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1、项目实训指导书项目实训指导书 PLCPLC变频器触摸屏综合实训变频器触摸屏综合实训2011.6模块一模块一 实训的目的、要求和参考题目实训的目的、要求和参考题目一、实训的目的一、实训的目的PLC、变频器、触摸屏综合实训是我校的机电专业、电梯专业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
2、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 1、控制系统设计、控制系统设计 控制系统方案的确定及框图绘制。PLC、变频器、触摸屏和低压电器元件的选型。设计绘制控制系统电路原理图。编写 PLC 控制流程及控制程序。设置变频器的控制参数。设计触摸屏的控制组态。2 2、控制系统安装和调试、控制系统安装和调试安装及接线。编写调试流程。调试
3、硬件电路和软件程序。联机调试、运行。三、实训的工作量三、实训的工作量1 1、图纸部分、图纸部分控制系统电路原理图。控制流程及控制程序。调试流程。2 2、说明书部分、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：题目和控制要求。控制系统总体方案的分析及控制框图。硬件电路设计说明。PLC 控制程序、变频器参数和触摸屏组态设计说明。系统调试说明。总结。说明书应尽量详尽叙述。四、考核方法、考核内容及成绩评定四、考核方法、考核内容及成绩评定1 1、考核内容、考核内容学生接到实训题目以后，首先必须仔细阅读，对题目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
4、行，应避免在没有消化理解资料的情况下生搬硬抄。2 2、考核方法、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 3、考核评定、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。各电器元件的名称、功能及选用。控制电路的互锁和自锁环节。PLC 与变频器的电路连接原理。PLC 程序的控制流程。变频器功能设置的关键参数。触摸屏与 PLC 的通信及变量的连接。软件程序和硬件电路配合情况。系统调试的要点。4 4、评分标准、评分标准根据实训的效果及实训报告的质量综合评定实训成绩；分优秀、良好、中等、及格和不及格五级分制。五、实训参考题目五、实
5、训参考题目1 1、知识竞赛抢答控制系统、知识竞赛抢答控制系统设计一个知识竞赛抢答控制系统，要求用 PLC 和一台 GT1000 触摸屏进行控制和显示，具体控制要求如下：1.初中组 2 人、高中组 1 人、大学生组 2 人共 3 组抢答，竞赛者若要回答主持人所提出的问题时，需抢先按下桌上的按钮。2.为了给参赛初中组一些优待，初中生 2 人（SB1 和 SB2）中任一个人按下按钮时均可抢答，灯 HL1 亮。为了对大学生组做一定限制，HL3 只有在大学生 2 人（SB4和 SB5）按钮同时都按下时才可抢答。3.若在主持人按下开始按钮后 10 秒内有人抢答，则幸运彩灯点亮表示庆贺，同时触摸屏显示“抢答
6、成功” ，否则若 10 秒内无人抢答显示“抢答失败” ，再过 3 秒后返回原显示主界面。4.若有人按下抢答按钮，30 秒内回答正确，则给相应的参赛组加一分，若 30 秒内不能回答正确，则相应的扣除 1 分。5. 触摸屏可完成介绍题目、开始抢答、返回、加分、扣分和清零等功能，并可显示各组的总得分。2 2、多泵切换恒压供水系统、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：A700PLC触 摸 屏用转换开关实现手动、自动的切换。手动时由按钮分别控制 2 台电机的启动、停止。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
7、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。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。3 3、储水器水位控制系统、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
8、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。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。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
9、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。 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。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。模块二模块二 控制方案确定控制方案确定1 1、知识竞赛抢答控制系统、知识竞赛抢答控制系统设计一个知识竞赛抢答控制系统，要求用 PLC 和一台 GT1000 触摸屏进行控制和显示，具体控制要求如下：1.初中组 2 人、高中组 1 人、大学生组 2 人共 3 组抢答，竞赛者若要回答主持人所提出的问题时，需抢先按
10、下桌上的按钮。2.为了给参赛初中组一些优待，初中生 2 人（SB1 和 SB2）中任一个人按下按钮时均可抢答，灯 HL1 亮。为了对大学生组做一定限制，HL3 只有在大学生 2 人（SB4和 SB5）按钮同时都按下时才可抢答。3.若在主持人按下开始按钮后 10 秒内有人抢答，则幸运彩灯点亮表示庆贺，同时触摸屏显示“抢答成功” ，否则若 10 秒内无人抢答显示“抢答失败” ，再过 3 秒后返回原显示主界面。4.若有人按下抢答按钮，30 秒内回答正确，则给相应的参赛组加一分，若 30 秒内不能回答正确，则相应的扣除 1 分。5. 触摸屏可完成介绍题目、开始抢答、返回、加分、扣分和清零等功能，并可显
11、示各组的总得分。一、分析题目二、分配 I/O输 入输 出其他软元件输入继电器输入继电器作用输出继电器控制对象名称作用X1X1初中组抢答按钮 1Y0初中组抢答指示M21开始抢答X2X2初中组抢答按钮 2Y1高中组抢答指示M22介绍题目X3X3高中组抢答按钮Y2大学组抢答指示M23加分X4X4大学组抢答按钮 1M24扣分X5X5大学组抢答按钮 2M10有人抢答M11无人抢答M20答完一题M12答题超时D10儿童总分D11学生总分D12大学组总分D20清零（以变频器恒压供水系统为例）一、预备知识一、预备知识1 1、变频器恒压供水系统、变频器恒压供水系统在生产、生活的实际中，用户用水的多少是经常变动的
12、，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多，则压力大。保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。图 3-1住宅区恒压供水示意图恒压供水是指在供水网中用水量发生变化时，出水口压力保持不变的供水方式。供水网系出口压力值是根据用户需求确定的。传统的恒压供水方式是采用水塔、高位水箱、气压罐等设施实现的。随着变频调速技术的日益成熟和广泛的应用，利用内部包含用 PID 调节器、单片机、PLC 等器件有机结合的供水专用变频器构成控制系统，调节水泵输出流量，
13、以实现恒压供水。变频器恒压供水，如上图 3-1 所示。利用变频器内部的 PID 调节功能，如图 3-2，目标信号 SP 是一个与压力的控制目标相对应的值，通常用百分数表示。反馈信号 PV 是压力变送器 PS 反馈回来的信号，该信号是一个反映实际压力的信号。SP 和 PV 两者是相减的，其合成信号MV（SP-PV)，经过 PID 调节处理后得到频率给定信号，决定变频器的输出频率 f。当用水流量减小时，供水能力 QG用水流量 QU，则供水压力上升，PV，合成信号（SP-PV)，变频器输出频率 f，电动机转速 n，供水能力 QG直至压力大小回复到目标值，供水能力与用水流量重新平衡（QG=QU)时为止
14、；反之，当用水流量增加，使 QGQU时，则 PVMV（SP-PV)fnQGQG=QU，又达到新的平衡。图 3-2 变频器 PID 调节功能2 2、 “一拖多一拖多”恒压供水恒压供水实际应用中，单台水泵供水一般不能满足用水要求，常用多泵单变频恒压供水。即是“一拖多”控制方案，这种多台泵调速的方式，系统通过计算判定目前是否已达到设定压力，决定是否增加（投入）或减少（撤出）水泵。即当一台水泵工作频率达到最高频率时，若管网水压仍达不到预设水压，则将此台泵切换到工频运行，变频器将自动起动第二台水泵，控制其变频运行。此后，如压力仍然达不到要求，则将该泵又切换至工频，变频器起动第三台泵，直到满足设定压力要求
15、为止（最多可控制 6 台水泵） 。反之，若管网水压大于预设水压，控制器控制变频器频率降低，使变频泵转速降低，当频率低于下限时自动切掉一台工频泵或此变频泵，始终使管网水压保持恒定。由于“一拖多”变频恒压供水系统需要涉及压力 PID 控制、工频和变频的逻辑切换、轮换控制、巡检控制等功能，所以需要由专门的程序控制来实现。目前流行的“一拖多”变频供水系统主要由以下 3 种方式： 1 1）微机控制变频恒压供水系统）微机控制变频恒压供水系统此系统以多台水泵并联供水，系统设定一个恒定的压力值，当用水量变化而产生管网压力的变化时，通过远传压力表，将管网压力反馈给 PI 控制器，通过 PI 控制器调整变频器的输
16、出频率，调节泵的转速以保持恒压供水；如不能满足供水要求时，则变频器将控制多台变频泵和工频泵的起停而达到恒压变量供水。微机控制变频恒压供水系统如图 3-3 所示。图 3-3 微机控制变频恒压供水系统2 2）PLCPLC 控制变频恒压供水系统控制变频恒压供水系统PLC 控制的恒压变频供水系统与微机控制器类似，所不同的是 PLC 除了完成供水控制外，还可以完成其他的特殊功能，具有更大的灵活性。3 3）供水专用变频器供水系统）供水专用变频器供水系统采用供水专用的变频器，不需另外配置供水系统的控制，就可完成对由 26 台水泵组成的供水系统的控制，使用相当方便；供水专用变频器=普通变频器+PLC，是集供水控制和供水管理一体化的系统，其内置供水专用 PID 调节器，只需加一只压力传感器，即可方便地组成供水闭环控制系统，传感器反馈的水压信号直接送入变频器自带的 PID 调节器输入口，而压力设定既可以使用变频器的键盘设定，也可以采用一只电
