液体混合装置PLC控制新版系统.doc

电气和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： 液体混合装置PLC控制系统 班级：学号：姓名：项目评分百分比得分实训平时表现30%实训答辩50%实训汇报20%实训总成绩 指导老师： 年 月 日常 熟 理 工 学 院电气和自动化工程学院PLC控制技术实训题目： 液体混合装置PLC控制系统 姓 名： 学 号： 班 级： 指导老师： 起止日期：目录PLC控制技术实训任务书1一、基础实训项目一：变频器对电机运行控制1二、基础实训项目二：模拟量采集和数据处理综合应用1三、综合型自主实训项目：液体混合装置PLC控制系统2一基础实训项目一41.1任务1 变频器面板操作和运行41.1.1 I/O接线41.1.2 I/O接线图41.1.3 参数设置41.2任务2 变频器外部运行操作51.2.1I/O接线51.2.2变频器外部运行操作接线图61.2.3 I/O图61.2.4 梯形图程序71.2.5 参数设置71.2.6 变频器运行操作81.3任务3 变频器模拟信号操作控制81.3.1 I/O接线81.3.2变频器模拟信号控制接线图91.3.3 I/O接线图91.3.4 梯形图程序101.3.5 参数设置101.3.6 变频器运行操作10二基础实训项目二122.1模拟量采集和数据处理综合应用122.1.1 IO分配122.1.2 接线图122.1.3 梯形图程序133.1.4工作步骤132.1.5调试结果142.2模拟量输出通道控制点动实施器142.2.1接线图142.2.2 步骤图152.2.3 组态王显示152.2.4 调试步骤和结果16三综合型自主实训项目173.1具体要求173.2控制要求173.3I/O接线183.4 I/O接线图193.5步骤图203.6 PLC编程213.6.1 复位步骤213.6.2 手动步骤223.6.3 开启步骤233.6.4 自动程序243.6.5 停止步骤273.7调试步骤也结果283.7.1开始283.7.2手动283.7.3自动293.8组态王323.8.1组态王建立323.8.2手动模式图343.8.3 自动模式图35四收获、体会36五参考文件37PLC控制技术实训任务书题目：液体混合装置PLC控制系统（一）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标训练。一、基础实训项目一：变频器对电机运行控制一）实训目标1、深入巩固掌握PLC基础指令功效及其利用方法；2、依据实训设备，熟练掌握PLC外围I/O设备接线方法；3、掌握异步电动机变频调速原理，熟悉变频器使用方法。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可逆调速控制，即能够电动机可正反向运行、调速和点动功效。参考电气原理图见教材p85，速度控制有两种方法：（1）由外接电位器控制，（2）由PLC模拟量输出通道控制。四)实训步骤1、进行PLCI/O地址分配，并画出变频器对电机控制PLC控制系统接线图。 2、设计由PLC 控制梯形图程序。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：模拟量采集和数据处理综合应用一） 实训目标1、掌握PLC中模拟量输入、输出基础工作原理；2、掌握数据处理指令利用方法；3、熟悉组态王和PLC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）实训项目原理和要求 1、用扩展模块中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CPU 224XP模拟量输入通道采集电位器电压，进行标度变换，将转换后温度值存放在变量存放器中，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实施器，实施器开度设置为0%时，输出电压为0V，实施器开度为100%时，输出电压10V。实施器开度控制量多少采取组态王软件输入，观察模拟量输出数值，并用万用表测量输出电压值。 四）实训项目标步骤1、依据项目要求确定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，调试并统计数据。输 入输 出电压AIW 温度值（）实施器开度AQW 电压（V）0V04V40%6V60%8V80%10V100%三、综合型自主实训项目：液体混合装置PLC控制系统一）实训项目工艺要求：本课题要求设计一个自动售货机PLC控制系统，具体要求是：1）在初始状态时，容器是空，各阀门均关闭，低、中、高液位传感器为开关量，分别按动三个按钮来模拟液位情况。初始时全部传感器为OFF状态。当液面淹没时接通并保持闭合状态，相对应指示灯H、I、J点亮。2）系统有手动和自动两种工作方法。当进入手动方法时，手动指示灯点亮，液体A阀门、液体B阀门、混料泵M、报警灯等均能够经过按动组各自测试按钮进行点动调试。3）进入自动方法时，自动指示灯点亮，按下开启按钮，系统进入工作状态，系统电源指示灯点亮。5S后开始工作，液体A阀门X1先打开，液体A流入容器，液位开始升高，当中液位传感器报警后，A阀门X1关闭，打开液体B阀门X2，液体B流入容器；当高液位传感器报警后，关B阀门，混料泵电机M得电；搅拌20S后，混料泵关闭，出料泵开，混合液流出容器；低液位传感器报警后，出料泵继续开10S，液体排空，此时报警灯按亮2S、灭1S规律闪烁5次，一个循环结束。在此过程中，若没有按动停止按钮，则A阀门再次打开，开始新一轮循环。任何时候按下停止按钮，在目前工作周期结束后，才停止操作，电源指示灯熄灭。二）目标经过此次实训使学生掌握：1）Step7Micro/Win32编程软件使用方法和梯形图、SFC图编程语言利用；2）实际程序设计及实现方法；3）程序调试和运行操作技术。从而提升学生对PLC控制系统设计和调试能力。三）内容和要求1、经过基础简单试验熟悉和本设计相关试验台模块；2、液体混合装置PLC控制系统设计；3、硬件接线图、程序清单；4、采取状态转移图SFC图或经验设计法进行设计；5、设计组态王上位机监控画面，对工作过程进行显示。四、实训汇报要求汇报应采取统一汇报纸书写，应包含评分表、封面、目录、正文、收获、参考文件（并按此次序装订）。汇报中提供以下内容：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、每个实训任务总体设计方案（应有PLC选型及依据）b、I/O分配表，PLC外部接线图，程序中使用元件及功效表；c、程序控制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、参考文件（注意实训汇报标准上手写，许可打印，但雷同者零分处理）五、实训进度安排周次工作日工作内容第一周1部署实训任务，查找相关资料，熟悉试验台。2完成两个基础实训项目。3依据综合型实训任务，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5编写程序并调试第二周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汇报4完成汇报并于下午两点之前上交5答辩本实训共需两周时间六、实训考评措施本实训满分为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%，实训汇报20%。一基础实训项目一1.1任务1 变频器面板操作和运行1.1.1 I/O接线无多出接线，只需要给变频器加上AC220V电源，检验电路正确无误后，合上主电源开关QS即可。1.1.2 I/O接线图 1.1.3 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，这么就可确保变频器参数回复到工厂默认值。（2）设置电动机参数，为了使电动机和变频器相匹配，需要设置电动机参数。电动机参数设定完成后，设P0010=0，变频器目前处于准备状态，可正常运行。 （3）设置面板操作控制参数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电动机运行最低频率(Hz)P10825050电动机运行最高频率(Hz)P000312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设定键盘控制频率值(Hz)P1058510正向点动频率(Hz)P1059510反向点动频率(Hz)P1060105点动斜坡上升时间（s）P1061105点动斜坡下降时间（s） 面板基础操作控制参数1.2任务2 变频器外部运行操作1.2.1I/O接线输入输出正转I0.0正传指示灯Q0.0反转I0.1反转指示灯Q0.1正向点动I0.2正向点动指示灯Q0.2停止I0.31.2.2变频器外部运行操作接线图外部运行操作接线图1.2.3 I/O图 1.2.4 梯形图程序 1.2.5 参数设置接通断路器QS，在变频器在通电情况下，完成相关参数设置，具体设置见表。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/O*P070111ON接通正转，OFF停止*P070212ON接通反转，OFF停止*P0703910正向点动*P0704911反向点动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电动机运行最低频率(Hz)*P10825050电动机运行最高频率(Hz)*P1120105斜坡上升时间（s）*P1121105斜坡下降时间（s）P000312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设定键盘控制频率值*P1058510正向点动频率(Hz)*P1059510反向点动频率(Hz)*P1060105点动斜坡上升时间（s）*P1061105点动斜坡下降时间（s）变频器参数设置1.2.6 变频器运行操作（1）变频器开启：在变频器前操作面板上按运行键，变频器将驱动电动机升速，并运行在由P1040所设定20Hz频率对应560rmin转速上。（2）正反转及加减速运行：电动机转速（运行频率）及旋转方向可直接经过按前操作面板上键降低键（/）来改变。（3）点动运行：按下变频器前操作面板上点动键，则变频器驱动电动机升速，并运行在由P1058所设置正向点动10Hz频率值上。当松开变频器前错做面板上点动键，则变频器将驱动电动机降速至零。这时，假如按下一变频器前操作面板上换向键，在反复上述点动运行操作，电动机可在变频器驱动下反向点动运行。（4）电动机停车：在变频器前操作面板上按停止键，则变频器将驱动电动机降速至零。1.3任务3 变频器模拟信号操作控制1.3.1 I/O接线输入输出正转I0.0正传指示灯Q0.0反转I0.1反转指示灯Q0.1正向点动I0.2正向点动指示灯Q0.21.3.2变频器模拟信号控制接线图MM440变频器模拟信号控制接线图1.3.3 I/O接线图 1.3.4 梯形图程序1.3.5 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。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电动机运行最低频率（HZ）P10825050电动机运行最高频率（HZ） 模拟信号操作控制参数1.3.6 变频器运行操作（1）电动机正转和调速按下电动机正转自锁按钮SB1,数字输入端口DINI为”ON”,电动机正转运行,转速由外接电位器RP1来控制,模拟电压信号在010V之间改变，对应变频器频率在050Hz之间改变。当松开带锁按钮SB1时，电动机停止运转。（2）电动机反转和调速按下电动机反转自锁按钮SB2，,数字输入端口DIN2为”ON”,电动机反转运行,和电动机正转相同，反转转速大小仍由外接电位器来调整。当松开带锁按钮SB2时，电动机停止运转。4. 变频器速度由PLC模拟量输出通道控制将变频器上AIN+、AIN- 端和PLC模拟量输出通道V和AQM端相连，用MOVW指令将03数字量送入AQW0，相当于在AIN+、AIN- 之间所加模拟电压信号在010V之间改变，从而控制变频器频率在050Hz之间改变。二基础实训项目二2.1模拟量采集和数据处理综合应用用扩展模块中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CPU 224XP模拟量输入通道采集电位器电压，进行标度变换，将转换后温度值存放在变量存放器中，并在组态界面上显示出具体温度。2.1.1 IO分配输入输出A温度2.1.2 接线图 2.1.3 梯形图程序3.1.4工作步骤 2.1.5调试结果电压AWI温度值（）0V004V12864396V19248608V256488010V31728992.2模拟量输出通道控制点动实施器 用PLC模拟量输出通道控制电动实施器，实施器开度设置为0%时，输出电压为0V，实施器开度为100%时，输出电压10V。实施器开度控制量多少采取组态王软件输入，观察模拟量输出数值，并用万用表测量输出电压值。2.2.1接线图2.2.2 步骤图 2.2.3 组态王显示 2.2.4 调试步骤和结果实施器开度AQW电压000V40%128004.027V60%192006.024V80%256008.023V100%310.016V 三综合型自主实训项目3.1具体要求1）在初始状态时，容器是空，各阀门均关闭，低、中、高液位传感器为开关量，分别按动三个按钮来模拟液位情况。初始时全部传感器为OFF状态。当液面淹没时接通并保持闭合状态，相对应指示灯H、I、J点亮。2）系统有手动和自动两种工作方法。当进入手动方法时，手动指示灯点亮，液体A阀门、液体B阀门、混料泵M、报警灯等均能够经过按动组各自测试按钮进行点动调试。3）进入自动方法时，自动指示灯点亮，按下开启按钮，系统进入工作状态，系统电源指示灯点亮。5S后开始工作，液体A阀门X1先打开，液体A流入容器，液位开始升高，当中液位传感器报警后，A阀门X1关闭，打开液体B阀门X2，液体B流入容器；当高液位传感器报警后，关B阀门，混料泵电机M得电；搅拌20S后，混料泵关闭，出料泵开，混合液流出容器；低液位传感器报警后，出料泵继续开10S，液体排空，此时报警灯按亮2S、灭1S规律闪烁5次，一个循环结束。在此过程中，若没有按动停止按钮，则A阀门再次打开，开始新一轮循环。任何时候按下停止按钮，在目前工作周期结束后，才停止操作，电源指示灯熄灭。需要完成内容有：编写输入输出对照表,包含信号名称、外部元件号、内部继电器号；绘制PLC外部接线图；绘制功效步骤图；编写、调试梯形图或语序表。3.2控制要求该溶液混合装置结构简图图3-1所表示，该装置有三个液位传感器：J为低液位传感器，I为中液位传感器，H为高液位传感器。当液位抵达某传感器位置时，该传感器就会发出ON信号，若低于传感器位置时，传感器就变为OFF状态。该系统有三个电磁阀：Y1为注入A液体电磁阀，Y2为注入B液体电磁阀，Y3为混合液体输出电磁阀，当电磁阀为ON状态时，阀门打开；为OFF状态时，阀门就关闭，经过阀门开和闭来实现液体流入和流出。M为搅拌电动机，当继电器线圈得电时，搅拌电动机运行；当继电器线圈失电时，搅拌电动机停止工作。该系统初始状态为：起动搅拌器之前，容器是空，各阀门关闭，液位传感器L、液位传感器I、液位传感器H均为OFF状态，搅拌电动机M也处于OFF状态。 3.3I/O接线I/O接线是进行施工接线关键参考，它决定了PLC各个接口作用和接口位置，好I/O分配能够使接线愈加简便。操作愈加简练 。图所表示为该溶液混合装置控制系统I/O接线图。 输 入 设 备 输 出 设 备序 号名 称地 址序 号名 称地 址1开始按钮I0.0 1 X1Q0.62 手动按钮I0.12 X2Q0.73自动按钮I0.23 HQ0.44停止I0.34 I Q0.35JI0.45 J Q0.26 II0.56 M Q2.17 HI0.67 X3 Q1.18 X1(A)I0.78 报警灯 Q2.09 X2(B)I1.09 电源 Q0.510 M I1.1 11 X3I1.2 12 报警I1.3 13 电源I1.4 14 开启I1.5 I/O地址分配3.4 I/O接线图3.5步骤图3.6 PLC编程PLC编程有三种方法：经验法、图解法、次序控制设计法。在本系统中，采取是次序控制设计法。所谓次序控制设计法就是针对次序控制系统一个专门设计方法。这种设计方法很轻易被初学者接收，对于有经验工程师，也会提升设计效率，程序调试、修改和阅读也很方便。PLC设计者们为次序控制系统程序编制提供了大量通用和专用编程元件，开发了专门供编制次序控制程序用功效表图，使这种优异设计方法成为目前PLC程序设计关键方法。对那些按动作前后次序进行控制系统，很适合使用次序控制设计法进行编程。次序控制法规律性很强，即使编程相当长，但程序结构清楚、可读性。在用次序控制设计法编程时，功效图是很关键工具。功效图能够清楚地表现出系统各工作步功效、步和步之间转换次序及其转换条件。3.6.1 复位步骤S0.1对系统进行复位，I0.1和I0.2分别对应了手动模式和自动模式，只需要按下其中一个便能够切换到对应模式。3.6.2 手动步骤S0.2为手动模式，在此模式下A阀门、B阀门、M搅拌机、电源、报警等开关对应其显示灯点动触发，后面停止键切换到S0.1，手动按键切换至S0.3。3.6.3 开启步骤 按下开启按键I1.5运行程序。延迟5s后进入自动模式。3.6.4 自动程序自动程序中各个步骤在程序中表明了，其中报警等闪烁使用了加法计数器。 A阀门打开，中液位按下按钮，中液位亮。 B阀门打开，A阀门关闭，高液位按钮按下后进入下一个步骤。 B阀门关闭，搅拌机M工作20s。 搅拌机M关闭，X3开始出混合液，低液位按钮按下进入下一个步骤。 等候10S时间。 报警等亮，而且闪烁5次，而且假如没按下停止，则回到以前自动状态开始下一个循环。3.6.5 停止步骤按下I0.3回到复位步骤。3.7调试步骤也结果3.7.1开始 按下开始按钮I0.0，进入复位后，开始运行程。3.7.2手动按下手动按钮，手动指示灯D1亮，此刻各显示灯全部是点动触发，我们能够按下报警灯I1.3不放，此时报警灯亮。3.7.3自动我按各步骤排列 按下自动按钮后再按下开启，电源灯亮，5s后开始工作，此时A阀门打开。 按下I按钮，抵达中液位，A阀门关闭，B阀门打开。按下H按钮，抵达高液位，B阀门关闭，搅拌机M开始运行，运行20s。搅拌机M关闭，出液口X3打开。 按下J后，X3继续亮，10s后熄灭。 报警灯亮2s，灭1s，闪烁5次后完成一个循环。按下停止按钮则进入复位，全部灯熄灭。3.8组态王3.8.1组态王建立打开组态王，建立工程，起名字液态混合。打开COM1选择P7-200系列USB，使得PLC和组态王建立联络。打开数据词典，建立14个开关输入，和9个灯输出，其中开关要使用MXX模式，所以要建立14个继电器。因为开关只有开和关闭2个状态，灯也只有亮和灭两个状态，全部能够用1和0来表示，所以用I/O离散。创建面板，将全部输入输出分开，并进行各自捆绑对应。3.8.2手动模式图 3.8.3 自动模式图 四收获、体会该控制系统突出优点是在溶液混合装置工作过程中，按下停止按钮后，该装置不会立即停止工作，必需待完成一个完整循环后才能停车。这么设计能够确保容器中两种液体严格根据确定百分比进行混合，为下道工序提供高质量混合溶液。即使在PLC选型及应用程序编制方面已充足考虑了系统工作可靠性，以确保系统能够长久稳定高效率地工作。但在实际设计过程中，因为缺乏实际工作经验，可能没有完全估计到在实际生产过程中可能出现突发情况，所以该系统梯形图编制还要依据实际工况进行调整和完善。经过这次实践，我对机电传动和控制这门课程有了更深层次了解。为了高质量完成这次课程设计，我认真复习了书本中电动机结构、类型和工作原理和继电器接触器控制和PLC控制这些内容。掌握了部分常见继电器接触器控制电路，更深层次了解了PLC循环扫描工作方法：输入采样、程序实施、输出刷新。PLC在现代自动化控制领域中所占比重越来越大，这次设计过程和经验为自己以后独立进行相同自动化控制工程提供了依据，也将帮助自己在以后设计过程中少走弯路。我认为没有什么是唾手可得，只有经历辛勤汗水，才能让知识绽放出漂亮花朵。王老师指导当然也是一个不可忽略方面，让我明白了自己不足，并立即更正，也让我能愈加好独自完成自己设计。此次机电传动控制课程设计是很难得一次理论和实践相结合机会，经过这次对两种液体自动混合装置PLC控制设计使我摆脱了单纯理论学习状态，和眼高手低毛病。经过此次PLC课程设计，使我了解到PLC关键性，所以我会继续学习PLC，使得自己愈加有能力。五参考文件1王宗才.机电传动和控制.北京：电子工业出版社，.62邓星钟.机电传动控制.武汉：华中科技大学出版社，3周宏甫.机电传动控制.北京：化学工业出版社，4 王永华. 现代电气控制及PLC应用技术. 第四版. 北京航空航天大学出版社.8.