61V,9.80V,9.98V。按減速按鈕五個(gè)模擬量輸出電壓同時(shí)減小。按急停按鈕程序輸出為零。按停止按鈕程序停止。在調(diào)試過(guò)程中可能出現(xiàn)五個(gè)模擬量輸出一樣，模擬量輸出成負(fù)數(shù)，模擬量輸出變化過(guò)快，解決辦法是（1）設(shè)置變量時(shí)分開(kāi)設(shè)（2）限制電機(jī)的最大最小轉(zhuǎn)速（3）修改定時(shí)器及程序。6.2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試完成上述的工作后，將PLC安裝在控制現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行聯(lián)機(jī)總調(diào)試，在調(diào)試過(guò)程中將暴露出系統(tǒng)中可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問(wèn)題，以及PLC的外部接線圖和梯形圖程序設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，應(yīng)對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)加以解決。如果調(diào)試達(dá)不到指標(biāo)要求，則對(duì)相應(yīng)硬件和軟件部分作適當(dāng)調(diào)整，通常只需要修改程序就

13、可能達(dá)到調(diào)整的目的。全部調(diào)試通過(guò)后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的考驗(yàn)，系統(tǒng)就可以投入實(shí)際的運(yùn)行了7、 結(jié)束語(yǔ)兩周的課程設(shè)計(jì)終于結(jié)束了，說(shuō)實(shí)話，剛開(kāi)始的時(shí)候，大腦一點(diǎn)頭緒也沒(méi)有，啥也不知道，本來(lái)上學(xué)期的PLC的課程學(xué)的就不怎么樣，畫(huà)圖軟件不怎么會(huì)使用，再加上一個(gè)寒假，所學(xué)的東西更是忘得一干二凈。但是既然任務(wù)，作為一個(gè)學(xué)生，我必須要去完成。前一周，我主要是看書(shū)回憶起以前的知識(shí)，然后再在網(wǎng)上查找資料，參考網(wǎng)上的設(shè)計(jì)，才逐漸對(duì)我們的課設(shè)有了一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，明白了電路圖的結(jié)構(gòu)，知道各種元件的標(biāo)準(zhǔn)的畫(huà)法及標(biāo)注。但是在制作的過(guò)程中，又遇到了許多困難，不知道電路圖的設(shè)計(jì)，元件的選型不知道選什么型號(hào)，編程也有不少困難，課設(shè)進(jìn)

14、入最艱難的階段。還好有周二的一次答疑，老師對(duì)我們的問(wèn)題進(jìn)行集中討論，使我們豁然開(kāi)朗，靈臺(tái)透明。解決了我以前的所有問(wèn)題，然而，就在 課設(shè)進(jìn)行下一步的時(shí)候，新的問(wèn)題又接踵而至，電路圖中仍有不會(huì)畫(huà)的地方，編程也有不明白的時(shí)候，選型不知道選啥好了。但是，我有一群團(tuán)結(jié)互助的同學(xué)，當(dāng)有不明白的地方，我們相互商討，就這樣，你一言我一語(yǔ)，正確的答案呼之欲出，課設(shè)也逐步完善。課設(shè)雖然很辛苦，很頭疼，但是收獲也不少。能夠讓我把以前的知識(shí)重新回顧一遍，以前沒(méi)有弄懂的知識(shí)現(xiàn)在搞懂，感覺(jué)真是挺爽的。更為重要的是，課設(shè)讓我們的動(dòng)手動(dòng)腦能力有所提高，以前的課本理論知識(shí)像是碎片，但是課設(shè)卻把它們完美的結(jié)合在一起，而且化理論為實(shí)踐，讓我們提前進(jìn)去日后的工作中去，這一點(diǎn)是理論課所不能做到的。此外，我們?cè)谔幚韱?wèn)題上的能力也大幅提高，遇到問(wèn)題，先問(wèn)問(wèn)自己為什么？把大問(wèn)題化解為小問(wèn)題，然后再逐個(gè)解決。有時(shí)候與同學(xué)的合作很重要，尤其是在自己茫然無(wú)知的時(shí)候，自己又擔(dān)心不能完成任務(wù)，與別人合作可能是最佳選擇，自己的觀點(diǎn)不一定是對(duì)的，只有和別人比較之后才能感覺(jué)自己與別人的差異，才能判斷自