变频器和PLC来对电机的控制与 用PLC实现三节传送带的操作与SMART 700触摸屏实现对三节传送带控制系统的操作.docx
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变频器和PLC来对电机的控制与用PLC实现三节传送带的操作与SMART700触摸屏实现对三节传送带控制系统的操作
综合设计实验报告
2011—2012学年第2学期
题目1用变频器和PLC来对电机的控制
题目2用PLC实现三节传送带的操作
题目3用SMART700触摸屏实现对三节传送带控制系统的操作
院(系、部)电气与控制工程学院
专业及班级自动化
姓名
学号
完成日期:
2012年3月2日
目录
综合设计实验任务书-----------------------------------------
绪论----------------------------------------------------
综合设计实验内容---------------------------------------
一.设计要求---------------------------------------------
二.设计任务和目的--------------------------------------
三.课题要求--------------------------------------------
四.控制要求---------------------------------------------
五.总体设计方案------------------------------------------
六.硬件部分设计-----------------------------------------
七.软件部分设计------------------------------------------
八.调试过程和结果----------------------------------------
九.心得体会-------------------------------------------------
参考文献------------------------------------------------
变频器与PLC综合设计实验任务书
西门子(SIEMENS)公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛,在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。
西门子(SIEMENS)公司的PLC产品包括LOGO,S7-200,S7-300,S7-400,工业网络,HMI人机界面,工业软件等。
西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化,具有网络通信能力,功能更强,可靠性更高。
自动化专业毕业生,以后将主要从事与生产有关的电气控制。
因此本课程设计将实际生产中得到广泛应用的PLC、变频器与所学的电机拖动课程相结合,这样我们便通过亲手实践得以了解交流电动机的变频调速性能,从动手接线,实验过程中的调试,与发现解决问题等这一完整的实验过程,培养我们正确的设计思想,以达到提升我们的综合能力、动手能力、文献资料查阅能力的作用,从而培养和提高我们的独立工作能力及解决实际问题的能力。
本实验加深对三相异步电动机的认识,并熟悉变频器接线与工作原理。
通过本课程设计不仅仅是要求我们完成所规定的题目要求,同时还要培养我们养成良好的科学态度和严谨的设计习惯。
我们将主要完成以下内容要求:
1.设计思想和设计说明;
2.硬件原理框图;
3.硬件原理图与其软件配合介绍;
4.程序流程图及源程序清单等。
绪论
西门子PLC具有体积小、组装灵活、编程简单、抗干扰能力强及可靠性高等诸多优点,PLC联机控制变频器目前在工业自动化系统中是一种较为常见的应用。
随着现代化的程度提高,对变频器的应用会更加普及,使用好变频器是一门实践性很强的学问。
了解西门子MM420型变频器的结构、安装及接线的基本知识,进而学会使用变频器的基本技能,包括参数设定和操作方法,控制回路接线端子的设置,接线及智能化功能,功能参数的设置,变频器的维护等进行实际操作培训,可以触类旁通掌握其他厂家变频器的使用方法和技能。
将实际生产中得到广泛应用的变频器与所学的电机拖动课程相结合,得以了解交流电动机的变频调速性能,可使我们将所学过知识通过理论与实际联系起来,从动手接线,实验过程中的调试,与发现解决问题等这一完整的实验过程,能够很好的培养我们正确的设计思想,使我们充分发挥主观能动性,去独立解决实际问题,以达到提升我们的综合能力、动手能力、文献资料查阅能力的作用,从而培养和提高我们的独立工作能力及解决实际问题的能力。
本实验加深对三相异步电动机的认识,并熟悉变频器接线与工作原理。
综合设计实验内容
一.设计思想
1.实验一:
用变频器和PLC来对电机的控制
有一台三相异步电动机,功率为0.75KW,额定电流为1.8A,电机极对数为1,变频器型号为MM420。
进行多段速度控制,通过变频器参数设置和外端子接线来控制变频器的运行输出频率来达到电动机多段速度运行控制的目的。
2.实验二:
用PLC实现三节传送带的操作
本实验模拟实际传送带,一级皮带将物品传送到二级皮带上,二级皮带开始负责运送,接着二级皮带又将物品传送到三级皮带上。
一般都不会把货物留在传送带上,所以我们编制程序的时候要考虑到实际情况,工作结束的时候,要顺次延时,将皮带上的物品传送完。
当下部传送带出故障的时候,上面的传送带都要立刻停止传送,防止物品的堆积,而下部皮带则要先完成这一次的任务后才能停止。
3.实验三:
用SMART700触摸屏实现对三节传送带控制系统的操作
将模块的+24V接S7-224XP控制模块的+24V,模块的COM接S7-224XP控制模块的COM端,S7-224XP控制模块的数字量输入端和数字量输出端的1M端和2M端分别与S7-224XP控制模块COM端连接,S7-224XP控制模块数字量输出端的1L+端和2L+端与S7-224XP控制模块+24V端,打开24V的电源开关,模块即通电。
将S7-224XP控制模块的+24V和COM分别连接到触摸屏模块的+24V和COM,打开24V的电源开关,触摸屏模块即通电。
将触摸屏模块的RS-485口和S7-224XP控制模块的RS-485口通过通讯线连接,即可实现触摸屏模块和S7-224XP控制模块之间的通讯。
二.实验一:
用变频器和PLC来对电机的控制
1.1设计要求
用PLC控制变频器MM420实现六段速度调节,通过变频器参数设置和外端子接线来控制变频器的运行输出频率来达到电动机六段速度运行控制的目的。
频率和运行时间参数如表1-1所示:
表1-1频率和运行时间参数
方向
频率
时间
正转
15HZ
60S
正转
50HZ
100S
正转
30HZ
70S
反转
25HZ
100S
反转
40HZ
60S
反转
30HZ
250S
1.2设计任务和目的
1)熟悉变频器的基本使用控制要求,如电机的启动与停止等;
2)掌握变频器的多段速度控制的连接与有关参数的设置;掌握面板操作和外部端子的多段速度控制运行技能。
3)通过用PLC和变频器实现电机的多段速度控制实验,熟悉变频器的工作原理和使用方法。
1.3课题要求
有一台三相异步电动机,型号为MM420。
对此三相异步电动机进行六段速度控制,通过变频器参数设置和外端子接线来控制变频器的运行输出频率来达到电动机六段速度运行控制的目的。
电机运行状态如图1.1所示。
正转
50HZ(100s)
30HZ(70s)30HZ(250s)
15HZ(60s)
t
25HZ(100s)
反转
40HZ(60s)
图1.1
1.4控制要求
通过PLC编程使PLC的Q0.1、Q0.2、Q0.3分别控制变频器数字输入端1、2、3的状态,从而达到控制电机的运行状态。
当按下启动按钮I0.4时,电机自动依照图1.3实现六段调速。
1.5总体设计方案
本设计对变频器的操作是基础,主要包含恢复出厂设置,数字端口设置,设定固定频率等;PLC的数字端口Q0.0、Q0.1、Q0.2分别对应变频器的三个数字端口,通过定时控制三个端口的组合机可实现六段固定频率的顺时运行。
(1)变频器运行状态参数设置,如表1-2:
参数号
值
设定值含义说明
1
P0010
30
恢复工厂缺省设置
P0970
1
全部参数复位
2
P0003
2
用户访问为扩展级
3
P0701
17
数字输入1选择固定频率
P0702
17
数字输入2选择固定频率
P0703
17
数字输入3选择固定频率
4
P1000
3
频率设定值选择,固定频率设定
5
P1001
频率1
固定频率设定1(HZ)
P1002
频率2
固定频率设定2(HZ)
P1003
频率3
固定频率设定3(HZ)
P1004
频率4
固定频率设定4(HZ)
P1005
频率5
固定频率设定5(HZ)
P1006
频率6
固定频率设定6(HZ)
P1007
频率7
固定频率设定7(HZ)
(2)由表1-2可以看出,通过设置参数P1001~P1007的值,就可以实现不同频率的设定。
在用PLC编程程序时,我们将Q0.1、Q0.2、Q0.3的输出端分别连接数字输入端1、2、3,通过Q0.1、Q0.2、Q0.3的输出来控制并使P1001~P1007中的任一个作用,达到固定频率的输出。
为了简化程序的编写,我们将变频器参数与数字输入端、PLC输出端口的对应关系的设定如如表1-3所示:
表1-2变频器运行状态参数设置
变频器参数
数字输入端1(Q0.1)
数字输入端2(Q0.2)
数字输入端3(Q0.3)
频率(HZ)
时间(s)
P1001
1
0
0
15
60(T34)
P1003
1
1
0
50
100(T35)
P1007
1
1
1
30
70(T36)
P1006
0
1
1
-25
100(T37)
P1004
0
0
1
-40
60(T38)
P1002
0
1
0
30
250(T39)
表1-3数字输入端、PLC输出端口的对应关系
1.6硬件部分设计
1.7软件部分设计
1.8调试过程和结果
按照硬件连接图接线,有表1-2设置变频器运行参数,下载程序至PLC后,按下启动按钮I0.4,发现电动机如期按照图1.1的情况运行。
(注:
在上述程序中,我们将每个定时器的时间都缩减了一半。
)
三.实验二:
用PLC实现三节传送带的操作
2.1设计要求
控制三段传送带的启动/停止运行,以及故障时的相应操作,达到掌握S7-200PLC的基本操作,如定时器,点动自锁等。
根据表2-1编写程序:
表2-1
输入
输出
名称
PLC输入点
名称
PLC输出点
启动停止开关
I0.4
电机1
Q0.1
故障1
I0.5
电机2
Q0.2
故障2
I0.6
电机3
Q0.3
故障3
I0.7
故障1指示灯
Q0.4
故障2指示灯
Q0.5
故障3指示灯
Q0.6
2.2设计任务和目的
用PLC实现三节传送带的操作
1)熟悉PLC编程环境,掌握如何在线监控程序运行状态。
2)熟悉PLC装置及可编程控制器的外部接线方法。
3)通过用PLC控制三节传送带,了解现实三节传送带的工作原理。
2.3课题要求
模拟实际传送带,一级皮带将物品传送到二级皮带上,二级皮带开始负责运送,接着二级皮带又将物品传送到三级皮带上。
一般都不会把货物留在传送带上,所以我们编制程序的时候要考虑到实际情况,工作结束的时候,要顺次延时,将皮带上的物品传送完。
当下部传送带出故障的时候,上面的传送带都要立刻停止传送,防止物品的堆积,而下部皮带则要先完成这一次的任务后才能停止。
2.4控制要求
当开关打到启动时,传送带3开始运行;传送带3运行1s后,传送带2运行;传送带2运行1s后,传送带1开始运行,此后三条传送带一起运行。
然后再分别通过如下操作实现控制要求:
(1)当按下故障1按钮时,传送带1停止运行,故障1指示灯L1亮,2s后传送带2停止运行,4s后传送带3停止运行;
(2)当按下故障2按钮时,传送带1和传送带2停止运行,故障2指示灯L1亮,2s后传送带3停止运行;
(3)当按下故障3按钮时,传送带1、传送带2、传送带3都停止运行;
(4)当开关打到停止时,传送带1停止运行,2s后传送带2停止运行,接着2s后传送带3停止运行。
2.5总体设计方案
用开关I0.4控制三节传送带的启动、停止,I0.5、I0.6、I0.7分别控制故障1、故障2、故障3,且Q0.5、Q0.6、Q0.7依次代表故障灯1、故障灯2、故障灯。
定时器T37、T38用于设置三节传送带的顺序启动,T41,T42用于故障情况下的顺序停止。
2.6硬件部分设计
2.7软件部分设计
2.8调试过程和结果
当开关打到启动时,传送带3开始运行;传送带3运行1s后,传送带2运行;传送带2运行1s后,传送带1开始运行,此后三条传送带一起运行。
然后再分别通过如下操作实现控制要求:
(1)当按下故障1按钮时,传送带1停止运行,故障1指示灯L1亮,2s后传送带2停止运行,4s后传送带3停止运行;
(2)当按下故障2按钮时,传送带1和传送带2停止运行,故障2指示灯L1亮,2s后传送带3停止运行;
(3)当按下故障3按钮时,传送带1、传送带2、传送带3都停止运行;
(4)当开关打到停止时,传送带1停止运行,2s后传送带2停止运行,接着2s后传送带3停止运行。
四.实验三:
用Smart700触摸屏实现对三节传送带控制系统操作
3.1设计要求
熟悉Wincc组态软件的使用,实现触摸屏Smart700的操作,最后于实验课题“三段传送带”实现触摸屏对PLC的控制。
3.2设计任务和目的
用PLC和触摸屏实现三节传送带的操作。
1)熟悉PLC编程环境,掌握如何在线监控程序运行状态。
2)熟悉PLC装置及可编程控制器的外部接线方法。
3)熟悉使用Winccflexible2008SP组态软件。
4)通过用PLC和触摸屏控制三节传送带,了解现实三节传送带的工作原理,熟悉触摸屏的使用方法和工作原理。
3.3课题要求
将模块的+24V接S7-224XP控制模块的+24V,模块的COM接S7-224XP控制模块的COM端,S7-224XP控制模块的数字量输入端和数字量输出端的1M端和2M端分别与S7-224XP控制模块COM端连接,S7-224XP控制模块数字量输出端的1L+端和2L+端与S7-224XP控制模块+24V端,打开24V的电源开关,模块即通电。
将S7-224XP控制模块的+24V和COM分别连接到触摸屏模块的+24V和COM,打开24V的电源开关,触摸屏模块即通电。
将触摸屏模块的RS-485口和S7-224XP控制模块的RS-485口通过通讯线连接,即可实现触摸屏模块和S7-224XP控制模块之间的通讯。
3.4控制要求
当按下触摸屏上的启动按钮时,正常启动传送带顺时针运转:
传送带3运行1s后,传送带2运行,接着1s后传送带1顺时针运行,此时三条传送带一起顺时针运转;
当按下触摸屏上的故障1按钮时,传送带1停止运行,故障1指示灯L1亮,2s后传送带2停止运行,再2s后传送带3停止运行;
当按下触摸屏上的故障2按钮时,传送带2停止运行,故障2指示灯L1亮,2s后传送带3停止运行;
当按下触摸屏上的故障3按钮时,传送带3停止运行;
当按下触摸屏上的停止按钮时,传送带1停止运行,2s后传送带2停止运行,接着2s后传送带3停止运行。
3.5总体设计方案
此次实验是用触摸屏直接控制三节传送带,首先将梯形图下载到PLC控制器中,再按照梯形图设置在Wincc中绘制的模拟图中的变量,在将触摸屏与PLC连接,在触摸屏上控制三节传送带。
3.6硬件部分设计
3.7软件部分设计
(1)梯形图:
(2)触摸屏显示图
3.8调试过程和结果
当按下触摸屏上的启动按钮时,正常启动传送带顺时针运转:
传送带3运行1s后,传送带2运行,接着1s后传送带1顺时针运行,此时三条传送带一起顺时针运转;
当按下触摸屏上的故障1按钮时,传送带1停止运行,故障1指示灯L1亮,2s后传送带2停止运行,再2s后传送带3停止运行;
当按下触摸屏上的故障2按钮时,传送带2停止运行,故障2指示灯L1亮,2s后传送带3停止运行;
当按下触摸屏上的故障3按钮时,传送带3停止运行;
当按下触摸屏上的停止按钮时,传送带1停止运行,2s后传送带2停止运行,接着2s后传送带3停止运行。
结果分析:
实验结果与题目要求和设计的梯形程序图一致,符合要求。
如下现场实验图:
五.心得体会
两个星期的时间转瞬即逝,这次实训我们将实际生产中得到广泛应用的变频器与所学的电机拖动课程相结合,使用了西门子MICROMASTER420通用型变频器,西门子可编程控制器S7-224XP,以及西门子SMART700触摸屏等相关实验仪器。
在此过程中学习了PLC的编程,变频器调试以及触摸屏的连接等知识。
通过这次实验加深了我们在课堂上所学的知识,锻炼了我们的动手能力,培养了我们的团队协作能力。
值得一提的是,在这次实验中我们遇到了许多问题,但在大家的努力下,最终完美的完成了这次实验,并且衷心感谢实验室中老师。
参考文献
[1].WPLC-S2型WPLC实验装置实验指导书
[2]WPLC-S2型WPLC实验装置实验说明书
[3].西门子MICROMASTER420通用型变频器说明书
[4]姚锡禄.变频器控制技术入门与应用实例[M]中国电力出版社,2009年
[5]吴志敏.西门子PLC与变频器、触摸屏综合应用教程编著中国电力出版社2009年
[6]黄向慧.现代电气控制技术
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