【報(bào)告】電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)、多種液體混合模擬、舞臺(tái)燈光控制實(shí)驗(yàn)

1、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告20142015學(xué)年 第1 學(xué)期 題 目 1 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制實(shí)驗(yàn) 題 目 2 多種液體混合模擬實(shí)驗(yàn) 題 目 3 舞臺(tái)燈光控制實(shí)驗(yàn) 完成日期： 2015 年 1 月 8 日 緒論1綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容要求1一、設(shè)計(jì)要求1二、設(shè)計(jì)任務(wù)和目的1三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備2實(shí)驗(yàn)一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制實(shí)驗(yàn)2一、設(shè)計(jì)要求2二、設(shè)計(jì)任務(wù)和目的2三、實(shí)驗(yàn)原理及線路2四、實(shí)驗(yàn)器材3五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟3六、硬件部分設(shè)計(jì) 之 實(shí)驗(yàn)線路4七、軟件部分設(shè)計(jì) 之 實(shí)驗(yàn)程序4八、I/O地址分配表7九、調(diào)試過程和結(jié)果7實(shí)驗(yàn)二 多種液體混合模擬實(shí)驗(yàn)8一、設(shè)計(jì)要求8二、設(shè)計(jì)任務(wù)和目的8三、實(shí)驗(yàn)原理及電路8四、實(shí)驗(yàn)器材8五、設(shè)計(jì)內(nèi)容

2、8六、設(shè)計(jì)步驟9七、硬件部分設(shè)計(jì) 之 實(shí)驗(yàn)線路9八、軟件部分設(shè)計(jì) 之 實(shí)驗(yàn)程序10九、I/O地址分配表12十、調(diào)試過程和結(jié)果12實(shí)驗(yàn)三 舞臺(tái)燈光控制實(shí)驗(yàn)12一、設(shè)計(jì)要求12二、設(shè)計(jì)任務(wù)和目的12三、實(shí)驗(yàn)原理及電路13四、實(shí)驗(yàn)器材13五、硬件部分設(shè)計(jì) 之 實(shí)驗(yàn)線路13六、軟件部分設(shè)計(jì) 之 實(shí)驗(yàn)程序14七、I/O地址分配表21八、調(diào)試過程和結(jié)果22心得體會(huì)：22緒論 可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在執(zhí)行存儲(chǔ)邏輯運(yùn)算和順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬的輸入(I)和輸出(O)接口，控制各種類型的機(jī)械設(shè)備

3、或生產(chǎn)過程。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。目前，可編程控制器已成為工廠自動(dòng)化的強(qiáng)有力工具，得到了廣泛的應(yīng)用，為了讓學(xué)生能了解到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，特開設(shè)了可編程控制器實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)是配合自動(dòng)化、電氣及測(cè)控專業(yè)學(xué)生的電氣控制技術(shù)課程的教學(xué)所編寫，可以提高學(xué)生的實(shí)際操作能力，同時(shí)對(duì)實(shí)際的應(yīng)用有更直觀的認(rèn)識(shí)。通過本課程設(shè)計(jì)不僅僅是要求學(xué)生完成所規(guī)定的題目要求，同時(shí)還要培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)習(xí)慣。綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容要求一、設(shè)計(jì)要求 1.通過自動(dòng)控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)作為自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的

4、基本技能。 2.了解西門子S7-200系列PLC工作原理，培養(yǎng)解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力 3.培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力、獨(dú)立工作能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力 4.掌握根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)較復(fù)雜的、現(xiàn)代化的電氣控制系統(tǒng)的方法，并學(xué)會(huì)調(diào)試與操作二、設(shè)計(jì)任務(wù)和目的 1.理論上：學(xué)習(xí)S7-200系列PLC的結(jié)構(gòu)及工作原理； PLC的端子接線圖；所涉及儀器的常用功能解析；可編程控制器的編程等。 2.實(shí)踐上：會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路并完成連線；會(huì)正確使用PLC下載程序并利用其實(shí)現(xiàn)控制；能夠獨(dú)立查找出接線故障。最終能夠通過PLC對(duì)工業(yè)對(duì)象進(jìn)行控制。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備概述I/O轉(zhuǎn)換模塊裝置編程電腦演示模塊PLC USB/PPI編

5、程電纜萬用表連接導(dǎo)線若干根 實(shí)驗(yàn)一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制實(shí)驗(yàn)1、 設(shè)計(jì)要求 實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的控制，在啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)都是從星形(Y)聯(lián)接開始，5s后轉(zhuǎn)換為三角形（）聯(lián)接，電動(dòng)機(jī)按全電壓狀態(tài)運(yùn)行。為了安全起見，正反轉(zhuǎn)控制線路需要電氣互鎖二、設(shè)計(jì)任務(wù)和目的1熟悉機(jī)床電氣中三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制；2. 熟悉異步電動(dòng)機(jī)星三角啟動(dòng)控制的工作原理；3掌握異步電動(dòng)機(jī)的常規(guī)控制電路設(shè)計(jì)；4. 掌握順序控制的原理及編程方法。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路 為解決大容量電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流過大的問題，有多種降壓方式。星三角（Y-）降壓?jiǎn)?dòng)是在正常運(yùn)行時(shí)定子繞組作三角形（）聯(lián)接的異步電動(dòng)機(jī)使用的啟動(dòng)方式，通過改變電機(jī)定子繞組的

6、接線方式從而改變電壓，達(dá)到降低啟動(dòng)電流的目的。使得啟動(dòng)電流是直接啟動(dòng)時(shí)的1/3。 這種方式具有設(shè)備簡(jiǎn)單，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成過大沖擊等優(yōu)點(diǎn)，但由于轉(zhuǎn)矩變小，所以只適用于無載或輕載啟動(dòng)的場(chǎng)合。電動(dòng)機(jī)要實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制，只用將其電源的相序中任意兩相對(duì)調(diào)即可，通常是V相不變，將U相與W相對(duì)調(diào)，為了保證兩個(gè)接觸器動(dòng)作時(shí)能夠可靠調(diào)換電動(dòng)機(jī)的相序，接線時(shí)應(yīng)使接觸器的上口接線保持一致，在接觸器的下口調(diào)相。由于將兩相相序?qū)φ{(diào)，故須確保二個(gè)KM線圈不能同時(shí)得電，否則會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的相間短路故障，因此必須采取聯(lián)鎖。 為安全起見，常采用按鈕聯(lián)鎖（機(jī)械）與接觸器聯(lián)鎖（電氣）的雙重聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制線路；在這里應(yīng)用接觸器聯(lián)鎖，即使同時(shí)

7、按下正反轉(zhuǎn)按鈕，調(diào)相用的兩接觸器也不可能同時(shí)得電，有效地避免了相間短路，保護(hù)了電機(jī)，同時(shí)也避免在調(diào)相時(shí)相間短路造成事故，燒壞接觸器。圖：星三角啟動(dòng)及正反轉(zhuǎn)控制的電氣原理圖四、實(shí)驗(yàn)器材 I/O轉(zhuǎn)換模塊裝置一套、電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)模塊一塊、編程電腦一臺(tái)、PLC USB/PPI編程電纜、萬用表、連接導(dǎo)線若干根。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 1.實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的控制，在啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)都是從星形(Y)聯(lián)接開始，5s后轉(zhuǎn)換為三角形（）聯(lián)接，電動(dòng)機(jī)按全電壓狀態(tài)運(yùn)行。為了安全起見，正反轉(zhuǎn)控制線路需要電氣互鎖； 2.寫出I/O地址分配表、畫出硬件接線圖，按電氣接線圖將輸入與輸出接好； 3.在電腦上打開STEP 7-Mic

8、ro/WIN 軟件，新建項(xiàng)目，并與S7-200建立通訊連接； 4. 將編寫好的程序下載到PLC中。運(yùn)行狀態(tài)下，通過觀察I/O的LED顯示查看程序的正確性。六、硬件部分設(shè)計(jì) 之 實(shí)驗(yàn)線路七、軟件部分設(shè)計(jì) 之 實(shí)驗(yàn)程序8、 I/O地址分配表符號(hào)I/O地址功能SB1I0.0正轉(zhuǎn)按鍵SB2I0.1反轉(zhuǎn)按鈕SB3I0.2停止按鈕M1Q0.0KM1M2Q0.1KM2M3Q0.2KM（）M4Q0.3KM （Y）九、調(diào)試過程和結(jié)果 連接好硬件接線圖后，下載程序，啟動(dòng)，按設(shè)計(jì)要求運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的控制，在啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)是從星形(Y)聯(lián)接開始，5s后轉(zhuǎn)換為三角形（）聯(lián)接，電動(dòng)機(jī)按全電壓狀態(tài)運(yùn)行。為了安

9、全起見，正反轉(zhuǎn)控制線路需要電氣互鎖。 實(shí)驗(yàn)二 多種液體混合模擬實(shí)驗(yàn)一、設(shè)計(jì)要求 本設(shè)計(jì)總體要求課概括為：用L1、L2、L3模擬液位傳感器的狀態(tài)，T模擬溫度傳感器，都用開關(guān)選擇開斷，達(dá)到規(guī)定溫度后接通。具體控制要求見實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟環(huán)節(jié)。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)要求還有： 1.寫出I/O地址分配表、畫出硬件接線圖，按電氣接線圖將輸入與輸出接好。 2.打開STEP 7-Micro/WIN 軟件，新建項(xiàng)目，并與S7-200建立通訊連接； 3.將編寫好的程序下載到PLC中。運(yùn)行狀態(tài)下，通過觀察I/O的LED顯示查看程序的正確性。 二、設(shè)計(jì)任務(wù)和目的 1. 了解多種液體混合的基本原理和工程應(yīng)用； 2. 掌握置位和復(fù)位等

10、多條基本指令； 3. 熟練使用PLC編程與程序調(diào)試。三、實(shí)驗(yàn)原理及電路 在化工生產(chǎn)中，經(jīng)常存在將多種液體按照比例混合這一工藝過程，多使用PLC實(shí)現(xiàn)液體混合的控制。根據(jù)液體的比例和流量，計(jì)算出液體流入時(shí)間，實(shí)現(xiàn)不同比例的混合，然后將混合液體充分?jǐn)嚢璨⒓訜帷Ｋ?、?shí)驗(yàn)器材 I/O轉(zhuǎn)換模塊裝置一套、液體混合模塊一塊、編程電腦一臺(tái)、PLC USB/PPI編程電纜、萬用表、連接導(dǎo)線若干根。五、設(shè)計(jì)內(nèi)容 下圖為三種液體混合演示模塊。L1、L2、L3模擬液位傳感器的狀態(tài)，T模擬溫度傳感器，都用開關(guān)選擇開斷，達(dá)到規(guī)定溫度后接通。液體1、2、3與混合液體閥由Q1、Q2、Q3控制，用紅色發(fā)光二極管表示閥門的通斷，點(diǎn)

11、亮表示閥門打開，熄滅表示閥門關(guān)閉，Q4表示加熱器的狀態(tài)，Q5表示攪拌器的狀態(tài)，Q6表示混合液體的流量，其控制要求如下：圖 多種液體混合圖六、設(shè)計(jì)步驟 1.初始狀態(tài) 裝置投入運(yùn)行時(shí)，液體1、2、3閥門Q1、Q2、Q3關(guān)閉，混合液體閥門Q6打開一定時(shí)間（3S）容器放空后關(guān)閉。 2.啟動(dòng)操作按下啟動(dòng)按鈕，裝置開始按下列給定規(guī)律運(yùn)轉(zhuǎn)：液體1閥門Q1打開，液體1流入容器，當(dāng)液面到達(dá)L3時(shí)，L3接通，關(guān)閉液體1閥門Q1，打開液體2閥門Q2。 當(dāng)液面到達(dá)L2時(shí)，關(guān)閉液體2閥門Q2，打開液體3閥門Q3。 當(dāng)液面到達(dá)L1時(shí)，關(guān)閉閥門Q3。并開啟加熱器Q4。 當(dāng)溫度傳感器到達(dá)設(shè)定溫度時(shí)，Q5攪勻電機(jī)啟動(dòng)，開始對(duì)液

12、體進(jìn)行攪勻。 通過一段時(shí)間的延時(shí)，攪勻電機(jī)停止工作，出水閥門Q6打開，將攪勻的液體放出。 3.停止操作按下停止按鈕后，要將當(dāng)前的混合操作處理完畢后，才停止操作（停在初始狀態(tài)）。七、硬件部分設(shè)計(jì) 之 實(shí)驗(yàn)線路8、 軟件部分設(shè)計(jì) 之 實(shí)驗(yàn)程序9、 I/O地址分配表輸入輸出器件說明器件說明I0.0啟動(dòng)開關(guān)Q0.0液體1閥門Q1I0.1停止開關(guān)Q0.1液體2閥門Q2I0.2液面?zhèn)鞲衅鱈1Q0.2液體3閥門Q3I0.3液面?zhèn)鞲衅鱈2Q0.3加熱爐Q4I0.4液面?zhèn)鞲衅鱈3Q0.4攪勻電動(dòng)機(jī)Q5I0.5溫度傳感器TQ0.5混合液體閥門Q610、 調(diào)試過程和結(jié)果 硬件線路連接好后，檢查程序無誤后，下載程序，

13、啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，按要求進(jìn)行運(yùn)行， 啟動(dòng)液體1的閥門Q1，過一段時(shí)間，當(dāng)液面L3指示燈亮，關(guān)閉Q1，打開液體2閥門Q2。當(dāng)液面指示燈L2亮?xí)r，關(guān)閉閥門Q2，打開液體3閥門Q3。當(dāng)液面L1指示燈亮?xí)r，關(guān)閉閥門Q3。并開啟模擬加熱器Q4。當(dāng)溫度傳感器到達(dá)設(shè)定溫度時(shí)，Q5攪勻電機(jī)啟動(dòng)，模擬開始對(duì)液體進(jìn)行攪勻。 通過一段時(shí)間的延時(shí)，攪勻電機(jī)停止工作，啟動(dòng)閥門Q5，模擬將攪勻的液體放出。實(shí)驗(yàn)三 舞臺(tái)燈光控制實(shí)驗(yàn)一、設(shè)計(jì)要求 采用PLC進(jìn)行控制，燈光的閃耀、移位及時(shí)序，以達(dá)到燈光的變化按預(yù)期要求進(jìn)行變化，來達(dá)到效果。二、設(shè)計(jì)任務(wù)和目的 1. 掌握舞臺(tái)藝術(shù)燈和廣告屏控制器的設(shè)計(jì)方法 2. 掌握置位和復(fù)位等多條基

14、本指令 3. 熟練使用PLC的編程與程序調(diào)試三、實(shí)驗(yàn)原理及電路 當(dāng)今生活中，各式各樣的霓虹燈廣告和舞臺(tái)燈光色彩繽紛，用以吸引觀眾的注意力。而對(duì)于這些燈飾的控制都可以采用PLC進(jìn)行控制，如燈光的閃耀、移位及時(shí)序的變化等。這個(gè)舞臺(tái)藝術(shù)燈飾共有10道燈，分別用白、黃、紅色發(fā)光二極管組成。四、實(shí)驗(yàn)器材I/O轉(zhuǎn)換模塊裝置一套、舞臺(tái)燈光模塊一塊、編程電腦一臺(tái)、PLC USB/PPI編程電纜、萬用表、連接導(dǎo)線若干根。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟下圖為舞臺(tái)燈光自動(dòng)控制演示裝置，它共有10道燈管，直線、拱形、圓形及文字形狀。1. 閃爍的時(shí)序?yàn)椋?外圍燈管（G和A）從外向里依次閃爍（D和E），然后中間文字（K、N、T）依次

15、閃爍，最后外圍燈管從里向外依次閃爍，循環(huán)往復(fù)(所有的定時(shí)時(shí)間為3S)； 從外圍燈管A開始，依次按照字母順序閃爍（ABCDE.）,最后K、N、T 三個(gè)字母同時(shí)閃爍5次后熄滅(所有的定時(shí)時(shí)間為3S)；2.自行設(shè)計(jì)一個(gè)霓虹燈廣告屏控制程序，霓虹燈的工作時(shí)序自定；3.寫出I/O地址分配表、畫出硬件接線圖，并按電氣接線圖接好輸入輸出4.打開STEP 7-Micro/WIN 軟件，新建項(xiàng)目，并與S7-200建立通訊連接；將編寫好的程序下載到PLC中。運(yùn)行狀態(tài)下，通過觀察I/O的LED顯示查看程序的正確性。5、 硬件部分設(shè)計(jì) 之 實(shí)驗(yàn)線路六、軟件部分設(shè)計(jì) 之 實(shí)驗(yàn)程序7、 I/O地址分配表輸入輸出器件說明器

16、件說明I0.0啟動(dòng)Q0.0AI0.1停止Q0.1BQ0.2CQ0.3DQ0.4EQ0.5KQ1.0NQ1.1TQ1.2FQ1.3G8、 調(diào)試過程和結(jié)果連接好硬件接線圖后，下載程序，啟動(dòng)，按設(shè)計(jì)要求運(yùn)行，結(jié)果顯示：外圍燈管（G和A）從外向里依次閃爍（D和E），然后中間文字（K、N、T）依次閃爍，最后外圍燈管從里向外依次閃爍，循環(huán)往復(fù)，從外圍燈管A開始，依次按照字母順序閃爍（ABCDE.）,最后K、N、T 三個(gè)字母同時(shí)閃爍5次后熄滅。自己編寫程序調(diào)試后，調(diào)試結(jié)果，將外圍燈管以及中間文字的閃爍次序改變，并改變的間隔時(shí)間。其本質(zhì)還是用PLC控制來達(dá)到自己所要求的燈光效果。心得體會(huì)： 我們知道，伴隨著計(jì)

17、算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。因此，作為一名自動(dòng)化的學(xué)生，對(duì)PLC進(jìn)行深入學(xué)習(xí)是極其重要的，這門技能不僅在理論上擴(kuò)展了自我專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)，更在實(shí)際生活中給自己提升了一門技能，因此，其價(jià)值不言而喻。本次PLC實(shí)訓(xùn)伴著學(xué)習(xí)和收獲結(jié)束，通過對(duì)老師要求的這幾個(gè)課題的實(shí)驗(yàn)，我對(duì)PLC在實(shí)際生活中所扮演的重要角色及它編程和使用靈活性，有了更深入更實(shí)際的了解。這次PLC實(shí)驗(yàn)，從開始的面板接線到編程再到最后的操作，在熟悉掌握每個(gè)課題的控制過程及它的編程和操作過程后，我認(rèn)為，通過實(shí)踐與理論的對(duì)比，找出差異性和結(jié)合點(diǎn)，這

18、樣能對(duì)這門專業(yè)的學(xué)習(xí)事半功倍。在這禮拜實(shí)習(xí)中，我首先充分了解PLC操作程序，學(xué)會(huì)了PLC的基本編程方法，對(duì)PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，對(duì)一些細(xì)節(jié)可能不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序與到PLC中的時(shí)候，問題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能在調(diào)試中，不斷發(fā)現(xiàn)問題，找出問題，解決問題，這也讓我看到了實(shí)踐與理論的差距，增強(qiáng)了對(duì)PLC的感性認(rèn)識(shí)。實(shí)習(xí)期間，我們組分工明確，有負(fù)責(zé)程序編程的，有負(fù)責(zé)找資料的，有負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)電路接線圖的，有負(fù)責(zé)調(diào)試程序并檢車錯(cuò)誤的。在這過程中遇到些問題的話，組員之間還是相互配合，共謀決策，共商方法，在一起合作的過程中，時(shí)常進(jìn)行溝通，傾聽不同的建議和意見，共同研討提出的改進(jìn)方法的正確性與合理性，在此期間，我感受了到共同解決問題的樂趣和合作的精神。從這一禮拜的實(shí)驗(yàn)中，我也進(jìn)一步了解、鞏固與深化已