紡織機(jī)械同步傳動控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書教材

1、機(jī)電課設(shè)說明書目錄一 引言 31.1 研究背景 31.2 設(shè)計(jì)目的 31.3 設(shè)計(jì)主要過程及內(nèi)容 3二 控制方案的選擇 42.1 控制方案分析 42.2 控制方案選擇 42.3 主要電氣設(shè)備 4三 I/0 分配表 4四 PLC 及電氣硬件接線圖 54.1 附圖文字說明 54.2 電器型號 6五 控制系統(tǒng)流程圖及編程梯形圖 75.1 控制系統(tǒng)編程流程圖 75.2 編程梯形圖 7六 . 調(diào)試說明 936.1 模擬調(diào)試 1336.2 現(xiàn)場調(diào)試 14七結(jié)束語 14八參考文獻(xiàn) 15引言1.1 研究背景紡織機(jī)械同步傳動控制系統(tǒng)紡織工業(yè)要求布恒張力向前傳動。 本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理如上圖所示， 紡織品由五個電

2、動機(jī)帶動輥?zhàn)优c橡膠輥的摩擦帶動左向右傳動。五個電動 機(jī)的速度不同， 該系統(tǒng)的控制部分采用西門子 S7-226PLC 控制 5 個三相變 頻電機(jī)，實(shí)現(xiàn)紡織布料在該系統(tǒng)中自左向右的同步傳動。另外，橡膠輥下 面裝有壓力傳感器，當(dāng)壓力過大或過小時(shí)，傳感器會輸出電壓信號給變頻 器，然后變頻器根據(jù)電壓的大小控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而形成閉環(huán)自動調(diào)節(jié) 功能。1.2 設(shè)計(jì)目的1確定本系統(tǒng)所需要的電氣元件，并說明元件型號； 2變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍 01500r/min ； 3按下啟動按鈕，布料按一個初始速度自左向右運(yùn)行； 4一直按下升速按鈕， 布料運(yùn)行速度持續(xù)上升 （上升到上限不在上升） 一直按降速按鈕，布料運(yùn)行速度持

3、續(xù)下降（下降到下限不在下降） ；5按停止按鈕或者張力過大過小，系統(tǒng)停止運(yùn)行； 6.溫濕度檢測與張力檢測。1.3 設(shè)計(jì)主要過程及內(nèi)容使用 S7-200 編制程序輸出五個模擬量電壓輸入變頻器控制五個電動 機(jī)的轉(zhuǎn)速從而實(shí)現(xiàn)布以不同速度的同步傳動。二 控制方案的選擇2.1 控制方案分析在五個電機(jī)開始運(yùn)行時(shí)，都具有一定的初始轉(zhuǎn)述，即按下啟動按鈕， 五個電機(jī)以不同的轉(zhuǎn)速運(yùn)行， 并且能實(shí)現(xiàn)布的加速減速傳動 ,當(dāng)按下停止按 鈕時(shí)，電機(jī)應(yīng)給停止工作，當(dāng)按下急停按鈕時(shí)，電機(jī)應(yīng)該立即停止。實(shí)現(xiàn) 電機(jī)無極調(diào)速。2.2 控制方案選擇PLC 采用西門子 S7-224 并掛三個模擬量輸出模塊通過編程輸出 5 個 010V

4、電壓輸入五個變頻器控制五個電動機(jī)輸出五個不同轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)布的 同步傳動。同時(shí)設(shè)置啟動，升速，降速，停止，按鈕采用手動方式工作。 按啟動按鈕五個電動機(jī)以不同的初始速度轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)布的同步傳動。長按加 速按鈕五個電動機(jī)同時(shí)加速，布的傳動速度變大。長按減速按鈕五個電動 機(jī)同時(shí)減速， 布的傳動速度變小。 按停止按鈕 PLC 停止工作， 布停止傳動。 設(shè)置安全保護(hù)措施急停按鈕使 PLC 輸出為零， 電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動， 再按停止 按鈕 PLC 停止工作。2.3 主要電氣設(shè)備 變頻器：根據(jù) PLC 輸入的 010V 電壓改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速。 電機(jī)：以不同的速度帶動棍子轉(zhuǎn)動從而實(shí)現(xiàn)布的同步傳動。 按鈕 自動空氣斷路器S7

5、-224 型 PLC ：輸入程序控制布的傳動速度。 濾波器：使電壓穩(wěn)定 變壓器：把 380V 電壓變?yōu)?220V 為 PLC 供電 三 I/0 分配表 此系統(tǒng)共五個輸入，五個數(shù)字輸出，五個模擬輸出編號地址說明功能數(shù)字輸出1Q0.0繼電器 KA1 及電機(jī) 1 指示燈電機(jī) 1 正常工作2Q0.1繼電器 KA2 及電機(jī) 2 指示燈電機(jī) 2 正常工作3Q0.2繼電器 KA3 及電機(jī) 3 指示燈電機(jī) 3 正常工作4Q0.3繼電器 KA4 及電機(jī) 4 指示燈電機(jī) 4 正常工作45Q0.4繼電器 KA5 及電機(jī) 5 指示燈電機(jī) 5 正常工作模擬輸出1AQW2輸出 010V 電壓控制變頻器 12AQW4輸出

6、010V 電壓控制變頻器 23AQW6輸出 010V 電壓控制變頻器 34AQW8輸出 010V 電壓控制變頻器 45AQW10輸出 010V 電壓控制變頻器 5數(shù)字輸入1I0.0按鈕 SB1啟動上升沿有效2I0.1按鈕 SB2加速上升沿有效3I0.2按鈕 SB3減速上升沿有效4I0.3按鈕 SB4停止上升沿有效5I0.4按鈕 SB5急停上升沿有效模擬輸入1AIW2輸入 420mA 電流張力傳感器 12AIW4輸入 420mA 電流張力傳感器 23AIW6輸入 420mA 電流張力傳感器 34AIW8輸入 420mA 電流張力傳感器 45AIW10輸入 420mA 電流溫度傳感器6AIW12輸

7、入 420mA 電流濕度傳感器四 PLC 及電氣硬件接線圖4.1 附圖文字說明附圖 電控柜照明PLC 使用 220V 交流供電， 所以用 380：220 變壓器變壓再通過濾波器 使電壓穩(wěn)定。柜內(nèi)照明燈使用行程開關(guān)控制并接保險(xiǎn)絲開柜即亮 附圖 PLC 硬件接線圖本系統(tǒng)使用西門子 S7-224PLC 。有啟動，加速，減速，停止，四個按 鈕輸入，并有五個電機(jī)的繼電器和指示燈輸出 附圖 PLC 模擬量輸出模塊三 個 PLC 模 擬 量 輸 出 模 塊 輸 出 五 個 010V 的 電 壓 模 擬 量 M1V1,M2V2,M3V3,M4V4,M5N5 附圖 變頻器 15線 1L1,1L2,1L3 經(jīng)空開

8、 Q2 后給變頻器 VTI 供電，變頻器 U,V,W 端接 電機(jī) M1 控制其轉(zhuǎn)速。 模擬量輸出模塊的 V1,M1 接變頻器 AIN+,AIN- 控制 其變頻，從而改變電動機(jī) M1 轉(zhuǎn)速。 附圖 變頻器 2線 1L1,1L2,1L3 經(jīng)空開 Q3 后給變頻器 VT2 供電， 變頻器 U,V,W 端接 電機(jī) M2 控制其轉(zhuǎn)速。 模擬量輸出模塊的 V2,M2 接變頻器 AIN+,AIN- 控制 其變頻，從而改變電動機(jī) M2 轉(zhuǎn)速。附圖 變頻器 3線 1L1,1L2,1L3 經(jīng)空開 Q4 后給變頻器 VT3 供電， 變頻器 U,V,W 端接 電機(jī) M3 控制其轉(zhuǎn)速。 模擬量輸出模塊的 V3,M3 接

9、變頻器 AIN+,AIN- 控制 其變頻，從而改變電動機(jī) M3 轉(zhuǎn)速。附圖 變頻器 4線 1L1,1L2,1L3 經(jīng)空開 Q5 后給變頻器 VT4 和供電， 變頻器 U,V,W 端 接電機(jī) M4 控制其轉(zhuǎn)速。模擬量輸出模塊的 V4,M4 接變頻器 AIN+,AIN- 控制其變頻，從而改變電動機(jī) M4 轉(zhuǎn)速。附圖變頻器 5線 1L1,1L2,1L3 經(jīng)空開 Q6 后給變頻器 VT5 供電， 變頻器 U,V,W 端接 電機(jī) M5 控制其轉(zhuǎn)速。 模擬量輸出模塊的 V5,M5 接變頻器 AIN+,AIN- 控制 其變頻，從而改變電動機(jī) M5 轉(zhuǎn)速。附圖 電控柜電控柜中第一排是 Q0Q6 七個空開， 第

10、二排是 5 繼電器， 第三排為變 頻器，第四排 S7-226PLC 及三個模擬量輸出模塊和兩個模擬量輸入模塊， 最下面是接線端子 附圖 操作臺第一排是五個電動機(jī)運(yùn)行的指示燈，第二行分別是啟動，加速，減速， 停止，急停按鈕。4.2 電器型號設(shè)備代號名稱型號數(shù)量備注QFO斷路器DZ47-60 D601QF0QF6斷路器DZ47-60 C20 2P7TC變壓器BKC-1501HL1-HL5指示燈ND16-228/2AC/DC224V5LB濾波器WS 92 51SB1開關(guān)按鈕NP2-BA331116SB2SB3開關(guān)按鈕NP2-BA13452SB4-SB5開關(guān)按鈕NP2-BA43222KA1KA5繼電器

11、JQX-13F/2P5U變頻器MM440-A5SQ行程開關(guān)JLXR1-3111PLCCPUS7-200-2241M電機(jī)5五控制系統(tǒng)流程圖及編程梯形圖5.2 編程梯形圖89101112六、調(diào)試說明PLC程序的調(diào)試可以分為模擬調(diào)試和現(xiàn)場調(diào)試兩個調(diào)試過程，在此之 前首先對 PLC外部接線作仔細(xì)檢查，這一個環(huán)節(jié)很重要。外部接線一定要 準(zhǔn)確無誤。也可以用事先編寫好的試驗(yàn)程序?qū)ν獠拷泳€做掃描通電檢查來 查找接線故障。不過，為了安全考慮，最好將主電路斷開。當(dāng)確認(rèn)接線無 誤后再連接主電路，將模擬調(diào)試好的程序送入用戶存儲器進(jìn)行調(diào)試，直到 各部分的功能都正常，并能協(xié)調(diào)一致地完成整體的控制功能為止。6.1 模擬調(diào)試

12、將設(shè)計(jì)好的程序?qū)懭?PLC后，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫入時(shí)出現(xiàn) 的錯誤。用戶程序一般先在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，實(shí)際的輸入信號可以用鈕子13開關(guān)和按鈕來模擬，各輸出量的通斷狀態(tài)用PLC上有關(guān)的發(fā)光二極管來顯示，一般不用接 PLC實(shí)際的負(fù)載 （ 如接觸器、電磁閥等 ） 。可以根據(jù)功能 表圖，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開關(guān)或按鈕來模擬實(shí)際的反饋信號，如限位開關(guān)觸 點(diǎn)的接通和斷開。 此程序使用 STEP7 -Micro_WIN V3.1&3.2&4.0 模擬器 V2.0 進(jìn)行模擬調(diào)試， S7-224 及三個模擬量輸出模塊，按啟動按鈕五模擬量輸出 0.45V,0.46V,0.47V,0.48V,0.49V 電壓同時(shí)五個

13、指示燈亮，按加速按鈕五 模擬量輸出電壓同時(shí)變大直至 9.24V,9.43V,9.61V,9.80V,9.98V 。按減速按 鈕五個模擬量輸出電壓同時(shí)減小。按急停按鈕程序輸出為零。按停止按鈕 程序停止。在調(diào)試過程中可能出現(xiàn)五個模擬量輸出一樣，模擬量輸出成負(fù) 數(shù)，模擬量輸出變化過快，解決辦法是（1）設(shè)置變量時(shí)分開設(shè)（ 2）限制電機(jī)的最大最小轉(zhuǎn)速（ 3）修改定時(shí)器及程序。6.2 現(xiàn)場調(diào)試完成上述的工作后， 將 PLC安裝在控制現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)機(jī)總調(diào)試， 在調(diào)試過 程中將暴露出系統(tǒng)中可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問題， 以及 PLC的外部接線圖和梯形圖程序設(shè)計(jì)中的問題，應(yīng)對出現(xiàn)的問題及時(shí) 加以解決

14、。如果調(diào)試達(dá)不到指標(biāo)要求，則對相應(yīng)硬件和軟件部分作適當(dāng)調(diào) 整，通常只需要修改程序就可能達(dá)到調(diào)整的目的。全部調(diào)試通過后，經(jīng)過 一段時(shí)間的考驗(yàn)，系統(tǒng)就可以投入實(shí)際的運(yùn)行了七、 結(jié)束語兩周的課程設(shè)計(jì)終于結(jié)束了，說實(shí)話，剛開始的時(shí)候，大腦一點(diǎn)頭緒 也沒有，啥也不知道，本來上學(xué)期的 PLC 的課程學(xué)的就不怎么樣，畫圖軟 件不怎么會使用，再加上一個寒假，所學(xué)的東西更是忘得一干二凈。但是 既然任務(wù)，作為一個學(xué)生，我必須要去完成。前一周，我主要是看書回憶 起以前的知識，然后再在網(wǎng)上查找資料，參考網(wǎng)上的設(shè)計(jì)，才逐漸對我們 的課設(shè)有了一個感性的認(rèn)識，明白了電路圖的結(jié)構(gòu)，知道各種元件的標(biāo)準(zhǔn) 的畫法及標(biāo)注。但是在制作

15、的過程中，又遇到了許多困難，不知道電路圖 的設(shè)計(jì)，元件的選型不知道選什么型號，編程也有不少困難，課設(shè)進(jìn)入最 艱難的階段。還好有周二的一次答疑，老師對我們的問題進(jìn)行集中討論， 使我們豁然開朗，靈臺透明。解決了我以前的所有問題，然而，就在 課設(shè)進(jìn)行下一步的時(shí)候，新的問題又接踵而至，電路圖中仍有不會畫的地 方，編程也有不明白的時(shí)候，選型不知道選啥好了。但是，我有一群團(tuán)結(jié) 互助的同學(xué)， 當(dāng)有不明白的地方， 我們相互商討， 就這樣， 你一言我一語，14 正確的答案呼之欲出，課設(shè)也逐步完善。課設(shè)雖然很辛苦，很頭疼，但是收獲也不少。能夠讓我把以前的知識 重新回顧一遍，以前沒有弄懂的知識現(xiàn)在搞懂，感覺真是挺爽的。更為重 要的是，課設(shè)讓我們的動手動腦能力有所提高，以前的課本理論知識像是 碎片，但是課設(shè)卻把它們完美的結(jié)合在一起，而且化理論為實(shí)踐，讓我們 提前進(jìn)去日后的工作中去，這一點(diǎn)是理論課所不能做到的。此外，我們在 處理問題上的能力也大幅提高，遇到問題，先問問自己為什么？把大問題 化解為小問題，然后再逐個解決。有時(shí)候與同學(xué)的合作很重要，尤其是在 自己茫然無知的時(shí)候，自己又擔(dān)心不能完成任務(wù)，與別人合作可能是最佳 選擇，自己的觀點(diǎn)不一定是對的，只有和別人比較之后才能感覺自己與別 人的差異，才能判斷自己