基于PLC的生产流水线电气控制系统设计

江苏科技大学本科毕业设计（论文）学院电子信息学院专业电气工程及其自动化学生姓名班级学号指导教师二零年六月I江苏科技大学本科毕业论文基于PLC的生产流水线电气控制系统设计TheDesignofTheElectricalControlSystemofProductionLinesBasedonPLCII江苏科技大学毕业设计（论文）任务书学院名称：电子信息学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：学号：0指导教师：职称：毕业设计（论文）题目：III基于PLC的生产流水线电气控制系统设计一、毕业设计（论文）内容及要求（包括原始数据、技术要求、达到的指标和应做的实验等）随着科学技术的不断发展，生产工艺不断提出新的要求，控制技术从手动控制到自动控制，从简单的控制设备到复杂的控制系统，从有触点的硬接线控制系统到以计算机为中心的存储控制系统。可编程序控制器（PLC）的出现给工业控制系统带来重大变革。根据所学的PLC的设计知识和方法、配合变频器、步进电机等设备实现了生产线上工作台的正向运行、反向运行以及多段速运行。这一控制系统的实现和应用，充分体现了PLC系统在工业现场的应用，亦使其应用的范围更加广泛。采用西门子S7系列PLC与变频器而设计的生产流水线控制系统的方案。IV二、完成后应交的作业（包括各种说明书、图纸等）1.毕业设计论文一份（不少于1.5万字）；2.外文译文一篇（不少于5000英文单词）；3.数据光盘一张。三、完成日期及进度2013年3月13日至2013年6月19日，共12周。进度安排：1.3.13-3.20，查阅资料、调研，完成开题报告；2.3.21-3.28，了解题目要求确定设计方案；3.3.29-4.15，初步完成软硬件电路设计；4.4.16-5.10，完成硬件电路设计及调试；5.5.11-6.10，完善系统调试、交论文；6.6.11-6.19，准备毕业设计答辩；7.6.19，毕业答辩；V四、主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等）:1邹继斌,无位置传感器无刷直流电机驱动电路的研究[[J],微电机，1999，32(2)：1612王永.“反电势法”无刷直流电机控制系统研究.东南大学硕士论文,2004：1-303Kuang-YaoCheng,Ying-TsanLin,Ying-YuTzou,DesignofaSensorlessCommutationICforBLDCMotors,IEEETransactionsonPowerElectronics,2002,15(4)：7447524JianboGao,BinggangGao,WenzhiChen,NeuralNetworkControlofElectricVehicleBasedonPosition-SensorlessBrushlessDCMotor,2007,December:15-185Kuang-YaoCheng,Chen-YuWang,Ying-YuTzou.ASICImplementationofaProgrammableServoControlICwithDigitalPhase-LockedLoop.IEEE33rdAnnualPowerElectronicsSpecialistsConference,PESC’02,Cairns,Australia,2002:558-5636张立科,VHDL应用开发技术与工程实践,人民邮电出版社,20057陈伯时,电力拖动自动控制系统,机械工业出版社，2003：66-908叶金虎.无刷直流电动机的设计(ⅩⅢ)[J].微特电机,2006,(01)9辛小南,贺莉.无刷直流电动机控制系统的仿真[J].微特电机,2011,(02)系(教研室)主任：（签章）年月日学院主管领导：（签章）年月日江苏科技大学本科毕业设计（论文）VI摘要生产流水线是在一定的线路上连续输送货物搬运机械，又称输送线或者输送机。可编程逻辑控制器（PLC），一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的，被誉为当代工业自动化的主要支柱之一。随着科学技术的发展，以PLC作为基本控制单元的电气控制系统在现代化自动生产流水线及管理中优越性越来越明显。本课题主要是研究利用西门子S7-200PLC配合西门子MICROMASTERVECTOR变频器、电机等设备实现生产流水线某一部分控制电机的正向、反向以及多段调速运行，使其具备启停、调试、单选等功能。PLC使用方便、编程简单、现场调试容易、环境要求低、抗干扰能力和可靠性能力强，结合以上特点，本课题采用软件与硬件相结合的方法，采用相对优越的设计思路，探求PLC、变频器、电机之间的控制关系，通过仿真实现以及硬件调试验证了可靠性。关键词：PLC；变频器；多段调速；自动化；流水线江苏科技大学本科毕业设计（论文）VIIAbstractTheproductionlineis,inacertainlinecontinuouslytransportinggoodsandhandlingmachinery,alsoknownastheconveyinglineorconveyor.Programmablelogiccontroller(PLC),adigitalelectroniccomputersoperatingsystem,designedforapplicationsinindustrialenvironments,knownasoneofthemainpillarsofcontemporaryindustrialautomation.Withthedevelopmentofscienceandtechnology,asthebasiccontrolunittothePLCelectricalcontrolsysteminmodernproductionlinesandmanagementsuperiorityisincreasinglyevident.ThemainsubjectofstudywithSiemensS7-200PLC,theSiemensMICROMASTERVECTORdrive,motorandotherequipmenttoachieveacertainpartoftheproductionlinecontrolmotorforward,reverse,andmulti-speedrun,ithastostartandstop,debugging,radioandotherfunctions.PLCeasytouse,simpletoprogram,easyon-sitecommissioning,lowenvironmentalrequirements,andstronganti-interferenceabilityandreliabilitycapabilities,combinedwiththeabovecharacteristics,thesubjectusingacombinationofsoftwareandhardware,theuseofrelativelysuperiordesignideas,andexplorethecontrolrelationshipbetweenPLC,frequencyconversionandmotor.Ithasbeenverifiedthereliabilitythroughsimulationandhardwaredebug.Keywords:PLC;converter;multi-stagespeed;automation;pipeline江苏科技大学本科毕业设计（论文）VIII目录第一章绪论....................................................................................................................11.1研究背景....................................................................................................................11.2研究目的及意义........................................................................................................11.3本文的主要内容........................................................................................................2第二章生产流水线电气控制系统设计.............................................................32.1生产流水线简介........................................................................................................32.2设计目标....................................................................................................................42.3设计思路及实现........................................................................................................4第三章控制系统的硬件设计.................................................................................63.1西门子S7-200PLC...................................................................................................63.1.1PLC的组成及工作原理......................................................................................63.1.2S7-200PLC简介..................................................................................................93.1.3I/O地址分配......................................................................................................103.1.4S7-200PLC接线图............................................................................................113.2西门子MICROMASTERVECTOR变频器..........................................................123.2.1变频器的工作原理...........................................................................................123.2.2变频调速..................................................