plc课程设计Word格式.docx
- 文档编号:17544448
- 上传时间:2022-12-07
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:155.11KB
plc课程设计Word格式.docx
《plc课程设计Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《plc课程设计Word格式.docx(16页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
5.程序结构与控制功能自行创新设计;
6.进行系统调试,实现交流电机的控制要求
基本要求:
用S7-200PLC、三相异步电机、3个接触器、3个按钮、2个继电器等组成,PLC输出点控制继电器的线圈,继电器的接点控制接触器线圈,接触器控制三相异步电机运行。
设计出三相异步电机的正/反转,点动,连续,定时等控制程序。
参考资料:
[1]秦益霖.西门子S7-300PLC应用技术[M].北京:
电子工业出版社.2007.
[2]王占奎.交流变频调速应用例集[M].北京:
科学出版社.1995.
[3]李爱云.现代逆变技术及应用[M].北京:
科学出版社.2000.
[4]陈国呈.PWM变频调速及软开关电力变换技术[M].北京:
机械工业出版社.2000.
[5]胡崇岳.现代交流调速技术[M].北京:
机械工业出版社.1998.
完成期限2011.11.14~2011.11.18
指导教师
专业负责人
2011年10月24日
目录
第1章控制工艺流程分析1
1.1交流电机控制过程描述1
1.2交流电机控制工艺分析1
第2章控制系统总体方案设计2
2.1系统硬件组成2
2.2控制方法分析2
2.3I/O分配2
2.4系统结线图设计3
第3章控制系统梯形图程序设计4
3.1控制程序流程图设计4
3.2控制程序时序图设计4
3.3控制程序设计思路5
第4章监控系统设计7
4.1PLC与上位监控软件通讯7
4.2上位监控系统组态设计7
4.3实现的效果8
第5章系统调试及结果分析10
5.1系统调试及解决的问题10
5.2结果分析10
课程设计心得11
参考文献12
附录13
第1章控制工艺流程分析
1.1交流电机控制过程描述
(1)当三相异步电机接入三相交流电源(各相差120度电角度)时,三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势并产生旋转磁场,该磁场以同步转速n0沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转。
(2)该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体产生感应电动势并产生感应电流。
(3)根据电磁力定律,在感应电动势的作用下,转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。
载流的转子导体在定子产生的磁场磁场中受到电磁力作用,电磁力对电机转子轴形成电磁转矩,驱动电机转子沿着旋转磁场方向旋转,当电动机轴上带机械负载时,便向外输出机械能。
1.2交流电机控制工艺分析
对应三相电动机,任意改变其中两相的相序即可改变电动机的旋转方向。
所以在主电路中可以通过两个接触器分别来给电机供电,一个接触器按正序接线,另一个接触器颠倒其中两相接线。
如果第一个接触器接通那第二个就要断开,此时是正转,反之亦反。
控制电路就是要控制这两个接触器什么时候接通,主要是通过起保停电路,利用两个接触器的辅助触点(常开/常闭),合理接线实现分别控制两个接触器。
动作过程:
正转:
按下正转SF按钮KF线圈得电-KF常闭触点断开(联锁另一个接触器防止两个接触器同时导通)同时反转主触点KR断开,KF常开触点闭合(实现自保持)同时KF主触点闭合,电机开始正转
反转:
按下反转按钮SR,反转接触器KR线圈得电,KR常闭触点断开(联锁另一个接触器防止两个接触器同时导通),同时正转主触点KF断开,然后闭合常开触点(实现反转自保持),同时反转主触点KR闭合,电动机开始反转按下停止按钮STP无论反转还是正转立刻停止。
第2章控制系统总体方案设计
2.1系统硬件组成
图2-1系统框图
如系统框图图2-1所示,本系统的硬件组成由以下组件组成:
(1)三菱FX2N-48MR型PLC一台
(2)三菱F940GTO型触摸屏一台
(3)三菱FR—A700型变频器一台
(4)Y112M-4型电动机一台
(5)PC一台
(6)PLC的RS485通讯模块FX2N-485-BD
(7)RS485通信电缆一条
(8)F940GOT通信电缆一条
2.2控制方法分析
系统设计原理和方法本系统由PLC、变频器(具有RS—485通信功能)、交流电机组成。
其工作原理为:
给定的速度与经由经PLC运算可得控制量,再由RS—485接口输出到变频器以驱动交流电机,从而达到调节电机转速的目的。
由于PLC与变频器之间没有采用D/A进行转换,而是采用RS—485进行数字通信,有效地提高了系统的抗干扰能力。
2.3I/O分配
表2-1输入输出点分配表
输入
功能
输出
X0
正转
Y0
控制A相
X1
反转
Y1
控制B相
X2
启动
Y2
控制C相
X3
停止
X4
低速
X5
中速
X6
高速
2.4系统结线图设计
PLC控制系统中的触点类型沿用继电器控制系统中的触点类型,即:
SB1起动按钮在继电器系统中使用常开触点,PLC系统中仍使用常开触点;
SB2停止按钮和FR过载保护热继电器原来使用常闭触点,PLC系统中仍使用常闭触点。
当SB2、FR不动作时,X1、X2接通,X1、X2的常开触点闭合,常开触点断开,所以在梯形图中X1、X2要使用常开触点,确保X1、X2的外接器件不动作时,X1、X2接通,为起动做好准备,只要按下SB1,X0接通,X0的常开触点闭合,驱动Y0动作,使Y0外接的KM线圈吸合,KM的主触点闭合,主电路接通,电机M运行。
梯形图中Y0的常开触点接通,使得Y0的输出保持,维持电机M的连续运行,直到按下SB2,此时X1不通,常开触点断开,使Y0断开,Y0外接的KM线圈释放,KM的主触点断开,主电路断开,电机M停止运行。
图2-2PLC实现三相异步电动机连续运行电路
第3章控制系统梯形图程序设计
3.1控制程序流程图设计
图3-1控制程序流程图
3.2控制程序时序图设计
(1)正转程序时序图
图3-2正传程序时序图
(2)反转程序时序图
图3-3反转程序时序图
3.3控制程序设计思路
编程原则PLC程序在很大程度上影响总线的通讯控制速率和程序的通用性。
在编程时,应注意以下几个问题:
1.程序结构化标准设计程序设计时应充分考虑到不同变频器的特点。
同时必须考虑到程序的可重复性使用。
在算法组织上应充分考虑到速度链的变更、负荷分配位置/点数的变化应该做到可移植性良好。
程序设计上应充分考虑到现场的调试和系统的扩展,在程序设计上应该考虑程序的通用性和程序的智能化。
考虑调速系统在故障时的变更措施。
2.程序高效率设计在程序设计时注意程序的效率,应能够充分发挥系统的功能。
在编程设计时充分6考虑PLC扫描周期对程序执行速度的影响,能够在本周期完成的任务不要拖到下一周期执行。
第4章监控系统设计
4.1PLC与上位监控软件通讯
三相异步电动机使用PLC控制优点本次设计就对三相异步电动机的正反转、制动、调速等系统进行了设计,还有其它的像降压启动和自动循环控制在这里我就不在设计,主电路都是一样的,就控制电路有一点小差异。
使用PLC控制三相异步电动机有很多好处的:
不宜老化、设备简单、结构合理、便于控制、价格便宜等。
三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场,三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。
我们知道,但相电源相与相之间的电压在相位上是相差120度的,三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差120度,这样,当在定子绕组中通入三相电源时,定子绕组就会产生一个旋转磁场。
电流每变化一个周期,旋转磁场在空间旋转一周,即旋转磁场的旋转速度与电流的变化是同步的。
旋转磁场的转速为:
n=60f/P式中f为电源频率、是磁场的磁极对数、的单位是:
Pn每分钟转数。
根据此式我们知道,电动机的转速与磁极数和使用电源的频率有关。
用PLC控制三相异步电动机也需要对电动机的属性和旋转方式有所了解,这样才能控制好三相异步电动机的方向和特性,不至于使用不当使电动机损坏,电动机的频率一定要符合要求。
4.2上位监控系统组态设计
组态王6.53软件系统是基于PC硬件、运行在windows平台上的一种组态软件,它由开发环境和运行环境构成,其中前者是应用程序的集成开发环境,在这个环境中完成界面的设计、变量的定义等工作,它具有先进完善的图形生成功能;
变量有多种数据类型,能合理的抽象被控对象的特性,对数据的报警、趋势曲线、过程记录、安全防范等重要功能有简单的操作方法。
组态运行环境,用于显示画面开发系统中建立的图形画面,并负责软件与PLC之间的数据交换,实时更新变量的数值,同时完成报警显示、历史记录查询、趋势曲线监视等功能,并可生成历史数据文件。
本系统的设计步骤如下:
(1)在装有组态王6.53软件的计算机上打开该软件,新建一个工程项目。
利用组态软件提供的绘图工具构建监控系统的在操作界面。
(2)在组态软件中建立实时数据库,用以实现组态王6.53与PLC之间进行数据交换。
(3)建立组态王6.53与PLC之间通信连接,用西门子编程电缆连接PLC与上位PC机。
在组态软件的设备窗口中加入通用串口父设备及西门子PLC,通信设置如下:
设置项参数最小采集周期/ms200;
串口端口号2-COM1;
通信波特率6-9600;
通信波特率3-8位;
停止位位数0-1位;
数据校验方式1-奇校验;
数据采集方式0-同步采集;
通信方式0-本地串口通信;
通信方式0-本地串口通信。
组态完成之后,进入运行环境就能实现对电动机的上位机监控功能。
监控画面如图4-1所示。
程序中用到的参数如图4-1所示。
图4-1监控程序建立参数
4.3实现的效果
如图4-2所示,在监视控制界面中,可以通过按下“启动”、“停止”、“过载”等按钮,分别实现三相电动机Y/Δ启动换接、电动机停机、电动机过载保护等功能;
“KM1”、“KM2”、“KM3”三个指示灯通过红绿色分别显示三个开关的开闭状态;
电动机上的绿色标志显示电动机是否处于工作状态;
三个接触器开关都能根据运行状态相应开闭,实现实时显示。
图4-2三相电机起动换接监视控制界面
此外,网络版组态软件具有Internet远程浏览的功能,可通过IE浏览器对所建立的工程进行远程浏览与操作控制。
在作为上位监控的PC机上打开组态软件,进入运行环境即可。
远程用户只需打开IE浏览器,在地址栏直接输入运行工程的用户的IP就可以直接访问此计算机,在操作首页输入自己的用户名及密码就能方便的浏览到工程中组态的画面,对具有控制权限的人员还能实现远程控制的功能。
这样就实现基于组态王6.53软件网络版平台的远程监控功能,对工厂设备进行集成化管理。
第5章系统调试及结果分析
5.1系统调试及解决的问题
系统调试系统调试分几种情况:
硬件调试:
接通电源,检查可编程序控制器能否正常工作,接头是否接触良好。
软件调试:
按要求输入梯形图,检查后编译通过,在线工作后把程序写入可编程序控制器的程序存储区。
运行调试:
在硬件调试和软件调试正确的基础上,使PLC进入运行状态,观察运行情况,看是否能够实现正反转、快速、中速、慢速、单步、定步控制。
根据以上调试情况,此电机控制系统设计符合控制要求。
5.2结果分析
实验中可能会有许多原因会引起调试的不成功,其中包括硬件方面的,和软件方面的。
硬件方面的主要是连线的错误,或者其他硬件方面的问题。
比如硬件线路的接法不同也可能导致实验的不成功。
还有软件方面的问题,比如因为软件版本存在差异,使得一些语句不能实现,或者达不到预期的效果。
这就要求我们在做实验时要仔细的分析实验中遇到的问题。
通过调试找出问题的所在,相应的修改程序。
在编程过程中难免会有不足之处,因此通过调试,再修改程序可以更好实现相应的功能。
例如原来我用PO1、PO2、PO3来控制电机运行的快速、中速、慢速,发现按钮不能自锁,最后通过补充了一些程序实现了自锁功能。
课程设计心得
通过本次电路的设计,我对三相异步电动机的PLC控制系统原理有了进一步的了解,在三相异步电动机的PLC控制分析中PLC产生了浓厚的兴趣,提高了科学的分析和运用能力,由于本人水平有限,因此对其中的原理和实际操作方法有待深入的学习研究和提高。
通过PLC的运用,基于PLC可靠性高、抗干扰能力强、系统的设计、建造工作量小,维护方便、容易改造的特点,方便简单的完成了对电动机Y/Δ换接起动的控制,减少了硬件电路的设计。
另外,本系统结合目前比较流行的组态软件技术,使控制系统自动化程度提高,运行稳定可靠,抗干扰能力强,操作简单、直观,减轻了工人的劳动强度,提高了效率,使其在工业环境中有更大的应用价值。
本控制系统可根据不同的控制要求编制不同的控制程序,应用于不同的工业控制环境。
交流异步电动机是工业装备中应用最多的终端执行部件,而PLC(可编程序控制器)是一种以微电脑技术为核心的自动控制装置。
PLC具有优于其他控制器件的许多功能,能更好地实现工业装备的逻辑控制、位置控制、过程控制、变频控制、数据处理和数据通信,达到自动控制的新水平。
正是由于变频器具有优良的调速性能和较完美的机械特性,目前变频器和PLC相结合控制交流异步电机的变频调速控制系统在工业自动化领域得到越来越多的应用。
随着PLC网络化的发展,交流异步电动机的PLC控制技术也跟着进入网络和现场总线控制的时代。
显然,在网络或现场总线的PLC控制系统中,数据处理和数据通信占据重要作用。
组态软件是一种数据采集与过程控制的专用软件,它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境,使用灵活的组态方式,为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。
这样基于组态软件建立PLC与上位PC机之间的通信连接实现远程操作控制,既可以改善操作人员的工作环境,又可以提高工作的安全性。
所以,在今后的电力电子产业中,PLC和监控软件的应用必然会越来越广泛,在带给社会极大的便利的同时,创造巨大的经济效益
参考文献
附录
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- plc 课程设计