自控系統(tǒng)及PLC綜合實習報告

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一、前緒

從12月6日至12月17日我們進行了為期兩周的校內實習，本次實習在電信樓一樓PLC試驗室進行。其實我們學校的這些設備還是與生產線上的實際生產設備很接近，所以本次實習總體收獲很大。二、實習目的

1、把握可編程序空制器的操作方法。

2、熟悉基本指令與應用指令以及實習設備的使用方法。3、把握變頻器主要參數(shù)設置。

4、把握PC機、PLC和變頻器之間的通信技術。5、把握WinCC組態(tài)軟件的使用。

6、理論聯(lián)系實際提高學生分析問題和解決問題的能力。三、實習要求

1、將變頻器和PLC通過導線進行連接。通過變頻器的控制面板進行參數(shù)設置。根據(jù)I/O的定義，編寫PLC程序，實現(xiàn)通過操作面板控制交流異步電動機起動，中止，正反轉切換，并監(jiān)視電動機的故障和運行狀態(tài)。

2、做WinCC與PLC相連，實現(xiàn)在WinCC上對變頻器的監(jiān)控。除了控制電動機起動，中止，正反轉切換，監(jiān)視電動機的故障和運行狀態(tài)外，還要在WinCC畫面上進行頻率給定以及對實際頻率的監(jiān)視。四、實習方法

1、通信方式：通過MPI通信實現(xiàn)。2、控制方式有兩種：（1）本地的操作面板控制。（2）遠程的WinCC畫面監(jiān)控。五、實習內容的相關原理性知識(一)變頻器工作原理

變頻器的作用

變頻器集成了高壓大功率晶體管技術和電子控制技術，得到廣泛應用。變頻器的作用是改變交流電機供電的頻率和幅值，因而改變其運動磁場的

周期，達到平滑控制電動機轉速的目的。變頻器的出現(xiàn)，使得繁雜的調速控制簡單化，用變頻器+交流鼠籠式感應電動機組合替代了大部分原先只能用直流電機完成的工作，縮小了體積，降低了維修率，使傳動技術發(fā)展到新階段。變頻器的組成

變頻器尋常分為4部分：整流單元、高容量電容、逆變器和控制器。a、整流單元將工作頻率固定的交流電轉換為直流電。b、高容量電容存儲轉換后的電能。

c、逆變器由大功率開關晶體管陣列組成電子開關，將直流電轉化成不同頻率、寬度、幅度的方波。

d、控制器按設定的程序工作，控制輸出方波的幅度與脈寬，使疊加為近似正弦波的交流電，驅動交流電動機。變頻器的控制方式

變頻器的控制方式可采用恒壓頻比控制方式，也可采用矢量控制方式，具體的控制方式由參數(shù)P100進行設置。

（1）

恒壓頻比控制方式：該控制方式，控制電路簡單，成本較低，但系統(tǒng)性能不高，響應慢，特別是低頻時存在轉矩低的問題，要適當提高定子電壓以進行轉矩補償。

（2）

矢量控制方式：該控制方式是經(jīng)過坐標變換將定子電流進行電壓分解，將直流電動機和交流電動機相等效，依照直流電動機的控制策略，再通過坐標反變換來控制異步電動機，具有較好的動態(tài)性能。

（二）繼電器工作原理

繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），尋常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關〞。故在電路中起著自動調理、安全保護、轉換電路等作用。

電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應，

銜鐵就會在電磁力吸引的作用下戰(zhàn)勝返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）釋放。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。

（三）S7-300系列PLC工作原理

S7-300是一種通用型的PLC，其具有模塊化、無風扇結構、易于實現(xiàn)分布式的配置以及易于把握等特點，這使得它能適應自動化工程中的各種應用場合，執(zhí)行各種控制任務，因此其在實踐中成為一種既經(jīng)濟又可靠的控制裝置。

其主要模塊為電源和CPU，我們本次實習所用的PLC為CPU314C-2DP，其中集成了數(shù)字量輸入/輸出和模擬量輸入/輸出。

CPU功能是：執(zhí)行用戶程序；為S7-300背板總線提供5V電源；在MPI網(wǎng)絡中，通過MPI與其他MPI網(wǎng)絡節(jié)點進行通信。

數(shù)字量輸入模塊用于連接外部的機械觸點和電子數(shù)字式傳感器。數(shù)字量輸入模塊將從現(xiàn)場傳來的的外部數(shù)字信號的電平轉換為PLC內部的信號電平。輸入電路中一般設有RC濾波電路，以防止由于輸入觸點抖動或外部干擾脈沖引起的錯誤輸入信號，輸入電流一般為數(shù)毫安。

數(shù)字量輸出模塊用于驅動電磁閥、接觸器、小功率電動機、燈和電動機起動器等負載。數(shù)字量輸出模塊將S7-300的內部信號電平轉化為控制過程所需的外部信號電平，同時有隔離和功率放大作用。

本實習中所使用的輸入輸出模塊有兩個。

六、實習內容

通過MPI通信1、硬件接線

首先應當明白整個控制過程PLC—變頻器—異步電動機，檢測過程異步電動機—變頻器—PLC

（1）控制電動機的起停，正轉，反轉，速度給定，我們組設計方案如下表所示：

表1控制方式設計表

PLC（輸出）Q0.0AO1VCOMQ0.1Q0.2

數(shù)字量模擬量（1）數(shù)字量數(shù)字量變頻器（輸入）7數(shù)字量15模擬量（1）168數(shù)字量9數(shù)字量功能起動頻率給定正轉反轉（2）電動機運行和故障狀態(tài)的檢測以及其頻率的反饋，我們組設計方案如下表所示：

表2檢測方式設計表

變頻器（輸出）3數(shù)字量4數(shù)字量19模擬量（1）20PLC（輸入）I0.0I0.1AI1VAI1C數(shù)字量數(shù)字量模擬量（1）功能運行狀態(tài)故障狀態(tài)頻率反饋（3）變頻器與PLC之間地和電源的接線

PLC的輸入輸出模塊2的第1個管腳(電源)與變頻器第1個管腳的+24V相連，PLC的輸入輸出模塊2的第20個管腳(地)與變頻器的第1個管腳-24相連,由于要構成回路，繼電器常開觸點的另一端線號為24V-，與變頻器的電源端子1相連（注意：輸入輸出模塊2右側前八個數(shù)字量Q0.0—Q0.7輸出經(jīng)過了繼電器隔離。操作面板上的八個指示燈與這些繼電器的一對常開觸點相連，我們用的繼電器是Q0.0—Q0.7所對應的，所以變頻器的端子1一定要接到Q0.0—Q0.7中任意一個24V-對應的接口上，否則變頻器與PLC之間無法接通）。（4）變頻器及電動機部分接線

電網(wǎng)來的三相交流電，首先經(jīng)過斷路器，然后連接變頻器輸入端，變頻器輸出端連接交流電動機的定子，給交流電動機供電。變頻器插槽上插有CUVC電子板以及CBP2通信板。其中變頻器的輸入輸出端子，引到接線柜的第一排黃色端子排上。

（5）PC機和PLC之間接線

PC機和PLC之間通過MPI電纜連接。一端插在臺式機的CP5611卡上，另一端插在PLC的MPI口上。

2、變頻器參數(shù)設置

變頻器參數(shù)設置主要包括4個方面：

a、參數(shù)恢復到工廠設置

工廠設置是裝置所有參數(shù)被定義的初始狀態(tài)，裝置在這個設置下進行供貨。

b、簡單應用參數(shù)的設置

簡單應用的參數(shù)設置常用于已確鑿了解了裝置的應用條件且無需測試以及需要相關擴展參數(shù)進行補充的狀況。

c、專家應用的參數(shù)設置

專家應用的參數(shù)設置經(jīng)常用于事先不能確鑿了解裝置的使用條件且具體的參數(shù)調整必需在本機上完成的狀況。

d、變頻器和PLC之間連接的參數(shù)設置

在設置第四種參數(shù)之前我們對前三種參數(shù)也進行了一一設置，參考實習指導書了解了每個參數(shù)的意義。如P100=3，P100表示輸入開/閉環(huán)控制類型，其值為3表示選擇的是無編碼器的矢量控制方式。若其P100=4，則表示有編碼器的矢量控制方式，由于編碼器測量不準，本次實習選擇P100=3為變頻器的控制方式。還有如P368等重要的參數(shù)意義。我們本次實習時根據(jù)自己的設計方案，對PLC和變頻器之間的相關參數(shù)進行了如下設置：

（1）P60=7讀取/隨意存取。

（2）P368=1選擇設定值和命令源為端子排上模擬量/數(shù)字量輸入。（3）選擇具體的設定值、命令源

P554.1=18為ON/OFF1控制，選擇數(shù)字量輸入5（對應變頻器X101的端子7）

P443=11為速度給定，選擇模擬量輸入（對應變頻器X102端子15、16）P571.1=20為正轉使能控制，選擇數(shù)字量輸入6（對應變頻器X101的端子8）

P572