《计算机控制系统设计任务.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机控制系统设计任务.docx（22页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。
1、目录一、摘要1二、硬件设计21.硬件设计阐明22.工作原理23,元器件选择34.电路元件表6三、软件设计71.软件设计阐明72 .梯形程序图73 .程序连接示意图7四、组态设计81 .MCGS组态软件简介82 .仿真画面的设计93 .通过PLC进行编程13五、系统总原理图15六、设计总结16七、参照文献17一.摘要伴随工业自动化水平的不停提高，计算机的广泛运用，人们对工业自动化的规定也越来越高。而组态软件又有延续性和可扩充性，易学易用性和通用性，使得组态软件得到长足的发展。并且伴随科学技术发展迅猛，在工控自动化领域发展中也得到很快的提高。MCGS（MonitorandControlGenera
2、tedSystem,通用监控系统）是一套基于MiCrOSOft於J,用于迅速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可运行于MiCroSoftWindoWS9598MeNT2023等操作系统。MCGS为顾客提供了处理实际工程问题的完整方案和开发平台，可以完毕现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。它充足运用了WindOWS图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点,比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性，在自动化领域有着更广泛的应用。本文简介了基于电力拖动的一种电动机的启动停止的设计方案,将两台电动机成功Fl勺次序
3、启动，次序停止，次序启动、停止控制电路是在一种设备启动之后另一种设备才能启动运行的一种控制措施，常用于主、辅设备之间的控制。我们运用其原理的思绪是：用两套异步电机Ml和M2,在M2控制回路中串入常开触头，实现只有先开才能后开M2,在MI停机按钮上并联一常开触头，实现只有先停M2才能后停Ml。系统用到的元件有常开常闭开关，熔断器，继电器等某些常用的电气元件。绘制电路图与工作流程图，并进行改善。关键词：异步电机m和M2；常开常闭开关；熔断器；继电器二.硬件的设计1.硬件设计阐明硬件设计就是连接计算机，PLC和电动机的接口电路FI勺设计，而硬件接线是根据控制线路和程序梯形图而来的，因此需要根据主电路
4、图，运用PLC知识画出控制电路，由控制电路编制程序梯形图，使硬件接口与PLC软件指令对应。2.工作原理下图为两台电动机按次序起动/按次序停止控制线路。工作时，按下起动按钮SBl,接触器KMl吸合，1号电动机Ml运转；同步，时间继电器KTl通电计时，计时时间到，由KTl的I延时闭合常开触点给接触器KM2通电，2号电动机12运转。停止工作时，按下停止按钮SB2,M2电动机立即停止工作；同步时间继电器KT2计时，计时时间到，由KT2时延时断开常闭触点，将接触器KUl断电，Ml电动机停止运行。(1).主电路(2).控制电路KMlKTlKM2KAKT2两台电动机次序起动/停止控制线路3,元器件选择（1）
5、 .电动机的选择Y系列电动机是一般用途时全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。安装尺寸和功率等级符合IEC原则，外壳防护等级为IP44,冷却措施为IC4U,持续工作制（S1）。合用于驱动无特殊规定的机械设备，如机床、泵、风机、压缩机、搅拌机、运送机械、农业机械、食品机械等。Y系列中，Y80315电动机符合Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件JB/T9616T999。Y355电动机符合Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件JB5274-91。Y80315电动机采用B级绝缘。Y355电动机采用F级绝缘。额定电压为380V,额定频率为50Hz。功率3kW及如下为Y接法；其他功率均为接法。电动机运
6、行地点的海拔不超过IoOon!；环境空气温度随季节变化，但不超过40C；最低环境空气温度为-15；最湿月月平均最高相对湿度为90%；同步该月月平均最低温度不高于25。电动机有一种轴伸，可制成双轴伸，第二轴伸亦能传递额定功率，但只能用联轴器传动。选用的异步电机是转速3000rmin的电动机，详细实物图如图所示:常用异步电机实物图（2） .熔断器的选择熔断器也被称为保险丝，IEC127原则将它定义为熔断体（fuse-link）”。它是一种安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件。熔断器其实就是一种短路保护器，广泛用于配电系统和控制系统，重要进行短路保护或严重过载保护。熔断器（实物如图）是根据电流超
7、过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开；运用这种原理制成的种电流保护器。熔断器广泛应用于高下压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电通的保护器，是应用最普遍的保护器件之一熔断器是一种过电流保护器。熔断器重要由熔体和熔管以及外加填料等部分构成。使用时，将熔断器串联于被保护电路中，当被保护电路的电流超过规定值，并通过一定期间后,由熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，从而起到保护的作用。熔断器实物图以金属导体作为熔体而分断电路的电器，串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时,熔体自身将发热而熔断，从而对电力系统、多种电工设备以及家用电器都起到了一定的保护作用。
8、具有反时延特性，当过载电流小时，熔断时间长；过载电流大时，熔断时间短。因此,在一定过载电流范围内至电流恢复正常，熔断器不会熔断，可以继续使用。熔断器重要由熔体、外壳和支座3部分构成，其中熔体是控制熔断特性的关键元件。（3） .继电器的选择电磁继电器（如图）一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等构成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的I作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回本来的位置,使动触点与本来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合
9、、释放，从而到达了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来辨别：继电器线圈未通电时处在断开状态的静触点，称为“常开触点”；处在接通状态的静触点称为“常闭触点”。继电器一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路。衔铁电磁继电器触点,低压电源控制电路工作电路高压电源继电器的构造及原理当输入量（如电压、电流、温度等）到达规定值时，继电器使被控制的输出电路导通或断开。输入量可分为电气量（如电流、电压、频率、功率等）及非电气量（如温度、压力、速度等）两大类。继电器具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等长处。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。（
10、4） .常闭常开开关器的选择按钮开关：一种短时接通或断开小电流电路的电器，它不直接控制主电路的通断，而在控制电路中发出手动“指令”去控制接触器、继电器等电器，再由它们去控制主电路，故称“主令电器”。按钮开关的I构造：由按钮帽、复位弹簧、固定触点、可动触点、外壳和支柱连杆等构成。常开触头（动合触头）：是指原始状态时（电器未受外力或线圈未通电），固定触点与可动触点处在分开状态的触头。常开（动合）按钮开关，未按下时，触头是断开的，按下时触头闭合接通；当松开后，按钮开关在复位弹簧的作用下复位断开。在控制电路中，常开按钮常用来启动电动机，也称启动按钮。常闭（动断）按钮开关与常开按钮开关相反，末按下时，触
11、头是闭合於J,按下时触头断开;当手松开后，按钮开关在复位弹簧的作用下复位闭合。常闭按钮常用于控制电动机停车，也称停车按钮。复合按钮开关：将常开与常闭按钮开关组合为一体肚!按钮开关，即具有常闭触头和常开触头。未按下时，常闭触头是闭合的，常开触头是断开的。按下按钮时，常闭触头首先断开,常开触头后闭合；当松开后，按钮开关在第位弹簧的作用下，首先将常开触头断开，继而将常闭触头闭合。复合按钮用于联锁控制电路中。4.电路元件表根据电路原理图所列个元件，如下表：兀件名称符号用途数量熔断器FU用于短路保护和严重过载保护2热继电器开关FR用于短路保护和严重过载保护,进行保护时开关分断1按钮SB起动、停止主电路2
12、接触器线圈KM通断电时，使触点接通或分断3时间继电器线圈KT通电后通过一定的延时后输出信号2接触器触点KM根据接触器线圈通断电接通、分断电路4继电器触点KT根据继电器通电延时后接通控制电路2三.软件的设计1.软件设计阐明首先运用PLC编程软件根据三相笼型异步电动机串电阻降压起动/反接制动控制电路编制梯形图程序，程序指令与PLC地址对应。完毕后，编译将程序下载到PLC中并运行。2,梯形程序图3.程序连接示意图PC1ISBl1.SB2PLC10.110.2TI-KMl一D-KM2元件与其对应地址硬件名称符号对应的PLC地址停止按钮SB210.1启动按钮SBl10.3热继电器BB10.5接触器1KM
13、IQO.1接触器2KM2Q0.2接触器3KM3Q0.3四.组态的设计1.MCGS组态软件简介MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem,监视与控制通用系统）是北京昆仑通态自动化软件科技有限企业研发的基于Windows操作系统可用来迅速构造和生成上位机监控系统的I组态软件包，它为顾客提供了从设备驱动、数据采集到数据处理、流程控制、动画显示、报表输出等处理实际工程问题的完整方案和操作工具。MCGS组态软件具有多任务、多线程功能，其系统框架采用VC+编程，通过OLE技术向顾客提供VB编程接口，提供丰富的设备驱动构件、动画构件、方略构件，顾客可随时以便地扩展系统的功能。
14、重要特点如下：（1） .丰富的设备驱动程序，通过ACtiVeDLL把设备驱动挂接在系统中，配置简朴、速度快、可靠性高。（2） .强大甲、J网络功能。MCGS强大的网络功能可把TCP/IP网、485/422/423网、MOdem网结合在一起构成大型的监控系统和管理系统。（3） .开放的OLE接口。MCGS以OLE自动化技术为基础的开放式扩充接口容许顾客使用VB来迅速编制多种设备驱动构件、动画构件和多种方略构件，通过OLE接口，顾客可以以便地定制自己特定的系统。系统构造图如图2.1所示：图2.1MCGS体系结构图MCGS组态软件系统包括组态环境和运行环境两大部分，顾客所有组态配置过程都是在组态环境
15、中进行的，顾客组态后可生成种“组态成果数据库”文献。MCGS运行环境是一种独立的运行系统，它能按照“组态成果数据库”中的组态方式进行多种处理，完毕顾客组态设计的目的和功能。MCGS系统整体框图如图所示：图2. 2 MCGS系统:整体框图2.仿真画面的设计(1) .建立画面在“顾客窗口”中单击“新建窗口”按钮，建立“窗口0”。如图所示:盅工作台：八。65。岐新建工程国主控窗口|4设备窗口魅用户窗口|的实时数据库I分运行策略Il三o(2) .编辑窗口在工作台画面中，包括“主控窗口”、“设备窗口”、“顾客窗口”、“实时数据库”及“运行方略”选项。分别完毕工程命名和属性设置、动画设计、设备连接、编写控
16、制流程、定义数据变量等项组态操作。创立工程后首先应进行控制设备0Q组态，鼠标左键点击“设备窗口”，弹出“设备窗口”画面，双击设备窗口图标，弹出画面如图所示：项目组态画面首先用鼠标左键双击“通用串口父设备”，通用串口父设备是提供串口通讯功能的父设备，每个通讯串口父设备与一种实际的物理串口对应，下面可以挂接所有通过串口连接0设备。详细功能设定如图所示:通用串口设备民性编保基本属性电话连接I检查确认（工）取消（GWJM（三）通用串口设备属性编辑画面然后双击对应的PLC设备，本书以西门子S7-200系列的PLC为例，因此双击“西门子S7200PPI”,把控制设备加入到“通用串口父设备0”0子目录下,如
17、图所示：设备组态画面MCGS的驱动设备库非常丰富，除PLC之外还包括变频器、仪表、模块等。“实时数据库”和“运行方略”可以在工程组态日勺过程中完毕。在进行工程组态之前,首先要建立项目0数据变量。然后根据组态设计规定进行详细操作。.系统原理实物图的建立1.单击工具条中Fl勺“工具箱”办1按钮，打开绘图工具箱。2 .单击绘图工具箱中H勺(插入元件)图标，弹出对象元件管理对话框。3 .根据原理图绘制实物图。4 .MCGS中定义日勺数据对象日勺作用域是全局日勺，像一般意义0全局变量同样,数据对象B各个属性在整个运行过程中都保持有效，系统中的其他部分都能对实时数据库中的数据对象进行操作处理。为了以便顾客
18、对数据变量日勺记录，MCGS组态软件提供了计数检查功能。通过使用计数检查，顾客可清晰的掌握多种类型数据变量的数量及使用状况。定义数据变量，在电动机控制画面中可以看出，需要定义的数据变量有：二个电动机0输入信号。QO.0、Q0.I0由动划Ml和抿市。深入对想要操作的流动块进行设置，定义动画连接，如下图所示:电磁阀开关属性设置5.生成的系统图如图所示串电阻启Sh反摄制动3.通过PLC进行编程，其程序如下:（1） .在MCGS中创立工程后，对控制窗口中0各个元素进行动画组态，由PLC控制程序可知，“起动”按钮对应的地址为“10.1”，“停止”按钮对应B地址为“10.3”,“KM1”对应的地址为“Q0
19、.1”,“KM2”对应的地址为“Q0.2”,“KM2”对应的地址为“Q0.3”。地址分派后，开始对工程进行动画组态。（2） .该工程的动画重要分类：1 .触点（KM1、KM2）的动作：该动画可以用“可见度”来完毕。用绘图工具分别绘制开点图形、和闭点图形FTT,用变量选择窗口生成开点图形B体现式为“设备0_读写QOo（L0（KMl）或“设备（L读写Qoo0”（KM2）或“设备（L读写QOO（L2”然后生成闭点图形B体现式为“设备（L读写QOOO-Ow（KMl）或“设备（L读写Qoo0”（KM2）体现式非零时，设为对应图符可见。这样，当PLC程序运行时，即可完毕触点的接触、断开动作了。2 .电动机
20、旋转动作：这里简介一种新的措施来完毕旋转，即通过“运行方略”和“可见度”配合完毕。详细措施是选中绘制好的旋转图务“旋转1”和喙“旋转2”。在“实时数据库”新增对象“旋转”，设置对象类型为“数值”,对象初值为0。设定“旋转1”W“可见度”，体现式栏选“旋转”，当体现式非零时，设定“对应图符不可见:设定“旋转2”的“可见度”，体现式栏选“旋转”，当体现式非零时，设定“对应图符可见:然后选择“工作台”中的“运行方略”，双击“循环方略”进入“方略组态”窗口。在窗口空白处单击鼠标右键，在弹出选项中，选择“新增方略行”如图所示。策略组态:循环策略*按照设定的时间循环运行方略组态双击图标，进入“体现式条件”
21、窗口，在“体现式”栏中，可以设定方略运行所满足得条件。由控制程序可知，当控制接触器触点KMl闭合日勺时候,电动机开始起动，因此体现式栏应设定为“设备（L读写Q000_0or设备（L读写QOO0”，“条件设置”栏点选体现式的值非0时条件成立，点击确认完毕。用鼠标右键点击空白处，在弹出选项中点击“方略工具箱”，把弹出的J窗口中的J“数据对象”拖入图标匚ZL图标变为“数据对象操作”。双击图标进入“数据对象操作”窗口，在“对应数据对象名称”栏中，填入“起动”，在“值操作”栏中勾选“对象B值”，输入变量为“起动”，点击确认完毕设定，如图所示。数据对象操作3 .接触器线圈变色：根据控制规定，当接触器处在断
22、电状态时，线圈应为绿色，接触器处在通电状态时，线圈应为红色。该动作可以通过“填充颜色”来实现。在工曾窗口中双击线圈，在弹出B“动画组态属性设置”窗口中勾选“填充颜色”，进入填充颜色选项，“KM1”接触器对应的体现式应为“串电阻起动”,“KM2”接触器对应0体现式应为“反接制动”。“分段点0”设为绿色，“分段点1”设为红色，点击确认完毕组态。4 .转动方向显示：建立“串电阻起动”标签和“次序停止”标签，两个标签的动画均用可见度来完毕，其中“串电阻起动”标签可见度体现式为“设备（L读写Q000）”，体现式非零时“对应图符可见二“次序停止”标签可见度体现式为“设备（L读写QoO0”，体现式非零时“对
23、应图符可见”。点击确认完毕组态。五.系统总原理图六.设计总结本次实训历经了一种多星期的时间，实训的目的就是要培养我们自己的动手实践能力，纯熟掌握MCGS组态软件的使用，通过对两台电动机次序起动，次序停止的设计，基本掌握了MCGS的使用，并在此基础上又深入理解了PLC熟悉和掌握了PLC基本指令的使用，掌握了PLC的I/O分派、程序调试等和MCGS软件。在本次课程设计中，学会怎样更好的与老师和同学去交流，在自己熟悉的过程中会发现许多问题，目前对于这学期的课程设计一基于MCGS的PLC四台电机次序起、逆序停系统设计，通过自己的几天努力和同学的探讨，有了初步的对MCGS有了掌握，后来对模拟程序通过了修
24、改和完善。这个的过程我体会到合作的力量，要不是与同学的讨论和设计我想我也很难做出来，我想我们目前的大学上需要这种合作，和自我提高的过程。在实习的过程中老师给我们提出了诸多宝贵意见，非常感谢老师。试验中碰到的问题：当运行时器件不响应。原因：在属性设置时更改了属性参数，而在器件的属性窗口并未对对应附属性参数进行更改，导致参数不时配，进而无法响应。处理措施：把对应时参数更成设置的参数。七.参照文献(1)微型计算机控制技术赖寿宏，机械工业出版社(2)计算机控制系统李正军，机械工业出版社(3)计算机控制系统张德江，机械工业出版社(4) MCGS嵌入版顾客手册，2023年2月(5) HMI试验教材，2023年10月(6)现代电气控制及PLC应用技术王永华，北京航天航空大学出版社
