潍坊学院专业课综合课程设计说书明部:级:专 业:班 学生姓名：学号月 12 2015年 19 日目录1 PLC传送带控制设计 11.1 设计任务与要求 11.2 PLC传送带控制系统的硬件设计11.3 PLC传送带控制系统的软件设计31.4 PLC控制系统的抗干扰性设计 51.5 PLC控制系统的调试 51.6 设计小结 61.7 参考文献 62 PWM变频器-电动机系统仿真设计72.1设计任务要求 72.2 PWM变频器-电动机系统的工作原理72.3 PWM变频器-异步电动机控制系统的仿真72.4 设计小结 112. 5参考文献 123基于组态王的双容液位控制系统设计 133.1设计任务与要求 133.2总体设计方案 133.3现场控制系统的设计 143.4上位机监控系统 153.5远程监控客户端的设计 173.6 联机调试 193.7小结 193.8 参考文献 194工厂供电应用设计 204.1 设计任务与要求204.2 问题分析 204.3 小结 234.4 参考文献 241 PLC传送带控制设计1.1 设计任务与要求1、控制要求：（1）逆物流方向顺序启动按下启动按钮SB1后，振铃10s,传送带3起动，经过6秒，传送带2起动，再 经过6秒，传送带1起动，同时开启了漏斗闸门（Y=ON）,启动完毕。（2）. 顺物流方向顺序停车按下停止按钮SB2后，关闭漏斗闸门，经过10秒，传送带1停止，再经过10 秒，传送带2停止，再经过10秒，传送带3停止，停车完毕。(3) .在启动过程中，按下停止按钮SB2，将已启动的皮带仍按后启动先停车的原 则停车。(4) .紧急状态时，按下急停按钮SB3，立即关闭漏斗和三条皮带，并停车。2、传送带工作示意图：如图1. 1传送带工作示意图所示：其中1号、2号、三号为三条皮带，分别由电 动机Ml、M2、M3控制；漏斗闸门由电磁阀Y控制。1.2 PLC传送带控制系统的硬件设计1、PLC机型的选择PLC机型的选择应是在满足控制要求的前提下，保证可靠、维护使用方便以及最佳的性能价格比。由于控制比较简单，输入/输出都是开关量，数量有很少，实 际上可以选用任意型号的PLC，在本次设计中采用S7-200系列PLC。2、PLC容量估算(1) I/O点数的确定；(2) 存储器容量的确定。3、I/O模块的选择在PLC控制系统中，为了实现对生产过程的控制，要将对象的各种测量参数，按 要求的方式送入PLC。PLC经过运算、处理后，再将结果以数字量的形式输出， 此时也要把该输出变换为适合于对生产过程进行控制的量。(1) 数字量输入信号(2) 数字量输出信号(3) 模拟量输入信号(4) 模拟量输出信号4、分配输入/输出点PLC机型及输入/输出(I/O)模块选择完毕后，首先，设计出PLC系统总体配置 图。然后依据工艺布置图，参照具体的PLC相关说明书或手册将输入信号与输入 点、输出控制信号与输出点一一对应画出I/O接线图即PLC输入/输出电气原理 图。传送带控制设计I/Q分布图，如图1.2所示：输入输出QO.O I0.0 振铃 启动 SB1Q0.1I0.1 传送带 M1 SB2 停止 Q0.2 急停 SB3 I0.2 传送带M2Q0.3 M3传送带Q0.7Y电磁阀图1.2 传送带控制分布图I/Q5、安全回路设计(1)短路 保护；(2)互锁与联锁措施；(3PLC)失压保护与紧急停车措施外部负载的 供电线路应具有失压保护措施；(4)极限保护；1.3 PLC传送带控制系统的软件设计软件设计是PLC控制系统设计的核心。要设计好PLC的应用软件，必须充分了解被控对象的生产工艺、技术特性、控制要求等。通过 PLC 的应用软件完成系统的 各项控制功能。1、传送带软件设计由图1.2 传送带控制 I/Q 分布图得图 1.3 传送带控制 PLC 梯形图。网络 3网络 4网络5i.tvtt.ti100-FT1LCiji.eT3T74r2Q0.3网络6T38IHTONPTliXJms网络7741图1.3传送带控制PLC梯形图2、程序调试如图1.3梯形图，用STEP7-Micro/WIN软件调试，当按下启动按钮SB1 (10.0) 后，振铃(QO.O)10s，传送带3(Q0.3)起动，经过6秒，传送带2(Q0.2)起动, 再经过6秒，传送带1 (Q0. 1)起动，同时开启了漏斗闸门(Q0.7),启动完毕。按 下停止按钮SB2(I0.1)后，关闭漏斗闸门(Q0.7短)，经过10秒，传送带1(Q.1) 停止，再经过10秒，传送带2(Q.2)停止，再经过10秒，传送带3(Q0.3)停止, 停车完毕。在启动过程中，按下停止按钮SB2(I0.1)，将已启动的皮带仍按后启 动先停车的原则停车。紧急状态时，按下急停按钮SB3(I0.3)，立即关闭漏斗和 三条皮带，并停车。1.4 PLC控制系统的抗干扰性设计1、 抗电源干扰的措施(1) 采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰(2) 硬件滤波措施 在干扰较强或可靠性要求较高的场合，应该使用带屏蔽层 的隔离变压器对PLC系统供电。还可以。在隔离变压器一次侧串接滤波器，如图 1.4所示。(3) 正确选择接地点，完善接地系统。图1.4 滤波器和隔离变压器同时使用2、控制系统的接地设计良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。接地系统的接地方式一般可分为3种方式：串联式单点接地、并联式单点接地、多分支单点接地即第3种接地方式。PLC采用第3种接地方式即单独接地PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、 交流地和保护地等。3、防I/O干扰的措施由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元 器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总 线回流，造成逻辑数据变化、误动作或死机。可采取以下措施以减小I/O干扰对 PLC系统的影响。1.5 PLC控制系统的调试系统调试是系统在正式投入使用之前的必经步骤。与继电器控制系统不同，PLC 控制系统既有硬件部分的调试还有软件的调试，与继电器控制系统相比，PLC控 制系统的硬件调试要相对简单，主要是PLC程序的编制和调试。一般可按以下几 个步骤进行：应用程序的编制和离线调试、控制系统硬件检查、应用程序在线调 试、现场调试、总结整理相关资料、系统正式投入使用。1.6 设计小结在本次设计中，虽然遇到了很多难题，但也收获了很多，这次实践充分将平时学 习的理论知识与实践操作相结合，在理论和实验教学基础上进一步稳固和提高自 己理论知识结构，通过将所学知识应用于实际中去，在实际中发现问题、分析问 题、解决问题，提高分析和解决问题能力。目前我国正处于经济发展的转型期并 且随着科技的不断发展，未来工厂的生产过程必定会越来越智能化。传送带是一 种物料传输设备，因其高效、连续、快速的特性，被广泛的应用于矿业、化工、 机械、电力、建材、轻工业以及港口码头等重要的工业领域。也正因为传送带的 应用十分的广泛，对传送带的制造和自动化改进对于工业生产的意义日趋重大。PLC自诞生起便广受业界的关注，如今PLC依然是自动控制领域的一大支柱。传 送带和PLC的结合为大势所趋，未来必将大放异彩。1.7 参考文献1 李长久.PLC原理及应用M.北京：机械工业出版社，20062 史国生电气控制与可编程控制器技术M.北京：化学工业出版社，2003.3 汪明网络化控制变频调速系统M.北京：中国电力出版社，2006.4 范永胜王岷电气控制与PLC应用M.北京：中国电力出版社，2004.2004西安：西安电子科技大学出版社，可编程序控制器原理与应用M.汪志峰52 PWM变频器-电动机系统仿真设计2.1设计任务要求在实现异步电机矢量控制调速的要求时,往往需借助仿真,通过仿真可使调 速系统调试更方便,并能更快的实现控制。交流异步电动机矢量控制变频调速系 统的建模与仿真。利用MATLAB/SIMULINK中的电气系统模块(Power System Blocksets )构建异步电机矢量控制仿真模型,并对其动态性能进行仿真实验。2.2 PWM变频器-电动机系统的工作原理PWM变频器-异步电动机电路主要由PWM变频电路和异步电动机组成。图2.1所 示的电路为PWM变频电路，它主要的作用是产生三相交流电供异步电动机使用。 其中图2.1所示的PWM变频电路由二极管整流桥，滤波电容和逆变器组成。逆 变器的输入为直流电压，通过调节逆变器 的脉冲宽度和输出交流电压的频率， 既实现调压又实现调频。PWM变频电路简单，而且还有以下优点：第一简化了主电路和控制 电路的结构。由二极管整流器对逆变器提供恒定的直流电压。在 PWM 逆变器内， 在变频的同时控制其输出电压。系统只有一个控制功率级，从而使装置的体压。 系统只有一个控制功率级，从而使装置的体善系统的动态性能。PWM逆变器的输 出功率和电压，都在逆变器内控制和调节。因此，调节速度快，调节过程中频率 和电压配合好，系统动态性能好。、220V-220V隔离变压器?LC2.3 PWM变频器-异步电动机控制系统的仿真1、PWM变频器-异步电动机的仿真模型PWM变频器-异步电动机电路在MATLAB/Simulink中的仿真模型如图2.2所示。 为了方便仿真，在模型中将图2.1所示的三相交流整流直接用一个550V的直流 电源代替，整流电路直接用直流电源代替不影响其工作原理。因此图2.3所示的 仿真模型实际上主要直流电源DC、逆变器Universal Bridge、调制器PWM Genera tor、异步电动机模块及测量模块组成。其中PWM调制参数设置采用内部 产生正弦波调制波方式，调制度0.9，频率为50 HZ。电动机参数设置为电动机电 压为380 V,频率为50 Hz，定子绕组Rs为0.68，定子绕组漏感为0.0042 H， 转子绕组电阻0.45，转子绕组漏感为0.0042 H，互感为0.1486 H,转动惯量J 为0.05 kg/m2，摩擦系数F为0.0081，极对数为2。图2.3 逆变器三相线电压输出仿真波形2、仿真结果及其分析PWM 变频器-异步电动机电路的仿真结果如图所示。其中图2.3为逆变器输出电 压的线电压仿真波形，从图2.3(a)、(b)和(c)可以看出550V的直流电经过三相 逆变器后变成了三相交流电，如果通过改变逆变器的6个开关管可以改变其频率 和电压波形，从而方便实现变频和变压。图2. 4为异步电动机定子电流的仿真波 形，从图2.4(a)、(b)和(c)可以看出定子电路在刚启动时，电流接近100V，在 0.2s后电流达到稳定，这与异步电动机直接起动电流比较大相符合。图2.5为 异步电动机转子电流的仿真波形，从图2.5(a)、(b)和(c)可以看出转子电流在 刚起动时，电流比较大也接近100 V,但是在0.2s后转子平稳运行后，转子电流为零，这是因为转子为 空载运行，转速接 近定子三相旋转磁场转速，因此转子没有电流。图2.6为异