PLC控制技术课程设计-基于PLC的洗衣机设计.doc

实训报告用纸目 录基础实训项目一：变频器对电机的运行控制51. 按要求接线52参数设置63. 梯形图74. 变频器运行操作7基础实训项目二： 模拟量采集与数据处理的综合应用81. 按要求接线82. 参数设置93. 梯形图和数据104. 变频器运行操作105. 变频器速度由plc的模拟量输出通道控制11综合型自主实训项目：洗衣机控制系统的设计一111. 总体设计111.1全自动洗衣机plc控制的控制要求112 plc的选型123 程序流程图134 i/0分配表144.1 输入地址分配表144.2 输出地址分配表145 梯形图146 调试19 7 组态王监控20心得体会21参考文献22第页plc控制技术实训任务书题目：洗衣机控制系统的设计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的训练。一、基础实训项目一：变频器对电机的运行控制一）实训目的1、进一步巩固掌握plc基本指令功能的及其运用方法；2、根据实训设备，熟练掌握plc的外围i/o设备接线方法；3、掌握异步电动机变频调速原理，熟悉变频器的用法。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的可逆调速控制，即可以电动机可正反向运行、调速和点动功能。参考电气原理图见教材p85，速度控制有两种方式：（1）由外接的电位器控制，（2）由plc的模拟量输出通道控制。四)实训步骤1、进行plc的i/o地址分配，并画出变频器对电机控制的plc控制系统的接线图。 2、设计由plc 控制的梯形图程序。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：模拟量采集与数据处理的综合应用一） 实训目的1、掌握plc中模拟量输入、输出的基本工作原理；2、掌握数据处理指令的运用方法；3、熟悉组态王与plc的连接使用。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）实训项目原理与要求 1、用扩展模块中的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的模拟量输入通道采集电位器电压，进行标度变换，将转换后的温度值存储在变量存储器中，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执行器，执行器开度设置为0%时，输出电压为0v，执行器开度为100%时，输出电压10v。执行器开度控制量的多少采用组态王软件输入，观察模拟量输出的数值，并用万用表测量输出电压值。 四）实训项目的步骤1、根据项目要求拟定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，调试并记录数据。输 入输 出电压aiw 温度值（）执行器开度aqw 电压（v）0v04v40%6v60%8v80%10v100%三、综合型自主实训项目：洗衣机控制系统的设计一一）实训项目工艺要求：采用s7-200设计一个自动洗衣机控制系统，具体控制要求如下：1水位选择：按动按钮ws1次，水位选择为低，l0灯亮，再按动1次，水位选择为中，mi灯亮，再按动1次，水位选择为高，则hi灯亮，若继续按动，则选择为低水位，如此循环。2水位选择好后，按下启动按钮st，1秒后进水电磁阀v1动作，水位上升（用电位计模拟水位，用模拟量输入模块采集水位信号）；到设定水位（低水位2电压，中水位4，高水位6）后，进水阀关闭，2秒后，开始洗涤。3洗涤时，正转30秒，正转洗涤指示灯fw亮，再停两秒，fw灯灭；然后反转30秒，反转洗涤指示灯rw亮，再停2秒。4如此循环5次，打开排水阀v2。排空（电位计输出为0）后，开始脱水，脱水灯de闪亮，30秒后脱水结束；de灯熄灭。5开始清洗，重复2-4步骤，清洗2遍。6清洗完成，报警al，3秒后自动停机。7若中途按下停止按钮sp，所有阀门、电机都处于停止状态。可进行手动排水和脱水：合上s1，排水阀打开，水排空后停止；合上s2，手动脱水，脱水灯de闪亮20s后熄灭。二）目的通过本次实训使学生掌握：1）step7micro/win32编程软件的使用方法和梯形图、sfc图编程语言的运用；2）实际程序的设计及实现方法；3）程序的调试和运行操作技术。从而提高学生对plc控制系统的设计和调试能力。三）内容与要求1、通过基本简单实验熟悉与本设计相关的实验台模块；2、交通信号灯控制系统设计；3、硬件接线图、程序清单；4、采用状态转移图sfc图进行设计或经验设计法；5、设计组态王上位机监控画面，对工作过程进行显示。四、实训报告要求报告应采用统一的报告纸书写，应包括评分表、封面、目录、正文、收获、参考文献（并按此顺序装订）。报告中提供如下内容：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、每个实训任务的总体设计方案（应有plc的选型及依据）b、i/o分配表，plc外部接线图，程序中使用的元件及功能表；c、程序控制的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、参考文献（注意实训报告原则上手写，允许打印，但雷同者的零分处理）五、实训进度安排周次工作日工作内容第一周1布置实训任务，查找相关资料，熟悉实验台。2完成两个基础实训项目。3根据综合型实训任务，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报告4完成报告并于下午两点之前上交5答辩本实训共需两周时间六、实训考核办法本实训满分为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%，实训报告20%。21第页基础实训项目一：变频器对电机的运行控制 变频器（variable-frequency drive，vfd）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部igbt的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。1. 按要求接线1.1 i/0分配表变频器端子输入端子开 关 功 能din1i0.0正转din2i0.2反转din3i0.3正转电动i0.1停止 1.2 变频器模拟信号控制接线如图1-1所示。检查电路正确无误后，合上主电源开关qs。图1-1 mm440变频器模拟信号控制接线图2参数设置接通断路器qs，在变频器在通电的情况下，完成相关参数设置，具体设置见表1-2。表1-2 变频器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/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电动机运行的最低频率(hz)*p10825050电动机运行的最高频率(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设定键盘控制的频率值*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）3. 梯形图4. 变频器运行操作（1）正向运行：当按下带锁按钮sb1时，变频器数字端口“5”为on，电动机按p1120所设置的5s斜坡上升时间正向启动运行，经5s后稳定运行在20hz的转速上。放开按钮sb1，变频器数字端口“5”为off，电动机按p1121所设置的5s斜坡下降时间停止运行。（2）反向运行：当按下带锁按钮sb2时，变频器数字端口“6”为on，电动机按p1120所设置的5s斜坡上升时间正向启动运行，经5s后稳定运行在20hz的转速上。放开按钮sb2，变频器数字端口“6”为off，电动机按p1121所设置的5s斜坡下降时间停止运行。（3）电动机的点动运行正向点动运行：当按下带锁按钮sb3时，变频器数字端口“7”为on，电动机按p1060所设置的5s点动斜坡上升时间正向启动运行，经5s后稳定运行在p1058所设置的10hz的转速上。放开按钮sb3，变频器数字端口“7”为off，电动机按p1061所设置的5s点动斜坡下降时间停止运行。（2）电动机的速度调节分别更改p1040和p1058、p1059的值，按上步操作过程，就可以改变电动机正常运行速度和正、反向点动运行速度。基础实训项目二： 模拟量采集与数据处理的综合应用 mm440变频器的“1”、“2”输出端为用户的给定单元提供了一个高精度的+10v直流稳压电源。可利用转速调节电位器串联在电路中,调节电位器, 改变输入端口ain1+给定的模拟输入电压,变频器的输入量将紧紧跟踪给定量的变化,从而平滑无极地调节电动机转速的大小。mm440变频器为用户提供了模拟输入端口，即端口“3”、“4”，通过设置p0701的参数值，使数字输入“5”端口据有正转控制功能；通过设置p0702的参数值，使数字输入“6”端口具有反转控制功能；模拟输入“3”、“4”端口外接电位器，通过“3”端口输入大小可调的模拟电压信号，控制电动机转速的大小。即由数字输入端控制电动机转速的方向，由模拟输入端控制转速的大小。1. 按要求接线1.1 i/0分配表变频器端子输入端子开 关 功 能din1i0.0正转din2i0.2反转i0.1停止1.2 变频器模拟信号控制接线如图1-1所示。检查电路正确无误后，合上主电源开关qs。图3-1 mm440变频器模拟信号控制接线图2. 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见表3-1。表3-1 模拟信号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电动机运行的最低频率（hz）p10825050电动机运行的最高频率（hz）3. 梯形图和数据 输 入输 出电压aiw 0 温度值（）执行器开度aqw 0 电压（v）0v000004v12804040%128046v19206060%192068v25608080%2560810v3200100100%3200104. 变频器运行操作（1）电动机正转与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之间变化，对应变频器的频率在050hz之间变化。当松开带锁按钮sb1时，电动机停止运转。（2）电动机反转与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,与电动机正转相同，反转转速的大小仍由外接电位器来调节。当松开带锁按钮sb2时，电动机停止运转。5. 变频器速度由plc的模拟量输出通道控制将变频器上的ain+、ain- 端与plc模拟量输出通道的v和aqm端相连，用movw指令将032000的数字量送入aqw0，相当于在ain+、ain- 之间所加的模拟电压信号在010v之间变化，从而控制变频器的频率在050hz之间变化。综合型自主实训项目：洗衣机控制系统的设计一1. 总体设计1.1全自动洗衣机plc控制的控制要求1.1.1系统功能描述 全自动洗衣机由内外桶，进水口，启动和停止按钮，控制器，进水按钮，水位开关，排水口和洗涤电机组成。 全自动洗衣机的进水和排水分别有进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时通过电控系统把进水阀打开，经进水管将水注入外桶，排水时，通过电控系统使排水阀打开，又将水由外桶排到机外。洗衣机正转，反转由洗涤电机驱动波轮正反来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电机带动内桶正转进行甩干；高低水位开关分别用来测高低水位；启动按钮用来启动洗衣机工作;停止按钮用来实现紧急下手动停止进水排水脱水及报警；排水按钮用来实现手动排水。1.1.2全自动洗衣机的工作流程全自动洗衣机的单循环工作流程示意图如图1-2所示。图1-2全自动洗衣机的单循环工作流程示意图1.1.3洗衣机控制要求1水位选择：按动按钮ws1次，水位选择为低，l0灯亮，再按动1次，水位选择为中，mi灯亮，再按动1次，水位选择为高，则hi灯亮，若继续按动，则选择为低水位，如此循环。2水位选择好后，按下启动按钮st，1秒后进水电磁阀v1动作，水位上升（用电位计模拟水位，用模拟量输入模块采集水位信号）；到设定水位（低水位2电压，中水位4，高水位6）后，进水阀关闭，2秒后，开始洗涤。3洗涤时，正转30秒，正转洗涤指示灯fw亮，再停两秒，fw灯灭；然后反转30秒，反转洗涤指示灯rw亮，再停2秒。4如此循环5次，打开排水阀v2。排空（电位计输出为0）后，开始脱水，脱水灯de闪亮，30秒后脱水结束；de灯熄灭。5开始清洗，重复2-4步骤，清洗2遍。6清洗完成，报警al，3秒后自动停机。7若中途按下停止按钮sp，所有阀门、电机都处于停止状态。可进行手动排水和脱水：合上s1，排水阀打开，水排空后停止；合上s2，手动脱水，脱水灯de闪亮20s后熄灭。2 plc的选型2.1 i/o地址分配 由于s7-200 224 cpu模块有14点数字量输入，10点数字量输出，所以不需要再增加扩展模块。模块上的输入端对应的输入地址是i0.0i1.2，输出端对应的输出地址是q0.0q1.02.2模块功能概述cpu模块采用西门子公司的6es7 214-1ad23-0xb0模块。由于该模块采用直流24v供电(直流晶体管输出)，有14点数字量输入和10点数字量输出，完全能满足全自动洗衣机控制系统的要求，所以不在需要另外的数字量输入/输出模块。启动3 程序流程图5次停止3s报警30s脱水水位排水暂停2s30s洗涤反转暂停2s30s进水洗涤正转停止进水水位ny2次ny4 i/0分配表4.1 输入地址分配表名称符号地址水位选择按钮wsi0.0启动按钮spi0.1停止按钮sti0.2手动排位s1i0.3手动脱水s2i0.44.2 输出地址分配表名称符号地址低水位指示灯l0q0.1中水位指示灯miq0.2高水位指示灯hiq0.3脱水指示灯 deq0.4电源指示灯clq0.5反转指示灯rwq0.6正转指示灯fwq0.7报警蜂鸣器alq1.0进水阀指示灯v1q2.0排水阀指示灯v2q1.15 梯形图6 调试由于实验室条件有限，没有实物进水阀与出水阀，因此我们用电位器来模拟进水与出水。1. 摁下ws选择所需水位中水位mi；2. 摁下启动按钮sp，进水阀v1得电，转动电位器到中水位，v1熄灭，开始正转；3. 当洗涤完成，排水阀v2得电，转动电位器到0，v2熄灭，重复2次，直到断电；4. 重复上述过程，在任意过程中按停止按钮st，分别摁s1和s2进行手动排水和脱水；7 组态王监控 组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。 组态王kingview6.55是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向低端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库（kinghistorian）的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效地获取信息，及时地做出反应，以获得最优化的结果。 组态王保持了其早期版本功能强大、运行稳定且使用方便的特点，并根据国内众多用户的反馈及意见，对一些功能进行了完善和扩充。组态王kingview6.55提供了丰富的、简捷易用的配置界面，提供了大量的图形元素和图库精灵，同时也为用户创建图库精灵提供了简单易用的接口；该款产品的历史曲线、报表及web发布功能进行了大幅提升与改进，软件的功能性和可用性有了很大的提高。心得体会 这个学期开设了电气控制与plc实训的课程，跟以前所有开设的课程有很大的区别，这门课程的灵活性很强，充分发挥自己的潜力;其实学习的过程当中并不一定要学到多少东西，个人觉得开散思维怎样去学习，这才是最重要的，而这门课程恰好体现了这一点。此次的实训以班级为主体，以小组为单位而开展的一次综合的实践，老师也给予我们足够的空间让我们完成此次的实训，这让我觉得压力减轻不少。 这次的实训从程序上面看起来很复杂，我们组进行了任务的分工，一下子就变得简单化了。原来以为自己负责编程序任务是最轻的，没有想到是最为复杂的，需要的资料很多。而给予我们的时间有限，不得不在其他的时间进行补充和修改。 真正让自己参与本次实训的话就会发现本次实训乐趣无穷，收获多多。就如第一天，教师给我们讲了最简单的plc编程，接线。就这么简单的一