PLC机械滑台控制.docx
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PLC机械滑台控制
课程设计报告用纸
1、任务书..............................................................................................................1
1.1题目：
机械滑台工艺流程控制系统设计.............................................................1
1.2任务1变频器的面板操作与运行........................................................5
1.3任务2变频器的外部运行操作................................................................8
1.4任务3变频器的模拟信号操作控制......................................................11
2、总体设计方案.................................................................................................13
3、、I/O分配表、PLC外部接线图、使用元件及功能表......................................14
3.1I/O分配表............................................................................................14
3.2PLC外部接线图.......................................................................................15
3.3程序中使用的元件及功能表...................................................................16
4、系统程序控制状态转移图、梯形图...............................................................17
4.1步进指令的介绍......................................................................................17
4.2主程序状态转移图..................................................................................17
4.3程序控制的梯形图..................................................................................18
5、调试及其运行结果..........................................................................................20
6、收获、感想.....................................................................................................21
6.1收获........................................................................................................21
6.2感想........................................................................................................21
7、参考文献.........................................................................................................21
第 页
课程设计报告用纸
1、任务书
1.1题目：
机械滑台工艺流程控制系统设计（B）
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。
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。
变频器参数设置见附表1。
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、熟悉触摸屏的基本用法。
二）实训设备
PLC主机单元模块、电位器、万用表、EVIEW5000触摸屏、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电压。
用FX2N-2AD、2DA的模拟量
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课程设计报告用纸
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，并在触摸屏上显示出具体温度。
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触摸屏输入，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FX-2AD
输出FX-2DA
电压
CH2
温度值
执行器开度
CH1
电压V
0V
0
0
0
0
0
4V
1600
40
40%
1600
3.85
6V
2400
60
60%
2400
5.79
8V
3200
80
80%
3200
7.73
10V
4000
100
100%
4000
9.67
三、综合型自主实训项目：
机械滑台工艺流程控制系统设计
一）实训项目工艺要求：
本课题要求设计机械滑台工流程控制系统，具体要求是：
采用三菱FX
2N
系列PLC和圆工作台实验模块完成控制任务。
圆工作台模拟机械滑台。
圆
工作台运动由PLC通过控制交流接触器拖动三相异步电动机实现。
工作台的工艺流程由任课老师指定。
SQ1~SQ4为接近开关。
控制要求：
圆工作台运行状态分为三种方式：
手动、单周期和自动循环三种控制方式。
其中，运行方式由旋转开关SA选择。
运行方式切换时，滑台应立即停止运行。
要启动滑台运行，必须先按启动按钮SB1，启动润滑泵运行（用灯指示）。
然后才能控制滑台运动。
按急停按钮停止滑台的全部运行。
手动控制：
（点动）手动控制指示灯亮，按住SBS，工作台前进（圆工作台顺时针转）；按住SBX，工作台后退（逆时针）。
（松开按钮立即停止）
单周期运行：
单周期指示灯亮，滑台位于初始原点，按动启动按钮SBQ，按工艺流程自动运行一周后停在初始原点。
按停止按钮SB2，立即停止运行。
自动循环控制：
自动循环灯亮，滑台位于初始原点，按动启动按钮SBQ，按工艺流程自动循环运行，运行一周后回到原点后暂停5秒后再接着运行，按停止按钮SB2，立即停止运行。
工艺流程中暂停延时需要用指示灯以1HZ的频率闪烁指示。
二）实训目的
通过本次课程设计使学生掌握：
1）GXDeveloper编程软件的使用方法和梯形图、SFC图 第 页
课程设计报告用纸
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）实训内容与要求
园工作台控制工艺流程为：
（流程贴到此处）
SQ4SQ3SQ2SQ1
快进
秒
1、通过基本实验熟悉与本设计相关的控制模块的应用；
2、滑台工艺流程控制系统设计；
3、硬件接线图
4、采用状态转移图SFC图进行设计或经验设计法设计；
5、程序清单；
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，但雷同者以零分处理）
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课程设计报告用纸
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，及时上交
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%。
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1.2任务1
任务目的：
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变频器的面板操作与运行
1.熟悉变频器的面板操作方法。
2.熟练变频器的功能参数设置。
3.熟练掌握变频器的正反转、点动、频率调节方法。
任务引入：
变频器MM420系列（MicroMaster420）是德国西门子公司广泛应用与工业场合的多功能标准变频器。
它采用高性能的矢量控制技术，提供低速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备超强的过载能力，以满足广泛的应用场合。
对于变频器的应用，必须首先熟练对变频器的面板操作，以及根据实际应用，对变频器的各种功能参数进行设置。
相关知识点：
一．变频器面板的操作
利用变频器的操作面板和相关参数设置，即可实现对变频器的某些基本操作如正反转、点动等运行。
二．基本操作面板修改设置参数的方法
MM420在缺省设置时，用BOP控制电动机的功能是被禁止的。
如果要用BOP进行控制，参数P0700应设置为1，参数P1000也应设置为1。
用基本操作面板（BOP）可以修改任何一个参数。
修改参数的数值时，BOP有时会显示“busy”，表明变频器正忙于处理优先级更高的任务。
下面就以设置P1000=1的过程为例，来介绍通过基本操作面板（BOP）修改设置参数的流程，见表1-1。
表1-1基本操作面板（BOP）修改设置参数流程
操作步骤
BOP显示结果
1
按键，访问参数
2
按键，直到显示P1000
3
按键，直到显示in000，即P1000的第0组值
4
按键，显示当前值2
5
按键，达到所要求的值1
6
按键，存储当前设置
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课程设计报告用纸
7
按键，显示r0000
8
按键，显示频率
任务训练：
一、训练内容
通过变频器操作面板对电动机的启动、正反转、点动、调速控制。
二、操作方法和步骤
~380V
1．按要求接线
系统接线如图1-1所示，检查电路正确无误后，合上主电源开关QS。
QS
28
图1-1变
M
3~
频调速系统电气图
2．参数设置
（1）设定P0010＝30和P0970＝1，按下P键，开始复位，复位过程大约3min，这样就可保证变频器的参数回复到工厂默认值。
（2）设置电动机参数，为了使电动机与变频器相匹配，需要设置电动机参数。
电动机参数设置见表1-2。
电动机参数设定完成后，设P0010=0，变频器当前处于准备状态，可正常运行。
表1-2电动机参数设置
参数号
出厂值
设置值
说明
P0003
1
1
设定用户访问级为标准级
P0010
0
1
快速调试
P0100
0
0
功率以KW表示，频率为50Hz
P0304
230
380
电动机额定电压（V）
P0305
3.25
1.05
电动机额定电流（A）
P0307
0.75
0.37
电动机额定功率（KW）
P0310
50
50
电动机额定频率（Hz）
P0311
0
1400
电动机额定转速（r/min）
（3）设置面板操作控制参数，见表1-3。
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课程设计报告用纸
表1-3面板基本操作控制参数
参数号
出厂值
设置值
说明
P0003
1
1
设用户访问级为标准级
P0010
0
0
正确地进行运行命令的初始化
P0004
0
7
命令和数字I/O
P0700
2
1
由键盘输入设定值（选择命令源）
P0003
1
1
设用户访问级为标准级
P0004
0
10
设定值通道和斜坡函数发生器
P1000
2
1
由键盘（电动电位计）输入设定值
P1080
0
0
电动机运行的最低频率（Hz）
P1082
50
50
电动机运行的最高频率（Hz）
P0003
1
2
设用户访问级为扩展级
P0004
0
10
设定值通道和斜坡函数发生器
P1040
5
20
设定键盘控制的频率值（Hz）
P1058
5
10
正向点动频率（Hz）
P1059
5
10
反向点动频率（Hz）
P1060
10
5
点动斜坡上升时间（s）
P1061
10
5
点动斜坡下降时间（s）
3．变频器运行操作
（1）变频器启动：
在变频器的前操作面板上按运行键，变频器将驱动电动机升速，并运行在由P1040所设定的20Hz频率对应的560r∕min的转速上。
（2）正反转及加减速运行：
电动机的转速（运行频率）及旋转方向可直接通过按前操作面板上的键∕减少键（▲/▼）来改变。
（3）点动运行：
按下变频器前操作面板上的点动键
，则变频器驱动电动机升速，并运
行在由P1058所设置的正向点动10Hz频率值上。
当松开变频器前错做面板上的点动键，则变频器将驱动电动机降速至零。
这时，如果按下一变频器前操作面板上的换向键，在重复上述的点动运行操作，电动机可在变频器的驱动下反向点动运行。
（4）电动机停车：
在变频器的前操作面板上按停止键，则变频器将驱动电动机降速至零。
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课程设计报告用纸
1.3任务2变频器的外部运行操作
任务目的：
1．掌握MM420变频器基本参数的输入方法。
2．掌握MM420变频器输入端子的操作控制方式。
3．熟练掌握MM420变频器的运行操作过程。
任务引入：
变频器在实际使用中，电动机经常要根据各类机械的某种状态而进行正转、反转、点动等运行，变频器的给定频率信号、电动机的起动信号等都是通过变频器控制端子给出，即变频器的外部运行操作，大大提高了生产过程的自动化程度。
下面为变频器的外部运行操作相关知识。
相关知识点：
一．MM420变频器的数字输入端口
MM420变频器有3个数字输入端口，具体如图2-1所示。
图2-1MM420变频器的数字输入端口
二．数字输入端口功能
MM420变频器的3个数字输入端口（DIN1~DIN3），即端口“5”、“6”、“7”，每一个数字输入端口功能很多，用户可根据需要进行设置。
参数号P0701~P0703为与端口数字输入1功能至数字输入3功能，每一个数字输入功能设置参数值范围均为0~99，出厂默认值均为1。
以下列出其中几个常用的参数值，各数值的具体含义见表2-1。
表2-1MM420数字输入端口功能设置表
参数值
功能说明
0
禁止数字输入
1
ON/OFF1（接通正转、停车命令1）
2
ON/OFF1（接通反转、停车命令1）
3
OFF2（停车命令2），按惯性自由停车
4
OFF3（停车命令3），按斜坡函数曲线快速降速
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课程设计报告用纸
9
故障确认
10
正向点动
11
反向点动
12
反转
13
MOP（电动电位计）升速（增加频率）
14
MOP降速（减少频率）
15
固定频率设定值（直接选择）
16
固定频率设定值（直接选择+ON命令）
17
固定频率设定值（二进制编码选择+ON命令）
25
直流注入制动
任务训练：
一、训练内容
用PLC控制MM420变频器的运行，实现电动机正转和反转控制。
其中端口“5”（DIN1）设为正转控制，端口“6”（DIN1）设为反转控制。
对应的功能分别由P0701和P0702的参数值设置。
二、操作方法和步骤
1．按要求接线
变频器外部运行操作接线图如图2-2所示。
图2-2外部运行操作接线图
2．参数设置
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2-2。
表2-2变频器参数设置
参数号
出厂值
设置值
说明
P0003
1
1
设用户访问级为标准级
P0004
0
7
命令和数字I/O
P0700
2
2
命令源选择“由端子排输入”
P0003
1
2
设用户访问级为扩展级
P0004
0
7
命令和数字I/O
*P0701
1
1
ON接通正转，OFF停止
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课程设计报告用纸
*P0702
1
2
ON接通反转，OFF停止
*P0703
9
10
正向点动
P0003
1
1
设用户访问级为标准级
P0004
0
10
设定值通道和斜坡函数发生器
P1000
2
1
由键盘（电动电位计）输入设定值
*P1080
0
0
电动机运行的最低频率（Hz）
*P1082
50
50
电动机运行的最高频率（Hz）
*P1120
10
5
斜坡上升时间（s）
*P1121
10
5
斜坡下降时间（s）
P0003
1
2
设用户访问级为扩展级
P0004
0
10
设定值通道和斜坡函数发生器
*P1040
5
20
设定键盘控制的频率值
*P1058
5
10
正向点动频率（Hz）
*P1059
5
10
反向点动频率（Hz）
*P1060
10
5
点动斜坡上升时间（s）
*P1061
10
5
点动斜坡下降时间（s）
3．变频器运行操作
（1）正向运行：
当PLC输出使变频器数字端口“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560r/min的转速上，此转速与P1040所设置的20Hz对应。
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PLC输出使变频器数字端口“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560r/min的转速上，此转速与P1040所设置的20Hz对应。
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PLC输出使变频器数字端口“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280r/min的转速上，此转速与P1058所设置的10Hz对应。
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。
（4）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。
第 页
课程设计报告用纸
1.4任务3变频器的模拟信号操作控制
任务目的：
1．掌握MM420变频器的模拟信号控制；
2．掌握MM420变频器基本参数的输入方法；
3．熟练掌握MM420变频器的运行操作过程。
任务引入：
MM420变频器可以通过3个数字输入端口对电动机进行正反转运行、正反转点动运行方向控制.可通过基本操作板,按频率调节按键可增加和减少输出频率,从而设置正反向
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