自动控制实训指导书Word文档下载推荐.doc
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2.PLC控制单元技术性能指标
(1)工作电源:
AC220V±
(2)输入/输出点数:
输入24点,输出16点,可扩展;
(3)模拟量输入/输出点数:
输入4点,输出2点;
(4)晶体管输出点数:
8点;
(3)通信方式:
RS-232或RS-485。
3.交流调速控制单元技术性能指标
(2)控制方式:
正弦波PWM控制;
(3)模拟输入:
0~±
10V或4~20mA;
(4)外部电位器设定:
1~5kΩ;
(5)可调频率范围:
25~400Hz;
(6)输出功率:
≤7.5kW;
(7)调速控制范围:
1:
1200,速度控制精度:
±
0.02%。
4.直流调速控制单元技术性能指标
(2)最大电枢输出电流:
1.5A;
(3)调速方式:
调压调速;
(4)速度调整范围:
电机额定转速的(25~100±
25)%;
(5)典型电动机功率:
0.125kW。
5.步进电动机控制单元技术性能指标
(1)步进电动机驱动器工作电源:
DC(15~36)V,输出相电流设定范围:
(0.5~2)A
(2)驱动方式:
PWM;
(3)步进电动机步距角:
1.8°
,步距角细分设定:
2、4、8、16、32、64六档
(4)工作电流:
1.2A;
(5)输出力矩:
0.8N.m。
三、实训平台技术要求
1.电气控制单元基本实训:
利用常规电气控制器件完成《电机及拖动》、《工厂电气控制》课程要求的电动机启动控制、正反转控制、点动控制、制动控制和机床电气控制等基本实训和与课程设计相结合的提高实训;
2.PLC控制单元基本实训:
利用40点PLC和外围输入/输出资源完成《PLC技术》课程要求的基本实训;
利用PLC模拟量控制功能实现数据采集、控制输出等提高实训;
3.交流调速单元基本实训:
利用变频器完成《电力拖动自动控制系统》(交流调速部分)课程要求的变频器参数设置、接线及基本功能应用的基本实训和带三相异步电动机负载的开/闭环高级功能的提高实训。
4.直流调速单元基本实训:
利用直流调速器完成《电力拖动自动控制系统》(直流调速部分)课程要求的调速器参数设置、接线及基本功能应用的基本实训和带直流电动机负载的开/闭环高级功能的提高实训。
5.步进电动机单元基本实训:
利用两台步进电动机完成《控制电机》课程要求的单拍、多拍控制等基本实训和平面双坐标联合控制的提高实训。
6.组态控制单元基本实训:
利用6.51网络版组态王软件完成《组态技术》课程的监控系统等基本实训和组态环境开发与仿真的提高实训。
实训平台面板组成及说明
实训平台为标准电气控制柜尺寸2000×
500mm,有电气控制柜必备的交流电源的启动装置,三相电源电压显示仪表,和直流电源显示表,急停按钮。
屏上布置了电气控制类基本实训、PLC控制基本实训、交流调速基本实训、直流电动机调速控制基本实训所需要的各种控制器,五个单元以及一个预留的挂箱式的拓展单元模块,用于多种实训,多对象的拓展所用,包括控制电机(步进电动机)基本功能实训和后期教学中研制的新对象预留的空间,同时还有一台用于通讯的计算机。
实训平台面板组如图1所示。
图1实训平台面板布局图
实训平台电源及电机组使用说明
一、实训平台总电源启动
将总三相断路器拨至ON,此时,平台上的三块数字电压表表示出线电压值,电源停止按钮(红色按钮)等亮,如果电源电压符合要求,按下电源启动按钮(绿色按钮)绿灯亮,表明实训平台总电源380/220V即接通到电源单元的接线端子上。
其他数字仪表显示0字符。
本装置使用三相四线制。
电源主电路电路如图2所示。
图2自动控制综合实训平台电源主电路图
二、电源的使用方法
根据实训内容将电源从接线端子处通过塑料线槽引致所需的训练单元用电设备上。
三、电机组的使用方法
电机组由同一轴向连接的三相交流异步电动机、他励直流电动机(发电机)和永磁式测速电机组成,是自动控制综合实训平台的控制对象。
PLC控制单元使用说明
一、基本功能
1.CP1H的基本功能
(1)热启动/热结束功能
1)热启动
运行开始时(「程序」→「监视」或「运行」模式),在保持I/O存储器的不保持区域数据的情况下启动程序时,将特殊辅助继电器的I/O存储器保持标志置于1(ON)。
2)热结束
运行停止时(「监视」或「运行」模式→「程序」的模式变更时),希望保持I/O存储器的不保持区域的数据时,将特殊辅助继电器的I/O存储器保持标志置于1(ON)。
注:
I/O存储器的不保持区域:
是指CIO(输入输出继电器、数据链接继电器、CJ系列CPU总线单元继电器、CJ系列总线I/O单元继电器、DeviceNet继电器、内部辅助继电器)、内部副主机电器(WR)、定时器标志、定时器当前值。
(2).PLC系统设定
电源为ON时如表1所示。
表2电源位ON设定表
内容
设定内容
初始值
电源为ON时,「保持所有I/O内存区」,启动时通过IOM保持I/O保持位的状态
电源为ON时,保持I/O存储器不保持区域的情况下,电源为ON时也保持I/O存储器保持标志
1:
电源为ON时保持
0:
电源为ON时不保持
不保持
此外,电源接通(OFF→ON)时,要保持I/O存储器的不保持区域数据的情况下,将特殊辅助继电器的I/O存储器保持标志置于1(ON)并将PLC系统设定的电源为ON时保持设定(I/O存储器保持标志)设定为「保持」。
二、技术要求
1电源输入
PLC供电电源为50Hz、220(1±
10%)V的交流电。
PLC供电电源可直接取自实训平台的电源模块。
从平台的三相四线制电源端子上任意取一项接到PLC的L1端子上,然后在从平台的电源端子上把零线取出来接到PLC的L2端子上即可。
对于电源线来的干扰,PLC本身具有足够的抵制能力。
对于可靠性要求很高的场合或电源干扰特别严重的环境,可以安装一台带屏蔽层的变比为1:
1的隔离变压器,以减少设备与地之间的干扰。
还可以在电源输入端串接LC滤波电路。
FX系列PLC有直流24V输出接线端,该接线端可为输入传感器(如光电开关或接近开关)提供直流24V电源。
当输入端使用外接直流电源时,应选用直流稳压电源。
因为普通的整流滤波电源,由于纹波的影响,容易使PLC接收到错误信息。
2配置要求
常开按钮5个,常闭按钮5个,红黄蓝绿指示灯各5个,组合工具一套,PLC使用说明书一本,PLC编程说明书一本,导线若干。
三、欧姆龙CP1H型PLC说明
1.欧姆龙YSMACCP1H型PLC基本功能概述
2.欧姆龙YSMACCP1H型PLCI/O分配表
3.CP1H的基本连接
1./O端的接线
1)输入接线
输入接线一般不要超过30米。
但如果环境干扰较小,电压降不大时,输入接线可适当长些。
输入/输出线不能用同一根电缆,输入/输出线要分开。
尽可能采用常开触点形式连接到输入端,使编制的梯形图与继电器原理图一致,便于阅读。
2)输出连接
输出端接线分为独立输出和公共输出。
在不同组中,可采用不同类型和电压等级的输出电压。
但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。
由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上,并且连接至端子板,若将连接输出元件的负载短路,将烧毁印制电路板,因此,应用熔丝保护输出元件。
采用继电器输出时,所承受的电感性负载的大小,会影响到继电器的使用寿命,因此,使用电感性负载时选择继电器工作寿命要长。
PLC的输出负载可能产生干扰,因此要采取措施加以控制,如直流输出的续流管保护,交流输出的阻容吸收电路,晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。
4.编程软件及使用
1.编程软件的安装
在CX-programe子目录中双击Setup应用程序,就可以启动安装过程。
软件安装使首先要注意安装语言,然后是要输入正确的密码,随后在选择是否安装CX-server时,应该选择是。
2.用编程软件CX-Progammer7.0编写、传送及试运行
欧姆龙PLC编程软件CX-Progammer7.0的使用方法步骤。
图3
用CX-P编程软件编制用户程序可按以下步骤进行:
启动CX-P软件、建立新工程文件、绘制梯形图、编译程序、下载程序和监视程序运行等。
第一步,打开CX-Progammer7.0软件
首先打开桌面上的CX-Progammer图标,如图3所示,打开CX-Progammer7.0软件。
图4
第二步,新建文件
点击菜单栏“新建”中的“新建或Ctrl+N”如图4所示,此时桌面上弹出“变更PLC”的对话框,如图5所示。
图5
第三步设定PLC型号及网络传输类型
在图4-6所示“变更PLC”对话框“设备类型”中有欧姆龙PLC,C系列P型机的型号:
CP1H,CP1L,CPM1(CPM1A),CPM2*,CPM2*-S*等型号,选择你所用PLC的型号即可,然后设置传输网络类型如图6所示。
图6
图5所示为编程、监控计算机与PLC的程序下载及上传、监控信号、数据传输的网络类型设置。
SYSMACWAY(内部的协议)、Toolbus(编程电缆)、USB(USB线传输)。
PLC机型和网络传输类型选择好以后,点击“确定”进入PLC梯形图编程界面,图7所示。
图7
第四步梯形图编程
图8所示为写好的简单梯形图程序,然后编译梯形图程序。
梯形图的编程方法参阅欧姆龙CP1H编程手册。
图8
第五步编译梯形图程序
梯形图写好后,点击菜单栏“编译”中的“编译”或按快捷键“Ctrl+F7”如图4-9所示,完成梯形图的编译。
提示“0错误”,“0警告”时可以将编译指令传输到PLC。
图9
第六步上位机与PLC联机
点击菜单栏“PLC”中的“在线工作”或按快捷键“Ctrl+W”如图9所示,使上位机准备与PLC联机。
此时弹出如图4-10所示的对话框。
图10
如要传输编译PLC指令,则点击“是(Y)”,否则点击“否(N)”。
如果PLC型号及网络类型选择无误,梯形图显示如图11所示的绿颜色。
图11
当梯形图颜色变绿以后如图11所示,表明此时上位机与PLC成功联机。
可以传输指令。
第七步指令传输
点击菜单栏“PLC”中的“传送”,或快捷键“(R)”,然后选“到PLC”或快捷键“Ctrl+T”选项,进行传输指令,如图12所示。
图12
图4-13提示下载选项,要下载指令“程序”是必选项。
图14、图15为提示传输指令会影响PLC当前指令,若要下载点击“是(Y)”。
图13
图14图15
图16
图16所示为指令正在下载。
图17
第八步下载指令运行
图17所示为指令下载成功,点击“是(Y)”切换到当前下载指令运行中。
第九步:
监视程序运行
选择PLC/监视和运行菜单,可以在梯形图窗口观察到触点和线圈得电和失电的状态。
第十步:
助记符窗口观察程序执行情况。
第十一步:
建立观察窗口,观察PLC运行。
选择视图/观察菜单,监视PLC运行。
这需要在弹出的观察窗口单击鼠标右键,选择增加菜单,将要观察的地址添加到观察窗口中。
3.在线编辑
CPU单元在监视模式或程序模式时,有通过CX-Programmer直接变更,追加CPU单元内的部分程序的功能。
要在不停止CPU单元的运行而变更少量程序时使用。
另外对于不同的任务可由多个CX-Programmer同时进行联机编辑。
四、注意事项
1.不要将交流电源线接到输入端子上,以免烧坏PLC;
2.接地端子应独立接地,不与其它设备接地端串联,接地线裁面不小于2mm2;
辅助电源功率较小,只能带动小功率的设备(光电传感器等);
3.一般PLC均有一定数量的占有点数(即空地址接线端子),不要将线接上;
4.输出有继电器型,晶体管型(高速输出时宜选用),输出可直接带轻负载(LED指示灯等);
PLC输出电路中没有保护,因此应在外部电路中串联使用熔断器等保护装置,防止负载短路造成损坏PLC;
5.输入、输出信号线尽量分开走线,不要与动力线在同一管路内或捆扎在一起,以免出现干扰信号,产生误动作;
信号传输线采用屏蔽线,并且将屏蔽线接地;
为保证信号可靠,输入、输出线一般控制在20米以内;
扩展电缆易受噪声电干扰,应远离动力线、高压设备等。
6.输入/断开的时间要大于PLC扫描时间;
7.PLC存在I/O响应延迟问题,尤其在快速响应设备中应加以注意。
交流调速控制单元使用说明
交流调速控制单元配备了日本富士公司的FRN0.4G11S-4CX型变频器一台,具有有PID调节、RS485通信、及面板设定和内部设定互锁等功能(厂家、型号可根据需要选配),可开设变频器参数设置、接线方式及基本功能应用等基本实训和带三相异步电动机负载的开/闭环、变频器高级功能应用等提高实训。
通过实训,使学生了解变频器的工作机理、基本结构、接线方式和使用方法,学会根据电动机容量和调速要求选择变频器的方法,掌握交流调速开/闭环电路的基本构成和调试技巧。
1.电源输入
变频器供电电源为50Hz、380(1±
变频器供电电源可直接取自实训平台的电源模块。
步骤如下:
1).打开平台电源模块的空气开关,看平台电压表显示的当前电网电压等级是否符合变频器的电压等级要求,如果满足380(1±
10%)V则可以将三相电源供给变频器。
2).从平台电源模块的三相四线制电源端子上,三相电取出直接接到变频器的L1、L2、L3端子上即可。
2.技术规范
变频器技术规范如表2所示。
表2变频器技术规范
项目
规范
输出
频率
设定
最高频率
50~400Hz
基本频率
25~400Hz
起动频率
0.1~60.0Hz,保持时间:
0.0~10.0s
载波频率
0.75~15kHz
准确度
(稳定性)
模拟设定:
最高频率的+0.2%(25+10℃)
数字设定:
最高频率的+0.01%(-10~+50℃)
设定分辨率
最高频率的1/3000,例0.02Hz/60Hz时,0.04Hz/120Hz时,0.15Hz/400Hz时
0.01Hz(小于99.99Hz时),0.1Hz(大于100.0Hz时)
链接设定:
最高频率的1/20000,例0.003Hz(小于60Hz),0.006Hz(120Hz时),0.02Hz(400Hz时),0.01Hz(固定)
保护
过载
使用电子热继电器和检测内部温度方法保护电动机和变频器。
过电压
检出主直流电路电压过电压,变频器停止运行(400V系列:
800VDC,200V系列:
400VDC)
侵入电涌
防止侵入主电路电源线和地之间电涌电压的影响,保护变频器。
欠电压
检出主直流电路电压欠电压,变频器停止运行(400V系列:
400VDC,200V系列:
200VDC)
输入缺相
检出输入电源电路缺相时,变频器停止运行。
过热
检出变频器散热板温度过高时,变频器停止运行。
短路
输出侧短路引起过电流时,保护变频器。
对地短路
输出侧对地短路引起过电流时,保护变频器。
电动机过载
通过变频器跳闸保护电动机。
电子热过载继电器能能选择用于标准电动机或变频电动机。
对不同的电动机可预设不同的热时间常数(0.5~10分)。
1台变频器切换驱动2台电动机时,第2台电动机亦有热过载继电器保护。
DB电阻过热
由内部热过载继电器保护,防止DB电阻过热。
(变频器停止放电动作保护DB电阻)
失速防止
加速时,如输出电流超过限值,则控制输出频率,防止过电流OC跳闸。
恒速运行时,如输出电流超过限值,则降低输出频率,以保持接近恒转矩。
减速时,如主电路DC电压超过限值,则控制输出频率,防止过电压OU跳闸。
输出缺相
进行自整定时,检出3相阻抗不平衡,给出报警信号。
PTC热敏电阻
保护电动机
当由PTC测出电动机温度超过允许值时,变频器自动跳闸,停止运行。
自复位再起动
跳闸停止时,能自动复位后再起动运行。
环境
使用场所
室内,没有腐蚀性气体、可燃气体、灰尘和不受阳光直晒。
海拔高度
≤1000米,1000~3000米降功率使用(-10%/1000米)
周围温度
-10~+50℃
周围湿度
5~95%RH(不结露)
振动
2~9Hz以下为3mm,9~20Hz以下为9.8m/s2
20~55Hz以下为2m/s2,55~200Hz以下为1m/s2
保存条件
温度:
-25~+65℃,湿度:
3.配置要求
5.1K电位器,三相交流电动机,导线若干,组合工具一套,变频器说明书一本。
4变频器基本使用方法
1).变频器基本连接方法
变频器基本链接方法如图18所示。
图18变频器基本链接方法
2.变频器基本参数设置方法
1、变频器基本功能简介
(1)键盘面板说明
键盘面板有丰富的功能,诸如(频率设定、运行/停止命令)、功能数据确认和变更,以及各种状态确认,复写功能等。
1)键盘面板外观
键盘面板操作键如表3所示
表3操作键的功能
主要功能
PRG
由现行画面转换为菜单画面,或者在运行/跳闸木模式转换至其初始画面。
FUNC
DATA
LED监视更换,设定频率存入,功能代码数据存入。
∧,∨
数据变更,游标上下移动(选择),画面轮换。
SHIFT
》
数据变更时数位移动,功能组跳跃(同时按此键和增/减键)。
RESET
数据变更取消,显示画面转换。
报警复位(仅在报警初始画面显示时有效)。
STOP+∧
通常运行模式和点动运行模式可相互切换(模式相互切换)。
模式在LCD监视器中显示。
本功能仅在键盘面板运行时(功能码F02数据为0)有效。
STOP+RESET
键盘面板和外部端子信号运行方法的切换(设定数据保护时无法切换)。
同时对应功能码F02的数据也相互在1和2间切换。
所选模式显示于LCD监视器。
(2)键盘面板的操作方法
1)运行模式
变频器正常运行画面包括一个现实变频器运行状态和操作指导信息以及另一个由棒图显示运行的画面两者可用功能E45进行切换。
a操作指导(E45=0)
b棒图(E45=1)
1.物理环境
1)工作温度。
变频器内部是大功率的电子元件,极易受到工作温度的影响,产品一般要求为0~55℃,但为了保证工作安全、可靠,使用时应考虑留有余地,最好控制在40℃以下。
在控制箱中,变频器一般应安装在箱体上部,并严格遵守产品说明书中的安装要求,绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安装。
2)环境温度。
温度太高且温度变化较大时,变频器内部易出现结露现象,其绝缘性能就会大大降低,甚至可能引发短路事故。
必要时,必须在箱中增加干燥剂和加热器。
3)腐蚀性气体。
使用环境如果腐蚀性气体浓度大,不仅会腐蚀元器件的引线、印刷电路板等,而且还会加速塑料器件的老化,降低绝缘性能,在这种情况下,应把控制箱制成封闭式结构,并进行换气。
4)振动和冲击。
装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时,会引起电气接触不良。
这时除了提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源外,还应使用抗震橡皮垫固定控制柜外和内电磁开关之类产生振动的元器件。
设备运行一段时间后,应对其进行检查和维护。
2.电气环境
1)防止电磁波干扰。
变频器在工作中由于整流和变频,周围产生了很多的干扰电磁波,这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。
因此,柜内仪表和电子系统,应该选用金属外壳,屏蔽变频器对仪表的干扰。
所有的元器件均应可靠接地,除此之外,各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆,且屏蔽层应接地。
如果处理不好电磁干扰,往往会使整个系统无法工作,导致控制单元失灵或损坏。
2)防止输入端过电压。
变频器电源输入端往往有过电压保护,但是,如果输入端高电压作用时间长,会使变频器输入端损坏。
因此,在实际运用中,要核实变频器的输入电压、单相还是三相和变频器使用额定电压。
特别是电源电压极不稳定时要有稳压设备,否则会造成严重后果。
直流调速单元使用说明
直流调速控制单元配备了英国欧陆公司的506型直流调速器一台,具有5个模拟输入点(速度给定/辅助给定/力矩或电流限制/零速阀值)、1个数字输入点(启动运行)、2个数字输出点(运行状态监测/零速锁定)、LED自诊断显示上电和运行状态等功能(厂家、型号可根据需要选配),配置了励磁电源:
最大电枢电流2A和相应的励磁电压、电流的数字指示仪表。
可开设调速器参数设置、接线方式及基本功能应用等基本实训和带直流电动机负载的开/闭环、调速器高级功能应用等提高实训。
通过本单元的实训,使学生了解直流调速器的工作机理、基本
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