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plc
PLC课程设计
课题:
变频器、触摸屏及PLC对电动机的控制
班级:
电气0902
同组名单:
孙永辉
胡佳
郁芳
赵保明
指导老师:
周桔蓉
日期:
2011.06.30—06.04
目录
目录1
第一章课题说明2
1.3.1任务要求3
1.3.2任务分析3
1.3.3确定方案4
第二章硬件介绍5
2.1.1变频器5
2.1.2S7-200PLC6
2.1.3MT4300C触摸屏7
2.1.4电动机7
2.2.1电动机的检查8
2.2.2变频器的检查8
2.3.1变频器的使用8
2.3.2触屏模的使用9
第三章设计内容10
第四章系统调试13
4.3.1第一步就是将EV5000软件安装13
4.3.2第二步就是建立工程14
4.3.3第三步下载16
第五章设计总结17
参考文献18
第一章课题说明
1.1设计背景
随着电力电子技术以及控制技术的发展,交流变频器在工业电机拖动领域得到了广泛应用;可编程控制器PLC作为替代交流接触器的新型装置,简单可靠,操作简便,通用灵活,体积小,使用寿命长且功能强大,容易使用,可靠性高,常常被用于现场数据的采集和设备的控制,组态软件技术作为用户可定制功能的软件平台工具,可实时显示电机转数,可进行远程调速控制,在PLC机上可开发出友好人机界面,通过PLC可以对自动化设备进行“智能”控制;触摸屏是一种全新的多媒体人机交互设备,用户只要用手指轻轻的触摸计算机显示屏的图形或文字就能实现对主机操作,是人机交互更为直接。
1.2PLC概述
德国西门子(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(CN),S7-1200,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。
S7系列PLC产品可分为微型PLC(如S7-200),小规模性能要求的PLC(如S7-300)和中、高性能要求的PLC(如S7-400)等。
SIMATICS7-200PLCS7-200PLC是超小型化的PLC,它适用于各行各业,各种场合中的自动检测、监测及控制等。
S7-200PLC的强大功能使其无论单机运行,或连成网络都能实现复杂的控制功能。
S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。
1.3方案的确定
通过对任务的分析我们确定了实验方案:
第一步,检查各部分的硬件是否正常,确保器件正常才能进行下一步;第二步,调变频器的参数,使通过变频器就能控制电动机的三段速度;第三步,使用S7-200西门子PLC编程,通过PLC的输出控制变频器的中,高,低按钮,从而控制三段调速;第四步,安装组态软件,设置触摸屏是触摸屏与PLC相对应,实现远程控制;第五步,调试,将各部分合成一个整体来调试直到达到要求。
1.3.1任务要求
利用S7-200PLC通过MM420变频器对电机进行3断(高速,中速,低速)速度调速,并可通过触摸屏MT4300C实现多段调速。
1.3.2任务分析
由以上任务可知,我们是要实现电动机的三段速度分别是高速,中速,低速,是通过PLC控制变频器来实现的最后要通过触摸屏来实现远程控制。
要实现整个功能我们考虑到应该分模块完成,这样做起来比较简单可以缩小难度,通过观察分析该系统可以分为四个模块,分别是:
电动机模块,变频器模块,PLC模块和触摸屏模块。
这个任务有一周半的时间其中有四次上课的时间,所以我们把需要调试的环节安排在这四天,即一天完成一个模块。
1.3.3确定方案
通过对任务的分析我们确定了实验方案:
第一步,检查各部分的硬件是否正常,确保器件正常才能进行下一步;第二步,调变频器的参数,使通过变频器就能控制电动机的三段速度;第三步,使用S7-200西门子PLC编程,通过PLC的输出控制变频器的中,高,低按钮,从而控制三段调速;第四步,安装组态软件,设置触摸屏是触摸屏与PLC相对应,实现远程控制;第五步,调试,将各部分合成一个整体来调试直到达到要求。
第二章硬件介绍
2.1介绍元器件
2.1.1变频器
SIEMENS/西门子MicroMaster420变频器 ----MicroMaster420是全新一代模块化设计的多功能标准变频器。
它友好的用户界面,让你的安装、操作和控制就象玩游戏一样灵活方便。
全新的IGBT技术、强大的通讯能力、精确的控制性能、和高可靠性都让控制变成一种乐趣。
主要特征200V-240V±10%,单相/三相,交流,0.12kW-5.5kW;380V-480V±10%,三相,交流,0.37kW-11kW;模块化结构设计,具有最多的灵活性;标准参数访问结构,操作方便。
控制功能线性v/f控制,平方v/f控制,可编程多点设定v/f控制;磁通电流控制(FCC),可以改善动态响应特性;最新的IGBT技术,数字微处理器控制;数字量输入3个,模拟量输入1个,模拟量输出1个,继电器输出1个;集成RS485通讯接口,可选PROFIBUS-DP通讯模块/Device-Net模板;具有7个固定频率,4个跳转频率,可编程;"捕捉再起动"功能;在电源消失或故障时具有"自动再起动"功能;灵活的斜坡函数发生器,带有起始段和结束段的平滑特性;快速电流限制(FCL),防止运行中不应有的跳闸;有直流制动和复合制动方式提高制动性能;采用BiCo技术,实现I/O端口自由连接。
保护功能过载能力为150%额定负载电流,持续时间60秒;过电压、欠电压保护;变频器过温保护;接地故障保护,短路保护;I2t电动机过热保护;采用PTC通过数字端接入的电机过热保护;采用PIN编号实现参数连锁;闭锁电机保护,防止失速保护。
我公司是世界著名工控产品厂商日本欧姆龙(OMRON)公司、日本和电气株式会社(IDEC)的国内一级代理商;德国西门子(SIEMENS)公司传动产品核心经销商,公司同时还经销施耐德(Schneider)、ABB、富士(FUJI)、三菱(MITSUBISHI)、金钟-默勒、欧陆(EUROTHERM)、理化(RKC)等众多世界知名自动化厂商的电气产品,公司已与这些品牌建立了长期稳定的技术和商务合作关系一方面增强了我公司自动化系统集成的实力,另一方面使得我公司实施的工程项目,不论在技术先进性上还是在系统性价比上,均居国内同行前列。
图2-1MM420型变频器
2.1.2S7-200PLC
可编程序控制器是20实际60年代开始发展起来的一种新型工业控制装置,用于取代传统的继电器控制系统,实现逻辑控制、顺序控制、定记数等功能。
高档PLC还能实现数字运算、数据处理、模拟量调节,以及联网通信。
它具有通用性强、可靠性高、指令系统简单、编程简单易学、易于掌握、体积小、维修工作少、现场连接安装方便等优点。
图2-2S7-200型PLC
随着微处理器技术的日趋成熟,可编程序控制器的处理速度大大提高,功能不断完善,性能不断提高,不但能进行逻辑运算、处理开关量,还能进行数字运、数据处理、模拟量调节,体积缩小,实现了小型化。
2.1.3MT4300C触摸屏
随着多媒体信息查询的与日俱增,人们越来越多地谈到触摸屏,因为触摸屏作为一种最新的电脑输入设备,它是目前最简单、方便、自然的而且又适用于中国多媒体信息查询国情的输入设备,触摸屏具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。
利用这种技术,我们用户只要用手指轻轻地指碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作,从而使人机交互更为直截了当,这种技术极大方便了那些不懂电脑操作的用户。
这种人机交互方式。
它赋予了多媒体以崭新的面貌,是极富吸引力的全新多媒体交互设备。
触摸屏在我国的应用范围非常广阔,主要有公共信息的查询,如电信局、税务局、银行、电力等部门的业务查询;城市街头的信息查询;此外还可广泛应用于领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等,将来,触摸屏还要走入家庭。
随着城市向信息化方向发展和电脑网络在日常生活中的渗透,信息查询都会以触摸屏——显示内容可触摸的形式出现。
本文提供一些有关触摸屏的相关基础技术知识,希望这些内容能对广大用户有所用处。
图2-3MT4300C触摸屏
2.1.4电动机
电动机(Motors)是把电能转换成机械能的设备,它是利用通电线圈在磁场中受力转动的现象制成,分布于各个用户处,电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机,电力系统中的电动机大部分是交流电机,可以是同步电机或者是异步电机(电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速)。
电动机主要由定子与转子组成。
通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线(磁场方向)方向有关。
电动机工作原理是磁场对电流受力的作用,使电动机转动。
图2-4电动机
2.2元器件检查
2.2.1电动机的检查
在做实验之前,先检查各器件是不是好的,,首先是先检查电动机的好坏,先用万用表调成×1的电阻挡,测三下,阻值大概在600左右
2.2.2变频器的检查
参数检查变频器的型号、额定容量、额定电压、适配电动机的功率等仔细核对,查看是否一致,尤其是电压。
外观检查打开变频器的面板,对内部器件进行外观检查,查看是否清洁受潮,有异物通风道是否堵塞尤其是对控制电路板的积尘污渍一定要清除干净避免一起故障检查螺钉螺母插件是否松动与损坏。
2.3元器件的使用
2.3.1变频器的使用
变频器的工作原理是把市电(380V、50Hz)通过整流器变成平滑直流,然后利用半导体器件(GTO、GTR或IGBT)组成的三相逆变器,将直流电变成可变电压和可变频率的交流电。
2.3.2触屏模的使用
THJDAL-2系统的人机界面采用MT4300C触摸屏。
人机界面是在操作人员和机器设备之间作双向沟通的桥梁,用户可以在屏幕上自由的组合文字、按钮、图形、数字等来处理或监控管理随时可能变化的信息。
MT4300C触摸屏的接口
(1)串行接口
MT4000有两个串行接口,标记为COM0COM1。
两个口分别为公头和母头,以方便区分。
COM0为9针公头,管脚定义如下图;
图2-5COM0
COM1为9针母头,管脚图如下。
与COM0的区别仅在于PC_RXD,PC_TXD被换成了PLC232连接的硬件流控TRS_PLC,CTS_PLC。
图2-6COM1
(2)USB接口
MT4000提供了一个USB高速下载通道,它将大大加快下载的速度,且不需要预先知道目标触摸屏的IP地址。
第三章设计内容
3.1系统电路分析
因为此次实训是电动机、变频器、plc和触摸屏的结合,且要结合电脑用程序写入触摸屏,所以我们得先保证所用要用到的器件都接入电源,并且要设计出合理的硬件线路图。
3.2硬件电路图
图3-1整体接线图
3.3I/O分配表
表3.1I/O分配表
输入
作用
输出
作用
I0.0
对应变频器5号按钮
Q0.0
低速
I0.1
对应变频器6号按钮
Q0.1
中速
I0.2
对应变频器7号按钮
Q0.2
高速
I0.3
M0.0
复位
3.4梯形图
图3-2梯形图
3.5指令表
LDI0.0
MOVB5,QB0
LDI0.1
MOVB6,QB0
LDI0.2
MOVB7,QB0
LDI0.3
RQ0.0,3
图3-3指令表
第四章系统调试
4.1电动机与变频器结合使用
在设变频器参数之前先将变频器恢复出场设计,只要是设计p0010,与p0970,一个设为1,另一个设为30,这样就变频器设为出场参数
接下来就是利用S7-200PLC通过MM420变频器对电机进行3段速度调速参数如下表:
表4.1调速参数
参数号
设定值
参数号
设定值
P0304
380
P0700
2
P0305
0.16
P1000
3
P0307
0.06
P1120
0.5
P0310
50
P1121
0.5
P0311
1400
P0003
1
P0004
10
P0701
17
P0702
17
P0703
1
P1001
20
P1002
35
P1003
50
4.2电机与变频器PLC结合使用
前面已经可以通过变频器实现三段调节,那么怎样通过PLC来实现呢,首先是写程序,通过以上PLC来控制变频器,从而实现PLC与变频器系那个结合实现对电机的三段调速。
4.3电机与变频器PLC触屏模结合使用
4.3.1第一步就是将EV5000软件安装
(1)将EV5000软件光盘放入光驱,计算机将会自动运行安装程序,或者手动运行光盘目录[Setup.exe]
(2)按向导提示,一路按下【下一步】。
(3)按下[完成],软件安装完毕。
(4)要运行程序时,可以从菜单[开始]/[程序]/[EV5000_UNICODE_CHS]下找到相应的可执行程序点击即可。
4.3.2第二步就是建立工程
(1)安装好EV5000软件后,在[开始]/[程序]/[EV5000_UNICODE_CHS]下找到相应的可执行程序点击,打开触摸屏软件。
(2)点击菜单[文件]里的[新建工程],这时将弹出如下对话框,输入所建工程的名称。
也可以点“>>”来选择所建文件的存放路径。
在这里我们命名为“test_01”。
点击[建立]即可。
(3)选择所需的通讯连接方式,MT5000支持串口、以太网连接,点击元件库窗口里的通讯连接,选中所需的连接方式拖入工程结构窗口中即可。
图4-1串口连接
(4)选择所需的触摸屏型号,将其拖入工程结构窗口
(5)选择需要连线的PLC类型,拖入工程结构窗口里。
如下图所示:
适当移动HMI和PLC的位置,将连接端口靠近连接线的任意一端,就可以顺利把它们连接起来。
注意:
连接使用的端口号要与实际的物理连接一致。
这样就成功的在PLC与HMI之间建立了连接。
拉动HMI或者PLC检查连接线是否断开,如果没有断开就表示连接成功。
(6)然后双击HMI0图标,就会弹出下图所示的对话框:
在此对话框中需要设置触摸屏的端口号。
在弹出的[HMI属性]框里切换到[串口1设置],修改串口1的参数(如果PLC连接在COM0,请切换到[串口0设置],修改串口0的参数),如下图所示:
图4-2串口1的参数
(7)在工程结构窗口中,选中HMI图标,点击右键里的[编辑组态],进入了组态窗口。
图4-3组态窗口
(8)在左边的PLC元件窗口里,轻轻点击图标,将其拖入组态窗口中放置,这时将弹出位状态切换开关元件属性对话框,设置位控元件的输入/输出地址。
(9)切换到[位状态切换开关]页,设定开关类型,这里设定为切换开关
(10)切换到[标签]页,选中[使用标签],分别在[内容]里输入状态0、状态1相应的标签,并选择标签的颜色。
(您可以修改标签的对齐方式,字号,颜色)
(11)切换到[图形]页,选中[使用向量图]复选框,选择四个您想要的图形,这里选择了下图所示的开关。
(12)最后点[确定]关闭对话框。
(13)选择工具条上的[保存],接着选择菜单[工具]/[编译]。
如果编译没有错误,那么这个工程就做好了。
(14)选择菜单[工具]/[离线模拟]/[仿真]。
可以看到设置的开关在点击它时将可以来回切换状态,和真正的开关一模一样!
4.3.3第三步下载
MT4000提供2种下载方式,分别为USB和串口。
在下载和上传之前,要首先设置通讯参数。
通信参数的设置在菜单栏里的[工具]栏里[设置选项]里,选择USB。
第一次使用USB下载,要手动安装驱动。
把USB一端连接到PC的USB接口上,一端连接触摸屏的USB接口,在触摸屏上电的条件下,会弹出如下安装信息:
图4-4安装信息:
选择菜单[工具]/[下载]用通信电缆连接触摸屏与PLC将做好的工程下载到触摸屏中
第五章设计总结
第一是调试电动机与变频器的时候出现了好多问题,有好多的参数没有出现主要出现在p0003,p00004.还有P0700 p1000上面 因为p0003是设计扩展级的,如果没设计就有好多参数出不来,p0700是选择控制命令源为变频端子排输入,p1000是选择频率的,最后8端和9端一个接正,一个接负.通过交流最后成功了,
第二是调试电动机和变频器PLC相结合,主要是通过PLC程序来控制变频器的高,中,低,三个速度,在这一快调试当中,主要问题是出在程序的那块部分,每个速度出来程序必须要有二个线圈得点,当出现高速度是三个线圈必须同时得电,当发现这个问题以后,我们小组就在一块讨论,最后得出了上面那个程序.
第三是调试电动机 变频器 PLC 触摸屏四者相结合觉得比较有困难的,主要是我们还是第一次接触这个组态软件,对这个软件有点不熟悉,所以出现在的困难也是比较多的,第一个就是窗口(MT4300C按钮 PLC)的一些参数设计,第二个就是下载端口的设计,最后就是PLC与触摸屏的链接问题,但是通过老师的讲解,和查找资料,最后我们还是解决了以上这些问题,成功的制作出了利用S7-200PLC通过MM420变频器对电机进行3段速度调速,并可同过触摸屏MT4300C远程实现多段调速。
最后觉得为期一周半的时间实习就这样结束了,这一周半让我学到了很多的东西,本次实习主要是利用S7-200PLC通过MM420变频器对电机进行3段速度调速,并可同过触摸屏MT4300C远程实现多段调速。
实训让我更加了解PLC梯形图、指令表、外部接线图,也让我更加了解了关于PLC设计原理,有很多设计理念来源于实际,从中找出最适合的设计方法.本次的实习脱离不了集体的力量,遇到问题和同学互相讨论交流,多和同学讨论.讨论不仅是一些思想的问题,还可以深入的讨论一些技术问题,这样可以使自己的处理问题快一些,少走一些弯路。
总之,通过这次实训,让我学到了很多的东西,同时让我了解了西门子的变频器,与MT4300C触屏模的基本使用.
参考文献
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[2]谯长红再生气加热炉使用说明书海南:
海南海然高新能源有限公司2006
[3]孙德宝自动控制原理北京:
化学工业出版社2003.12
[4]周泽魁控制仪表与计算机控制装置北京:
化学工业出版社2002.9
[5]史国生电气控制与可编程控制器技术北京:
化学工业出版社2003.12
[6]田瑞庭可编程控制器应用技术北京:
机械工业出版社1994
[7]张宏建蒙建波自动检测技术与装置北京:
化学工业出版社2004
[8]常斗南.可编程序控制器原理、应用及通信[M].北京:
机械工业出版社,1997
[9]廖常初可编程程序控制器应用技术重庆大学出版社1992
[10]李景学等.可编程序控制器应用设计方法.电子工业出版社,1998,
[11]于庆广.可编程控制器原理及系统设计.清华大学出版社,2004
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