纺织机械同步传动控制系统课程设计说明书

PAGEPAGE16机电课设说明书目录TOC\o"1-2"\h\z\u一．引言 31.1研究背景 31.2设计目的 31.3设计主要过程及内容 3二．控制方案的选择 42.1控制方案分析 42.2控制方案选择 42.3主要电气设备 4三． I/0分配表 4四．PLC及电气硬件接线图 54.1附图文字说明 54.2电器型号 6五．控制系统流程图及编程梯形图 75.1控制系统编程流程图 75.2编程梯形图 7六.调试说明 136.1模拟调试 136.2现场调试 14七．结束语 14八．参考文献 15一．引言1.1研究背景纺织机械同步传动控制系统纺织工业要求布恒张力向前传动。本系统结构与工作原理如上图所示，纺织品由五个电动机带动辊子与橡胶辊的摩擦带动左向右传动。五个电动机的速度不同，该系统的控制部分采用西门子S7-226PLC控制5个三相变频电机，实现纺织布料在该系统中自左向右的同步传动。另外，橡胶辊下面装有压力传感器，当压力过大或过小时，传感器会输出电压信号给变频器，然后变频器根据电压的大小控制电机的转速，从而形成闭环自动调节功能。1.2设计目的1．确定本系统所需要的电气元件，并说明元件型号；2．变频电机的转速范围0~1500r/min；3．按下启动按钮，布料按一个初始速度自左向右运行；4．一直按下升速按钮，布料运行速度持续上升（上升到上限不在上升）；一直按降速按钮，布料运行速度持续下降（下降到下限不在下降）；5．按停止按钮或者张力过大过小，系统停止运行；6.温湿度检测与张力检测。1.3设计主要过程及内容使用S7-200编制程序输出五个模拟量电压输入变频器控制五个电动机的转速从而实现布以不同速度的同步传动。二．控制方案的选择2.1控制方案分析在五个电机开始运行时，都具有一定的初始转述，即按下启动按钮，五个电机以不同的转速运行，并且能实现布的加速减速传动,当按下停止按钮时，电机应给停止工作，当按下急停按钮时，电机应该立即停止。实现电机无极调速。2.2控制方案选择PLC采用西门子S7-224并挂三个模拟量输出模块通过编程输出5个0~10V电压输入五个变频器控制五个电动机输出五个不同转速，实现布的同步传动。同时设置启动，升速，降速，停止，按钮采用手动方式工作。按启动按钮五个电动机以不同的初始速度转动实现布的同步传动。长按加速按钮五个电动机同时加速，布的传动速度变大。长按减速按钮五个电动机同时减速，布的传动速度变小。按停止按钮PLC停止工作，布停止传动。设置安全保护措施急停按钮使PLC输出为零，电动机停止转动，再按停止按钮PLC停止工作。2.3主要电气设备变频器：根据PLC输入的0~10V电压改变电动机转速。电机：以不同的速度带动棍子转动从而实现布的同步传动。按钮自动空气断路器S7-224型PLC：输入程序控制布的传动速度。滤波器：使电压稳定变压器：把380V电压变为220V为PLC供电I/0分配表此系统共五个输入，五个数字输出，五个模拟输出编号地址说明功能数字输出1Q0.0继电器KA1及电机1指示灯电机1正常工作2Q0.1继电器KA2及电机2指示灯电机2正常工作3Q0.2继电器KA3及电机3指示灯电机3正常工作4Q0.3继电器KA4及电机4指示灯电机4正常工作5Q0.4继电器KA5及电机5指示灯电机5正常工作模拟输出1AQW2输出0~10V电压控制变频器12AQW4输出0~10V电压控制变频器23AQW6输出0~10V电压控制变频器34AQW8输出0~10V电压控制变频器45AQW10输出0~10V电压控制变频器5数字输入1I0.0按钮SB1启动上升沿有效2I0.1按钮SB2加速上升沿有效3I0.2按钮SB3减速上升沿有效4I0.3按钮SB4停止上升沿有效5I0.4按钮SB5急停上升沿有效模拟输入1AIW2输入4~20mA电流张力传感器12AIW4输入4~20mA电流张力传感器23AIW6输入4~20mA电流张力传感器34AIW8输入4~20mA电流张力传感器45AIW10输入4~20mA电流温度传感器6AIW12输入4~20mA电流湿度传感器四．PLC及电气硬件接线图4.1附图文字说明附图电控柜照明PLC使用220V交流供电，所以用380：220变压器变压再通过滤波器使电压稳定。柜内照明灯使用行程开关控制并接保险丝开柜即亮附图PLC硬件接线图本系统使用西门子S7-224PLC。有启动，加速，减速，停止，四个按钮输入，并有五个电机的继电器和指示灯输出附图PLC模拟量输出模块三个PLC模拟量输出模块输出五个0~10V的电压模拟量M1V1,M2V2,M3V3,M4V4,M5N5附图变频器1线1L1,1L2,1L3经空开Q2后给变频器VTI供电，变频器U,V,W端接电机M1控制其转速。模拟量输出模块的V1,M1接变频器AIN+,AIN-控制其变频，从而改变电动机M1转速。附图变频器2线1L1,1L2,1L3经空开Q3后给变频器VT2供电，变频器U,V,W端接电机M2控制其转速。模拟量输出模块的V2,M2接变频器AIN+,AIN-控制其变频，从而改变电动机M2转速。附图变频器3线1L1,1L2,1L3经空开Q4后给变频器VT3供电，变频器U,V,W端接电机M3控制其转速。模拟量输出模块的V3,M3接变频器AIN+,AIN-控制其变频，从而改变电动机M3转速。附图变频器4线1L1,1L2,1L3经空开Q5后给变频器VT4和供电，变频器U,V,W端接电机M4控制其转速。模拟量输出模块的V4,M4接变频器AIN+,AIN-控制其变频，从而改变电动机M4转速。附图变频器5线1L1,1L2,1L3经空开Q6后给变频器VT5供电，变频器U,V,W端接电机M5控制其转速。模拟量输出模块的V5,M5接变频器AIN+,AIN-控制其变频，从而改变电动机M5转速。附图电控柜电控柜中第一排是Q0~Q6七个空开，第二排是5继电器，第三排为变频器，第四排S7-226PLC及三个模拟量输出模块和两个模拟量输入模块，最下面是接线端子附图操作台第一排是五个电动机运行的指示灯，第二行分别是启动，加速，减速，停止，急停按钮。4.2电器型号设备代号名称型号数量备注QFO断路器DZ47-60D601QF0~QF6断路器DZ47-60C202P7TC变压器BKC-1501HL1-HL5指示灯ND16-228/2AC/DC224V5LB滤波器WS92—51SB1开关按钮NP2-BA33111SB2~SB3开关按钮NP2-BA13452SB4-SB5开关按钮NP2-BA43222KA1~KA5继电器JQX-13F/2P5U变频器MM440-A5SQ行程开关JLXR1-3111PLCCPUS7-200-2241M电机5五．控制系统流程图及编程梯形图5.1控制系统编程流程图5.2编程梯形图六、调试说明PLC程序的调试可以分为模拟调试和现场调试两个调试过程，在此之前首先对PLC外部接线作仔细检查，这一个环节很重要。外部接线一定要准确无误。也可以用事先编写好的试验程序对外部接线做扫描通电检查来查找接线故障。不过，为了安全考虑，最好将主电路断开。当确认接线无误后再连接主电路，将模拟调试好的程序送入用户存储器进行调试，直到各部分的功能都正常，并能协调一致地完成整体的控制功能为止。6.1模拟调试将设计好的程序写入PLC后，首先逐条仔细检查，并改正写入时出现的错误。用户程序一般先在实验室模拟调试，实际的输入信号可以用钮子开关和按钮来模拟，各输出量的通／断状态用PLC上有关的发光二极管来显示，一般不用接PLC实际的负载(如接触器、电磁阀等)。可以根据功能表图，在适当的时候用开关或按钮来模拟实际的反馈信号，如限位开关触点的接通和断开。此程序使用STEP7-Micro_WINV3.1&3.2&4.0模拟器V2.0进行模拟调试，S7-224及三个模拟量输出模块，按启动按钮五模拟量输出0.45V,0.46V,0.47V,0.48V,0.49V电压同时五个指示灯亮，按加速按钮五模拟量输出电压同时变大直至9.24V,9.43V,9.61V,9.80V,9.98V。按减速按钮五个模拟量输出电压同时减小。按急停按钮程序输出为零。按停止按钮程序停止。在调试过程中可能出现五个模拟量输出一样，模拟量输出成负数，模拟量输出变化过快，解决办法是（1）设置变量时分开设（2）限制电机的最大最小转速（3）修改定时器及程序。6.2现场调试完成上述的工作后，将PLC安装在控制现场进行联机总调试，在调试过程中将暴露出系统中可能存在的传感器、执行器和硬接线等方面的问题，以及PLC的外部接线图和梯形图程序设计中的问题，应对出现的问题及时加以解决。如果调试达不到指标要求，则对相应硬件和软件部分作适当调整，通常只需要修改程序就可能达到调整的目的。全部调试通过后，经过一段时间的考验，系统就可以投入实际的运行了结束语两周的课程设计终于结束了，说实话，刚开始的时候，大脑一点头绪也没有，啥也不知道，本来上学期的PLC的课程学的就不怎么样，画图软件不怎么会使用，再加上一个寒假，所学的东西更是忘得一干二净。但是既然任务，作为一个学生，我必须要去完成。前一周，我主要是看书回忆起以前的知识，然后再在网上查找资料，参考网上的设计，才逐渐对我们的课设有了一个感性的认识，明白了电路图的结构，知道各种元件的标准的画法及标注。但是在制作的过程中，又遇到了许多困难，不知道电路图的设计，元件的选型不知道选什么型号，编程也有不少困难，课设进入最艰难的阶段。还好有周二的一次答疑，老师对我们的问题进行集中讨论，使我们豁然开朗，灵台透明。解决了我以前的所有问题，然而，就在课设进行下一步的时候，新的问题又接踵而至，电路图中仍有不会画的地方，编程也有不明白的时候，选型不知道选啥好了。但是，我有一群团结互助的同学，当有不明白的地方，我们相互商讨，就这样，你一言我一语，正确的答案呼之欲出，课设也逐步完善。课设虽然很辛苦，很头疼，但是收获也不少。能够让我把以前的知识重新回顾一遍，以前没有弄懂的知识现在搞懂，感觉真是挺爽的。更为重要的是，课设让我们的动手动脑能力有所提高，以前的课本理论知识像是碎片，但是课设却把它们完美的结合在一起，而且化理论为实践，让我们提前进去日后的工作中去，这一点是理论课所不能做到的。此外，我们在处理问题上的能力也大幅提高，遇到问题，先问问自己为什么？把大问题化解为小问题，然后再逐个解决。有时候与同学的合作很重要，尤其是在自己茫然无知的时候，自己又担心不能完成任务，与别人合作可能是最佳选择，自己的观