液体混合装置PLC控制系统.doc

1、电气与自动化工程学院实训评分表课程名称： PLC 控制技术实训 实训题目： 液体混合装置 PLC 控制系统 班级：学号：姓名：项目 评分比例 得分实训平时表现 30%实训答辩 50%实训报告 20%实训总成绩指导老师： 年 月 日常 熟 理 工 学 院电气与自动化工程学院PLC 控制技术实训题目： 液体混合装置 PLC 控制系统 姓 名： 学 号： 班 级： 指导教师： 起止日期：PLC 控制技术实训报告 目录PLC 控制技术实训任务书 1一、基础实训项目一：变频器对电机的运行控制 1二、基础实训项目二：模拟量采集与数据处理的综合应用 1三、综合型自主实训项目：液体混合装置 PLC 控制系统

2、2一基础实训项目一 .41.1 任务 1 变频器的面板操作与运行 .41.1.1 I/O 接线 .41.1.2 I/O 接线图 .41.1.3 参数设置 41.2 任务 2 变频器的外部运行操作 .51.2.1I/O 接线 .51.2.2 变频器外部运行操作接线图 .61.2.3 I/O 图 .61.2.4 梯形图程序 71.2.5 参数设置 71.2.6 变频器运行操作 81.3 任务 3 变频器的模拟信号操作控制 81.3.1 I/O 接线 .81.3.2 变频器模拟信号控制接线图 .91.3.3 I/O 接线图 .91.3.4 梯形图程序 101.3.5 参数设置 101.3.6 变频器

3、运行操作 10二基础实训项目二 .122.1 模拟量采集与数据处理的综合应用 122.1.1 IO 分配 122.1.2 接线图 122.1.3 梯形图程序 133.1.4 工作流程 .132.1.5 调试结果 .142.2 模拟量输出通道控制点动执行器 .14PLC 控制技术实训报告 2.2.1 接线图 .142.2.2 流程图 152.2.3 组态王显示 152.2.4 调试步骤与结果 16三综合型自主实训项目 .173.1 具体要求 173.2 控制要求 173.3 I/O 接线 .183.4 I/O 接线图 .193.5 流程图 203.6 PLC 编程 213.6.1 复位环节 21

4、3.6.2 手动环节 223.6.3 启动环节 233.6.4 自动程序 243.6.5 停止环节 273.7 调试步骤也结果 283.7.1 开始 .283.7.2 手动 .283.7.3 自动 .293.8 组态王 323.8.1 组态王的建立 .323.8.2 手动模式图 .343.8.3 自动模式图 35四收获、体会 .36五参考文献 .37PLC 控制技术实训报告 PLC 控制技术实训报告 第 0 页PLC 控制技术实训任务书题目：液体混合装置 PLC 控制系统（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）

5、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

6、 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

7、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。 PLC 控制技术实训报告 第 1 页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）0V 04V 40%6V 60%8V 80%

8、10V 100%三、综合型自主实训项目：液体混合装置 PLC 控制系统一）实训项目工艺要求：本课题要求设计一个自动售货机的 PLC 控制系统，具体要求是：1）在初始状态时，容器是空的，各阀门均关闭，低、中、高液位传感器为开关量，分别按动三个按钮来模拟液位情况。初始时所有传感器为 OFF 状态。当液面淹没时接通并保持闭合状态，相对应的指示灯 H、I、J 点亮。2）系统有手动和自动两种工作方式。当进入手动方式时，手动指示灯点亮，液体 A 阀门、液体 B 阀门、混料泵 M、报警灯等均可以通过按动组各自的测试按钮进行点动调试。3）进入自动方式时，自动指示灯点亮，按下启动按钮，系统进入工作状态，系统电源

9、指示灯点亮。5S 后开始工作，液体 A 阀门 X1 先打开，液体 A 流入容器，液位开始升高，当中液位传感器报警后，A 阀门 X1 关闭，打开液体 B 阀门 X2，液体 B 流入容器；当高液位传感器报警后，关 B 阀门，混料泵电机 M 得电；搅拌 20S 后，混料泵关闭，出料泵开，混合液流出容器；低液位传感器报警后，出料泵继续开 10S，液体排空，此时报警灯按亮 2S、灭 1S 的规律闪烁 5 次，一个循环结束。在此过程中，若没有按动停止按钮，则 A 阀门再次打开，开始新一轮的循环。任何时候按下停止按钮，在当前工作周期结束后，才停止操作，电源指示灯熄灭。二）目的通过本次实训使学生掌握：1）St

10、ep7 Micro/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、液体混合装置 PLC 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 图或经验设计法进行设计；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PLC 控制技术实训报告 第 2 页序装订） 。报告中提供如下内容：1、

11、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，编写程序并调试第一周5 编写程序并调试1 编写程序并调

12、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第二周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%。PLC 控制技术实训报告 第 3 页一基础实训项目一1.1 任务 1 变频器的面板操作与运行1.1.1 I/O 接线无多余的接线，只需要给变频器加上 AC220V 电源，检查电路正确无误后，合上主电源开关 QS 即可。1.1.2 I/O 接线图1.1.3 参数设置（1）设定 P001030 和 P09701，按下 P 键，开始复位，复位

13、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。电动机参数设定完成后，设 P0010=0，变频器当前处于准备状态，可正常运行。 （3）设置面板操作控制参数PLC 控制技术实训报告 第 4 页面板基本操作控制参数1.2 任务 2 变频器的外部运行操作1.2.1I/O 接线输入 输出正转 I0.0 正传指示灯 Q0.0反转 I0.1 反转指示灯 Q0.1正向点动 I0.2 正向点动指示灯 Q0.2停止 I0.3参数号 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

14、的初始化P0004 0 7 命令和数字 I/OP0700 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）

15、P1061 10 5 点动斜坡下降时间（s）PLC 控制技术实训报告 第 5 页1.2.2 变频器外部运行操作接线图外部运行操作接线图1.2.3 I/O 图PLC 控制技术实训报告 第 6 页1.2.4 梯形图程序1.2.5 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。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/OP0700 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*P0702

16、 1 2 ON 接通反转，OFF 停止*P0703 9 10 正向点动*P0704 9 11 反向点动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(H

17、z)PLC 控制技术实训报告 第 7 页*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）变频器参数设置1.2.6 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 560rmin 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 1

18、0Hz 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。1.3 任务 3 变频器的模拟信号操作控制1.3.1 I/O 接线输入 输出正转 I0.0 正传指示灯 Q0.0反转 I0.1 反转指示灯 Q0.1正向点动 I0.2 正向点动指示灯 Q0.2PLC 控制技术实训报告 第 8 页1.3.2 变频器模拟信号控制接线图MM440 变频器模拟信号控制接线图1.3.3 I/O 接线图P

19、LC 控制技术实训报告 第 9 页1.3.4 梯形图程序1.3.5 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。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/OP0700 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/OP0701 1 1 ON 接通正转，OFF 停止P0702 1 2 ON 接通反转，OFF 停止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 2 频率设定值选择为模拟输入P1080 0 0

20、 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 ）模拟信号操作控制参数PLC 控制技术实训报告 第 10 页1.3.6 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

21、松开带锁按钮 SB2 时，电动机停止运转。4. 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。PLC 控制技术实训报告 第 11 页二基础实训项目二2.1 模拟量采集与数据处理的综合应用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

22、 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。2.1.1 IO 分配输入 输出A 温度2.1.2 接线图PLC 控制技术实训报告 第 12 页2.1.3 梯形图程序3.1.4 工作流程PLC 控制技术实训报告 第 13 页2.1.5 调试结果电压 AWI 温度值（）0V 0 04V 12864 396V 19248 608V 25648 8010V 31728 992.2 模拟量输出通道控制点动执行器用 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

23、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。2.2.1 接线图PLC 控制技术实训报告 第 14 页2.2.2 流程图 2.2.3 组态王显示 PLC 控制技术实训报告 第 15 页2.2.4 调试步骤与结果执行器开度 AQW 电压0 0 0V40% 12800 4.027V60% 19200 6.024V80% 25600 8.023V100% 32000 10.016VPLC 控制技术实训报告 第 16 页三综合型自主实训项目3.1 具体要求1）在初始状态时，容器是空的，各阀门均关闭，低、中、高液位传感器为开关量，分别按动三个按钮

24、来模拟液位情况。初始时所有传感器为 OFF 状态。当液面淹没时接通并保持闭合状态，相对应的指示灯 H、I、J 点亮。2）系统有手动和自动两种工作方式。当进入手动方式时，手动指示灯点亮，液体 A阀门、液体 B 阀门、混料泵 M、报警灯等均可以通过按动组各自的测试按钮进行点动调试。3）进入自动方式时，自动指示灯点亮，按下启动按钮，系统进入工作状态，系统电源指示灯点亮。5S 后开始工作，液体 A 阀门 X1 先打开，液体 A 流入容器，液位开始升高，当中液位传感器报警后，A 阀门 X1 关闭，打开液体 B 阀门 X2，液体 B 流入容器；当高液位传感器报警后，关 B 阀门，混料泵电机 M 得电；搅拌

25、 20S 后，混料泵关闭，出料泵开，混合液流出容器；低液位传感器报警后，出料泵继续开 10S，液体排空，此时报警灯按亮 2S、灭 1S 的规律闪烁 5 次，一个循环结束。在此过程中，若没有按动停止按钮，则A 阀门再次打开，开始新一轮的循环。任何时候按下停止按钮，在当前工作周期结束后，才停止操作，电源指示灯熄灭。需要完成的内容有：编写输入输出对照表,包括信号名称、外部元件号、内部继电器号；绘制 PLC 外部接线图；绘制功能流程图；编写、调试梯形图或语序表。3.2 控制要求 该溶液混合装置的结构简图如图 3-1 所示，该装置有三个液位传感器：J 为低液位传感器，I 为中液位传感器，H 为高液位传感

26、器。当液位到达某传感器的位置时，该传感器就会发出 ON 信号，若低于传感器位置时，传感器就变为 OFF 状态。该系统有三个电磁阀：Y1 为注入 A 液体电磁阀，Y2 为注入 B 液体电磁阀，Y3 为混合液体输出电磁阀，当电磁阀为 ON 状态时，阀门打开；为 OFF 状态时，阀门就关闭，通过阀门的开和闭来实现液体的流入和流出。M 为搅拌电动机，当继电器线圈得电时，搅拌电动机运行；当继电器线圈失电时，搅拌电动机停止工作。 该系统的初始状态为：起动搅拌器之前，容器是空的，各阀门关闭，液位传感器 L、液位传感器 I、液位传感器 H 均为 OFF 状态，搅拌电动机 M 也处于 OFF 状态。 PLC 控

27、制技术实训报告 第 17 页3.3 I/O 接线I/O 接线是进行施工接线的主要参考，它决定了 PLC 各个接口的作用与接口的位置，好的 I/O 分配能够使接线更加的简便。操作更加简洁 。如图所示为该溶液混合装置控制系统的 I/O 接线图。 输 入 设 备 输 出 设 备序 号 名 称 地 址 序 号 名 称 地 址1 开始按钮 I0.0 1 X1 Q0.62 手动按钮 I0.1 2 X2 Q0.73 自动按钮 I0.2 3 H Q0.44 停止 I0.3 4 I Q0.35 J I0.4 5 J Q0.26 I I0.5 6 M Q2.17 H I0.6 7 X3 Q1.18 X1(A) I

28、0.7 8 报警灯 Q2.09 X2(B) I1.0 9 电源 Q0.510 M I1.1 11 X3 I1.2 PLC 控制技术实训报告 第 18 页12 报警 I1.3 13 电源 I1.4 14 启动 I1.5 I/O 地址分配3.4 I/O 接线图PLC 控制技术实训报告 第 19 页3.5 流程图PLC 控制技术实训报告 第 20 页3.6 PLC 编程PLC 的编程有三种方法：经验法、图解法、顺序控制设计法。在本系统中，采用的是顺序控制设计法。所谓顺序控制设计法就是针对顺序控制系统的一种专门的设计方法。这种设计方法很容易被初学者接受，对于有经验的工程师，也会提高设计的效率，程序的调

29、试、修改和阅读也很方便。PLC 的设计者们为顺序控制系统的程序编制提供了大量通用和专用的编程元件，开发了专门供编制顺序控制程序用的功能表图，使这种先进的设计方法成为当前 PLC 程序设计的主要方法。 对那些按动作的先后顺序进行控制的系统，非常适合使用顺序控制设计法进行编程。顺序控制法规律性很强，虽然编程相当长，但程序结构清晰、可读性。在用顺序控制设计法编程时，功能图是很重要的工具。功能图能够清楚地表现出系统各工作步的功能、步与步之间的转换顺序及其转换条件。 3.6.1 复位环节S0.1 对系统进行复位， I0.1 和 I0.2 分别对应了手动模式和自动模式，只需要按下其中一个PLC 控制技术实

30、训报告 第 21 页便可以切换到相应的模式。3.6.2 手动环节PLC 控制技术实训报告 第 22 页S0.2 为手动模式，在此模式下 A 阀门、B 阀门、M 搅拌机、电源、报警等开关对应其显示灯点动触发，后面的停止键切换到 S0.1，手动按键切换至 S0.3。3.6.3 启动环节按下启动按键 I1.5 运行程序。PLC 控制技术实训报告 第 23 页延迟 5s 后进入自动模式。3.6.4 自动程序自动程序中的各个步骤在程序中表明了，其中的报警等闪烁使用了加法计数器。A 阀门打开，中液位按下按钮，中液位亮。B 阀门打开，A 阀门关闭，高液位按钮按下后进入下一个步骤。PLC 控制技术实训报告 第 24 页B 阀门关闭，搅拌机 M 工作 20s。搅拌机 M 关闭，X3 开始出混合液，低液位按钮按下进入下一个步骤。