自控系统及PLC综合实习.docx

1、自控系统及PLC综合实习第一部分 实习相关说明 引言在李应森老师的指导下我们进行了为期两周的PLC综合实习，本次实习在电信楼一楼PLC实验室进行。两周繁忙的实践学习，让我们第一次接触到了PLC和变频器综合控制系统，通过对该装置的认识，原理的了解，接线以及设计方案和具体调试，整个过程真可谓受益匪浅。一实习目的1、 掌握可编程序控制器的方法。2、 熟悉基本指令与应用指令以及实习设备的使用方法。3、 掌握变频器主要参数设置。4、 掌握PC机、PLC和变频器之间的通信技术。5、 掌握WINCC组态软件的使用。6、 理论联系实际提高学生分析问题和解决问题的能力。二实习要求1、 认真阅读此指导书，了解PL

2、C系统组成和工作原理。2、 实习前理清好实习内容的思路以及所要使用的方法。3、 能够独立完成PLC和变频器之间的硬件接线。4、 测试通信连接正常。5、 学习可编程序控制器的STEP7编程软件及变成语言，试编辑简单的电动机控制应用程序。6、 通过调试来发现问题和解决问题。7、 验证程序的最终实现结果是否符合要求。8、 认真写实习报告。三实习任务1、 将变频器和PLC通过导线进行连接。通过变频器的控制面板进行参数设置。根据I/O的定义，编写PLC程序，实现通过操作面板控制交流异步电动机起动，停止，正反转切换，并监视电动机的故障和运行状态。2、 做WINCC画面，将WINCC与PLC相连，实现在WI

3、NCC上对变频器的监控。除了控制电动机起动，停止，正反转切换，监视电动机的故障和运行状态外，还要在WINCC画面上进行频率给定以及对实际频率的监视。四实习方法1、 通信方式有两种：（1）通过MPI通信实现。（2）通过Profibus-DP实现。2、 控制方式有两种：（1）本地的操作面板控制。（2）远程的Wincc画面监控。五实习地点校内PLC实习基地，即在电信学院一楼PLC实验室。六安全注意事项1、 电动机很危险，注意在电动机运行期间要远离电动机。2、 在断电的情况下接线。在变频器断电后也不能立即接线，要等3分钟后再接线，因为变频器中间直流环节有大的电容放电。3、 PLC通过弱电控制强电，要注

4、意区分弱电和强电。接线时不要将导线接在220V或380V的强电上。第二部分 实习预备知识一、通信技术（一）变频器的通信方式（1）通过MPI通信实现。（2）通过Profibus-DP实现。（二）PC机和PLC之间的通信方式（1）本地的操作面板控制。（2）远程的WinCC画面监控。二、变频器结构和基本原理（一）变频器的结构与原理西门子的6SE70系列变频器，SIMOVERT Master Drives,其外观如图2-2所示。图2-2 SIMOVERT 变频器SIMOVERT变频器属于交-直-交电压型的变频器，如图2-3所示。整流器部分采用二极管不可控整流装置，中间直流环节采用大电容滤波，逆变器采用

5、全控型电力电子器件IGBT构成的PWM逆变器。输出电压波形是与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲，逆变器的输出供给三相交流异步电动机定子供电，流过电动机的电流近似为正弦波。变频器的控制方式可采用恒压频比控制方式，也可采用矢量控制方式，具体的控制方式由参数P100进行设置。 图2-3 变频器的内部结构简图、输出电压、电流波形其中X101上的端子1为变频器的24V电源，2为变频器的地。3，4，5，6端子为数字量输入/输出端子，7，8，9为数字量输入端子。X102上的15和16为模拟量输入1，17和18模拟量输入2。19和20为模拟量输出1，21和22为模拟量输出2。PMU为变频器的操作面板。X

6、300对应USS串口。23，24，25，26，27，28对应脉冲编码器的端子。三、PLC设备及编程软件STEP7S7-300系列PLC工作原理 S7-300是一种通用型的PLC，其具有模块化、无风扇结构、易于实现分布式的配置以及易于掌握等特点，这使得它能适应自动化工程中的各种应用场合，执行各种控制任务，因此其在实践中成为一种既经济又可靠的控制装置。 其主要模块为电源和CPU，我们本次实习所用的PLC为CPU314C-2DP，其中集成了数字量输入/输出和模拟量输入/输出。CPU功能是：执行用户程序；为S7-300背板总线提供5V电源；在MPI网络中，通过MPI与其他MPI网络节点进行通信。数字量

7、输入模块用于连接外部的机械触点和电子数字式传感器。数字量输入模块将从现场传来的的外部数字信号的电平转换为PLC内部的信号电平。输入电路中一般设有RC滤波电路，以防止由于输入触点抖动或外部干扰脉冲引起的错误输入信号，输入电流一般为数毫安。数字量输出模块用于驱动电磁阀、接触器、小功率电动机、灯和电动机起动器等负载。数字量输出模块将S7-300的内部信号电平转化为控制过程所需的外部信号电平，同时有隔离和功率放大作用。1、新建PLC项目图1 STEP7中插入S7-300站2、硬件组态图2 硬件组态窗口本实习中所使用的输入输出模块有两个。四、WinCC组态软件的使用1、组态软件设计结构 WinCC支持所

8、有普通IBM/AT兼容的PC平台，项目可以使用的外部变量数是256个。按照各站连接设备及完成功能的不同，我们把监控界面按结构化思想进行了编排。各界面控制功能明确，可以清晰直观的反映现场情况，便于操作人员进行处理。2、组态过程第一步:首先启动WinCC，建立一个新的WinCC项目，项目分为三种类型: (1) 单用户项目(2) 多用户项目(3) 多客户机项目图3 WINCC中添加驱动程序图4 MPI链接属性设置 第二步:在组态完的S7-300下设置标签，每个标签有三个设置项，即标签名、数据类型、地址，其中最重要的是标签地址，它定义了此标签与S7-300中某一确定地址如某一输入位、输出位或中间位等一

9、一对应的关系。设置标签地址很容易，可以直接利用在STEP7中配置的变量表，如设置标签地址为Q0.0，表示S7-300中输出地址Q0.0。用此方法，将S7-300与WinCC之间需要通信的数据做成标签，即相当于完成了S7-300与WinCC之间的联接。第三步:在图形编辑器(Graphics Editor)中，用基本元件或图形库中对象制作生产工艺流程监控画面，并将变量标签与每个对象连接，也就相当于画面中各个对象与现场设备相连，从而可在CRT画面上监视、控制现场设备。第三部分 实习内容一、硬件接线通过带有三个DP头的Profibus总线连接PC，PLC和变频器。将带有ON的DP头插入PC，带有OFF

10、的DP头（两根）插入PLC，将带有ON的另一个DP头插入变频器的CBP2通信板的DP口上。二、变频器参数设置1、工厂复位 P053=6 运行参数存取，6表示允许通过PMU和串行接口SCom1变更参数。P060=2 选择“固定设置菜单”P366=0 所希望的工厂设置的选择P970=0 启动参数复位2、快速参数化P60 = 3 菜单选择“简单应用的参数设置”P71 = 365 输入装置进线电压，单位VP95 = 10输入电机类型P100 = 3 输入开/闭环控制类型 (不带编码器的矢量控制，编码器的反 馈值不接入速度环) （P100 = 4 表示带编码器的矢量控制，编码器的反馈值接入速度环）P10

11、1 = 380输入电机额定电压P102 = 4.0输入电机额定电流P107 = 50输入电机额定频率P108 = 940 输入电机额定转速rpmP114 = 0控制系统的工艺边界条件P383 = 0确定电机冷却方式P368 = 0选择设定值和命令源P370 = 1 启动简单应用的参数设置P60 = 0结束简单应用的参数设置3、专家应用的参数设置P060 = 5 选择“系统设置”菜单P068 =0输出滤波器P071 =365 装置输入电压VP095 = 10输入电机型式P100 = 3 输入开/闭环控制类型 (不带编码器的矢量控制，编码器的反馈值不接入速度环) （P100 = 4 表示带编码器的

12、矢量控制，编码器的反馈值接入速度环） P101 = 380输入电机额定电压 P102 = 4.0输入电机额定电流 P103 = 0 P107 = 50输入电机额定频率 P108 = 940 输入电机额定转速rpm P113= 9550.PK/NK 本试验中改值为15.3 P114 = 0控制系统的工艺边界条件 P115 = 1计算电机模型“自动参数设置” P130 =11电机编码器的选择 P151 = 1024脉冲编码器每转的脉冲数 P383=0 P384.2 = 0 P350=电流的参考量 4.0P351=电压的参考量 380 P352=频率的参考量50P353=转速的参考量 1000P35

13、4=转炬的参考量 15.3 P060 = 1 回到参数菜单 P115 = 2 计算电机模型“静止状态电机辨识” 注意：电流流过电机且转子转动！ 在按下“P”键后，出现警告信号“A087”变频器必须在20 s 内启动！ P115 = 4 计算电机模型“空载测量”注意：电流流过电机且转子转动!在按下“P”键后，出现警告信号“A080”变频器必须在20s 内启动!P536 =50 输入转速控制回路的动态性能% P115 = 5 计算电机模型“调节器优化”注意：电流流过电机且转子转动!在按下“P”键后，出现警告信号“A080”。变频器必须在20s 内启动。4、变频器和PLC之间连接的相关参数设置根据实

14、验连线设定参数如下并在变频器中输入。 P60=7 读取/随意存取 P368=1 选择设定值和命令源为端子排上模拟量/数字量输入。 P554.1=18 为ON/OFF控制，选择数字量输入5（对应变频器X101的端子7） P443=11 为速度给定，选择迷你量输入1（对应变频器X102端子15、16） P554.1=20 为正传使能控制，选择数字量输入6（对应X101的端子8） P572.1=22 为反转使能控制，选择数字量输入7（对应X101的端子9） P640.1=148 为模拟量输出 P651=107 为数字量输出1（对应X101的端子3），设置为故障。 P652=104 为数字量输出2（对

15、应X101的端子4），设置为运行。 P60=6 写入（转入“Download”状态），然后显示021。 P60=1 返回到参数菜单三、通过本地操作面板实现监控编写STEP7程序，使用本地的操作面板对电动机进行监控。1、操作面板简图2、STEP7程序设计步骤四、通过WinCC画面实现监控步骤1、编写远程WinCC控制的STEP7程序图5 STEP7 300站点的设置图6 300站点中CPU的设置图7 电动机正反转程序图8 电动机启动程序图9 频率给定程序图10 数据转换程序图11 符号变量的设置图12 运行监控2、新建WinCC项目图13 新建WINCC项目3、添加驱动程序和建立MPI连接图14 WINCC中添加驱动程序4、 在MPI连接下建立变量图15 MPI链接属性设置图16 在MPI下新建变量属性图17 MPI变量属性图18 变量库5、在图形编辑器中新建画面图19 按钮动作的添加7、 设置窗口属性图20 图形编辑器中鼠标按键的设置与更改图21 图形编辑器的应用图22 图形编辑的属性8、 运行图23 运行下载图24 WinCC系统运行图25 电动机启动图26 电动机的正反转图27 运行过程中频率给定图28 运行过程中频率反馈图29 运行过程中动态换面检测