《电气传动动控制系统》课程设计指导书(部分)_2010_5.doc

电气传动自动控制系统 课程设计指导书 陈宏钧，杨华 编写 哈工大-西门子自动化与驱动实验室 2011年4月 目 录 课程设计任务书 1 附录1：“刨台变频调速控制系统”设计要求 3 附录2 “恒压变频给水控制系统”设计要求 7 附录3 变频器的基本功能实验 10 附录4 设计和调试指南 17 附录5 控制对象模拟器使用说明 20 附录6 设计所用到的变频器参数集锦 23 课程设计任务书 1．PLC程序清单，变频器参数设定清单或触摸屏组态文件。 要求每人独立撰写“课程设计说明书”，严禁抄袭，出现雷同者一律返回重写。说明书写好后，请用A4纸打印、左侧装订，并在项目验收时上交。 5．考核方法 总成绩由三部分组成： 1）实验表现：20分 2）验收情况：40分 3）设计说明书：40分 6．参考资料 第一部分：设计辅导材料 1）课程设计要求（PPT） 2）课程设计辅导（PPT） 3）课程设计实验系统电路图（VISIO格式） 4）课程设计说明书模板(WORD格式) 第二部分：设计参考书和手册 1）SINAMICS G120简明操作手册（电子书） 2）SINAMICS G120 ,Control Units CU240S, Operating Instructions(变频器操作手册，电子书) 3）SINAMICS G120, Control Units CU240S, Parameter Manual (变频器参数手册，电子书) 4）《SIMATIC S7-200可编程控制器系统手册》（电子书） 5）《TP 177A、TP 177B、OP 177B_操作手册》（电子书） 6）《WINCC flexible 2007 用户手册》（电子书） 第三部分：编程和设计软件 1）S7 200 编程软件：STEP 7 MicroWIN 2）操作面板编程软件：SIMATIC WinCC flexible 2007 3）电气制图软件：VISIO 2003 上述资料可从研究所网站下载： (教学资源) (注：上述资料中与《逻辑与可编程控制器》课程设计相同的部分不再提供) 附录1：“刨台变频调速控制系统”设计要求 该设计题目要求利用西门子S7 200 PLC、TP177B触摸屏和G120变频器，以及刨台运动模拟器，设计龙门刨床刨台拖动的变频调速控制系统，并通过实验调试实现该系统的各种设计功能。下面详细说明龙门刨床刨台变频调速控制系统的基本结构和控制要求。 1.1 龙门刨床的结构和工作特点 龙门刨床作为机械工业中的主要工作机床之一，在工业生产中占有重要的地位。设备的基本结构分为个部分：、和自动控制系统(电气系统)。如图所示： 图1-1 龙门刨床结构示意图 1、床身：是一个箱形体，上有V形和U形导轨，用于安装工作台。 2、刨台：也叫工作台，用于安置工件。下有传动机构，可顺着床身的导轨作往复运动。 3、横梁：用于安装刀架。在切削过程中严禁动作，仅在更换工件时移动，用于调整刀架的高度。 4、刀架：安装在横梁上，可沿水平方向移动，刨刀也可沿刀架本身的导轨垂直移动。 5、立柱：用于安装横梁 6、龙门顶：用于固定立柱 龙门刨的刨削过程是工件与刨刀相对运动。因此工作台与工件必须频繁地进行往复运动，切削加工只在工作行程中，返回行程刨刀。在切削过程中刀架没有进给运动，只有在返回行程中才有刀架的进给运动。其中，工作台与工件间的往复运动称为主运动，横梁、刀架的运动称作辅助运动。 图1-2 刨台工作周期示意图 1.3 刨台变频调速控制系统的组成和控制要求 为了实现刨台往复运动的自动控制，需组成刨台运动控制系统，其结构如图1-3所示。控制器采用西门子S7 200系列PLC(CPU224 XP)，刨台拖动电机为异步电动机，采用西门子G120变频器实现电机的变频调速。工作时，PLC根据操作面板上的发令元件（如启动按钮）及刨台位置传感器的状态，结合控制逻辑发出控制指令到变频器，使变频器驱动刨台拖动电机按照期望的速度运转。电机通过传动机构拖动刨台往复运动，满足刨床的自动加工要求。 在实验室里不可能真的安装刨床，在控制系统中刨台的运动是利用电子模拟器来模拟实现的。模拟器接受变频器发出的输出频率信号，判断出刨台的运动方向和速度，然后利用模拟器上的光柱的运动来代表刨台的运动，同时还可给出刨台位置的检测信号，并连接到PLC的输入，作为被控对象的反馈信号。有了模拟器后，控制系统的结构就完整了，可以像在实际系统上一样进行逼真的调试，以检验硬件和软件设计的正确性。模拟器的使用说明详见附录6。 图1-3 刨台变频调速控制系统的结构 刨台变频调速控制系统的控制要求如下：