機械滑臺工藝設計流程控制系統(tǒng)設計

...wd......wd......wd...電氣與自動化工程學院實訓評分表課程名稱：PLC控制技術(shù)實訓實訓題目：機械滑臺工藝流程控制系統(tǒng)設計〔B〕班級：學號：姓名：工程評分比例得分平時表現(xiàn)30%綜合型工程辯論50%實訓報告20%總成績指導教師：2015年07月10日常熟理工學院電氣與自動化工程學院《PLC控制技術(shù)》實訓題目：機械滑臺工藝流程控制系統(tǒng)設計〔B〕姓名：學號：班級：指導教師：起止日期：2015.06.29—2015.07.10目錄一、任務書二、根基實訓工程一2.1由外接的電位器控制······················································052.2由PLC的模擬量輸出控制··················································07三、根基實訓工程二3.1整體方案································································103.2流程圖··································································103.3程序····································································113.4調(diào)試步驟與結(jié)果··························································11四、綜合型自主實訓工程4.1整體方案································································124.2系統(tǒng)變量定義及分配表····················································124.3工藝流程································································134.4流程圖··································································144.5變頻器參數(shù)設置··························································144.6PLC的選型······························································154.7PLC的外部接線圖·························································154.8梯形圖及組態(tài)王上位機監(jiān)控畫面···········································164.9調(diào)試步驟與結(jié)果·························································35五、收獲、體會六、參考文獻一、《PLC控制技術(shù)》實訓任務書〔五〕題目：機械滑臺工藝流程控制系統(tǒng)設計〔B〕實訓學生需要完成2個根基實訓工程和1個綜合型自主實訓工程的訓練。一、根基實訓工程一：變頻器對電機的運行控制一〕實訓目的1、進一步穩(wěn)固掌握PLC根本指令功能的及其運用方法；2、根據(jù)實訓設備，熟練掌握PLC的外圍I/O設備接線方法；3、掌握異步電動機變頻調(diào)速原理，熟悉變頻器的用法。二)實訓設備PLC主機單元模塊、電位器、MM440(或MM420)變頻器、個人計算機PC、PC/PPI編程電纜。三)工藝控制要求使用變頻器實現(xiàn)異步電動機的可逆調(diào)速控制，即可以電動機可正反向運行、調(diào)速和點動功能。參考電氣原理圖見教材p85，速度控制有兩種方式：〔1〕由外接的電位器控制，〔2〕由PLC的模擬量輸出通道控制。四)實訓步驟1、進展PLC的I/O地址分配，并畫出變頻器對電機控制的PLC控制系統(tǒng)的接線圖。2、設計由PLC控制的梯形圖程序。3、輸入自編程序，上機調(diào)試、運行直至符合動作要求。二、根基實訓工程二：模擬量采集與數(shù)據(jù)處理的綜合應用一〕實訓目的1、掌握PLC中模擬量輸入、輸出的根本工作原理；2、掌握數(shù)據(jù)處理指令的運用方法；3、熟悉組態(tài)王與PLC的連接使用。二〕實訓設備PLC主機單元模塊、電位器、萬用表、個人計算機PC、PC/PPI編程電纜。三〕實訓工程原理與要求1、用擴展模塊中的電位器模擬溫度測量變送器，假設當溫度是0℃時，對應電位器輸出0V電壓，假設當溫度是100℃時，對應電位器輸出電壓10V。用CPU224XP的模擬量輸入通道采集電位器電壓，進展標度變換，將轉(zhuǎn)換后的溫度值存儲在變量存儲器中，并在組態(tài)界面上顯示出具體溫度。2、用PLC模擬量輸出通道控制電動執(zhí)行器，執(zhí)行器開度設置為0%時，輸出電壓為0V，執(zhí)行器開度為100%時，輸出電壓10V。執(zhí)行器開度控制量的多少采用組態(tài)王軟件輸入，觀察模擬量輸出的數(shù)值，并用萬用表測量輸出電壓值。四〕實訓工程的步驟1、根據(jù)工程要求擬定I/O地址分配表，畫出外部接線圖，并進展接線圖線路連接。2、設計梯形圖程序，調(diào)試并記錄數(shù)據(jù)。輸入輸出電壓AIW溫度值〔℃〕執(zhí)行器開度AQW電壓〔V〕0V04V40%6V60%8V80%10V100%三、綜合型自主實訓工程：機械滑臺工藝流程控制系統(tǒng)設計一〕實訓工程工藝要求：本課題要求：采用S7-200系列PLC和圓工作臺-旋轉(zhuǎn)編碼器實驗模塊完成控制任務。圓工作臺模擬機械滑臺，圓工作臺運動由PLC通過控制變頻器拖動三相異步電動機實現(xiàn)。工作臺的工藝流程由任課教師指定。SQ1~SQ4為接近開關(guān)?？刂埔螅簣A工作臺運行狀態(tài)分為三種方式：手動、單步和自動循環(huán)三種控制方式。其中，運行方式由旋轉(zhuǎn)開關(guān)SA選擇。運行方式切換時，滑臺應立即停頓運行。PLC正常運行時用燈HLX指示其工作正常。要啟動滑臺運行，必須先按啟動按鈕SB1，啟動潤滑泵運行〔用燈HLS指示〕。然后才能控制滑臺運動。按急停按鈕停頓滑臺的全部運行。手動控制：〔點動〕手動控制指示燈亮，按住SBS，工作臺前進〔圓工作臺順時針轉(zhuǎn)〕；按住SBX，工作臺后退〔逆時針〕?！菜砷_按鈕立即停頓〕單步運行：單步運行指示燈亮，滑臺位于初始原點，按下啟動按鈕SBQ，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到下一步，完成該步的任務后，自動停頓工作并停留在該步，再按一下啟動按鈕，又往前走一步。按停頓按鈕SB2，立即停頓運行。〔流程中出現(xiàn)的暫停也應算一步〕自動循環(huán)控制：自動循環(huán)燈亮，滑臺位于初始原點，按動啟動按鈕SBQ，按工藝流程自動循環(huán)運行，運行一周后回到原點后暫停5秒后再接著運行，按停頓按鈕SB2，立即停頓運行。工藝流程中暫停延時需要用指示燈以1HZ的頻率閃爍指示。二〕目的通過本次實訓使學生掌握：1〕Step7－Micro/Win32編程軟件的使用方法和梯形圖、SFC圖編程語言的運用；2〕實際程序的設計及實現(xiàn)方法；3〕程序的調(diào)試和運行操作技術(shù)。從而提高學生對PLC控制系統(tǒng)的設計和調(diào)試能力。三〕內(nèi)容與要求1、通過根本簡單實驗熟悉與本設計相關(guān)的實驗臺模塊；2、機械滑臺工藝流程控制系統(tǒng)設計；3、硬件接線圖、程序清單；4、采用順序功能圖〔SFC圖〕進展設計或經(jīng)歷設計法；5、設計組態(tài)王上位機監(jiān)控畫面，對工作過程進展顯示；6、工藝流程為：〔此處放置指導教師指定的工藝流程〕四、實訓報告要求報告應采用統(tǒng)一的報告紙書寫，應包括評分表、封面、目錄、正文、收獲、參考文獻〔并按此順序裝訂〕。報告中提供如下內(nèi)容：1、目錄2、正文〔1〕實訓任務書；〔2〕實訓內(nèi)容，三個任務分別寫a、每個實訓任務的總體設計方案〔應有PLC的選型及依據(jù)〕b、I/O分配表，PLC外部接線圖，程序中使用的元件及功能表；c、程序控制的SFC圖、梯形圖或指令表清單，注釋說明；d、調(diào)試、運行及其結(jié)果；3、收獲、體會4、參考文獻〔注意實訓報告原則上手寫，允許打印，但雷同者的零分處理〕五、實訓進度安排周次工作日工作內(nèi)容第一周1布置實訓任務，查找相關(guān)資料，熟悉實驗臺。2完成兩個根基實訓工程。3根據(jù)綜合型實訓任務，完成總體設計方案〔硬件選型、分配IO點等〕4完成硬件接線，編寫程序并調(diào)試5編寫程序并調(diào)試第二周1編寫程序并調(diào)試2編寫程序并調(diào)試3編寫程序并調(diào)試及準備實訓報告4完成報告并于下午兩點之前上交5辯論本實訓共需兩周時間六、實訓考核方法本實訓總分值為100分，其中實訓平時表現(xiàn)〔含2個根基實訓工程完成情況〕30%、綜合型實訓工程辯論50%，實訓報告20%。二、變頻器對電機的運行控制2.1由外接的電位器控制2.1.1MM440變頻器的數(shù)字輸入端口MM440變頻器有3個數(shù)字輸入端口，具體如圖2-1所示：圖2-1MM440變頻器的數(shù)字輸入端口2.1.2PLC與變頻器的接線圖，具體如圖2-2所示：圖2-2PLC與變頻器的接線圖2.1.3變頻器的模擬量輸入端口接線圖，具體如圖2-3所示：圖2-3變頻器的模擬量輸入端口接線圖2.1.4參數(shù)設置〔1〕、設定P0010＝30和P0970＝1，按下P鍵，開場復位，復位過程大約3min，這樣就可保證變頻器的參數(shù)回復到工廠默認值。〔2)、設置電動機參數(shù)，為了使電動機與變頻器相匹配，需要設置電動機參數(shù)。電動機參數(shù)設置見下表。電動機參數(shù)設定完成后，設P0010=0，變頻器當前處于準備狀態(tài)，可正常運行。參數(shù)號出廠值設置值說明P000311設定用戶訪問級為標準級P001001快速調(diào)試P010000功率以KW表示，頻率為50HzP0304230380電動機額定電壓〔V〕P03053.251.05電動機額定電流〔A〕P03070.750.37電動機額定功率〔KW〕P03105050電動機額定頻率〔Hz〕P031101400電動機額定轉(zhuǎn)速〔r/min〕2.1.5設置面板操作控制參數(shù)參數(shù)號出廠值設置值說明P000311設用戶訪問級為標準級P001000正確地進展運行命令的初始化P000407命令和數(shù)字I/OP070021由鍵盤輸入設定值〔選擇命令源〕P000311設用戶訪問級為標準級P0004010設定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器P100021由鍵盤〔電動電位計〕輸入設定值P108000電動機運行的最低頻率(Hz)P10825050電動機運行的最高頻率(Hz)P000312設用戶訪問級為擴展級P0004010設定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器P1040520設定鍵盤控制的頻率值(Hz)P1058510正向點動頻率(Hz)P1059510反向點動頻率(Hz)P1060105點動斜坡上升時間〔s〕P1061105點動斜坡下降時間〔s〕2.1.6變頻器運行操作〔1〕變頻器啟動：在變頻器的前操作面板上按運行鍵。〔2〕正反轉(zhuǎn)：電動機的轉(zhuǎn)速〔運行頻率〕及旋轉(zhuǎn)方向可直接通過按前操作面板上的鍵∕減少鍵〔▲/▼〕來改變?！?〕速度調(diào)節(jié)：由外接的滑動變阻器控制?！?〕點動運行：由變頻器前操作面板上的點動鍵控制?！?〕電動機停車：由變頻器的前操作面板上按停頓鍵控制。2.2由PLC的模擬量輸出控制MM440變頻器的“1〞、“2〞輸出端為用戶的給定單元提供了一個高精度的+10V直流穩(wěn)壓電源?？衫棉D(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電位器串聯(lián)在電路中,調(diào)節(jié)電位器,改變輸入端口AIN1+給定的模擬輸入電壓,變頻器的輸入量將緊緊跟蹤給定量的變化,從而平滑無極地調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的大小。MM440變頻器為用戶提供了模擬輸入端口，即端口“3〞、“4〞，通過設置P0701的參數(shù)值，使數(shù)字輸入“5〞端口據(jù)有正轉(zhuǎn)控制功能；通過設置P0702的參數(shù)值，使數(shù)字輸入“6〞端口具有反轉(zhuǎn)控制功能；模擬輸入“3〞、“4〞端口外接電位器，通過“3〞端口輸入大小可調(diào)的模擬電壓信號，控制電動機轉(zhuǎn)速的大小。即由數(shù)字輸入端控制電動機轉(zhuǎn)速的方向，由模擬輸入端控制轉(zhuǎn)速的大小。2.2.1變頻器模擬信號控制接線圖，具體如圖2-4所示：圖2-4變頻器模擬信號控制接線圖2.2.2參數(shù)設置設置模擬信號操作控制參數(shù)，模擬信號操作控制參數(shù)設置見下表：參數(shù)號出廠值設置值說明P000311設用戶訪問級為標準級P000407命令和數(shù)字I/OP070022命令源選擇由端子排輸入P000312設用戶訪問級為擴展級P000407命令和數(shù)字I/OP070111ON接通正轉(zhuǎn)，OFF停頓P070212ON接通反轉(zhuǎn)，OFF停頓P000311設用戶訪問級為標準級P0004010設定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器P100022頻率設定值選擇為模擬輸入P108000電動機運行的最低頻率〔HZ〕P10825050電動機運行的最高頻率〔HZ〕2.2.3變頻器速度由PLC的模擬量輸出通道控制將變頻器上的AIN+、AIN-端與PLC模擬量輸出通道的V和AQM端相連，用MOVW指令將0~32000的數(shù)字量送入AQW0，相當于在AIN+、AIN-之間所加的模擬電壓信號在0~10V之間變化，從而控制變頻器的頻率在0~50Hz之間變化。2.2.4梯形圖三、模擬量采集與數(shù)據(jù)處理的綜合應用3.1整體方案〔1〕、用擴展模塊中的電位器模擬溫度測量變送器，假設當溫度是0℃時，對應電位器輸出0V電壓，假設當溫度是100℃時，對應電位器輸出電壓10V。用CPU224XP的模擬量輸入通道采集電位器電壓，進展標度變換，將轉(zhuǎn)換后的溫度值存儲在變量存儲器中?！?〕、用PLC模擬量輸出通道控制電動執(zhí)行器，執(zhí)行器開度設置為0%時，輸出電壓為0V，執(zhí)行器開度為100%時，輸出電壓10V。觀察模擬量輸出的數(shù)值，并用萬用表測量輸出電壓值。3.2流程圖3.3程序圖3.4調(diào)試步驟與結(jié)果輸入輸出電壓AIW0溫度值〔℃〕執(zhí)行器開度AQW0電壓〔V〕0V4800004V128004040%1280046V192316060%192005.988V257928080%256007.9710V31808100100%320009.98四、綜合型自主實訓工程4.1整體方案采用S7-200系列PLC和圓工作臺-旋轉(zhuǎn)編碼器實驗模塊完成控制任務。圓工作臺模擬機械滑臺，圓工作臺運動由PLC通過控制變頻器拖動三相異步電動機實現(xiàn)。4.2系統(tǒng)變量定義及分配表4.2.1系統(tǒng)變量定義I為輸入繼電器，輸入繼電器位于PLC的輸入過程映像存放器區(qū)其外部有一對物理的輸入端子與之對應，該觸點用于承受并存儲外部輸入的開關(guān)信號〔在此程序中有限位開關(guān)、按鈕〕，當外部的開關(guān)信號閉合，則輸入繼電器的線圈得電，在程序中其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。常開和常閉軟觸點可以在編程中任意使用，次數(shù)不受限制。Q為輸出繼電器，輸出繼電器位于PLC的輸處過程映像存放器區(qū)其外部有一對物理的輸出端子與之對應。它的作用是具有一常開觸點用于向外部負載發(fā)送信號，每一輸出繼電器的常開硬觸點與可編程控制器的一個輸出點相連直接驅(qū)動負載，它也提供了無數(shù)的常開和常閉軟觸點用于編程。在此程序中轉(zhuǎn)盤的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和手動、單步、循環(huán)等指示燈均由輸出繼電器控制。M為通用輔助繼電器〔或中間繼電器〕，它位于PLC存儲器的位存儲區(qū)，它是由軟件來實現(xiàn)的，用于狀態(tài)暫存，移位輔助運算及賦予特殊功能的一類編程元件，其作用類似于繼電接觸控制系統(tǒng)中的中間繼電器，它在PLC中沒有外部的輸入端子或輸出端子與之對應，因此不受外部信號的直接控制其觸點也不能直接驅(qū)動外部負載。絕大多數(shù)的繼電器線圈由用戶程序驅(qū)動。T為定時器，定時器是可編程序控制器中的重要的編程軟件，是累計時間增量的內(nèi)部器件。使用時要提前輸入時間設定值，當定時器的輸入條件滿足時開場計時，當前值按一定的時間單位從0開場增加，當定時器的當前值到達設定值則觸點動作。利用定時器的觸點就可以完成所需要的定時控制任務。4.2.2IO分配輸入設備輸出設備序號名稱代號地址序號名稱代號地址1啟動開關(guān)SB1I1.01電機正轉(zhuǎn)DIN1Q0.32停頓開關(guān)SB2I1.12電機反轉(zhuǎn)DIN2Q0.43單步模式開關(guān)SA0I0.03手動指示燈D0Q0.54手動模式開關(guān)SA1I0.14單步指示燈D1Q0.65循環(huán)模式開關(guān)SA2I0.25循環(huán)指示燈D2Q0.76限位開關(guān)1SQ1I0.36暫停指示燈D3Q1.07限位開關(guān)2SQ2I0.48限位開關(guān)3SQ3I0.69限位開關(guān)4SQ4I0.710手動前進PB0I1.211手動后退PB1I1.34.3工藝流程4.4流程圖4.5變頻器參數(shù)設置參數(shù)號出廠值設置值說明P000311設用戶訪問級為標準級P000407命令和數(shù)字I/OP070022命令源選擇由端子排輸入P000312設用戶訪問級為擴展級P000407命令和數(shù)字I/OP070111ON接通正轉(zhuǎn)，OFF停頓P070212ON接通反轉(zhuǎn)，OFF停頓P000311設用戶訪問級為標準級P0004010設定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器P100022頻率設定值選擇為模擬輸入P108000電動機運行的最低頻率〔HZ〕P10825050電動機運行的最高頻率〔HZ〕P1120100斜坡上升時間〔s〕P1121100斜坡下降時間〔s〕4.6PLC的選型在選擇PLC機型，主要考慮以下幾個方面：〔1〕、功能的選擇：I/O點數(shù)確實定，統(tǒng)計被控系統(tǒng)的開關(guān)量、模擬量的I/O點數(shù)，并考慮以后的擴大〔一般加上10%-20%的備用量〕，從而選擇PLC的I/O點數(shù)和輸出規(guī)格?！?〕、內(nèi)存的估算：存儲容量=開關(guān)量輸入點x10+開關(guān)量輸出點x8+模擬通道x100+定時器/計數(shù)器數(shù)量x2+通信接口數(shù)x300+備用量，所用到輸入點數(shù)10個，輸出點數(shù)17個；在對上述系統(tǒng)功能進展綜合分析后，考慮輸入輸出端子決定采用西門子S7-200并且采用CPU224XP便能滿足要求。4.7PLC的外部接線圖模式0I0.0Q0.5I0.1Q0.6I0.2Q0.7I0.3Q1.0I0.4I0.6Q0.3模式0I0.0Q0.5I0.1Q0.6I0.2Q0.7I0.3Q1.0I0.4I0.6Q0.3I0.7Q0.4I1.0Q0.0I1.1Q0.2I1.2I1.3+24V模式1模式1變頻器SQ1模式2變頻器SQ1模式2PLCS7-200DIN1DIN2DIN3DIN4SQ2PLCS7-200DIN1DIN2DIN3DIN4SQ2SQ3SQ3啟動SQ4啟動SQ4停頓停頓點動正轉(zhuǎn)點動正轉(zhuǎn)QL+點動反轉(zhuǎn)QL+點動反轉(zhuǎn)4.8梯形圖及組態(tài)王上位機監(jiān)控畫面4.8.1梯形圖4.8.2單步運行4.8.3循環(huán)運行4.9調(diào)試步驟與結(jié)果〔1〕、按電路圖接線，接通電源，下載PLC程序?！?〕、旋鈕開關(guān)選擇運行模式〔3〕、按啟動按鈕SB1，按停頓按鈕SB2停頓運行?！?〕、手動控制：選擇手動模式，手動控制指示燈亮。按住PB0，工作臺前進〔圓工作臺順時針轉(zhuǎn)〕；按住PB1，工作臺后退〔逆時針〕，松開按鈕立即停頓?！?〕、單步運行：選擇單步運行模式，按SB1圓臺回起始位置，之后按一次PB0，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到下一步?！?〕、循環(huán)控制：選擇循環(huán)模式，按動啟動按鈕SBQ，按工藝流程自動循環(huán)運行，運行一周后回到原點后暫停5秒后