【报告】电动机正反转、多种液体混合模拟、舞台灯光控制实验

1、综合设计实验报告20142015学年 第1 学期 题 目 1 电动机正反转控制实验 题 目 2 多种液体混合模拟实验 题 目 3 舞台灯光控制实验 完成日期： 2015 年 1 月 8 日 绪论1综合实验设计内容要求1一、设计要求1二、设计任务和目的1三、实验设备2实验一 电动机正反转控制实验2一、设计要求2二、设计任务和目的2三、实验原理及线路2四、实验器材3五、实验内容及步骤3六、硬件部分设计 之 实验线路4七、软件部分设计 之 实验程序4八、I/O地址分配表7九、调试过程和结果7实验二 多种液体混合模拟实验8一、设计要求8二、设计任务和目的8三、实验原理及电路8四、实验器材8五、设计内容

2、8六、设计步骤9七、硬件部分设计 之 实验线路9八、软件部分设计 之 实验程序10九、I/O地址分配表12十、调试过程和结果12实验三 舞台灯光控制实验12一、设计要求12二、设计任务和目的12三、实验原理及电路13四、实验器材13五、硬件部分设计 之 实验线路13六、软件部分设计 之 实验程序14七、I/O地址分配表21八、调试过程和结果22心得体会：22绪论 可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专门在工业环境下应用而设计。它采用可以编制程序的存储器，用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入(I)和输出(O)接口，控制各种类型的机械设备

3、或生产过程。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的应用，为了让学生能了解到工业现场的实际情况，特开设了可编程控制器实验。本实验是配合自动化、电气及测控专业学生的电气控制技术课程的教学所编写，可以提高学生的实际操作能力，同时对实际的应用有更直观的认识。通过本课程设计不仅仅是要求学生完成所规定的题目要求，同时还要培养学生养成良好的科学态度和严谨的设计习惯。综合实验设计内容要求一、设计要求 1.通过自动控制系统综合设计实验，培养作为自动化专业学生的

4、基本技能。 2.了解西门子S7-200系列PLC工作原理，培养解决实际工程技术问题的能力 3.培养综合应用所学知识的能力、独立工作能力和团结协作能力 4.掌握根据工艺要求设计较复杂的、现代化的电气控制系统的方法，并学会调试与操作二、设计任务和目的 1.理论上：学习S7-200系列PLC的结构及工作原理； PLC的端子接线图；所涉及仪器的常用功能解析；可编程控制器的编程等。 2.实践上：会设计实验电路并完成连线；会正确使用PLC下载程序并利用其实现控制；能够独立查找出接线故障。最终能够通过PLC对工业对象进行控制。三、实验设备实验设备概述I/O转换模块装置编程电脑演示模块PLC USB/PPI编

5、程电缆万用表连接导线若干根 实验一 电动机正反转控制实验1、 设计要求 实现对电动机正转和反转的控制，在启动时电动机都是从星形(Y)联接开始，5s后转换为三角形（）联接，电动机按全电压状态运行。为了安全起见，正反转控制线路需要电气互锁二、设计任务和目的1熟悉机床电气中三相异步电动机的正反转控制；2. 熟悉异步电动机星三角启动控制的工作原理；3掌握异步电动机的常规控制电路设计；4. 掌握顺序控制的原理及编程方法。三、实验原理及电路 为解决大容量电动机启动时电流过大的问题，有多种降压方式。星三角（Y-）降压启动是在正常运行时定子绕组作三角形（）联接的异步电动机使用的启动方式，通过改变电机定子绕组的

6、接线方式从而改变电压，达到降低启动电流的目的。使得启动电流是直接启动时的1/3。 这种方式具有设备简单，不会对电网造成过大冲击等优点，但由于转矩变小，所以只适用于无载或轻载启动的场合。电动机要实现正反转控制，只用将其电源的相序中任意两相对调即可，通常是V相不变，将U相与W相对调，为了保证两个接触器动作时能够可靠调换电动机的相序，接线时应使接触器的上口接线保持一致，在接触器的下口调相。由于将两相相序对调，故须确保二个KM线圈不能同时得电，否则会发生严重的相间短路故障，因此必须采取联锁。 为安全起见，常采用按钮联锁（机械）与接触器联锁（电气）的双重联锁正反转控制线路；在这里应用接触器联锁，即使同时

7、按下正反转按钮，调相用的两接触器也不可能同时得电，有效地避免了相间短路，保护了电机，同时也避免在调相时相间短路造成事故，烧坏接触器。图：星三角启动及正反转控制的电气原理图四、实验器材 I/O转换模块装置一套、电动机正反转模块一块、编程电脑一台、PLC USB/PPI编程电缆、万用表、连接导线若干根。五、实验内容及步骤 1.实现对电动机正转和反转的控制，在启动时电动机都是从星形(Y)联接开始，5s后转换为三角形（）联接，电动机按全电压状态运行。为了安全起见，正反转控制线路需要电气互锁； 2.写出I/O地址分配表、画出硬件接线图，按电气接线图将输入与输出接好； 3.在电脑上打开STEP 7-Mic

8、ro/WIN 软件，新建项目，并与S7-200建立通讯连接； 4. 将编写好的程序下载到PLC中。运行状态下，通过观察I/O的LED显示查看程序的正确性。六、硬件部分设计 之 实验线路七、软件部分设计 之 实验程序8、 I/O地址分配表符号I/O地址功能SB1I0.0正转按键SB2I0.1反转按钮SB3I0.2停止按钮M1Q0.0KM1M2Q0.1KM2M3Q0.2KM（）M4Q0.3KM （Y）九、调试过程和结果 连接好硬件接线图后，下载程序，启动，按设计要求运行，实现了对电动机正转和反转的控制，在启动时电动机是从星形(Y)联接开始，5s后转换为三角形（）联接，电动机按全电压状态运行。为了安

9、全起见，正反转控制线路需要电气互锁。 实验二 多种液体混合模拟实验一、设计要求 本设计总体要求课概括为：用L1、L2、L3模拟液位传感器的状态，T模拟温度传感器，都用开关选择开断，达到规定温度后接通。具体控制要求见实验内容与步骤环节。同时，实验要求还有： 1.写出I/O地址分配表、画出硬件接线图，按电气接线图将输入与输出接好。 2.打开STEP 7-Micro/WIN 软件，新建项目，并与S7-200建立通讯连接； 3.将编写好的程序下载到PLC中。运行状态下，通过观察I/O的LED显示查看程序的正确性。 二、设计任务和目的 1. 了解多种液体混合的基本原理和工程应用； 2. 掌握置位和复位等

10、多条基本指令； 3. 熟练使用PLC编程与程序调试。三、实验原理及电路 在化工生产中，经常存在将多种液体按照比例混合这一工艺过程，多使用PLC实现液体混合的控制。根据液体的比例和流量，计算出液体流入时间，实现不同比例的混合，然后将混合液体充分搅拌并加热。四、实验器材 I/O转换模块装置一套、液体混合模块一块、编程电脑一台、PLC USB/PPI编程电缆、万用表、连接导线若干根。五、设计内容 下图为三种液体混合演示模块。L1、L2、L3模拟液位传感器的状态，T模拟温度传感器，都用开关选择开断，达到规定温度后接通。液体1、2、3与混合液体阀由Q1、Q2、Q3控制，用红色发光二极管表示阀门的通断，点

11、亮表示阀门打开，熄灭表示阀门关闭，Q4表示加热器的状态，Q5表示搅拌器的状态，Q6表示混合液体的流量，其控制要求如下：图 多种液体混合图六、设计步骤 1.初始状态 装置投入运行时，液体1、2、3阀门Q1、Q2、Q3关闭，混合液体阀门Q6打开一定时间（3S）容器放空后关闭。 2.启动操作按下启动按钮，装置开始按下列给定规律运转：液体1阀门Q1打开，液体1流入容器，当液面到达L3时，L3接通，关闭液体1阀门Q1，打开液体2阀门Q2。 当液面到达L2时，关闭液体2阀门Q2，打开液体3阀门Q3。 当液面到达L1时，关闭阀门Q3。并开启加热器Q4。 当温度传感器到达设定温度时，Q5搅匀电机启动，开始对液

12、体进行搅匀。 通过一段时间的延时，搅匀电机停止工作，出水阀门Q6打开，将搅匀的液体放出。 3.停止操作按下停止按钮后，要将当前的混合操作处理完毕后，才停止操作（停在初始状态）。七、硬件部分设计 之 实验线路8、 软件部分设计 之 实验程序9、 I/O地址分配表输入输出器件说明器件说明I0.0启动开关Q0.0液体1阀门Q1I0.1停止开关Q0.1液体2阀门Q2I0.2液面传感器L1Q0.2液体3阀门Q3I0.3液面传感器L2Q0.3加热炉Q4I0.4液面传感器L3Q0.4搅匀电动机Q5I0.5温度传感器TQ0.5混合液体阀门Q610、 调试过程和结果 硬件线路连接好后，检查程序无误后，下载程序，

13、启动实验设备，按要求进行运行， 启动液体1的阀门Q1，过一段时间，当液面L3指示灯亮，关闭Q1，打开液体2阀门Q2。当液面指示灯L2亮时，关闭阀门Q2，打开液体3阀门Q3。当液面L1指示灯亮时，关闭阀门Q3。并开启模拟加热器Q4。当温度传感器到达设定温度时，Q5搅匀电机启动，模拟开始对液体进行搅匀。 通过一段时间的延时，搅匀电机停止工作，启动阀门Q5，模拟将搅匀的液体放出。实验三 舞台灯光控制实验一、设计要求 采用PLC进行控制，灯光的闪耀、移位及时序，以达到灯光的变化按预期要求进行变化，来达到效果。二、设计任务和目的 1. 掌握舞台艺术灯和广告屏控制器的设计方法 2. 掌握置位和复位等多条基

14、本指令 3. 熟练使用PLC的编程与程序调试三、实验原理及电路 当今生活中，各式各样的霓虹灯广告和舞台灯光色彩缤纷，用以吸引观众的注意力。而对于这些灯饰的控制都可以采用PLC进行控制，如灯光的闪耀、移位及时序的变化等。这个舞台艺术灯饰共有10道灯，分别用白、黄、红色发光二极管组成。四、实验器材I/O转换模块装置一套、舞台灯光模块一块、编程电脑一台、PLC USB/PPI编程电缆、万用表、连接导线若干根。五、实验内容及步骤下图为舞台灯光自动控制演示装置，它共有10道灯管，直线、拱形、圆形及文字形状。1. 闪烁的时序为： 外围灯管（G和A）从外向里依次闪烁（D和E），然后中间文字（K、N、T）依次

15、闪烁，最后外围灯管从里向外依次闪烁，循环往复(所有的定时时间为3S)； 从外围灯管A开始，依次按照字母顺序闪烁（ABCDE.）,最后K、N、T 三个字母同时闪烁5次后熄灭(所有的定时时间为3S)；2.自行设计一个霓虹灯广告屏控制程序，霓虹灯的工作时序自定；3.写出I/O地址分配表、画出硬件接线图，并按电气接线图接好输入输出4.打开STEP 7-Micro/WIN 软件，新建项目，并与S7-200建立通讯连接；将编写好的程序下载到PLC中。运行状态下，通过观察I/O的LED显示查看程序的正确性。5、 硬件部分设计 之 实验线路六、软件部分设计 之 实验程序7、 I/O地址分配表输入输出器件说明器

16、件说明I0.0启动Q0.0AI0.1停止Q0.1BQ0.2CQ0.3DQ0.4EQ0.5KQ1.0NQ1.1TQ1.2FQ1.3G8、 调试过程和结果连接好硬件接线图后，下载程序，启动，按设计要求运行，结果显示：外围灯管（G和A）从外向里依次闪烁（D和E），然后中间文字（K、N、T）依次闪烁，最后外围灯管从里向外依次闪烁，循环往复，从外围灯管A开始，依次按照字母顺序闪烁（ABCDE.）,最后K、N、T 三个字母同时闪烁5次后熄灭。自己编写程序调试后，调试结果，将外围灯管以及中间文字的闪烁次序改变，并改变的间隔时间。其本质还是用PLC控制来达到自己所要求的灯光效果。心得体会： 我们知道，伴随着计

17、算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。因此，作为一名自动化的学生，对PLC进行深入学习是极其重要的，这门技能不仅在理论上扩展了自我专业领域的知识，更在实际生活中给自己提升了一门技能，因此，其价值不言而喻。本次PLC实训伴着学习和收获结束，通过对老师要求的这几个课题的实验，我对PLC在实际生活中所扮演的重要角色及它编程和使用灵活性，有了更深入更实际的了解。这次PLC实验，从开始的面板接线到编程再到最后的操作，在熟悉掌握每个课题的控制过程及它的编程和操作过程后，我认为，通过实践与理论的对比，找出差异性和结合点，这

18、样能对这门专业的学习事半功倍。在这礼拜实习中，我首先充分了解PLC操作程序，学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，对一些细节可能不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能在调试中，不断发现问题，找出问题，解决问题，这也让我看到了实践与理论的差距，增强了对PLC的感性认识。实习期间，我们组分工明确，有负责程序编程的，有负责找资料的，有负责实验电路接线图的，有负责调试程序并检车错误的。在这过程中遇到些问题的话，组员之间还是相互配合，共谋决策，共商方法，在一起合作的过程中，时常进行沟通，倾听不同的建议和意见，共同研讨提出的改进方法的正确性与合理性，在此期间，我感受了到共同解决问题的乐趣和合作的精神。从这一礼拜的实验中，我也进一步了解、巩固与深化已