电气控制综合实验报告

1、电气控制综合实验报告电气综合控制实验院（系、部）信息工程学院姓名:一肖楠赵俊杰学号:112123112112班级：电G111专业：电气工程及其自动化指导教师： 郭屹松2012年12月12日北京目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 一实验目的1 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 二实验任务1 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 三实验要求（首先完成基本任务）1 HYPERLINK l bookmark25 o Curre

2、nt Document 四实验器材2 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 五实验步骤2基本任务：模拟量模块的使用及信号的采集与处理2扩展任务:PLC与变频器的综合应用一7六、实验感想及体会12 HYPERLINK l bookmark65 o Current Document 七 参考文献13电气综合控制实验-实验目的通过实践培养学生熟悉可编程序控制器的工作原理、主要参数、硬件结构、 模块特性、安装配置及指令系统、程序设计、调试方法。学习运用可编程控制器 及相关控制设备的技术资料，训练学生分析、设计、安装、调试以可编程控制器 为核心的自动控制系统

3、的能力。实验内容涉及常用低压电器、电气控制线路；可 编程序控制器的配置及硬件组态、外部连接；编程与调试环境STEP7的使用；项 目的创建、软件规划、程序编辑及综合调试。二实验任务基本任务：模拟量模块的使用及信号的采集与处理扩展任务：1、PLC与变频器的综合应用一1、用基本操作面板BOP对电动机进行基本操作控制2、PLC控制变频器实现多段速控制3、PLC加模拟量控制MM440变频器4、PLC通过PROFIBUS控制变频器2、PLC与触摸屏的综合应用三实验要求（首先完成基本任务）根据实验任务要求，做必要的预习、准备。准备工作包括：熟悉实验所需的 设备、模块及元器件，编程所需的软件环境和硬件条件。测

4、量所需的信号源、仪 表，以及用何种尽可能直观的方式检验实验结果是否正确，实验所必须的工具等 内容。了解测量系统的速度和精度。四实验器材装有Step-7的计算机，S7-300 PLC （包括电源模块、CPU模块、通信模块、 数字量模块和至少一个模拟量模块），数字万用表、PLC实验台及实验用导线若 干，MM440变频器，三相异步电动机等。五实验步骤基本任务：模拟量模块的使用及信号的采集与处理1）原理：通过PLC模拟量模块采集0-10V模拟电压再输出的方式，验证其模拟 量模块的转换速度及精度。模拟量输出框图：图1模拟量输出框图2）接线：本实验除了 PLC的电源模块、CPU模块和通信模块，输入/输出模

5、块只用到模 拟量模块SM334。模拟量I/O模块SM334有两种规格，一种是有4模入/2模出的 模拟量模块，其输入、输出精度为8位，另一种也是有4模入/2模出的模拟量 模块，其输入、输出精度为12位。负载电压L+额定值（DC）24v模拟量输入-模拟量输入点数84-用于电压测量模拟量输入点数4-用于电阻测量模拟量输入点数模拟量输出特性模拟量输出通道4点模拟量输出输出范围电压输出范围0 至 10 V电流输出范围0 至 20 mA模拟值格式 10 V从 0 V -10 V11位+符号12位图2.SM334输入输出特性SM334模块输入测量范围为010 V或020 mA,输出范围为010 V或0 20

6、 mA。它的I/O测量范围的选择是通过恰当的接线而不是通过组态软件编程设 定的。与其它模拟量模块不同，SM334没有负的测量范围，且精度比较低。本实验的I/O模块选用SM334AI4/AO2x12bit模拟量模块，输入信号为实验 台提供的0-10V连续可调直流电源，SM334 AI4/AO2x12bit模块的原理图如下：图 3 SM334 AI4/AO2x12bit 示意图接线方法：将模块的电位参考端和每个通道的电位参考端接地（或电源负极）， 将所选输入通道的输入端接到实验台0-10V直流电源的正极，并用数字万用表测 量输入的模拟电压值和SM334 AI4/AO2x12bit模块模出口的电压值

7、。3）硬件组态STEP7编程环境要求对所需模块进行硬件组态，本实验组态如下：图 4 S7-300 硬件组态图4）SM334AI4/AO2x12bit模块的参数设置通用模拟量输入/输出模块 SM334 AI4/AO2x12bit（6ES7 334-0KE00-0AB0）， 该模块有4输入通道（默认地址：PIW304-PIW311）、2输出通道（默认地址： PQW304-PQW307），测量范围:010V电压、010KQ电阻或Pt 100），输出范围 010V电压值或420mA电流值。（1）Addresses：地址设置输入/输出通道地址设为系统缺省值（System default）：(2) Inp

8、uts：输入设置测量信号类型(Measuring Type)：将所需通道设为E (电压)，其他通道关闭。测量信号范围(Measuring Range)： SM334 AI4/AO2x12bit 模块默认 010V。积分时间(Integration Time:)：设为 20ms输出信号类型(Type of Outpus)：设为E (电压)输出信号范围(Outpu Range):系统默认010V5）程序梯形图图8程序梯形图6）实验结果及分析本实验记录了 11组模入/模出的输入电压和输出电压的值，结果如下:标号标准电压源/VPLC输出值/V系统十六进制系统十进制误差率/%10000000020.51

9、0.5206b817201.9631.010.990cb032481.9842.822.8023e09184053.523.542d50116100.70964.874.863dc8158160.20575.535.5646b8181040.54286.386.365040205440.31397.037.0259a0229440.114108.068.0466b8262960.248119.739.717bc5316850.2051210107fff327670表1实验结果数据1、SM334 AI4/AO2x12bit模入/模出模块转换精度为12bit，分辨率为二=2字,二一-。2、由上表可

10、以看出，最大误差率：1.98%，最小误差率：0.00%。3、与其它模拟量模块不同，SM334没有负的测量范围，且转换精度比较低，对 于模拟量，误差在5%以下就是正常，而数字量的标准是0.5%。2.扩展任务：PLC与变频器的综合应用一2.1用基本操作面板BOP对电动机进行基本操作控制硬件接线图10接线图首先了解MM440变频器的基本工作原理，先将变频器电源L1、L2、L3三相与交流电源接口连接，然后通过导线将三相异步电 动机与变频器连接起来，即电动机的A、B、C三相分别与变频 器模块的U、V、W三相连接，实验所用电机应先把线圈连接起 来，星接。如右图所示变频器MM440参数设置MM440在缺省设

11、置时，用BOP控制电动机的功能是被禁止的。如果要用BOP进 行控制，参数P0700应设置为1，参数P1000也应设置为1。用基本操作面板 (BOP)可以修改任何一个参数。修改参数的数值时，BOP有时会显示“busy”，表 明变频器正忙于处理优先级更高的任务。下面就以设置P1000=1的过程为例，来介绍通过基本操作面板(BOP)修改设置参数的流程，如下表所示操作步骤BOP显示结果1按键，访问参数rDOGD2按圈键，直到显示P1000P IODO3按回键，直到显示in000，即P1000的第0组值jmOuO4按键，显示当前值25按回键，达到所要求的值16按回键，存储当前设置P 10007按画键，显

12、示r00008按键，显示频率表2基本操作面板(BOP)修改设置参数流程3）具体设置参数（1）设定P0010 = 30和P0970 = 1,按下P键，开始复位，复位过程大约3min, 这样就可保证变频器的参数回复到工厂默认值。（2）设置电动机参数，为了使电动机与变频器相匹配，需要设置电动机参数。 电动机参数设置见表3。电动机参数设定完成后，设P0010=0,变频器当前处于 准备状态，可正常运行。参数号设置值说明P00032用户访问级为标准级P00101快速调试P0304380电动机额定电压P03050.35电动机额定电流P03070.06电动机额定功率P03111430电动机额定转速P07001

13、命令源选择BOP输入P10001由键盘输入设定值P10800电动机运行最小频率P108250电动机运行最大频率P112010斜坡上升时间P112110斜坡下降时间P00100运行时设置为0表3变频器MM440参数设置4）通过BOP面板对变频器进行启动、停止，正反转的操作，及频率的增加与降 低控制，同时还可以对电动机的频率进行监控。（1）变频器启动：在变频器的前操作面板上按运行键o（2）正反转及加减速运行：电动机的转速（运行频率）及旋转方向可直接通过 按前操作面板上的键/减少键（/）来改变。（3）点动运行：按下变频器前操作面板上的点动键回，则变频器驱动电动机升速，当松开变频器前面板上的点动键，则

14、变频器将驱动电动机降速至零。（4）机停车：在变频器的前操作面板上按停止键0，则电动机降速至零。2.2、PLC控制变频器实现多段速控制原理：通过变频器对电动机进行多段速控制，本实验进行的三段速控制，电动机 在高速、中速及低速段采用变频器设定的固定值，并按主令控制器发出信号由 PLC控制转速的切换。将PLC数字量输出的三个值Q4.0、Q4.1及Q4.2的 状态量分别输入到变频器数字模块的DIN1、DIN2、DIN3三个输入端，并通过设 置变频器的频率来控制高中低三段速。运行固定频率对应表如下所示：DIN3（Q4.2）DIN2（Q4.1）DIN1（Q4.0）运行频率001P1001010P10021

15、00P1003表4参数号设置值说明P00032用户访问级为标准级P00101快速调试P0304380电动机额定电压P03050.35电动机额定电流P03070.06电动机额定功率P03111430电动机额定转速P07002命令源选择有端子排输入P10003选择固定频率设定值P10800电动机运行最小频率P108250电动机运行最大频率P112010斜坡上升时间P112110斜坡下降时间P00100运行时设置为0P100150设定固定频率1P100220设定固定频率2P10036设定固定频率3P070116选择固定频率+ON命令P070216选择固定频率+ON命令P070316选择固定频率+ON

16、命令表53）添加硬件组态如图54）程序梯形图14.014.1M4.0s_ODTSQS5T#20S-TVBI14.1-RBCDM4.1T HQ4.12W-14.1H/HQ4.1S._ODTSClS5T#2OS-TVBI14.1-RBCDT2Q4. 2M4. 2M4. 214.1Q4.0H/bQ4. 214.1-图11 plc程序图S_ODTSSQTVBIRBCDT3S5T#20S-M4. 3T)I5）下载完软件和硬件后运行，接通I4.0，电动机启动后以50HZ的频率运行 20s后降低至20HZ，运行20s后降低至6HZ运行，6HZ运行20s后升至50HZ 运行，接通I4.1电动机停止，完成三段速

17、的调控。2.3 PLC加模拟量控制MM440变频器（没有完成，写下自己的理解）原理：利用PLC的模拟块SM334输出一个0-10V电压，利用基本实验中MOVE 指令调节输出电压的大小从而改变从输入端口 AIN1给定的模拟输入电压的 大小，通过变频器改变频率，从而实现电动机的无极调速功能。1）硬件接线图接线图如下所示，按照此接线图接线正确无误后，合上主电源开关。2）变频器参数设置参数号设置值说明P00032用户访问级为标准级P00101快速调试P0304380电动机额定电压P03050.35电动机额定电流P03070.06电动机额定功率P03111430电动机额定转速P07002命令源选择有端子

18、排输入P10002选择固定频率为模拟输入P10800电动机运行最小频率P108250电动机运行最大频率P112010斜坡上升时间P112110斜坡下降时间P00100运行时设置为0P100150设定固定频率1P070116选择固定频率+ON命令表63）添加硬件组态如图5所示。4）操作控制I4.0，电动机以50HZ的速度启动，观察面板上的频率监控，调节 SM334输入端变阻器的阻值，电压变化，变频器输入端电压发生变化，改变频率 从而电动机转速发生变化，达到调速的目的。六、实验感想及体会通过本次实验，我对MM440变频器有了 一定程度了解，在MM440中通过BOP 面板对参数进行设置就可以实现电动

19、机变频调速，感觉很神奇，其工作原理是我 想要深入了解的东西，而且对S7-300的模拟量模块SM334的结构和工作原理有 了一定的认识，之前接触S7-300用到的都是数字量模块，这也算是一个收获吧。S7-300很强大，还需要下很大的功夫来研究。实验前的准备过程，我查阅了很 多关于PLC模拟量采集及变频器MM440的资料，对此也有了大体的概念及了解。 实验过程中，通过自己动手进行软硬件的结合进一步加强了对知识的理解和掌 握，尤其是BOP面板参数的设置，必须要认真仔细的完成，否则电动机是不会转 起来的。当然也遇到了很多的问题，自己的能力有限，没法独立完成，在老师的 指导下有豁然开朗的感觉。实验后通过

20、撰写实验报告，对知识有了进一步的加深 和理解。这次实验激发了我对PLC的兴趣，在以后的学习和工作中一定会投入相 当的精力。七参考文献1、 电气控制与可编程控制器的原理及应用 陈立定主编机械工业出版社，20042、西门子S7-300/400PLC应用案例解析 刘美俊编著 电子工业出版社2009.53、 可编程控制器实验教程 李国勇等编著 电子工业出版社，2008.94、西门子S7-300PLC应用技术 秦益霖主编 电子工业出版社，2007.45、 西门子PLC编程技术及工程应用 柴瑞娟等编著 机械工业出版社，2007.76、 可编程控制器原理及应用胡学林主编电子工业出版社，20077、案例解说PLC、触摸屏及变频器综合应用 陈浩编著