组态实训平台实训项目开发毕业论文.doc

组态实训平台实训项目开发毕业论文1.1 课题概述本课题是在组态实训平台上进行电气设备的线路连接，然后进行整体调试，主要是做本实训平台的说明书，以便于大家学习组态灯知识。组态实训平台是实训教学的一个综合性平台，该平台上的电气设备涉及到三菱FX2N系列PLC、三菱D740变频器、步进电机驱动器、开关电源、虚拟设备控制板、各种接线端子。在教学中该平台可进行变频器实训、PLC实训、步进电机实训、虚拟电梯实训、虚拟电动葫芦实训、恒压供水实训、恒温控制实训等。1.2设计内容与要求1） 实训平台所能实现的功能2） 实训平台电气设备电气连接图3） 实训平台所用的器材的性能与操作的学习4） 对实训平台上的所有的设备进行调试与检查5） 对实训平台上的实训项目进行综合使用，做出说明使用书1.3 设计说明书要求1、 封面2、 目录3、 内容摘要(200400字左右，中英文)4、 引言5、 正文（设计方案原理、特点、分析、比较、论证，PLC程序的设计及调试，调试结果的说明及特点，实验结果的说明及特点）6、 结束语7、 附录（参考文献）1.4 毕业设计及论文答辩要求 1毕业设计答辩要求答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始数据或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计与计算方法、实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。2、毕业设计论文要求文字要求:说明书要求打印(除图纸外)，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。图纸要求:按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。摘 要本毕业设计是为实训室409的设备进行实训指导说明，是为了方便学生在自主的情况下，能够进行正确的操作与学习。本毕业设计是对三菱变频器和三菱PLC以及对组态软件MCGSD、DTY-220D25G调压模块、模拟块的介绍与应用。在本毕业设计中，主要是讲解了小车的往返控制模块、恒压供水模块、虚拟电动葫芦模块和虚拟三层电梯模块的控制与接线。本毕业设计在制作时，对其内容做了详细的介绍与操作方法，讲解清晰，可以很直观与明白的操作。取得一些实质性的效果，成功的完成了预期目标，达到了预期效果。这样大家就可以更快捷的学习组态以及其相关的设备的的知识与操作了。关键词：组态；PLC；变频器；步进电机；模拟块；DTY-220D25G调压模块AbstractThis graduation design is the equipment for training room 409 practical guidance, is for the convenience of students in independent, be able to correct operation and learning. This graduation design is the mitsubishi inverter and mitsubishi PLC and configuration software MCGSD, DTY - 220 d25g regulating module, the simulation of the block is introduced and applied. In this graduation design, mainly explained the round-trip car control module, the constant pressure water supply module, virtual electric hoist module and virtual three-layer elevator module control and wiring. This graduation design, the content made detailed introduction and operation method, explain clear, can be very intuitive to understand. Made some substantial effect, the successful completion of the target, the desired effect. So you can more efficient learning group) and its related knowledge and operation of equipment.Keywords: configuration;PLC; inverter;stepper motor; DTY-220D25Gvoltage regulator module目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论41.1 选题背景41.2 论文的目的与意义4第2章 整体介绍42.1 布局介绍42.2 实训平台介绍42.3 各部件的具体描述62.3.1 三菱FX2N-32MT可编程控制器及网络62.3.2 控制对象接口区域72.4 电气连接72.5 模块介绍72.5.1 小车定位控制对象72.5.2 液位、温度控制对象82.5.3 恒温控制模块92.5.4 三层电梯及电动葫芦虚拟控制对象9第3章 小车往返控制103.1 步进电机控制的结构框图103.2 步进电机103.2.1 步进电机原理103.2.2 步进电机的分类103.2.3 步进电机的性能判断113.2.4 使用步进电机所应注意事项123.3 步进电机驱动器123.3.1 YKA2404MC概述123.3.2 YKA2404MC驱动器特点133.3.3 电器规格133.3.4 工作示意图143.3.5 输入信号波形时序图143.3.6 驱动接线示意图143.3.7 注意事项163.4 三菱PLC173.4.1 PLC程序框图173.4.2 三菱PLC简介183.4.3 PLC程序编写183.5 组态203.5.1 组态软件-MCGS介绍203.5.2 MCGS的建立213.6 实训室中的小车控制模块24第4章 恒压供水254.1 恒压供水系统框图254.2 变频器254.2.1 变频器工作原理254.2.2 面板控制274.2.3 变频器的端子接线图284.2.4 控制电路端子294.2.5 参数修改314.2.6 变频器操作步骤344.3 PLC程序的设定374.3.1 PLC接线图374.3.2 梯形图设计374.4 投入式液位变送器384.4.1 产品概述384.4.2 产品特点384.4.3 产品性能384.4.4 产品选型394.4.5 参考接线图404.4.6 设计梯形图414.4.7 操作步骤414.5 压力泵414.5.1 CHL2-20LSWSC414.5.2 应用范围424.5.3 工作条件424.5.4 电机424.6 模拟量输入/输出模块424.6.1 模拟块介绍424.6.2 操作步骤46第5章 恒温模块505.1 恒温模块系统框图505.2 PT100热电阻温度传感器505.2.1 PT100介绍505.2.2 DTY-220D25G调压波形图505.2.3 参考接线图515.2.4 PLC编程525.3 DTY-220D25G调压模块525.3.1 操作步骤53第6章 虚拟三层电梯系统556.1 系统组成556.2 虚拟三层电梯系统556.2.1 电梯接口装置接口556.2.2 输入/输出端口分配556.2.4 虚拟电梯三维图60第7章 虚拟电动葫芦系统627.1 系统组成627.2 虚拟电动葫芦627.2.1 电动葫芦接口装置接口627.2.2 PLC编程627.2.3 虚拟电动葫芦系统64第8章 心得体会66致谢67参考文献68第1章 绪论1.1 选题背景随着社会设备的升级，越来越多的新型设备进入大家的视野。学校为了能让学生更好、更快的融入社会，对学校的设备也进行升级更新，让大家在学校的实训室能学习与使用现代化知识，本组对实训平台进行了一系列的操作与应用，特此，为其实训做了此本说明书。1.2 论文的目的与意义组态实训平台实训项目开发室基于组态控制技术为核心的综合实训教学平台，集可编程逻辑控制器、编程软件、MCGS工控组态软件、变频器、自动化过程控制、电力拖动灯于一体的实训平台。1利用组态软件搭建了一个PLC实验教学平台，开发PLC仿真控制对象，有十字路口交通灯控制、装配流水线控制、电梯控制、电机正反转等，完全可以直接应用到PLC实验教学中，并将组态技术用于PLC实验教学，通过画面的形式，直观的反应PLC程序控制对象的结果。2 可以进行恒压供水、温度检测、恒温控制、实位控制、伺服控制等实验实训，为学生创造一个工业化自动化开发的平台。3 实现PLC基础实训、PLC综合实训、变频器的认识、操作、参数设定及通讯实训，触摸屏的认识、操作、应用实训、各种工业用传感器的认知、选型、操作、应用实训等。4 实验室局域网实验教学。假如每套“PLC实验装置”均配置电脑，课构成PLC实训室局域网，进行网络化教学实验。5 构成PLC变频器之间的连接，并通过控制对象对电机的运行状态，进行实时监控或或构件闭环控制系统。6 用PLC对步进电机控制及驱动实现电机的定位、调速。7 实现开闭环直流调速闭环控制，可以让学生设计电力电子驱动电路来达到控制电路的测试。8 每个实训项目都尽量的接近现实，让学生们在学习的同时，贴近施工现场。1.3 国内外对组态的研究成果“组态”的概念是伴随着集散型控制系统（Distributed Control System简称DCS）的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的。在工业控制技术不断发展和应用的过程中，PC（包括工控机）相比以前的专用系统具有的优势日趋明显。这些优势主要体现在：PC技术保持了较快的发展速度，各种相关技术已经成熟；由PC构建的工业控制系统具有相对较低的拥有成本；PC的软件资源和硬件资源丰富，软件之间的互操作性强；基于PC的控制系统易于学习和使用，可以容易地得到技术方面的支持。在PC技术向工业控制领域的渗透中，组态软件占据着非常特殊而且重要的地位。第2章 整体介绍2.1 布局介绍本课题主要通过一台实验平台来实现温度自控实训液位自控、小车定位系统、三层电梯控制、电动葫芦控制等多项控制。平台上面装有各种仪器，而且这个平台上面还为学生留了自己安排的模块。因此对对于布局的介绍主要是对这个平台的一些介绍。2.2 实训平台介绍实训平台参考如下图，实训平台由金属材料搭建，底部安装滚轮，便于移动和搬运。该实训平台可安放实训用计算机和显示器，有小工具抽屉、提供3KW的三相四线电源、单相交流电源开关、直流电源350W的+24直流电源、电气安全保护等。显示器图2.1 操作台背面图1）显示器安放在实训台面上显示器位置，显示为19寸液晶显示器；计算机机箱安放实训用计算机。2）工具箱排放实训用导线和实训仪表和常用工具。3）电气设备安装网孔板用于安装实训电气设备，学生可根据自己的设计方案自行配盘。4）实训可移动面板位置可放置403实训室的实训模块。5）平台安放各种控制对象，控制对象可移动，控制对象通过实训电缆线与平台上的面板进行电气连接。实训平台面板如下图：PLC输入按钮PLC电源开关模拟模块输入输出端口电动葫芦模块PLC输入端口PLC输出端口PLC输出负载电源开关电梯模块三菱PLC图2.2 操作台正面图 PLC、A/D、D/A模块安放在面板上的金属网孔板上，学生可直接操作PLC运行，同时可看到PLC每个I/O的动作情况。 PLC I/O接线插孔、按钮、指示灯区域为印制电路板制成，该电路板上有接线端子与PLC及扩展模块电气连接，接线端子与电路面板上的迭插头对插座相连，即把PLC的输入输出引入到面板上的迭插头对插座，方便与其他实训设备进行电气连接。参考图片如下：图2.3 操作台接线部分本系统各单元采用三菱FX2N-32MT PLC作为控制部件，在系统中采用了传感器、步进电机和异步电机等。 2.3 各部件的具体描述2.3.1 三菱FX2N-32MT可编程控制器及网络图2.4 三菱FX2N-32MT PLC2.3.2 控制对象接口区域控制对象接口区域为印制电路板制成，该电路板上布有迭插头对插座，方便与其他实训设备进行电气连接。控制对象接口面板为三块，分别是虚拟电梯及电动葫芦控制对象接口面板、步进电机小车定位控制对象接口面板、恒压供水及恒温控制对象接口面板，可根据实训需要进行更换。虚拟电梯及电动葫芦控制对象接口面板布局参考如下图。其他的控制对象接口面板与此类似，采用迭插头对插座和按钮等。图2.5 三层电梯/电动葫芦模块2.4 电气连接1）、控制对象接口板上安装接线端口，实训平台的网孔板上安装接线端口，两个接线端口采用专用的多芯电缆进行连接。2）、实训平台网孔板上安装的变频器控制端口、虚拟对象转换板、小车定位控制对象引入到控制对象接口板上。3）、实训平台上安放有单相电源插座，可为一般的用电设备提供电源。4）、网孔板预留位置为以后增加设备预留位置。5）、电气设备安装网孔板为电气设备提供平台，实训时也可让学生进行配盘实训。2.5 模块介绍举例主要是通过例子能更好的说明实训平台的作用，而且当中还加入了一些关于控制对象及相关模块的介绍，具体、形象的说明平台的各项功能。2.5.1 小车定位控制对象 运动小车装置使用滚珠丝杆作为传动系统，采用接近开关进行机械定位，结合PLC可以通过步进电机及其驱动器进行精确的机械定位控制,同时可利用传感器实现闭环位置控制，参考图片如下图。滑块驱动模块步进电机图2.6 小车控制模块步进电机与滚轴丝杆组成的平台长500mm、宽400mm2.5.2 液位、温度控制对象循环水装置包括上下二个水箱，上位水箱由一水泵从下位水箱供水，水泵电机通过变频器和PLC模块进行调速实现对上位水箱供水量及压力的PID调节。下位水箱为金属材质。液位控制对象参考图片如下图。上水箱尺寸为300*300*250mm，下水箱尺寸为350*350*350mm。水泵下水箱上水箱图2.7 供水系统2.5.3 恒温控制模块其中放置加热装置，启动温控加热, 箱内的液体温度逐渐上升, 箱顶安装的温度传感器用来监测箱内温度, 把温度信号传递给温度控制器（智能仪表），在温度控制器中设定炉内温度的上下限, 自动控制加热器的启动与停止, 使加热炉内温度保持在设定的温度范围之内, 从而实现炉内温度的自动调节平衡。2.5.4 三层电梯及电动葫芦虚拟控制对象 1）、虚拟电动葫芦系统三维展现电动葫芦内部结构、整体结构及电动葫芦构成的起重设备。图文说明电动葫芦的结构及工作原理、单龙门吊的组成及工作原理。虚拟仿真由“虚拟仿真控制”和“外部硬件控制”两个子项目构成。“虚拟仿真控制”可通过界面右下角的按钮盒进行单龙门吊的上下、前后、左右运动。“外部硬件控制”可由学生制作继电控制电路对虚拟的部件进行相应控制。继电控制电路接线按照接口装置说明进行。PLC控制电路的动作信号通过接口装置转换成软件可识别的信息，控制软件中的虚拟部件动作。当到达设定的极限位时，软件将发出一个信号给接口装置，通过接口装置转换成外部硬件可识别的信号，使PLC控制电路进行对应动作。2)、虚拟三层电梯系统三维展现电梯整体结构及曳引电机的构成。图文说明电梯的结构及工作原理、曳引电机的种类及工作原理。虚拟仿真由“虚拟仿真控制”和“外部硬件控制”两个子项目构成。“虚拟仿真控制”可通过界面右下角的轿外呼按钮和轿内选按钮进行电梯的上下、开关门等动作。“外部硬件控制”可由学生制作PLC控制电路对虚拟的部件进行相应控制。PLC的程序编写及硬件接口配置按照接口装置说明进行。PLC的动作信号通过接口装置转换成软件可识别的信息，控制软件中的虚拟部件动作。当到达设定的行程位时，软件将发出一个信号给接口装置，通过接口装置转换成外部硬件可识别的信号，使PLC控制电路进行对应动作。第3章 小车往返控制3.1 步进电机控制的结构框图 图3.1 小车控制框图3.2 步进电机3.2.1 步进电机原理步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。3.2.2 步进电机的分类步进电机的分类方式很多，常见的分类方式有按产生力矩的原理、按输出力矩的大小以及按定子和转子的数量进行分类等。根据不同的分类方式，可将步进电机分为多种类型，如表所示:表3.2.2 步进电机的分类分类方式具体类型按力矩产生的原理（1）反应式：转子无绕组，由被激磁的定子绕组产生反应力矩实现步进运行（2）激磁式：定、转子均有激磁绕组（或转子用永久磁钢），由电磁力矩实现步进运行按输出力矩大小（1）伺服式：输出力矩在百分之几之几至十分之几（Nm）只能驱动较小的负载，要与液压扭矩放大器配用，才能驱动机床工作台等较大的负载（2）功率式：输出力矩在5-50Nm以上，可以直接驱动机床工作台等较大的负载按定子数（1）单定子式（2）双定子式（3）三定子式（4）多定子式按各相绕组分布（1）径向分布式：电机各相按圆周依次排列（2）轴向分布式：电机各相按轴向依次排列3.2.3 步进电机的性能判断步进电机是一种专门用于位置和速度精确控制的特种电机。步进电机的最大特点是其“数字性”，对于控制器发过来的每一个脉冲信号，步进电机在其驱动器的推动下运转一个固定角度(简称一步)。如接收到一串脉冲步进电机将连续运转一段相应距离。同时可通过控制脉冲频率，直接对电机转速进行控制。由于步进电机工作原理易学易用，成本低(相对于伺服)、电机和驱动器不易损坏，非常适合于微电脑和单片机控制，因此近年来在各行各业的控制设备中获得了越来越广泛的应用。判断需多大力矩：静扭矩是选择步进电机的主要参数之一。负载大时，需采用大力矩电机。力矩指标大时，电机外形也大。判断电机运转速度：转速要求高时，应选相电流较大、电感较小的电机，以增加功率输入。且在选择步进驱动器时采用较高供电电压。选择电机的安装规格：如57，86，110等，主要与力矩要求有关。确定定位精度和振动方面的要求情况：判断是否需细分，需多少细分。根据电机的电流、细分和供电电压选择驱动器。图3.2 步进电机3.2.4 使用步进电机所应注意事项为了提高步进电机的使用寿命及提高步进电机的使用性能，在使用步进电机在使用过程中应注意以下几个方面事项：1) 步进电机应用于低速场合-每分钟转速不超过1000转，(0.9度时6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度)间使用，可通过减速装置使其在此间工作，此时电机工作效率高，噪音低。2) 步进电机最好不使用整步状态，整步状态时振动大。3) 由于历史原因，只有标称为12V电压的电机使用12V外，其他电机的电压值不是驱动电压伏值，可根据驱动器选择驱动电压(建议：57BYG采用直流24V-36V，86BYG采用直流50V,110BYG采用高于直流80V)，当然12伏的电压除12V恒压驱动外也可以采用其他驱动电源，不过要考虑温升。4) 转动惯量大的负载应选择大机座号电机。5) 电机在较高速或大惯量负载时，一般不在工作速度起动，而采用逐渐升频提速，一电机不失步，二可以减少噪音同时可以提高停止的定位精度。6) 高精度时，应通过机械减速、提高电机速度,或采用高细分数的驱动器来解决，也可以采用5相电机，不过其整个系统的价格较贵，生产厂家少，其被淘汰的说法是外行话。7) 电机不应在振动区内工作，如若必须可通过改变电压、电流或加一些阻尼的解决。8) 电机在600PPS(0.9度)以下工作，应采用小电流、大电感、低电压来驱动。9) 应遵循先选电机后选驱动的原则。3.3 步进电机驱动器3.3.1 YKA2404MC概述YKA2404MC(D)是等角度恒力矩细分型高性能步进驱动器，驱动电压DC12-40V，采用单电源供电。适配电流在4.0A以下，外径42-86mm的各种型号的二相混合式步进电机。该驱动器内部采用双极恒流斩波方式，使电机噪音减小，电机运行更平稳；驱动电源电压的增加使得电机的高速性能和驱动能力大为提高；而步进脉冲停止超过100ms时，线圈电流自动减半，使驱动器的发热可减少50%，也使得电机的发热减少。用户在脉冲频率不高的时候使用低速高细分，使步进电机运转精度提高，最高可达200细分，振动减小，噪声降低。3.3.2 YKA2404MC驱动器特点低噪音、平稳性极好高性能、低价格设有12/8档等角度恒力矩细分，最高200细分，使运转平滑，分辨率提高采用独特的控制电路，有效的降低了噪音，增加了转动平稳性最高反应频率可达200Kpps 步进脉冲停止超过100ms时，线圈电流自动减半，减小了许多场合的电机过热双极恒流斩波方式，使得相同的电机可以输出更大的速度和功率光电隔离信号输入/输出 图3.3 YKA2404MC驱动器驱动电流从0.1A/相到4.0A/相连续 可调可以驱动任何4.0A相电流以下两相混合式步进电机单电源输入，电压范围：DC12-40V出错保护：过热保护过流、电压过低保护体积小巧YKA2404MC(D)是一款经济、小巧的步进驱动器，体积为25x136x92 mm3。3.3.3 电器规格说明最小值典型值最大值供电电压（VDC）12跟用户要求有关40峰值输出电流（A）0.1跟用户要求有关4.0逻辑输入电流（mA）15步进脉冲响应频率（KHz）-200脉冲低电平时间（uS）2.5-3.3.4 工作示意图工作电流设定示意图功能设定示意图 图3.4 驱动器工作示意图3.3.5 输入信号波形时序图图3.5 驱动器输入信号波形图3.3.6 驱动接线示意图驱动器信号示意图 图3.6驱动器信号示意图YKA2404MC细分设定表细分数124581020254050100200200200200200D6ONOFFONOFFONOFFONOFFONOFFONOFFONOFFONOFFD5ONONOFFOFFONONOFFOFFONONOFFOFFONONOFFOFFD4ONONONONOFFOFFOFFOFFONONONONOFFOFFOFFOFFD3ONONONONONONONONOFFOFFOFFOFFOFFOFFOFFOFFD2ON，双脉冲：PU为正向步进脉冲信号，DR为反向步进脉冲信号。OFF，单脉冲：PU为步进脉冲信号，DR为方向控制信号。D1无效。 指示灯和电位器功能说明标记符号功 能注 释PWR电源指示灯驱动器通电时，绿色指示灯亮。TM零点指示灯零点信号有效，有脉冲连续输入时，绿色指示灯点亮。O.H过热指示灯过热时，红色指示灯点亮。O.C过流/电压过低指示灯电流过高或者电压过低时，红色指示灯亮。Im电机线圈电流设定电位器调整电机相电流，逆时针减小，顺时针增大。引脚功能说明标记符号功 能注 释输入信号光电隔离正端接+5V供电电源+5V-+24V均可驱动，高于+5V需接限流电阻，请参见输入信号说明。PUD2=OFF时为步进脉冲信号下降沿有效，每当脉冲由高变低时电机走一步。输入电阻220，要求：低电平00.5V，高电平45V，脉冲宽度2.5us。D2=ON时为正向步进脉冲信号输入信号光电隔离正端接+5V供电电源+5V-+24V均可驱动，高于+5V需接限流电阻，请参见输入信号说明。DRD2=OFF时为方向控制信号用于改变电机转向。输入电阻220，要求：低电平00.5V，高电平45V，脉冲宽度2.5us。D2=ON时为反向步进脉冲信号输入信号光电隔离正端接+5V供电电源+5V-+24V均可驱动，高于+5V需接限流电阻，请参见输入信号说明。MF电机释放信号有效（低电平）时关断电机线圈电流，驱动器停止工作，电机处于自由状态。V电源正极DC1240VV电源负极AC、BC电机接线+A、-A+B、-B3.3.7 注意事项1) 不要将电源接反，输入电压不要超过DC40V。2) 输入控制信号电平为5V，当高于5V时需要接限流电阻（12V串接510，24V串接1200）。3) 此型号驱动器采用特殊的控制电路，故必须使用6出线或者8出线电机。4) 驱动器温度超过70度时停止工作，故障O.H指示灯亮，直到驱动器温度降到50度，驱动器自动恢复工作。出现过热保护请加装散热器。5) 过流(电流过大或电压过小)时故障指示灯O.C灯亮，请检查电机接线及其它短路故障或是否电压过低，若是电机接线及其它短路故障，排除后需要重新上电恢复。6) 驱动器通电时绿色指示灯PWR亮。7) 过零点时，TM指示灯在脉冲输入时亮。3.4 三菱PLC图3.7 三菱FX2N-32MT PLC3.4.1 PLC程序框图图3.8 小车控制框型图3.4.2 三菱PLC简介以其高性能，低价格应和了中国工控行业的需要，在国内得到了广泛的应用。三菱PLC产品系列十分丰富，可以广泛的满足不同用户的需要。三菱电机公司的PLC产品主要有以下几个系列：FX1S系列:三菱PLC是一种集成型小型单元式PLC。且具有完整的性能和通讯功能等扩展性。如果考虑安装空间和成本是一种理想的选择。FX1N系列:是三菱电机推出的功能强大的普及型PLC。具有扩展输入输出，模拟量控制和通讯、链接功能等扩展性。是一款广泛应用于一般的顺序控制PLC。FX2N系列:是三菱PLC是FX家族中最先进的系列。具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等特点，为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。FX3U:是三菱电机公司新近推出的新型第三代PLC,可能称得上是小型至尊产品。基本性能大幅提升，晶体管输出型的基本单元内置了3轴独立最高100kHz的定位功能，并且增加了新的定位指令，从而使得定位控制功能更加强大，使用更为方便。FX1NC FX2NC FX3UC三菱PLC:在保持了原有强大功能的基础上实现了极为可观的规模缩小I/O型接线接口降低了接线成本，并大大节省了时间。Q系列三菱PLC:三菱机公司推出的大型PLC,CPU类型有基本型CPU，高性能型CPU，过程控制CPU,运动控制CPU, 冗余CPU等。可以满足各种复杂的控制需求。三菱电机中国事业的快速发展，为了更好地满足国内用户对三菱PLCQ系列产品高性能、低成本的要求，三菱电机自动化特推出经济型QUTE SET型PLC，即一款以自带64点高密度混合单元的5槽Q00JCOU SET；另一款自带2块16点开关量输入及2块16点开关量输出的8槽Q00JCPU-S8 SET，其性能指标与Q00J完全兼容，也完全支持GX-Developer等软件，故具有极佳的性价比。3.4.3 PLC程序编写1、 I/O分配X0：正转启动 X1：反转启动 X2：停止 Y0：正转输出Y1：反转输出 M0：组态正转启动 M1：组态反转启动 M2：组态停止图3.9 小车模块接线图2、 PLC创建1) 建立新的工程点击桌面图标进入编程界面图3.10 PLC程序书写工程创建新工程选择PLC系列、选择PLC类型设置工程名（输入工程名与标题）确定是。这样就可以进行PLC程序编写了。3、梯形图设计在此次的PLC程序中，只要能控制PLC能够正反转就行了。按下正转启动自锁开关SB5步进电机正转运行；按下反转启动自锁开关SB6步进电机反转，关闭方向开关SB6，电机正转，关闭正转启动开关SB5电机停止。其程序如下：图3.11 PLC程序程序在GX Developer软件中输入完毕后，点击“变换”，是其程序块变白，在点击“在线” “PLC写入” 勾上要下载进PLC的程序与注释和参数 单击“执行”，就开始下载PLC程序了。3.5 组态3.5.1 组态软件-MCGS介绍MCGS(Monitor and Control Generated System，监视与控制通用系统)是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研发的一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，主要完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制，可运行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000/xp等操作系统。MCGS组态软件包括三个版本，分别是网络版、通用版、嵌入版。具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。通过与其他相关的硬件设备结合，可以快速、方便的开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。用户只需要通过简单的模块化组态就可构造自己的应用系统，如可以灵活组态各种智能仪表、数据采集模块，无纸记录仪、无人值守的现场采集站、人机界面等专用设备。而在我们的实训平台中，我们都安装并使用通用版。3.5.2 MCGS的建立 1、建立界面图3.12 组态界面2、界面建立完后，就进行数据库的创立所有的数据创建完毕后，如下： 图3.13 数据库3 数据创建完毕以后，进入，双击，进行数据与窗口界面的链接。4 数据链接完了以后，就能进行脚本程序的编写。但由于次程序是于PLC联合使用，所以脚本程序比较简单。1）、点击进入，再次单击，出现“运行策略”窗口，再双击，出现，双击，出现“策略属性设置”窗口，在起窗口中的“策略执行方式”中，将循环时间“60000”改为“200”，确定后，脚本程序的第一步就完成了。2）、将鼠标放置处，单击右键，选择“新增策略行（A）”，如图所示：3）、先有鼠标左键单击，使其图标变蓝，再单击，出现“策略工具箱”，选择其中的“脚本程序”，如图所示：4）、鼠标双击，进入脚本编写界面。其脚本程序如下：图3.14 脚本程序5 在脚本程序编写完成后，就可以进行设备的连接了。1）、鼠标点击，进入主界面。点击，进入设备连接设置。双击进入。点击进入设备工具箱。一般在设备工具箱第一次用，就得自己进行添加。点击“设备管理”双击“通用串口父设备”单击“所以设备”再单击“安装”进入MCGS安装的文件夹点击进入“通用版6.2 网络版6.2”进入“通用版6.2”“Res”“Drivers”“PLC设备”“三菱”“三菱-FX系列编程口”确认双击“三菱-FX系列编程口”确认。所选定的“通用串口父设备”、“三菱-FX系列编程口”就出现在了设备工具箱里了。先双击“通用串口父设备”，再双击三菱-FX系列编程口”（顺序不能反了，否则不能添加），这样就把我们需要的设备添加到界面上了。2）、先双击“通用串口父设备”，将串口端口号改为电脑与PLC所连接的端口（默认的为COM2口），将数据位位数改为“07位”，数据校验方式改为“2偶校验”，如图所示： 图3.15 创建设备连接3） 、“通用串口父设备”设置完成后，就得设置“三菱-FX系列编程口”。先双击“三菱-FX系列编程口”，在基本属性栏内，单击，使其变蓝，出现。单击，出现通道属性设置，选择全部删除。将电脑自带的通道全部删除后，单击，在“寄存器类型”一栏选择“M辅助寄存器”，“通道数量”为“3”（一个为正转，一个为反转，还有一个味停止），确认后就把输入通道创建完了，再次单击，在“寄存器类型”一栏选择“Y输出寄存器”，“通道数量”为“2”（一个为电机正转，一个为电机反转），确认后就将输出通道创建完 图3.16 连接设备通道再次确认后就将输入输出的所有通道都创建完成了。4）、在通道创建完成后要将通道与PLC数据连接起来。单击，出现“通道”、“对应数据对象”、“通道类型”、“周期”四项，在连接中，我们只有将“对应数据对象”连接就行了，从“通道1”开始连接，看在写PLC程序时，Y0等分别对应的是电机的正转还是反转。在PLC介绍中，Y0对应的是电机的正转，所以其连接如下：在通道1对应的“对应数据对象”一栏单击右键，出现数据库中的数据，选择“电机正转”，其他的也是如此，全部连接完了以后，单击，大约两秒之后，在“通道值”一栏会出现一排数据，当出现“0”的时候，就说明连接上了，有一个或多个出现“1”，则说明还没连接上，需要将这几个步骤检查其连接，有必要的话就得重新创建或连接。点击确认后，所有的“设备连接”就全部都连接完了。6）、做到此步，就将组态全部做完了，剩下的就是检验PLC与组态的共同控制步进电机了。点击，在其他对话窗弹出来后，全部点击确认，进入组态页面后，按动页面的虚拟按钮，就可以看到组态和PLC共同控制的步进电机了。3.6 实训室中的小车控制模块图3.17 实训室小车控制模块第4章 恒压供水4.1 恒压供水系统框图图4.1 恒压供水框图4.2 变频器4.2.1 变频器工作原理主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。整流器最近大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。平波回路在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。逆变器同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。控制电路是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。（1） 运算电路：将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。（2） 电压、电流检测电路：与主回路电位隔离检测电压、电流等。（3） 驱动电路：驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。（4） 速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。（5） 保护电路:检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。图4.2 变频器原理图4.2.2 面板控制图4.3 变频器面板图4.2.3 变频器的端子接线图图4.4 变频器接线端子4.2.4 控制电路端子1） 输入信号 种类端子记号端子名称端子功能说明额定规格续点输入STF正转启动STF信号ON时为正转、OFF时为停止指令。STF、STR信号同时ON时变成停止指令输入电阻4.7k开路时电压DC2126V短路时DC46mASTR反转启动STM信号ON时为反转、OFF时为停止指令。RM、RH、RL多段速度选择用RH、RM和RL信号的组合可以选择多段速度。SD接点输入公共端（漏型）（初始设定）接点输入端子（漏型逻辑） 外部晶体管公共端（源型）源型逻辑时当连接晶体管输出，例如可编程控制器（PLC）时，将晶体管输出用的外部电源公共端找到该端子时，可防止漏电引起的误动作。DC24V电源DC24V 0.1A电源（端子PLC）的公共输出端子。与端子及端子的SE绝缘。PC外部晶体管公共端（漏型）（初始设定）源型逻辑时当连接晶体管输出，例如可编程控制器（PLC）时，将晶体管输出用的外部电源公共端找到该端子时，可防止漏电引起的误动作。电源电压范围DC2226.5V,容许负载电流100mA接点输入公共端（漏型）接点输入端子（源型逻辑）的公共端子DC24V电源可作为DC24、0.1A电源使用频率设定10频率设定用电源作为外接频率设定（速度设定）用电位器时的电源使用。DC5V0.2V容许负载电流10mA2频率设定（电压）如果输入DC05V（或010V），在5V（10V）时为最大输出频率，输入输出成正比。通过Pr.73进行DC05V和DC010V输入的切换操作。输入电阻10k1k最大容许电压DC20V4频率设定（电流）如果输入DC420mA或05V，010V，在20mA时为最大输出频率，输入输出成比例，只有信号为ON端子4的输入信号才会有效（端子2的输入将无效）。通过Pr.276进行420mA（初始设定）和DC05V、DC010V输入的切换操作，电压输入（05V/010V）时，请将电压/电流输入切换开关至“V”电流输入的情况下：输入电阻2335最大容许电流30mA电压输入情况下：输入电阻10k1k最大容许电压DC20V5频率设定公共端是频率设定信号（端子2或4）及端子AM的公共端子。请不要接大地。 PTC热敏电阻102PTC热敏电阻输入连续PTC热敏电阻输出。将PTC热敏电阻设定为有效（Pr.5619999）后，端子2的频率设定无效适用PTC热敏电阻电阻值10030k2） 输出信号 种类端子记号端子名称端子功能说明额定规格继电器A、B、C继电器输出（异常输出）指示变频器因保护功能动作时输出停止的Ic接点输出。异常时：B-C间不导通（A-C间导通），正常时；B-C间导通（A-C间不导通）接点容量AC230V 0.3A(功率因素=0.4)DC30V 0.3A集电极开路RUN变频器正在运行变频器输出频率为启动频率（初始值为0.5HZ）或以上时为低电平。正在停止或直流制动时为高电平。低电平表示集电极开路输出用的晶体管处于ON（导通状态）。高电平表