机械滑台工艺流程控制系统设计

电气与自动化工程学院实训评分表课程名称PLC控制技术实训实训题目机械滑台工艺流程控制系统设计（A）项目评分比例得分实训平时表现30实训答辩50实训报告20实训总成绩指导老师年月日常熟理工学院电气与自动化工程学院PLC控制技术实训题目机械滑台工艺流程控制系统设计目录1任务书12基础实训项目一2一由外接的电位器控制2二由PLC的模拟量输出控制43基础实训项目二6一整体方案6二流程图6三程序6四调试步骤与结果74综合型自主实训项目8一整体方案8二IO分配8三流程图8四变频器参数设置9五程序9六调试步骤与结果165收获、体会176参考文献181任务书PLC控制技术实训任务书（四）题目机械滑台工艺流程控制系统设计（A）实训学生需要完成2个基础实训项目和1个综合型自主实训项目的训练。一、基础实训项目一变频器对电机的运行控制一）实训目的1、进一步巩固掌握PLC基本指令功能的及其运用方法；2、根据实训设备，熟练掌握PLC的外围I/O设备接线方法；3、掌握异步电动机变频调速原理，熟悉变频器的用法。二实训设备PLC主机单元模块、电位器、MM440或MM420变频器、个人计算机PC、PC/PPI编程电缆。三工艺控制要求使用变频器实现异步电动机的可逆调速控制，即可以电动机可正反向运行、调速和点动功能。参考电气原理图见教材P85，速度控制有两种方式（1）由外接的电位器控制，（2）由PLC的模拟量输出通道控制。四实训步骤1、进行PLC的I/O地址分配，并画出变频器对电机控制的PLC控制系统的接线图。2、设计由PLC控制的梯形图程序。3、输入自编程序，上机调试、运行直至符合动作要求。二、基础实训项目二模拟量采集与数据处理的综合应用一）实训目的1、掌握PLC中模拟量输入、输出的基本工作原理；2、掌握数据处理指令的运用方法；3、熟悉组态王与PLC的连接使用。二）实训设备PLC主机单元模块、电位器、万用表、个人计算机PC、PC/PPI编程电缆。三）实训项目原理与要求1、用扩展模块中的电位器模拟温度测量变送器，假设当温度是0时，对应电位器输出0V电压，假设当温度是100时，对应电位器输出电压10V。用CPU224XP的模拟量输入通道采集电位器电压，进行标度变换，将转换后的温度值存储在变量存储器中，并在组态界面上显示出具体温度。2、用PLC模拟量输出通道控制电动执行器，执行器开度设置为0时，输出电压为0V，执行器开度为100时，输出电压10V。执行器开度控制量的多少采用组态王软件输入，观察模拟量输出的数值，并用万用表测量输出电压值。四）实训项目的步骤1、根据项目要求拟定I/O地址分配表，画出外部接线图，并进行接线图线路连接。2、设计梯形图程序，调试并记录数据。输入输出电压AIW温度值（）执行器开度AQW电压（V）0V04V406V608V8010V100三、综合型自主实训项目机械滑台工艺流程控制系统设计一）实训项目工艺要求本课题要求采用S7200系列PLC和圆工作台旋转编码器实验模块完成控制任务。圆工作台模拟机械滑台，圆工作台运动由PLC通过控制变频器拖动三相异步电动机实现。工作台的工艺流程由任课老师指定。SQ1SQ4为接近开关。控制要求圆工作台运行状态分为三种方式手动、单周期和自动循环三种控制方式。其中，运行方式由旋转开关SA选择。运行方式切换时，滑台应立即停止运行。PLC正常运行时用灯HLX指示其工作正常。要启动滑台运行，必须先按启动按钮SB1，启动润滑泵运行（用灯HLS指示）。然后才能控制滑台运动。按急停按钮停止滑台的全部运行。手动控制（点动）手动控制指示灯亮，按住SBS，工作台前进（圆工作台顺时针转）；按住SBX，工作台后退（逆时针）。（松开按钮立即停止）单周期运行单周期指示灯亮，滑台位于初始原点，按动启动按钮SBQ，按工艺流程自动运行一周后停在初始原点。按停止按钮SB2，立即停止运行。自动循环控制自动循环灯亮，滑台位于初始原点，按动启动按钮SBQ，按工艺流程自动循环运行，运行一周后回到原点后暂停5秒后再接着运行，按停止按钮SB2，立即停止运行。工艺流程中暂停延时需要用指示灯以1HZ的频率闪烁指示。二）目的通过本次实训使学生掌握1）STEP7MICRO/WIN32编程软件的使用方法和梯形图、SFC图编程语言的运用；2）实际程序的设计及实现方法；3）程序的调试和运行操作技术。从而提高学生对PLC控制系统的设计和调试能力。三）内容与要求1、通过基本简单实验熟悉与本设计相关的实验台模块；2、机械滑台工艺流程控制系统设计；3、硬件接线图、程序清单；4、采用顺序功能图（SFC图）进行设计或经验设计法；5、设计组态王上位机监控画面，对工作过程进行显示；6、工艺流程为（此处放置指导老师指定的工艺流程）四、实训报告要求报告应采用统一的报告纸书写，应包括评分表、封面、目录、正文、收获、参考文献（并按此顺序装订）。报告中提供如下内容1、目录2、正文（1）实训任务书；（2）实训内容，三个任务分别写A、每个实训任务的总体设计方案（应有PLC的选型及依据）B、I/O分配表，PLC外部接线图，程序中使用的元件及功能表；C、程序控制的SFC图、梯形图或指令表清单，注释说明；D、调试、运行及其结果；3、收获、体会4、参考文献（注意实训报告原则上手写，允许打印，但雷同者的零分处理）五、实训进度安排周次工作日工作内容1布置实训任务，查找相关资料，熟悉实验台。2完成两个基础实训项目。3根据综合型实训任务，完成总体设计方案（硬件选型、分配IO点等）4完成硬件接线，编写程序并调试第一周5编写程序并调试1编写程序并调试2编写程序并调试3编写程序并调试及准备实训报告4完成报告并于下午两点之前上交第二周5答辩本实训共需两周时间六、实训考核办法本实训满分为100分，其中实训平时表现（含2个基础实训项目完成情况）30、综合型实训项目答辩50，实训报告20。2基础实训项目一一由外接的电位器控制1按要求接线（1）PLC与变频器的接线图如下图所示（2）变频器的模拟量输入端口接线图如下图所示2参数设置（1）设定P001030和P09701，按下P键，开始复位，复位过程大约3MIN，这样就可保证变频器的参数回复到工厂默认值。（2）设置电动机参数，为了使电动机与变频器相匹配，需要设置电动机参数。电动机参数设置见下表。电动机参数设定完成后，设P00100，变频器当前处于准备状态，可正常运行。（3）设置面板操作控制参数3变频器运行操作（1）变频器启动在变频器的前操作面板上按运行键。（2）正反转电动机的转速（运行频率）及旋转方向可直接通过按前操作面板上的键减少键（/）来改变。（3）速度调节由外接的滑动变阻器控制。（4）点动运行由变频器前操作面板上的点动键控制。参数号出厂值设置值说明P000311设定用户访问级为标准级P001001快速调试P010000功率以KW表示，频率为50HZP0304230380电动机额定电压（V）P0305325105电动机额定电流（A）P0307075037电动机额定功率（KW）P03105050电动机额定频率（HZ）P031101400电动机额定转速（R/MIN）参数号出厂值设置值说明P000311设用户访问级为标准级P001000正确地进行运行命令的初始化P000407命令和数字I/OP070021由键盘输入设定值（选择命令源）P000311设用户访问级为标准级P0004010设定值通道和斜坡函数发生器P100021由键盘（电动电位计）输入设定值P108000电动机运行的最低频率HZP10825050电动机运行的最高频率HZP000312设用户访问级为扩展级P0004010设定值通道和斜坡函数发生器P1040520设定键盘控制的频率值HZP1058510正向点动频率HZP1059510反向点动频率HZP1060105点动斜坡上升时间（S）P1061105点动斜坡下降时间（S）（5）电动机停车由变频器的前操作面板上按停止键控制。二由PLC的模拟量输出控制MM440变频器的“1”、“2”输出端为用户的给定单元提供了一个高精度的10V直流稳压电源。可利用转速调节电位器串联在电路中,调节电位器,改变输入端口AIN1给定的模拟输入电压,变频器的输入量将紧紧跟踪给定量的变化,从而平滑无极地调节电动机转速的大小。MM440变频器为用户提供了模拟输入端口，即端口“3”、“4”，通过设置P0701的参数值，使数字输入“5”端口据有正转控制功能；通过设置P0702的参数值，使数字输入“6”端口具有反转控制功能；模拟输入“3”、“4”端口外接电位器，通过“3”端口输入大小可调的模拟电压信号，控制电动机转速的大小。即由数字输入端控制电动机转速的方向，由模拟输入端控制转速的大小。1操作方法和步骤（1）按要求接线变频器模拟信号控制接线如图所示。2参数设置设置模拟信号操作控制参数，模拟信号操作控制参数设置见下表参数号出厂值设置值说明P000311设用户访问级为标准级P000407命令和数字I/OP070022命令源选择由端子排输入P000312设用户访问级为扩展级P000407命令和数字I/OP070111ON接通正转，OFF停止P070212ON接通反转，OFF停止P000311设用户访问级为标准级P0004010设定值通道和斜坡函数发生器P100022频率设定值选择为模拟输入P108000电动机运行的最低频率（HZ）P10825050电动机运行的最高频率（HZ）3变频器速度由PLC的模拟量输出通道控制将变频器上的AIN、AIN端与PLC模拟量输出通道的V和AQM端相连，用MOVW指令将032000的数字量送入AQW0，相当于在AIN、AIN之间所加的模拟电压信号在010V之间变化，从而控制变频器的频率在050HZ之间变化。4梯形图3基础实训项目二一整体方案1用扩展模块中的电位器模拟温度测量变送器，假设当温度是0时，对应电位器输出0V电压，假设当温度是100时，对应电位器输出电压10V。用CPU224XP的模拟量输入通道采集电位器电压，进行标度变换，将转换后的温度值存储在变量存储器中。2用PLC模拟量输出通道控制电动执行器，执行器开度设置为0时，输出电压为0V，执行器开度为100时，输出电压10V。观察模拟量输出的数值，并用万用表测量输出电压值。二流程图AIW0AQW0三程序四调试步骤与结果输入输出电压AIW0温度值（）执行器开度AQW0电压（V）0V20800004V128964040128003976V192006060192005978V2561680802560079610V3172899100320009954综合型自主实训项目一整体方案采用S7200系列PLC和圆工作台旋转编码器实验模块完成控制任务。圆工作台模拟机械滑台，圆工作台运动由PLC通过控制变频器拖动三相异步电动机实现。二IO分配输入设备输出设备序号名称代号地址序号名称代号地址1启动开关SB1I001电机正转DIN1Q002停止开关SB2I012电机反转DIN2Q013手动模式开关SA0I053手动指示灯D0Q054单周期模式开关SA1I064单周期指示灯D1Q065循环模式开关SA2I075循环指示灯D2Q077限位开关1SQ1I117暂停指示灯D3Q108限位开关2SQ2I128运行指示灯HLSQ049限位开关3SQ3I13910限位开关4SQ4I141011手动前进SBSI0212手动后退SBXI0313单周期循环模式启动SBQI04三流程图四变频器参数设置参数号出厂值设置值说明P000311设用户访问级为标准级P000407命令和数字I/OP070022命令源选择由端子排输入P000312设用户访问级为扩展级P000407命令和数字I/OP070111ON接通正转，OFF停止P070212ON接通反转，OFF停止P000311设用户访问级为标准级P0004010设定值通道和斜坡函数发生器P100022频率设定值选择为模拟输入P108000电动机运行的最低频率（HZ）P10825050电动机运行的最高频率（HZ）P1120100斜坡上升时间（S）P1121100斜坡下降时间（S）五程序六调试步骤与结果（1）按照电路图接线，接通电源，下载PLC程序。（2）运行方式由旋转开关SA选择。（3）按启动按钮SB1。按急停按钮停止滑台的全部运行。（4）手动控制SA选择手动控制，按住SBS，工作台前进（圆工作台顺时针转）；按住SBX，工作台后退（逆时针）。（松开按钮立即停止）（5）单周期运行SA选择单周期运行，滑台位于初始原点若不在原点，可由手动控制调到原点，按动启动按钮SBQ，按工艺流程自动运行一周后停在初始原点。按停止按钮SB2，立即停止运行。（6）自动循环控制SA选择自动循环控制，滑台位于初始原点若不在原点，可由手动控制调到原点，按动启动按钮SBQ，按工艺流程自动循环运行，运行一周后回到原点后暂停5秒后再接着运行，按停止按钮SB2，立即停止运行。5收获、体会这一次的PLC课程设计是在大学里非常认真做的几个程序之一，是自己在查阅了一部分资料后自己做出来的，一周的时间从一开始的构思到后期的编程调试，当中遇到了许多问题，能解决的，不能解决的，都在老师同学的帮助下克服了。转眼就要到大四了，快要到找工作的时候了，只有不断地增加自己的实践，不断地提高自己，才能为今后的工作打下良好的基础。我们在大学里最应该学会的就是快速学习的能力，当你遇到一个问题是要用最短的时间