自控系統(tǒng)及PLC綜合實習(xí)報告

1、自動控制系統(tǒng)及PLC綜合實習(xí)報告一、實習(xí)內(nèi)容1、.將變頻器和PLC通過導(dǎo)線進行連接。2、通過變頻器的控制面板進行參數(shù)設(shè)置。3、根據(jù)I/O的定義，編寫PLC程序，實現(xiàn)用PLC自動控制變頻器，從而控制交流電動機。4、做WINCC畫面，將WINCC與PLC相連，實現(xiàn)在WINCC上對變頻器的控制。二、實習(xí)要求1、將變頻器和PLC通過導(dǎo)線進行連接。2、通過變頻器的控制面板進行參數(shù)設(shè)置。3、學(xué)會使用PLC編程軟件STEP7。4、根據(jù)I/O的定義，針對硬件接線，定義符號表，進行PLC程序設(shè)計。5、編寫PLC程序。6、PLC程序調(diào)試。7、學(xué)會使用WINCC組態(tài)軟件。8、完成WINCC組態(tài)畫面。9、將WINCC

2、與PLC相連。10、在WINCC上實現(xiàn)對變頻器的控制。三、注意事項（1）注意安全。電動機很危險，要注意在電動機運行期間要遠離電動機。（2）在斷電的情況下接線。在變頻器斷電后也不能立即接線，要等3分鐘后再接線，變頻器中間直流環(huán)節(jié)有大的電容放電。（3）盡量不要將不該拆的線拆掉。（4）實習(xí)報告等到實習(xí)的內(nèi)容完成后再寫。五、實習(xí)內(nèi)容的原理性知識（一）S7-300系列PLC的基本知識概 述1、模塊化中小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用2、大范圍的各種功能模塊可以非常好地滿足和適應(yīng)自動控制任務(wù)3、由于簡單實用的分散式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡(luò)能力，使得應(yīng)用十分靈活4、方便用戶和簡易的無風(fēng)扇設(shè)計5、當(dāng)控制任務(wù)增

3、加時，可自由擴展6、由于大范圍的集成功能使得它功能非常強勁應(yīng) 用1、S7-300是模塊化中小型 PLC 系統(tǒng)，它能滿足中等性能要求的應(yīng)用。2、模塊化，無排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，易于實現(xiàn)分布，易于用戶掌握等特點使得S7-300成為各種從小規(guī)模到中等性能要求控制任務(wù)的方便又經(jīng)濟的解決方案。3、多種的性能遞增的CPU和豐富的且?guī)в性S多方便功能的I/O擴展模塊，使用戶可以完全根據(jù)實際應(yīng)用選擇合適的模塊。4、當(dāng)任務(wù)規(guī)模擴大并且愈加復(fù)雜時，可隨時使用附加模塊對PLC進行擴展。我們本次實習(xí)所用的PLC為CPU 314C-2 DP，其中集成了數(shù)字量輸入/輸出和模擬量輸入/輸出。數(shù)字量輸入模塊用于連接外部的機械觸點和電子數(shù)

4、字式傳感器。數(shù)字量輸入模塊將現(xiàn)場傳來的外部數(shù)字信號的電平轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部的信號電平。輸出電路中一般設(shè)有RC濾波電路，以防止由于輸入觸點抖動或外部干擾脈沖引起的錯誤輸入信號，輸入電流一般為數(shù)毫安。 數(shù)字量輸出模塊用于驅(qū)動電磁閥、接觸器、小功率電動機、燈和電動機啟動器等負載。數(shù)字量輸出模塊將S7-300的內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)化為控制過程所需的外部信號電平，同時有隔離和功率放大作用。（二）變頻器的介紹一、變頻器的作用變頻器的直接作用：通過改變電動機的電壓和頻率，使電機的速度可以無極調(diào)節(jié)。軟啟動節(jié)能，功率因數(shù)補償節(jié)能。變頻器的間接作用：1.節(jié)能（節(jié)電）。風(fēng)機、泵類等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋

5、板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸入功率大，且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當(dāng)使用變頻調(diào)速時，如果流量要求減小，通過降低泵或風(fēng)機的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。降低電耗。 2.提高生產(chǎn)設(shè)備自動化程度。當(dāng)前有很多品牌的變頻器，如：杭州奧圣電氣有限公司代理的日業(yè)變頻器CM530系列在滿足客戶通用需求的前提下，通過擴展設(shè)計可以靈活地滿足客戶個性化要求、行業(yè)性要求滿足各種復(fù)雜高精度傳動的要求，同時為設(shè)備制造業(yè)客戶提供高集成度的一體化解決方案。二、變頻器工作原理主電路是給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是

6、電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。1、整流器最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進行再生運轉(zhuǎn)。2、平波回路在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。裝置容量小時，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波

7、回路。3、逆變器同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使6個開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關(guān)時間和電壓波形。 4、控制電路是給異步電動機供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機的“速度檢測電路”，將運算電路的控制信號進行放大的“驅(qū)動電路”，以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。 （1）運算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。 （2）電壓、電流檢測電路：與主回路電位隔離檢測電壓、電

8、流等。 （3）驅(qū)動電路：驅(qū)動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。 （4）速度檢測電路:以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器(tg、plg等)的信號為速度信號，送入運算回路，根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉(zhuǎn)。 （5）保護電路:檢測主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過載或過電壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。六、實習(xí)內(nèi)容（一）變頻器設(shè)置參數(shù)設(shè)置步驟被分成三類： 參數(shù)恢復(fù)到工廠設(shè)置工廠設(shè)置是裝置所有參數(shù)被定義的初始狀態(tài)，裝置在這個設(shè)置下進行供貨 簡單應(yīng)用的參數(shù)設(shè)置步驟簡單應(yīng)用的參數(shù)設(shè)置常用于已準確了解了裝置的應(yīng)用條件且無需測試以及需要

9、相關(guān)擴展參數(shù)進行補充的情況。 專家應(yīng)用的參數(shù)設(shè)置專家應(yīng)用的參數(shù)設(shè)置經(jīng)常用于事先不能確切了解裝置的使用條件且具體的參數(shù)調(diào)整必須在本機上完成的情況。參數(shù)復(fù)位：P053=6 運行參數(shù)存取。6表示允許通過PMU和串行接口SCom1變更參數(shù)。P060=2 選擇“固定設(shè)置菜單”。P366=0 所希望的工廠設(shè)置的選擇。0表示具有PMU的標準設(shè)置，通過電動電位計MOP設(shè)定。P970=0 啟動參數(shù)復(fù)位快速參數(shù)化：（1）菜單選擇P60 = 3 菜單選擇“簡單應(yīng)用的參數(shù)設(shè)置”（2）選擇變頻器的進線電壓P71 = 365 輸入裝置進線電壓，單位V（3）設(shè)置電動機的參數(shù)P95 = 10輸入電機類型P100 = 3 輸入

10、開/閉環(huán)控制類型 (不帶編碼器的矢量控制，編碼器的反饋值不接入速度環(huán)) （P100 = 4 表示帶編碼器的矢量控制，編碼器的反饋值接入速度環(huán)）P101 = 380輸入電機額定電壓P102 = 4.0輸入電機額定電流P107 = 50輸入電機額定頻率P108 = 940輸入電機額定轉(zhuǎn)速rpmP114 = 0控制系統(tǒng)的工藝邊界條件P383 = 0確定電機冷卻方式（4）選定設(shè)定值和命令源P368 = 0選擇設(shè)定值和命令源為PMU控制面板進行操作。（5）啟動簡單應(yīng)用的參數(shù)設(shè)置P370 = 1根據(jù)選定的參數(shù)模塊組合變化參數(shù)。（6）用變頻器面板控制電動機旋轉(zhuǎn)變頻器和PLC之間連接的相關(guān)參數(shù)設(shè)置：（1） P

11、60=7 讀取/隨意存取。（2） P368=1 選擇設(shè)定值和命令源為端子排上模擬量/數(shù)字量輸入。（3） 選擇具體的設(shè)定值、命令源P554.1=18 為ON/OFF控制，選擇數(shù)字量輸入5P443=11 為速度給定，選擇模擬量輸入1P571.1=20 為正傳使能控制，選擇數(shù)字量輸入6P572.1=22 為反轉(zhuǎn)使能控制，選擇數(shù)字量輸入7默認P640.1=148 為模擬量輸出，設(shè)置為n/f默認P651=107 為數(shù)字量輸出1，設(shè)置為無故障。默認P652=104 為數(shù)字量輸出2，設(shè)置為運行。（4） P60=6 寫入。然后顯示021. （5） P60=1 返回參數(shù)菜單。（二）使用STEP7編寫程序STEP

12、7程序的主要設(shè)計步驟：（1）新建項目。新建文件，取名為dianji，選擇存儲路徑。（2）在左邊的瀏覽器窗口右擊項目，選擇插入對象，下面選擇SIMATIC 300 站點，插入S7-300站，如下圖所示：（2）硬件組態(tài)。在硬件組態(tài)窗口中進行硬件組態(tài)。在右側(cè)的硬件目錄窗口，點擊SIMATIC 300左邊的+號，進行下面的硬件組態(tài)。1）選擇機架，右鍵單擊空白處，然后選擇SIMATIC 300，在選擇RACK 300下的Rail。如下圖所示：2）在槽1中組態(tài)電源：PS 307 5A。如下圖所示：3）在槽2插入CPU，在CPU下選擇CPU 314C-2 DP，然后選擇訂貨號6ES7 314-6CF02-0

13、AB0de CPU。如下圖所示;設(shè)置完如下圖（3）設(shè)置MPI連接。設(shè)置CPU的連接屬性為MPI連接，進行連接測試。如下圖所示：（4）地址的設(shè)置。組態(tài)后默認數(shù)字量輸入輸出的起始地址為124，可以將其修改為0，以便和實際地址相對應(yīng)。設(shè)置完如下：（5）建立符號表。給變量其符號名，以便與理解和維護。根據(jù)實習(xí)的需要，建立如下符號表：（6）編寫程序如下：啟動和停止按鈕控制電動機的啟停程序正轉(zhuǎn)程序反轉(zhuǎn)程序給定頻率轉(zhuǎn)換，然后通過ROUND模塊，四舍五入到雙精度整數(shù)。取MD208的高位作為頻率給定值反饋頻率的轉(zhuǎn)換和輸出使用FC105模塊將027648轉(zhuǎn)換為050Hz，然后輸出(7) 下載與調(diào)試 先S7-300站

14、下載到PLC中，然后下載程序并進行調(diào)試。（三）WINCC畫面的設(shè)置（1）新建WINCC項目（2）添加驅(qū)動程序和建立MPI連接 添加SIMATICSPS驅(qū)動程序。在MPI下建立新的驅(qū)動程序連接。方法如下圖所示：然后彈出連接屬性窗口，可以修改名稱和計算機名字，如下圖所示：設(shè)置連接屬性，將插槽號設(shè)置為，如下圖（）在MPI下建立變量在WINCC中建立的變量地址要和STEP中的變量地址相同，才能進行連接，我建立的變量如下：（）計算器屬性設(shè)置如下（）在圖形編輯器中新建畫面在畫面中主要使用按鈕，園，IO域，靜態(tài)文本。根據(jù)設(shè)計的要求，我建立了如下畫面：畫面中按鈕的連接屬性設(shè)置方法如下：右鍵單擊按鈕選擇屬性，進

15、入屬性設(shè)置畫面本次操作使用鼠標左鍵控制，因此右鍵單擊按左鍵選擇直接動作，進入設(shè)置畫面，設(shè)置結(jié)果如下圖所示：同樣的方法設(shè)置釋放左鍵，結(jié)果如下：圓表示所對應(yīng)的按鈕處于被按下狀態(tài)，圓的設(shè)置方法如下：首先右鍵單擊圓選擇屬性，在背景顏色處選擇動態(tài)對話框，如下圖所示選擇布爾型，在表達式公式處選擇要連接的變量名，在是真處選擇背景顏色綠色，其余指示燈設(shè)置方法一樣。設(shè)置結(jié)果如下：IO域用于頻率的給定和反饋。IO域與變量的連接方法是，在IO域?qū)傩缘妮敵鲚斎雽傩灾校益I單擊輸出值后的小燈，選擇變量，如下圖所示：在建立的變量中添加所要顯示的變量名，如下圖：在背景顏色處選擇動態(tài)對話框可以設(shè)置動態(tài)效果，設(shè)置結(jié)果如下：全部

16、設(shè)置完成后點擊運行，進入運行畫面。點擊啟動按鈕，在點擊正轉(zhuǎn)，給定頻率為，運行畫面如下：反轉(zhuǎn)運行畫面如下：（四）實習(xí)過程中遇到的問題 首先，由于對PLC實驗設(shè)備接線不清楚，我開始設(shè)計方案中啟動、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)選擇的是Q1.4-Q1.6，相應(yīng)的啟動回路作用的24V-也連接到了對應(yīng)的端子上，但是下載程序后，運行時電機就是沒有反應(yīng)，后來在老師的幫助下才發(fā)現(xiàn)，原來實驗設(shè)備連線時把電機的起停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)連接到了Q0.0-Q0.2上，經(jīng)過改正后，點擊能夠正常的運轉(zhuǎn)了。 其次，在把0-27648轉(zhuǎn)換為0-50Hz的過程中，到最后始終遇到數(shù)據(jù)類型不一致的問題，還有在WINCC建立變量時變量類型選擇的不對，導(dǎo)致顯示的結(jié)果出錯。后來在老師