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文檔簡介
1、<p> 西門子PLC課程設(shè)計</p><p> 專 業(yè): 自動化 </p><p> 班 級: </p><p> 姓 名: </p><p> 學(xué) 號: </p&g
2、t;<p><b> 2012年06月</b></p><p><b> 目 錄 </b></p><p> 第一章 緒論.........................................................1</p><p> 第二章 課程設(shè)計內(nèi)容......
3、...........................................2</p><p> 2.1 設(shè)計要求........................................................2</p><p> 2.2 設(shè)計任務(wù)和目的..................................................2<
4、;/p><p> 2.3 系統(tǒng)控制求......................................................2</p><p> 2.4 控制系統(tǒng)的I/O點................................................3</p><p> 總體設(shè)計方案......................
5、...........................4</p><p> 3.1 選擇機型........................................................4</p><p> 3.2 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)....................................................4</p><p&
6、gt; 3.2.1 系統(tǒng)主電路圖.................................................4</p><p> 3.2.2 系統(tǒng)控制電路圖...............................................4</p><p> 3.2.2 系統(tǒng)外圍接線圖.................................
7、..............4</p><p> 3.3 設(shè)計步驟........................................................5</p><p> 3.4 系統(tǒng)流程框圖....................................................6</p><p> 硬件部分設(shè)計..
8、...............................................7</p><p> 4.1 輸出規(guī)格........................................................7</p><p> 4.2 標度變換.....................................................
9、...7</p><p> 4.3 變頻器參數(shù)設(shè)置表................................................7</p><p> 第五章 軟件部分設(shè)計.................................................8</p><p> 5.1 程序的主體.................
10、.....................................8</p><p> 5.1.1 控制主程序...................................................8</p><p> 5.1.2 0-20秒上升子程序...........................。.................9</p>
11、<p> 5.1.3 3O-40秒下降子程序...........................................10</p><p> 5.1.4 60-65秒下降子程序...........................................10</p><p> 第六章 調(diào)試過程和結(jié)果...........................
12、...................12</p><p> 6.1 調(diào)試過程.......................................................12</p><p> 6.2 調(diào)試結(jié)果.......................................................12</p><p>
13、心得體會....................................................13</p><p> 參考文獻....................................................14</p><p><b> 第一章 緒論</b></p><p> 可編程控制器(PLC
14、)是在計算機技術(shù)、通信技術(shù)和繼電器控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上開發(fā)出來的,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。它以微處理器為核心,用編寫的程序進行邏輯控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等,并通過數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來控制機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。</p><p> 如今,PLC在我國各個工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。在就業(yè)競爭日益激烈的今天,掌握PLC設(shè)計和應(yīng)用是從事工業(yè)控制研發(fā)技術(shù)人員必須掌握的一門專業(yè)技術(shù)。</p>
15、<p> 任何生產(chǎn)機械電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計,都包括兩個基本方面:一個是滿足生產(chǎn)機械和工藝的各種控制要求,另一個是滿足電氣控制系統(tǒng)本身的制造、使用以及維修的需要。因此,電氣控制系統(tǒng)設(shè)計包括原理設(shè)計和工藝設(shè)計兩個方面。前者決定一臺設(shè)備使用效能和自動化程度,即決定著生產(chǎn)機械設(shè)備的先進性、合理性,而后者決定著電氣控制設(shè)備生產(chǎn)可行性、經(jīng)濟性、外觀和維修等方面的性能。</p><p> 在現(xiàn)代控制設(shè)備中,機-
16、電、液-電、氣-電配合得越來越密切,雖然生產(chǎn)機械的種類繁多,其電氣控制設(shè)備也各不相同,但電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計原則和設(shè)計方法基本相同。</p><p> 在最大限度滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝對電氣控制系統(tǒng)要求的前提下,力求運行安全、可靠,動作準確,結(jié)果簡單、經(jīng)濟,電動機及電氣元件選用合理,操作、安裝、調(diào)試和維修方便。</p><p> 要完成好電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng),除要求我們掌握必要的電氣設(shè)
17、計基礎(chǔ)知識外,還要求我們必須經(jīng)過反復(fù)實踐,深入生產(chǎn)現(xiàn)場,將我們所學(xué)的理論知識和積累的經(jīng)驗技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計中來。本次課程設(shè)計正是本著這一目的而著手實施的實踐性環(huán)節(jié),它是一項初步的模擬工程訓(xùn)練。通過這次課程設(shè)計,我感到更深地了解一般電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計要求、設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計方法。</p><p> 第二章 課程設(shè)計內(nèi)容</p><p><b> 2.1 設(shè)計要求</b>&l
18、t;/p><p> 1.確定控制方案,選擇PLC和變頻器。</p><p> 2.畫出電氣控制線路原理圖。</p><p><b> 3.設(shè)計程序</b></p><p> 4.完成PLC控制系統(tǒng)梯形圖軟件及其語句表的編制任務(wù)。</p><p> 5.在實驗室條件下,通過試驗調(diào)試初步驗證其程
19、序的正確性。</p><p> 2.2 設(shè)計任務(wù)和目的</p><p> 1.了解PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)。</p><p> 2.了解S7-200系列CPU加MM440變頻器參數(shù)設(shè)置。</p><p> 3.了解電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則、內(nèi)容與一般步驟。</p><p> 4.掌握PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試
20、基本過程及方法。 </p><p> 2.3 系統(tǒng)控制要求</p><p> 1.變頻調(diào)速器受0~10V輸入電壓控制;</p><p> 0V輸出頻率為0HZ,對應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為0 r/min;</p><p> 5V輸出頻率為50HZ,對應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min;</p><p> 10V輸出頻率為10
21、0HZ,對應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為3000 r/min;</p><p> 輸入電壓與輸出頻率按線性關(guān)系變化。 </p><p> 2.要求輸出轉(zhuǎn)速按函數(shù)變化,請編寫梯形圖控制程序,并完成調(diào)試。</p><p> 圖2.3 轉(zhuǎn)速與時間的函數(shù)關(guān)系</p><p> 3.改變輸出轉(zhuǎn)速~時間的變化函數(shù),重復(fù)上述過程. </p>
22、<p> 2.4 控制系統(tǒng)的I/0點</p><p> 圖2.4 控制系統(tǒng)I/0分配圖</p><p> 第三章 總體設(shè)計方案</p><p> 本次設(shè)計是實現(xiàn)控制變頻調(diào)速系統(tǒng),選用PLC和變頻器的組合可完成數(shù)字量的輸入,實現(xiàn)模擬量和數(shù)字量的輸出控制??梢酝ㄟ^對頻率的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)對速度的控制,使得速度變化更加平滑和實現(xiàn)精確調(diào)速。</p>
23、<p><b> 3.1 選擇機型</b></p><p> 本次設(shè)計采用西門子S7-200系列PLC進行控制,從以上分析可以知道,該系統(tǒng)只需開關(guān)量輸入點2個,模擬量輸出點1個。參照西門子S7-200產(chǎn)品目錄及市場實際價格,選用主機為CPU224XP(2個模擬量輸入,1個模擬量輸出),本系統(tǒng)變頻器采用西門子MM440通用變頻器。</p><p>
24、3.2 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)</p><p> 由PLC和變頻器組成的控制系統(tǒng),開關(guān)量輸入端由兩輸入,開始與停止按鈕;PLC輸出端是從0—10V的模擬量作為變頻器的輸入。</p><p><b> 實現(xiàn)如下控制:</b></p><p> 0V輸出頻率為0Hz,對應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為0r/min; 5V輸出頻率為50Hz,對應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為1500r/min
25、; 7.5V輸出頻率為75HZ,對應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為2250r/min;10V輸出頻率為100Hz,對應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為3000r/min。</p><p> 3.2.1 系統(tǒng)主電路圖</p><p> 圖3.3.1 系統(tǒng)主電路圖</p><p> 3.2.2 系統(tǒng)控制電路圖</p><p> 圖3.3.2 系統(tǒng)控制電路圖</p>
26、<p> 3.2.3 系統(tǒng)外圍接線圖</p><p> 圖3.2.3 外圍接線圖</p><p><b> 3.3 設(shè)計步驟</b></p><p> (1) 使用PLC的兩個輸入點I0.0和I0.1分別作為系統(tǒng)的啟動和停止信號的輸入點;</p><p> (2) 使用PLC的一個模擬量輸出點AQWO
27、作為使電機正轉(zhuǎn)啟動的輸出信號,接到MM440變頻器的AIN1+,AIN1-端子上;</p><p> (3) 調(diào)節(jié)變頻器使其輸出頻率受模擬量輸入電壓控制;</p><p> (4) 然后編制輸出按時間函數(shù)循環(huán)的梯形圖程序;</p><p> (5) 最后調(diào)試并運行。</p><p> 3.4 系統(tǒng)流程框圖</p><
28、;p> 圖4.5 系統(tǒng)流程框圖</p><p> 第四章 硬件部分設(shè)計</p><p><b> 4.1 輸出規(guī)格</b></p><p> 圖4..1 輸出規(guī)格圖</p><p> 如果設(shè)置值超過下面提供的規(guī)定,將發(fā)生輸出設(shè)置錯誤,并將輸出有輸出保持功能規(guī)定的輸出量。</p><p&
29、gt; 根據(jù)設(shè)計要求選取輸出范圍:0~10 V.</p><p><b> 4.2 標度變換</b></p><p> 輸出范圍:0~10V所對應(yīng)的十進制數(shù)為:00000~32000</p><p> 標度變換公式:V=AIWO/3200</p><p> 4.3 變頻器參數(shù)設(shè)置表 </p>&l
30、t;p> 圖4.3 變頻器參數(shù)設(shè)置圖</p><p> 第五章 軟件部分設(shè)計</p><p> 系統(tǒng)的軟件設(shè)計是根據(jù)系統(tǒng)給定的時間函數(shù)運行的,所以軟件的設(shè)計主要是以時間原則來設(shè)計。</p><p><b> 5.1 程序的主體</b></p><p><b> 控制主程序</b>&l
31、t;/p><p> 0-20秒上升子程序</p><p> 30-40秒下降子程序</p><p> 60-65秒下降子程序</p><p> 5.1.1 控制主程序</p><p> LD I0.0</p><p> AN I0.1</p><p&g
32、t; O M0.0</p><p> = M0.0</p><p> Network 2 </p><p> LD M0.0</p><p> AN T37</p><p> TON T37, 650</p><p> Network 3
33、</p><p> LD M0.0</p><p> AW<= T37, 200</p><p> CALL SBR_0:SBR0</p><p> Network 4 </p><p> LDW>= T37, 200</p><p> AW<=
34、 T37, 300</p><p> MOVW 24000, AQW0</p><p> Network 5 </p><p> LDW>= T37, 300</p><p> AW<= T37, 400</p><p> CALL SBR_1:SBR1</p>&l
35、t;p> Network 6 </p><p> LDW>= T37, 400</p><p> AW<= T37, 600</p><p> MOVW 8000, AQW0</p><p> Network 7 </p><p> LDW>= T37, 600</
36、p><p> AW<= T37, 650</p><p> CALL SBR_2:SBR2</p><p> 5.1.2 0-20秒上升子程序</p><p> LD SM0.0</p><p> AN T96</p><p> TON T32, 5&
37、lt;/p><p> R C3, 1</p><p> Network 2 </p><p> LD T32</p><p> = M0.1</p><p> TON T96, 5</p><p> Network 3 </p><p
38、> LD M0.1</p><p><b> LD C1</b></p><p> CTU C1, 2000</p><p> Network 4 </p><p> LD SM0.0</p><p> MOVD 12, VD70</p&g
39、t;<p> DTR VD70, VD70</p><p> Network 5 </p><p> LD SM0.0</p><p> ITD C1, VD60</p><p> DTR VD60, VD60</p><p> MOVR VD60, VD80&l
40、t;/p><p> *R VD70, VD80</p><p> ROUND VD80, VD80</p><p> Network 6 </p><p> LD SM0.0</p><p> DTI VD80, VW90</p><p> MOVW VW90
41、, AQW0</p><p> 5.1.3 30-40秒子下降程序</p><p> LD SM0.0</p><p> AN T96</p><p> TON T32, 5</p><p> R C1, 1</p><p> Network 2 &
42、lt;/p><p> LD T32</p><p> = M0.2</p><p> TON T96, 5</p><p> Network 3 </p><p> LD M0.2</p><p><b> LD C2</b>
43、</p><p> CTU C2, 1000</p><p> Network 4 </p><p> LD SM0.0</p><p> MOVD 16, VD20</p><p> DTR VD20, VD20</p><p> Network 5 <
44、;/p><p> LD SM0.0</p><p> ITD C2, VD10</p><p> DTR VD10, VD10</p><p> MOVR VD10, VD30</p><p> *R VD20, VD30</p><p> Network
45、 6 </p><p> LD SM0.0</p><p> MOVD 24000, VD50</p><p> DTR VD50, VD50</p><p> *R -1.0, VD30</p><p> +R VD50, VD30</p><p>
46、 ROUND VD30, VD30</p><p> Network 7 </p><p> LD SM0.0</p><p> DTI VD30, VW40</p><p> MOVW VW40, AQW0</p><p> 5.1.4 60-65秒下降子程序</p>&
47、lt;p> LD SM0.0</p><p> AN T96</p><p> TON T32, 5</p><p> R C2, 1</p><p> Network 2 </p><p> LD T32</p><p> =
48、 M0.3</p><p> TON T96, 5</p><p> Network 3 </p><p> LD M0.3</p><p><b> LD C3</b></p><p> CTU C3, 500</p><p>
49、Network 4 </p><p> LD SM0.0</p><p> MOVD 16, VD120</p><p> DTR VD120, VD120</p><p> Network 5 </p><p> LD SM0.0</p><p> ITD
50、 C3, VD110</p><p> DTR VD110, VD110</p><p> MOVR VD110, VD130</p><p> *R VD120, VD130</p><p> Network 6 </p><p> LD SM0.0</p>&
51、lt;p> MOVD 8000, VD150</p><p> DTR VD150, VD150</p><p> *R -1.0, VD130</p><p> +R VD150, VD130</p><p> ROUND VD130, VD130</p><p> Ne
52、twork 7 </p><p> LD SM0.0</p><p> DTI VD130, VW140</p><p> MOVW VW140, AQW0</p><p> 第六章 調(diào)試過程及結(jié)果</p><p><b> 6.1 調(diào)試過程</b></p>
53、<p> 1.先將PLC程序傳入S7-200PLC中,只連接啟動與停止開關(guān),先不與變頻器相連接,以免輸出電壓不正確導(dǎo)致變頻器出錯。</p><p> 2.按下啟動按鈕,然后用萬用表測模擬量I/0模塊的兩點間的電壓,看是否按照規(guī)定曲線運行,如果運行正確則證明PLC部分調(diào)試成功。</p><p> 3.連接PLC的輸出點與變頻器的輸入點,并且調(diào)試好變頻器的參數(shù)設(shè)置。<
54、/p><p> 4.最后打開啟動按鈕,電機正常運行,并且按照給定的時間函數(shù)循環(huán)運行。顯示的最大頻率是75HZ。</p><p><b> 6.2 調(diào)試結(jié)果</b></p><p> 系統(tǒng)按照給定的時間函數(shù)連續(xù)循環(huán)運行,如圖所示,由此說明系統(tǒng)設(shè)計合理可靠,此設(shè)計完全符合設(shè)計要求。</p><p><b> 第
55、七章 心得體會</b></p><p> 通過本次課程設(shè)計,對S7-200系列PLC的特點有了更深的理解。利用了S7-200系列PLC的特點,對按鈕、開關(guān)等輸入/輸出,模擬量輸入/輸出進行控制,實現(xiàn)了變頻器在控制作用下的變頻調(diào)速。</p><p> 在本次課程設(shè)計的實踐環(huán)節(jié)中,我更深刻地理解和掌握了電器控制及可編程控制器(PLC)的理論知識和動手技能。參閱了大量的電器控制及
56、可編程控制器(PLC)系統(tǒng)設(shè)計的書籍資料,查詢了大量的圖表、程序和數(shù)據(jù),使得課程設(shè)計的方案和數(shù)據(jù)更為翔實和準確,力求科學(xué)嚴謹,使本次以變頻器為主題的課程設(shè)計精益求精。</p><p> 經(jīng)歷第一周的查閱資料,讓我了解了更多關(guān)于西門子S7-200和變頻器方面的資料,讓我了解了大概的選型和注意事項,第二周開始自己動手做,參照一些編程試著去編一個程序,資料上查到的是歐姆龍或者是三菱的編程語句,但是通過他們的編程思路,
57、我們可以借鑒到自己的S7-200程序中,編程序的過程中遇到了很多問題,通過不斷的問同學(xué),反復(fù)的思考,調(diào)試,終于編出了調(diào)用子程序來達到控制的目的,此次課程設(shè)計讓我收獲頗多,在這個課程設(shè)計的過程中,既讓我與同學(xué)加深了溝通,又讓我學(xué)到關(guān)于西門子的一些知識,我知道這知識很少的一點,但我會在以后的學(xué)習(xí)中了解更多。由于本人資歷有限,可能還有一些沒有注意到的問題,還請老師賜教,深表感謝!</p><p><b>
58、第八章 參考文獻</b></p><p> [1] 徐德.孫同景.可編程控制器PLC應(yīng)用技術(shù)[M].濟南.山東科學(xué)技術(shù)出版</p><p> [2] 廖常初編著.PLC編程及應(yīng)用[M].北京.機械工業(yè)出版社,2O04.</p><p> [3] 謝克明等主編.可編程控制器原理與程序設(shè)計[M].電子工業(yè)出版社.2002.8.28—29</p&g
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