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项目实训指导书PLC＋变频器＋触摸屏综合实训（内部资料）吴尚庆编广西工业职业技术学院电子与电气工程系过程自动化教研室2007.91目录前言………………………………………………………………………………………2模块一实训的目的、要求和参考题目…………………………………………………………3一、实训的目的………………………………………………………………………………………3二、实训的内容及要求………………………………………………………………………………3三、实训的工作量……………………………………………………………………………………4四、考核方法、考核内容及成绩评定………………………………………………………………4五、实训的参考题目…………………………………………………………………………………5模块二控制系统设计的一般过程………………………………………………………………9一、系统设计原则……………………………………………………………………………………9二、系统设计步骤………………………………………………………………………………………9模块三控制方案确定………………………………………………………………………………14一、预备知识…………………………………………………………………………………………14二、确定控制方案……………………………………………………………………………………17模块四电气原理图绘制…………………………………………………………………………19一、预备知识…………………………………………………………………………………………19二、绘制电气原理图…………………………………………………………………………………23三、选择低压电器……………………………………………………………………………………23模块五控制程序编写………………………………………………………………………………28一、预备知识…………………………………………………………………………………………28二、编写控制程序……………………………………………………………………………………35三、调试控制程序……………………………………………………………………………………36模块六控制柜安装…………………………………………………………………………………37一、安装低压电器……………………………………………………………………………………37二、控制柜接线………………………………………………………………………………………37模块七系统调试……………………………………………………………………………………39一、检查线路…………………………………………………………………………………………39二、排除故障…………………………………………………………………………………………39三、通电调试…………………………………………………………………………………………39附录Ⅰ电气图常用图形符号……………………………………………………………………41附录Ⅱ常用低压电器技术数据…………………………………………………………………452前言PLC作为先进的、应用势头最强的工业控制器已风靡全球；变频器作为交流电动机的驱动器，广泛应用于现代的工业生产和民用生活中；而使用触摸屏进行监控操作是现代工业控制的常用手段。《PLC、变频器、触摸屏综合实训》体现了技术的综合性、现代性和现场性，对于在校学生的专业知识学习和专业技能的锻炼有极其重要的意义。PLC技术、变频技术、传感器技术、低压电气控制技术和组态控制技术是我校的机电专业、电气专业、电控专业和计控专业的专业核心课程。这些课程在我校已连续开课多届，已有广泛的应用基础，现在通过项目把多门专业课程有机的结合起来，培养学生专业能力和综合素质，效果是十分显著的。这在我校的多年实践中得到了证实。《PLC、变频器、触摸屏综合实训》以学生小组为单位进行，实训中能培养学生的交流、分工、合作、计划、组织、协调、检验和评价能力。在教学过程中，学生要通过阅读教材和相关技术资料来明确项目内容、项目要求和项目实施方法，需要在项目的总体实施计划下，确定操作步骤与操作方法。要先确定总控制方案并分工，然后绘制电气原理图，再安装控制箱，同时要设计PLC控制程序、设置变频器参数及触摸屏监控画面组态等。在具体的实训中又要进行工具、器材的准备，掌握工具使用和器材的安装与检测方法，而且还要进行安全操作、要进行问题分析并选择出解决方案等。在实训中，除了教师的指导外，更强调学生的自学、动手和以讨论的方式解决问题。本书适用于PLC、变频器、触摸屏的相关实训和实践课程，具体可根据教学需要进行选择或改动内容。3模块一实训的目的、要求和参考题目一、实训的目的《PLC、变频器、触摸屏综合实训》是我校的机电专业、电气专业、电控专业和计控专业教学中最后一个实践性教学环节。是在学生学完技术基础课和专业课，特别是《PLC技术》和《变频技术》课程之后进行的。是培养学生理论联系实际、解决生产实际问题能力的重要步骤，它为后续的毕业设计作必要的准备。《PLC、变频器、触摸屏综合实训》是以PLC和变频器控制系统应用和设计为主线，通过对具体控制系统设计总体方案的拟定，控制系统硬件电路的设计、安装以及控制程序的编写，使学生综合运用PLC技术、变频技术、传感器技术、低压电气控制技术和组态控制技术等各方面知识，把多门专业课程有机的结合起来，进行一次全面的训练。从而培养学生综合技术能力和综合素质。二、实训的内容及要求实训要求学生在全面了解PLC、变频器、触摸屏的使用和控制系统设计过程的基础上，完成以下内容：1、控制系统设计①控制系统方案的确定及框图绘制。②PLC、变频器、触摸屏和低压电器元件的选型。③设计绘制控制系统电路原理图。④设计控制柜的元件布局。⑤编写PLC控制流程及控制程序。⑥设置变频器的控制参数。⑦设计触摸屏的控制组态。2、控制系统安装和调试①在控制柜进行安装及接线。②编写调试流程。4③调试硬件电路和软件程序。三、实训的工作量1、图纸部分①控制系统电路原理图(A3或A4图纸一张)。②制柜的元件布局图(A3或A4图纸一张)。③控制流程(A3或A4图纸一张)。④调试流程(A3或A4图纸一张)。2、说明书部分说明书是实训的整个设计过程的叙述说明，应包括以下内容：①题目和控制要求。②控制系统总体方案的分析及控制框图。③硬件电路设计说明。④PLC控制程序、变频器参数和触摸屏组态设计说明。⑤系统调试说明。⑥总结。说明书应不少于2000字。四、考核方法、考核内容及成绩评定1、考核内容学生接到实训题目以后，首先必须仔细阅读本指导书的内容，以求对设计的内容和要求有一全面系统的了解，并收集相关资料，然后再按照指导书的步骤逐项进行，应避免在没有消化理解资料的情况下生搬硬抄。2、考核方法学生在完成实训的每一项之后，必须由指导教师审核。3、考核评定学生完成全部实训后，统一由指导教师对学生完成综合作业的情况，以及对下述考核内容掌握情况评定成绩。①控制柜中各电器元件的名称、功能及选用。5②控制电路的互锁和自锁环节。③PLC与变频器的电路连接原理。④PLC程序的控制流程。⑤变频器功能设置的关键参数。⑥触摸屏与PLC的通信及变量的连接。⑦软件程序和硬件电路配合情况。⑧系统调试的要点。⑨控制柜的安装及接线情况。4、评分标准实训成绩分优秀、良好、中等、及格和不及格五级分制。各级评分标准如下：优秀：实训内容完整。按期完成任务。控制系统设计方案正确可行，论证充分。控制系统硬件线路设计合理，选用元器件完全正确。控制柜的安装接线美观可靠。设计说明书整齐通顺、有条理，图面整洁，质量高。考核时对各部分考核点理解深透，能正确全面地回答问题。良好：实训内容完整，按期完成任务。控制系统设计方案可行，论证较好。硬件电路设计合理，选用元器件正确。控制柜的安装接线整齐可靠。说明书较通顺、整齐，图面整洁、质量较高。考核时对各部分考核点理解较好，回答问题比较正确全面。中等：实训内容完整，按期完成任务。控制系统设计方案基本正确，论证一般。硬件电路设计基本合理，选用元器件基本正确。控制柜的安装接线可靠，且较整齐。说明书和图面较整洁、质量尚好。考核时，对各部分考核点问题有一定的理解，经提示后能正确回答问题。及格：基本完成实训规定的内容。方案选择和硬件电路设计无原则性错误，控制柜的安装接线可靠。说明书和图面比较粗糙，质量一般，存在一些错误，但主要部分基本符合要求，对考核点列出的问题理解不够，经提示后只能回答部分主要问题。不及格：没有按期完成实训规定的内容，方案选择有原则性错误，硬件电路设计和图纸有重大错误。控制柜的安装接线不可靠。对考核点所列出的主要问题不能回答经提示后回答仍不正确。若发现有别人代作，取消参加考核的资格。五、实训的参考题目61、多泵切换恒压供水系统现有2台电机M1、M2拖动2台水泵，控制要求如下：①用转换开关实现手动、自动的切换。②手动时由按钮分别控制2台电机的启动、停止。③自动时，变频器一控二异步切换，先用变频器控制M1启动调速，当变频器达到50HZ时延时1分钟水压力还在下限，把M1切换到工频运行，而变频器控制M2启动调速；压力上升，当压力到达上限，延时30秒钟水压力还在上限，电机M1停机；当压力降至下限时，又使电机M2频率为50HZ，延时1分钟水压力还在下限，把M2切换到工频运行，而变频器控制M1启动调速。如此反复使水压恒定。停止时，M1和M2同时停机。④自动时，可用触摸屏来控制启动和停止，并能直接设置管道的压力值。2、储水器水位控制系统在锅炉及许多其他的工业设备中，常采用部分供水方式。即是：用水泵将水泵人一个位置较高位的储水器中(水塔、水箱等)，然后向低水位的用户供水。这时，须对储水器中的水位进行控制，如图所示。利用水的导电性能来取得信号的：当两根金属棒都在水中时，它们之间是“接通”的；当两根金属棒中只有一根在水中时，它们之间便是“断开”的。其中，1号棒用MM440PLC触摸屏7作为公共接点，2、3、4号棒分别用于控制不同的水位。现在控制要求如下：1）用转换开关实现手动、自动的切换。2）手动时由按钮分别控制电机的启动、停止。3）自动时，通过变频调适当降低书泵的转速以达到节能的目的。①在正常情况下，水泵以较低转速nL运行，水位被控制在3号棒LL1和4号棒LH之间。②如果在用水高峰期，水泵低速nL运行时的供水量不足以补充用水量，则水位将越过3号棒LL1后将继续下降。当水位抵于2号棒LL2时，上水泵的转速提高至nH，以增大供水量，阻止水位的继续下降。③当水位上升至3号棒LL1以上时，经适当延时后又可将转速恢复至低速nL运行。④当水位达到上限水位LH时，则关闭水泵，停止供水。4）自动时，可用触摸屏来控制启动和停止，并能直接显示水位情况和水泵的速度。3、中央空调控制系统下图是中央空调系统框图，控制要求如下：①启动过程：风机启动s8延时冷却泵启动s8延时冷冻泵启动s60延时压缩机启动。8②停机过程：压缩机停止s60延时冷冻泵停止s8延时冷却泵停止s8延时风机停止。③四台电机分手动/自动控制。④自动时，冷冻泵采用变频调速，冷冻水出水温度为70℃，回水温度为120℃；当温控器检测出冷冻水回水温度大于120℃时，表示用户增加，此时应提高冷冻泵的转速；当温控器检测出冷冻水回水温度小于120℃时，用户减少，应降低冷冻泵的转速。⑤自动时，可用触摸屏来控制启动和停止，并能直接显示水泵的速度。9模块二控制系统设计的一般过程一、系统设计原则对于不同的控制对象，系统的设计方案和具体的技术指标是不同的，但系统设计的基本原则是一致的。①满足工艺要求。设计的控制系统所达到的性能指标不应低于生产工艺要求，但片面追求过高的性能指标而忽视设计成本和实现上的可能性也是不可取的。②可靠性要高。对工业控制的微机系统最基本的要求是可靠性高。首先要选用高性能的工业控制计算机。其次是设计可靠的控制方案，并具备各种安全保护措施，比如报警、事故预测、事故处理、不间断电源等。为了预防