PLC課程設(shè)計(jì)78292

1、學(xué)生實(shí)習(xí)報(bào)告實(shí)習(xí)專業(yè)班級(jí)：測(cè)控技術(shù)與儀器081學(xué) 生 姓 名：宋亮實(shí) 習(xí) 性 質(zhì)：生產(chǎn)實(shí)習(xí)實(shí) 習(xí) 單 位：校內(nèi)PLC實(shí)習(xí)基地實(shí)習(xí)起訖日期：2012年2月27日3月9號(hào)指 導(dǎo) 老 師：劉軍自動(dòng)控制系統(tǒng)與PLC綜合實(shí)習(xí) 一、實(shí)習(xí)目的： 1、掌握可編程序控制器的操作方法。 2、熟悉基本指令與應(yīng)用指令以及實(shí)習(xí)設(shè)備（PLC、變頻器）的使用方法。 3、了解繼電器工作的基本原理。 4、掌握變頻器主要參數(shù)設(shè)置。 5、掌握PLC和變頻器之間的通信技術(shù)。 6、掌握WinCC組態(tài)軟件的使用。二、實(shí)習(xí)任務(wù)：1 將變頻器和PLC通過(guò)導(dǎo)線進(jìn)行連接。通過(guò)變頻器的控制面板進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。根據(jù)I/O的定義，編寫(xiě)PLC程序，實(shí)現(xiàn)通

2、過(guò)操作面板控制交流異步電動(dòng)機(jī)，停止，正反轉(zhuǎn)切換，并監(jiān)視電動(dòng)機(jī)的故障和運(yùn)行狀態(tài)。2 做WinCC畫(huà)面，將WinCC和PLC相連，實(shí)現(xiàn)在WinCC上對(duì)變頻器的監(jiān)控。除了控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，停止，正反轉(zhuǎn)切換，監(jiān)視電動(dòng)機(jī)的故障和運(yùn)行狀態(tài)外，還要在WinCC畫(huà)面上進(jìn)行頻率給定以及對(duì)實(shí)際頻率的監(jiān)視。三 實(shí)習(xí)方法：1、通信方式有兩種：（1） 通過(guò)MPI通信實(shí)現(xiàn)。（2） 通過(guò)Profibus-DP實(shí)現(xiàn)。2、控制方式有兩種：1) 本地操作面板控制。2) 遠(yuǎn)程的WinCC畫(huà)面監(jiān)控。四、變頻器和PLC工作原理（一）變頻器的結(jié)構(gòu)與原理 西門(mén)子的6SE70系列變頻器，SIMOVERT Master Drives,其外觀如

3、圖1所示。圖1 SIMOVERT 變頻器 SIMOVERT 變頻器屬于交-直-交電壓型的變頻器，如圖2所示。整流器部分采用二極管不可控整流裝置，中間直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波，逆變器采用全控型電力電子器件IGBT構(gòu)成的PWM逆變器。輸出電壓波形是與正弦波等效的一系列等幅不等寬的矩形脈沖，逆變器的輸出供給三相交流異步電動(dòng)機(jī)定子供電，流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流近似為正弦波。變頻器的控制方式可采用恒壓頻比控制方式，也可采用矢量控制方式，具體的控制方式由參數(shù)P100進(jìn)行設(shè)置。圖2變頻器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖、輸出電壓、電流波形 其中X101上的端子1為變頻器的24V電源，2為變頻器的地。3，4，5，6端子為數(shù)字量輸入/輸出

4、端子，7，8，9為數(shù)字量輸入端子。X102上的15和16為模擬量輸入1，17和18模擬量輸入2。19和20為模擬量輸出1，21和22為模擬量輸出2。 PMU為變頻器的操作面板。X300對(duì)應(yīng)USS串口。 23，24，25，26，27，28對(duì)應(yīng)脈沖編碼器的端子。（二）PLC設(shè)備及編程軟件STEP7 S7-300系列PLC工作原理 S7-300是一種通用型的PLC，其具有模塊化、無(wú)風(fēng)扇結(jié)構(gòu)、易于實(shí)現(xiàn)分布式的配置以及易于掌握等特點(diǎn)，這使得它能適應(yīng)自動(dòng)化工程中的各種應(yīng)用場(chǎng)合，執(zhí)行各種控制任務(wù)，因此其在實(shí)踐中成為一種既經(jīng)濟(jì)又可靠的控制裝置。 其主要模塊為電源和CPU，我們本次實(shí)習(xí)所用的PLC為CPU314

5、C-2DP，其中集成了數(shù)字量輸入/輸出和模擬量輸入/輸出。CPU功能是：執(zhí)行用戶程序；為S7-300背板總線提供5V電源；在MPI網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)MPI與其他MPI網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。數(shù)字量輸入模塊用于連接外部的機(jī)械觸點(diǎn)和電子數(shù)字式傳感器。數(shù)字量輸入模塊將從現(xiàn)場(chǎng)傳來(lái)的的外部數(shù)字信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部的信號(hào)電平。輸入電路中一般設(shè)有RC濾波電路，以防止由于輸入觸點(diǎn)抖動(dòng)或外部干擾脈沖引起的錯(cuò)誤輸入信號(hào)，輸入電流一般為數(shù)毫安。數(shù)字量輸出模塊用于驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、小功率電動(dòng)機(jī)、燈和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等負(fù)載。數(shù)字量輸出模塊將S7-300的內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)化為控制過(guò)程所需的外部信號(hào)電平，同時(shí)有隔離和功率放大作用。本

6、實(shí)習(xí)中所使用的輸入輸出模塊有兩個(gè)。五、實(shí)習(xí)內(nèi)容：（一）硬件接線： 1、控制電機(jī)啟停，正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)。 將PLC輸出對(duì)應(yīng)的繼電器的常開(kāi)觸電和變頻器數(shù)字量輸入的端子相連接。此處選擇的PLC輸出為Q124.0，Q124.1，Q124.2，變頻器此處選擇的為7,8,9三個(gè)數(shù)字量輸出端。繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)的另一端接24V-，與變頻器的電源端子1相連，已構(gòu)成回路。2、運(yùn)行和故障狀態(tài)的檢測(cè) 端子3為0時(shí)表示故障，端子4為1時(shí)表示運(yùn)行。1對(duì)應(yīng)變頻器的24V電源，2為變頻器的地。變頻器的數(shù)字量輸出此處選擇3和4。3、變頻器頻率給定 將PLC輸出的模擬量和變頻器輸入的模擬量端子相連接，進(jìn)行頻率給定。PLC模擬量輸出端此處

7、選擇AOV1和COM，變頻器模擬量輸入端此處選擇15和16。4、頻率反饋給PLC 將變頻器輸出的模擬量和PLC輸入的模擬量端子相連，檢測(cè)電動(dòng)機(jī)實(shí)際的頻率。變頻器模擬量輸出端此處選擇19和20，PLC模擬量輸入端選擇AI1V和AI1C，5、變頻器及電動(dòng)機(jī)部分接線 電網(wǎng)來(lái)的三相交流電，首先經(jīng)過(guò)斷路器，然后連接變頻器輸入端，變頻器輸出連接交流電動(dòng)機(jī)的定子，給交流電動(dòng)機(jī)供電。 變頻器插槽上有CUVC電子板以及CBP2通信板。其中變頻器的輸入輸出端子，引到接線柜的第一排黃色端子上。6、PC機(jī)和PLC之間的接線 PC機(jī)和PLC之間通過(guò)MPI電纜連接。一端插在臺(tái)式機(jī)的CP5611卡上，另一端插在PLC的MP

8、I口上。（二）變頻器參數(shù)設(shè)置變頻器參數(shù)設(shè)置包括以下4個(gè)方面：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(gè)設(shè)置下進(jìn)行供貨。簡(jiǎn)單應(yīng)用的參數(shù)設(shè)置步驟 簡(jiǎn)單應(yīng)用的參數(shù)設(shè)置常用于已準(zhǔn)確了解了裝置的應(yīng)用的條件且無(wú)需測(cè)試以及需要相關(guān)擴(kuò)展參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)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(jī)上完成的情況。變頻器和PLC之間連接的參數(shù)設(shè)置。 1、工廠復(fù)位 P053=6運(yùn)行參數(shù)存取。 6表示允許通過(guò)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

9、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，通過(guò)電動(dòng)電位計(jì)MOP設(shè)計(jì)。 P970=0啟動(dòng)參數(shù)復(fù)位 參數(shù)設(shè)置完成后，先按變頻器操作面板上的綠色啟動(dòng)鍵，在暗紅色停止鍵，使其回到初始菜單。恢復(fù)到正常的狀態(tài)為009(開(kāi)機(jī)準(zhǔn)備)。 然后再按綠色啟動(dòng)鍵，再按向上的綠頭設(shè)置頻率50Hz。電動(dòng)機(jī)以頻率50Hz進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。2、快速參數(shù)化 （1）菜單選擇 P60=3 菜單選擇“簡(jiǎn)單應(yīng)用的參數(shù)設(shè)置” （2）選擇變頻器的進(jìn)線電壓 P71=365 輸入裝置（變頻器）進(jìn)線電壓，單位V （3）設(shè)置電動(dòng)機(jī)的參數(shù) P95=10輸入電機(jī)類(lèi)型，為異步/同步IEC（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)） P100=3 輸入開(kāi)閉環(huán)控制類(lèi)型（由于編碼器測(cè)量不準(zhǔn)，所以選擇無(wú)編碼器的矢量控制方式） P1

10、01=380 輸入電機(jī)額定電壓 P102=4.0 輸入電機(jī)額定電流 P107=50 輸入電機(jī)額定頻率 P108=940 輸入點(diǎn)擊額定轉(zhuǎn)速rpm P114=0 控制系統(tǒng)的工藝邊界條件 P382=0 確定電機(jī)的冷卻方式為自冷。 （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控制版面進(jìn)行操作。 （5）啟動(dòng)簡(jiǎn)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)。按P366進(jìn)行自動(dòng)工廠設(shè)置。隨后自動(dòng)化進(jìn)行參數(shù)設(shè)置（P115=1）。 （6）結(jié)束簡(jiǎn)單應(yīng)用的參數(shù)設(shè)置。 （7）用變頻器面板控制電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。 3、專家應(yīng)用的參數(shù)設(shè)置 P060=5 選擇“系統(tǒng)設(shè)置”菜單 P068=0

11、輸出濾波器（無(wú)濾波器） P071=365 裝置輸入電壓V P095=10 輸入電機(jī)型式為異步/同步IEC（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)） P100=3 輸入開(kāi)/閉環(huán)控制類(lèi)型為不帶編碼器的矢量控制。 P101=380 輸入電機(jī)額定電壓 P102=4.0 輸入電機(jī)額定電流 P103=0 電機(jī)的額定勵(lì)磁電流。此參數(shù)在P115=2/3/4時(shí)確定為66.1（%） P107=50 電機(jī)額定頻率 P108=940 輸入電機(jī)額定轉(zhuǎn)速rpm P113=15.3 電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩（額定功率/額定轉(zhuǎn)速） P114=0 控制系統(tǒng)的工藝邊界條件 P115=1 計(jì)算電機(jī)模型“自動(dòng)參數(shù)設(shè)置” P130=10 表示無(wú)編碼器 P383=0 電機(jī)熱時(shí)間

12、常數(shù) P384.2=0 電機(jī)過(guò)載停機(jī)門(mén)檻值 P350=4.0 電流的參考量 P351=380 電壓的參考量 P352=50 頻率的參考量 P353=1000 轉(zhuǎn)速的參考量 P354=15.3 轉(zhuǎn)矩的參考量 P060=1 回到參數(shù)菜單 P115=2 計(jì)算機(jī)模型“靜止?fàn)顟B(tài)電機(jī)辨識(shí)” 注意：設(shè)置完P(guān)115=2后，按下P鍵后，出現(xiàn)警告信號(hào)“A087”，變頻器必須在20秒內(nèi)啟動(dòng)，即在20秒內(nèi)按下綠色啟動(dòng)鍵。在停車(chē)的電機(jī)辨識(shí)期間，逆變器脈沖釋放，轉(zhuǎn)子進(jìn)行對(duì)中。 P115=4 計(jì)算機(jī)模型“空載測(cè)量” 注意：逆變器釋放，電機(jī)流過(guò)電流，且轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。再按下“P”鍵后，出現(xiàn)警告信號(hào)“A080”.變頻器必須在20秒內(nèi)

13、啟動(dòng)。 P536=50 輸入轉(zhuǎn)速控制回路的動(dòng)態(tài)性能 P115=5 計(jì)算機(jī)模型“調(diào)節(jié)器優(yōu)化” 注意：逆變器釋放，電機(jī)流過(guò)電流，且轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。在按下“P”鍵后，出現(xiàn)警告信號(hào)“A080”。變頻器必須在20秒內(nèi)啟動(dòng)。 4、變頻器和PLC之間連接的相關(guān)參數(shù)設(shè)置 （1）P60=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/OFF1控制，選擇數(shù)字量輸入5（對(duì)應(yīng)變頻器X101的端子7） P443=11 為速度給定，選擇模擬量輸入5（對(duì)應(yīng)變頻器X102端子15、16） P571.1=20 為正轉(zhuǎn)使能控制，選擇

14、數(shù)字量輸入6（對(duì)應(yīng)X101的端子8） P572.1=22 為反轉(zhuǎn)使能控制，選擇數(shù)字量輸入6（對(duì)應(yīng)X101的端子9） P640.1=148 為模擬量輸出，設(shè)置為n/f（act）【頻率反饋】 P651=107為數(shù)字量輸出1（對(duì)應(yīng)X101的端子3），設(shè)置為無(wú)故障。 P652=104 為數(shù)字量輸出2（對(duì)應(yīng)X101的端子4），設(shè)置為運(yùn)行。 （4）P60=6寫(xiě)入（轉(zhuǎn)入“Doenload”狀態(tài)）。然后顯示021。 （5）P60=1 返回到參數(shù)菜單。（三）通過(guò)本地操作面板實(shí)現(xiàn)監(jiān)控 編寫(xiě)SETP7程序，使用本地的操作面板對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。 L1L8對(duì)應(yīng)PLC的Q124.0Q124.7，通過(guò)8個(gè)隔離繼電器進(jìn)行隔離

15、，用它們的常開(kāi)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。 SB1SB8對(duì)應(yīng)PLC的I126.0I126.7 8個(gè)輸入，這8個(gè)輸入沒(méi)有經(jīng)過(guò)繼電器隔離。SEP7程序的主要設(shè)計(jì)步驟：（1） 新建項(xiàng)目。新建文件，取一個(gè)名稱lichengfei，選擇路徑C盤(pán)。（2） 硬件組態(tài)。插入S7-300站點(diǎn)，然后進(jìn)入硬件組態(tài)窗口，組態(tài)機(jī)架、電源和CPU等等。（3） 設(shè)置MPI連接。設(shè)置CPU的連接屬性為MPI連接，進(jìn)行連接測(cè)試。（4） 地址的設(shè)置。組態(tài)后默認(rèn)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(shí)際地址相對(duì)應(yīng)。 （5）下載與調(diào)試 將S7-300站下載到PLC中。在硬件組態(tài)的DI24/DO16中，將Q124.0（起動(dòng)

16、） 和Q124.1（正轉(zhuǎn)）右側(cè)的Modify Value修改變量值按鈕，使其強(qiáng)制修改變量的值生效。使變頻器啟動(dòng)。右擊硬件組態(tài)中的AI5/AO2，選擇Monitor/Modify，點(diǎn)擊Monitor監(jiān)視復(fù)選框，將PQW752的值修改為最大值27648對(duì)應(yīng)50Hz。修改變量，設(shè)置其頻率給定為50Hz。（6）程序設(shè)計(jì)由于做WinCC畫(huà)面控制時(shí)將程序中部分值修改，但是只要把相應(yīng)的地址變量名進(jìn)行修改就可以進(jìn)行本地操作面板對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制。具體程序參見(jiàn)WinCC后面相關(guān)程序。 （7）將程序進(jìn)行下載監(jiān)控，實(shí)際對(duì)操作面板進(jìn)行操作，控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，停止，正反轉(zhuǎn)切換和頻率給定等。檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行、故障以及其實(shí)際的

17、頻率值等。 注意：在用SETP7程序進(jìn)行本地操作面板對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，其實(shí)遇到了很多問(wèn)題，剛開(kāi)始是接線有問(wèn)題在老師的檢查幫助下，終于好使了，我們調(diào)試程序，試了好多遍，剛開(kāi)始沒(méi)有設(shè)置反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)的功能，后來(lái)重設(shè)計(jì)，終于實(shí)現(xiàn)了電機(jī)啟停，正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換的功能。（四）通過(guò)WinCC畫(huà)面實(shí)現(xiàn)監(jiān)控1) 編寫(xiě)遠(yuǎn)程WinCC控制的SETP7程序要實(shí)現(xiàn)用WinCC進(jìn)行監(jiān)控，可以通過(guò)中間變量M，也可以用DB塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，我們實(shí)習(xí)中用的是通過(guò)中間變量實(shí)現(xiàn)的。在編寫(xiě)程序前首先要建立中間變量的符號(hào)表。 2) 新建WinCC項(xiàng)目（1） 添加驅(qū)動(dòng)程序和建立MPI連接添加SIMATIC S7 Protocol Suit驅(qū)動(dòng)程序，在M

18、PI下建立新的驅(qū)動(dòng)程序的連接。設(shè)置連接屬性，將插槽號(hào)設(shè)置為2。（2） 在MPI下建立變量在WinCC中建立的變量地址要和STEP7中的變量地址相同，才能進(jìn)行連接，根據(jù)我們組的設(shè)計(jì)方案。 在畫(huà)面中主要使用按鈕、圓、I/O域、靜態(tài)文本。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，我們?cè)O(shè)計(jì)的WinCC畫(huà)面如下圖1所示。1 按鈕用于起動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)切換。 在按鈕事件下：按左鍵處選擇直接連接對(duì)話框，在其中的源中點(diǎn)擊常數(shù)，輸入1，目標(biāo)中選擇起動(dòng)變量srart。類(lèi)似地在釋放左鍵處選擇源中為常數(shù)0，目標(biāo)中同樣選擇起動(dòng)變量srart。同樣建立停止、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)按鈕。2 圓表示故障和運(yùn)行指示燈。 在圓的背景顏色處，選擇動(dòng)態(tài)對(duì)話框，選擇布爾型，

19、在表達(dá)式/公式處選擇故障狀態(tài)變量fault_state。在是/真處選擇背景顏色紅色。同樣，制作運(yùn)行狀態(tài)的指示燈，選擇綠色背景色。3 I/O域用于頻率給定。建立浮點(diǎn)數(shù)IEEE754內(nèi)部變量與頻率給定的輸入/輸出域相關(guān)聯(lián)。在輸入/輸出域的鍵盤(pán)釋放處建立C動(dòng)作。將輸入0-50Hz范圍內(nèi)的頻率給定值在（浮點(diǎn)數(shù)），對(duì)應(yīng)內(nèi)部變量，轉(zhuǎn)化到0-27648（無(wú)符號(hào)16位數(shù)）范圍的數(shù)，通過(guò)模擬量輸出端子輸出。（d）I/O域用于頻率反饋。在用于頻率反饋的I/O域的輸出值動(dòng)態(tài)處建立C動(dòng)作，將接收到的有符號(hào)16位數(shù)（最大值27648），轉(zhuǎn)化成實(shí)際的頻率值。具體的C動(dòng)作程序如下圖2所示。（e）靜態(tài)文本用于表示故障、運(yùn)行、

20、頻率給定和頻率反饋。（3）設(shè)置窗口屬性 主要設(shè)置啟動(dòng)畫(huà)面，將WinCC組態(tài)軟件打開(kāi)后，點(diǎn)擊其左側(cè)瀏覽窗口中的計(jì)算機(jī)，用鼠標(biāo)右擊右側(cè)出現(xiàn)計(jì)算機(jī)名稱，選擇屬性，出現(xiàn)窗口屬性設(shè)置對(duì)話框。在窗口屬性對(duì)話框中，在圖形運(yùn)行系統(tǒng)選項(xiàng)卡下，選擇啟動(dòng)畫(huà)面和設(shè)置窗口屬性，在窗口屬性中設(shè)置窗口屬性，可設(shè)置為標(biāo)題、最大化和最小化。（4）運(yùn)行 運(yùn)行WinCC程序，出現(xiàn)如上圖所示設(shè)計(jì)的WinCC畫(huà)面，點(diǎn)擊起動(dòng)，頻率上顯示0.000。在頻率給定處輸入頻率值，電動(dòng)機(jī)以該頻率運(yùn)行，在頻率反饋處顯示電動(dòng)機(jī)的實(shí)際頻率。在運(yùn)行過(guò)程中點(diǎn)擊我們所設(shè)計(jì)的按鈕，電動(dòng)機(jī)就以與其對(duì)應(yīng)的方式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)或停止。正常運(yùn)行時(shí)運(yùn)行指示燈顯示紅色，當(dāng)電動(dòng)機(jī)故障時(shí)，故障指示燈顯示紅色。六、實(shí)習(xí)注意事項(xiàng) 1、電動(dòng)機(jī)很危險(xiǎn)，注意在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間要遠(yuǎn)離電動(dòng)機(jī)。 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