PAGEPAGE16機電課設說明書目錄TOC\o"1-2"\h\z\u一．引言 31.1研究背景 31.2設計目的 31.3設計主要過程及內容 3二．控制方案的選擇 42.1控制方案分析 42.2控制方案選擇 42.3主要電氣設備 4三． I/0分配表 4四．PLC及電氣硬件接線圖 54.1附圖文字說明 54.2電器型號 6五．控制系統流程圖及編程梯形圖 75.1控制系統編程流程圖 75.2編程梯形圖 7六.調試說明 136.1模擬調試 136.2現場調試 14七．結束語 14八．參考文獻 15一．引言1.1研究背景紡織機械同步傳動控制系統紡織工業要求布恒張力向前傳動。本系統結構與工作原理如上圖所示，紡織品由五個電動機帶動輥子與橡膠輥的摩擦帶動左向右傳動。五個電動機的速度不同，該系統的控制部分采用西門子S7-226PLC控制5個三相變頻電機，實現紡織布料在該系統中自左向右的同步傳動。另外，橡膠輥下面裝有壓力傳感器，當壓力過大或過小時，傳感器會輸出電壓信號給變頻器，然后變頻器根據電壓的大小控制電機的轉速，從而形成閉環自動調節功能。1.2設計目的1．確定本系統所需要的電氣元件，并說明元件型號；2．變頻電機的轉速范圍0~1500r/min；3．按下啟動按鈕，布料按一個初始速度自左向右運行；4．一直按下升速按鈕，布料運行速度持續上升（上升到上限不在上升）；一直按降速按鈕，布料運行速度持續下降（下降到下限不在下降）；5．按停止按鈕或者張力過大過小，系統停止運行；6.溫濕度檢測與張力檢測。1.3設計主要過程及內容使用S7-200編制程序輸出五個模擬量電壓輸入變頻器控制五個電動機的轉速從而實現布以不同速度的同步傳動。二．控制方案的選擇2.1控制方案分析在五個電機開始運行時，都具有一定的初始轉述，即按下啟動按鈕，五個電機以不同的轉速運行，并且能實現布的加速減速傳動,當按下停止按鈕時，電機應給停止工作，當按下急停按鈕時，電機應該立即停止。實現電機無極調速。2.2控制方案選擇PLC采用西門子S7-224并掛三個模擬量輸出模塊通過編程輸出5個0~10V電壓輸入五個變頻器控制五個電動機輸出五個不同轉速，實現布的同步傳動。同時設置啟動，升速，降速，停止，按鈕采用手動方式工作。按啟動按鈕五個電動機以不同的初始速度轉動實現布的同步傳動。長按加速按鈕五個電動機同時加速，布的傳動速度變大。長按減速按鈕五個電動機同時減速，布的傳動速度變小。按停止按鈕PLC停止工作，布停止傳動。設置安全保護措施急停按鈕使PLC輸出為零，電動機停止轉動，再按停止按鈕PLC停止工作。2.3主要電氣設備變頻器：根據PLC輸入的0~10V電壓改變電動機轉速。電機：以不同的速度帶動棍子轉動從而實現布的同步傳動。按鈕自動空氣斷路器S7-224型PLC：輸入程序控制布的傳動速度。濾波器：使電壓穩定變壓器：把380V電壓變為220V為PLC供電I/0分配表此系統共五個輸入，五個數字輸出，五個模擬輸出編號地址說明功能數字輸出1Q0.0繼電器KA1及電機1指示燈電機1正常工作2Q0.1繼電器KA2及電機2指示燈電機2正常工作3Q0.2繼電器KA3及電機3指示燈電機3正常工作4Q0.3繼電器KA4及電機4指示燈電機4正常工作5Q0.4繼電器KA5及電機5指示燈電機5正常工作模擬輸出1AQW2輸出0~10V電壓控制變頻器12AQW4輸出0~10V電壓控制變頻器23AQW6輸出0~10V電壓控制變頻器34AQW8輸出0~10V電壓控制變頻器45AQW10輸出0~10V電壓控制變頻器5數字輸入1I0.0按鈕SB1啟動上升沿有效2I0.1按鈕SB2加速上升沿有效3I0.2按鈕SB3減速上升沿有效4I0.3按鈕SB4停止上升沿有效5I0.4按鈕SB5急停上升沿有效模擬輸入1AIW2輸入4~20mA電流張力傳感器12AIW4輸入4~20mA電流張力傳感器23AIW6輸入4~20mA電流張力傳感器34AIW8輸入4~20mA電流張力傳感器45AIW10輸入4~20mA電流溫度傳感器6AIW12輸入4~20mA電流濕度傳感器四．PLC及電氣硬件接線圖4.1附圖文字說明附圖電控柜照明PLC使用220V交流供電，所以用380：220變壓器變壓再通過濾波器使電壓穩定。柜內照明燈使用行程開關控制并接保險絲開柜即亮附圖PLC硬件接線圖本系統使用西門子S7-224PLC。有啟動，加速，減速，停止，四個按鈕輸入，并有五個電機的繼電器和指示燈輸出附圖PLC模擬量輸出模塊三個PLC模擬量輸出模塊輸出五個0~10V的電壓模擬量M1V1,M2V2,M3V3,M4V4,M5N5附圖變頻器1線1L1,1L2,1L3經空開Q2后給變頻器VTI供電，變頻器U,V,W端接電機M1控制其轉速。模擬量輸出模塊的V1,M1接變頻器AIN+,AIN-控制其變頻，從而改變電動機M1轉速。附圖變頻器2線1L1,1L2,1L3經空開Q3后給變頻器VT2供電，變頻器U,V,W端接電機M2控制其轉速。模擬量輸出模塊的V2,M2接變頻器AIN+,AIN-控制其變頻，從而改變電動機M2轉速。附圖變頻器3線1L1,1L2,1L3經空開Q4后給變頻器VT3供電，變頻器U,V,W端接電機M3控制其轉速。模擬量輸出模塊的V3,M3接變頻器AIN+,AIN-控制其變頻，從而改變電動機M3轉速。附圖變頻器4線1L1,1L2,1L3經空開Q5后給變頻器VT4和供電，變頻器U,V,W端接電機M4控制其轉速。模擬量輸出模塊的V4,M4接變頻器AIN+,AIN-控制其變頻，從而改變電動機M4轉速。附圖變頻器5線1L1,1L2,1L3經空開Q6后給變頻器VT5供電，變頻器U,V,W端接電機M5控制其轉速。模擬量輸出模塊的V5,M5接變頻器AIN+,AIN-控制其變頻，從而改變電動機M5轉速。附圖電控柜電控柜中第一排是Q0~Q6七個空開，第二排是5繼電器，第三排為變頻器，第四排S7-226PLC及三個模擬量輸出模塊和兩個模擬量輸入模塊，最下面是接線端子附圖操作臺第一排是五個電動機運行的指示燈，第二行分別是啟動，加速，減速，停止，急停按鈕。4.2電器型號設備代號名稱型號數量備注QFO斷路器DZ47-60D601QF0~QF6斷路器DZ47-60C202P7TC變壓器BKC-1501HL1-HL5指示燈ND16-228/2AC/DC224V5LB濾波器WS92—51SB1開關按鈕NP2-BA33111SB2~SB3開關按鈕NP2-BA13452SB4-SB5開關按鈕NP2-BA43222KA1~KA5繼電器JQX-13F/2P5U變頻器MM440-A5SQ行程開關JLXR1-3111PLCCPUS7-200-2241M電機5五．控制系統流程圖及編程梯形圖5.1控制系統編程流程圖5.2編程梯形圖六、調試說明PLC程序的調試可以分為模擬調試和現場調試兩個調試過程，在此之前首先對PLC外部接線作仔細檢查，這一個環節很重要。外部接線一定要準確無誤。也可以用事先編寫好的試驗程序對外部接線做掃描通電檢查來查找接線故障。不過，為了安全考慮，最好將主電路斷開。當確認接線無誤后再連接主電路，將模擬調試好的程序送入用戶存儲器進行調試，直到各部分的功能都正常，并能協調一致地完成整體的控制功能為止。6.1模擬調試將設計好的程序寫入PLC后，首先逐條仔細檢查，并改正寫入時出現的錯誤。用戶程序一般先在實驗室模擬調試，實際的輸入信號可以用鈕子開關和按鈕來模擬，各輸出量的通／斷狀態用PLC上有關的發光二極管來顯示，一般不用接PLC實際的負載(如接觸器、電磁閥等)。可以根據功能表圖，在適當的時候用開關或按鈕來模擬實際的反饋信號，如限位開關觸點的接通和斷開。此程序使用STEP7-Micro_WINV3.1&3.2&4.0模擬器V2.0進行模擬調試，S7-224及三個模擬量輸出模塊，按啟動按鈕五模擬量輸出0.45V,0.46V,0.47V,0.48V,0.49V電壓同時五個指示燈亮，按加速按鈕五模擬量輸出電壓同時變大直至9.24V,9.43V,9.61V,9.80V,9.98V。按減速按鈕五個模擬量輸出電壓同時減小。按急停按鈕程序輸出為零。按停止按鈕程序停止。在調試過程中可能出現五個模擬量輸出一樣，模擬量輸出成負數，模擬量輸出變化過快，解決辦法是（1）設置變量時分開設（2）限制電機的最大最小轉速（3）修改定時器及程序。6.2現場調試完成上述的工作后，將PLC安裝在控制現場進行聯機總調試，在調試過程中將暴露出系統中可能存在的傳感器、執行器和硬接線等方面的問題，以及PLC的外部接線圖和梯形圖程序設計中的問題，應對出現的問題及時加以解決。如果調試達不到指標要求，則對相應硬件和軟件部分作適當調整，通常只需要修改程序就可能達到調整的目的。全部調試通過后，經過一段時間的考驗，系統就可以投入實際的運行了結束語兩周的課程設計終于結束了，說實話，剛開始的時候，大腦一點頭緒也沒有，啥也不知道，本來上學期的PLC的課程學的就不怎么樣，畫圖軟件不怎么會使用，再加上一個寒假，所學的東西更是忘得一干二凈。但是既然任務，作為一個學生，我必須要去完成。前一周，我主要是看書回憶起以前的知識，然后再在網上查找資料，參考網上的設計，才逐漸對我們的課設有了一個感性的認識，明白了電路圖的結構，知道各種元件的標準的畫法及標注。但是在制作的過程中，又遇到了許多困難，不知道電路圖的設計，元件的選型不知道選什么型號，編程也有不少困難，課設進入最艱難的階段。還好有周二的一次答疑，老師對我們的問題進行集中討論，使我們豁然開朗，靈臺透明。解決了我以前的所有問題，然而，就在課設進行下一步的時候，新的問題又接踵而至，電路圖中仍有不會畫的地方，編程也有不明白的時候，選型不知道選啥好了。但是，我有一群團結互助的同學，當有不明白的地方，我們相互商討，就這樣，你一言我一語，正確的答案呼之欲出，課設也逐步完善。課設雖然很辛苦，很頭疼，但是收獲也不少。能夠讓我把以前的知識重新回顧一遍，以前沒有弄懂的知識現在搞懂，感覺真是挺爽的。更為重要的是，課設讓我們的動手動腦能力有所提高，以前的課本理論知識像是碎片，但是課設卻把它們完美的結合在一起，而且化理論為實踐，讓我們提前進去日后的工作中去，這一點是理論課所不能做到的。此外，我們在處理問題上的能力也大幅提高，遇到問題，先問問自己為什么？把大問題化解為小問題，然后再逐個解決。有時候與同學的合作很重要，尤其是在自己茫然無知的時候，自己又擔心不能完成任務，與別人合作可能是最佳選擇，自己的觀