专业课综合课程设计

专业课综合课程设计说明书

系部：信息与控制工程学院

专业：自动化

班级：

学生姓名:

学号:

2013年12 月12 日

第一部分PLC控制与应用部分 (3)

1 设计任务与要求 (3)

2 设计方案 (3)

3 硬件设计 (5)

3.1 主要选择的设备:S7-200PLC (5)

3.2 I/O地址分配表：输入/输出的地址分配表如下 (6)

3.3 PLC外围接线图 (6)

4 软件设计 (9)

4.1 编程软件的应用STEP7-MICRO/WIN V4.0 (9)

4.2 其他软元件的地址分配表 (11)

5 小结 (11)

6 参考文献 (12)

7 附录 (12)

第二部分过程控制部分 (17)

1 设计任务与要求 (17)

1.1 设计任务 (17)

1.2 设计要求 (17)

2 设计方案 (17)

2.1合成一氧化氮的流程进行自控设计 (17)

2.1.1串级控制系统示例 (17)

2.1.2生产过程流程图 (18)

2.1.3 串级控制系统的框图 (18)

2.1.4 串级控制的结构特点 (18)

2.1.5 串级控制系统的传递函数 (19)

2.1.6 串级控制与单回路控制的比较分析 (19)

2.1.7 串级控制系统的投运和参数整定 (20)

2.2 PID调节器参数整定 (20)

2.2.1 试凑法确定PID (20)

3 小结 (21)

4 参考文献 (21)

第三部分工厂供电部分 (22)

1 设计任务与要求 (22)

1.1 设计任务 (22)

1.2 设计要求 (22)

2 问题分析 (22)

2.1 计算全厂的计算负荷和计算电流 (22)

2.2 计算变电所高压10k V母线上K—1点短路的三相短路电流和短路容量。 (23)

2.3 选择高压户内真空断路器的型号和规格 (24)

第四部分电力拖动部分 (24)

1 设计任务与要求 (24)

2 设计方案 (25)

3 硬件设计 (25)

4 小结 (27)

5 参考文献 (28)

第一部分PLC控制与应用部分

1 设计任务与要求

本设计是采用PLC来完成课题设计的，目的是进一步熟悉逻辑电路、脉冲发生电路的的设计方法；熟悉相关数字芯片的功能和使用方法；设计四路彩灯控制器。该控制器实现以下功能：四路彩灯从左向右逐次渐亮，间隔为1秒。四路彩灯从右向左逐次渐灭，间隔为1秒。四路彩灯同时点亮，时间为0.5秒，然后同时变暗，时间为0.5秒, 反复4次。在我们日常生活中，无论是美化，亮化工程，还是企业的广告宣传,都借助与彩灯的形势，使得各个城市的夜晚光彩夺目，缤彩纷呈。这些彩灯可以是用霓虹灯管制成各种形状和各种颜色的灯管，也可以是用白炽灯或者日光做光源，照亮大幅或巨幅的宣传画彩灯控制可以达到宣染效果，我们要通过控制全部灯或者部分彩灯的亮和灭，闪烁的频率，灯的亮度及灯光流的方向来实现彩色广告屏的功能。

2 设计方案

彩灯广告屏，其示意图如（图1）所示：

对彩灯控制器的要求如下：

广告屏中间部分有8根彩灯管，从左到右排列，编号1-8。系统启动以后，灯管点亮的顺序依次为：1-2-3-4-5-6-7-8号，时间间隔为1秒，8根彩灯管全亮后，持续10秒，然后按照8-7-6-5-4-3-2-1号的顺序依次熄灭，时间间隔为1秒。灯管全熄灭后等待2秒，在从8号灯管开始，按照8-7-6-5-4-3-2-1号的顺序依次点亮，时间间隔为1秒，灯管全亮后，持续20秒，再按照1-2-3-4-5-6-7-8号的顺序熄灭，时间间隔仍为1秒，灯管全熄灭后等待2秒，再重新开始上述的过程的循环。广告屏四周安装有24只流水灯，4只一组，共分成6组即（Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ-Ⅴ-Ⅵ）。系统启动以后，按照从Ⅰ-Ⅵ顺序，间隔为1秒点亮并循环。18秒后，按照Ⅵ-Ⅰ的顺序，

依次点亮并进行循环。再按照Ⅰ-Ⅵ的顺序循环往复，直到系统停止工作。

系统用启动按钮和停止按钮操作，并有单步/连续控制。

3 硬件设计

3.1 主要选择的设备:S7-200PLC

我们选取的PLC是西门子生产的S7-200.下面对S7-200做出简要的说明：S7-200系列是一类可编程逻辑控制器（Micro PLC）。这一系列产品可以满足多种多样的自动化控制需要，下图展示一台S7-200 Micro PLC的 CPU22*系列PLC的CPU外型图，具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令，使得S7-200可以近乎完美地满足小规模的控制要求。此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时，具有很强的适应性。

图2 S7-200 CPU外型图

S7-200 CPU模块包括一个中央处理器单元（CPU）、电源以及数字量I/O点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。

CPU负责执行程序和存储数据，以便对工业自动控制任务或过程进行控制。

输入和输出是系统的控制点：输入部分从现场设备（例如传感器或开关）中采集信号，输出部分则控制泵、电机、以及工业过程中的其他设备。

电源向CPU及其所连接的任何模块提供电力。

通讯端口允许将S7-200CPU同编程器或一些设备连接起来。

状态信号灯显示了CPU的工作模式（运行或停止），本机的I/O的当前状态，以及检查出来的系统错误。

通过扩展模块可以增加CPU的I/O点数（CPU221不可以扩展）。

通过扩展模块可以提供其通讯功能。

一些CPU具有内置实时时钟，其他CPU 需要实时时钟卡。

EEPROM卡可以存储CPU程序，也可以将一个CPU中的程序传送到另一个CPU中。

通过可选的插入式电池盒可延长RAM中的数据存储时间。

一个基本的S7-200 Micro PLC。它包括一个S7-200 CPU 模块，一台个人计算机（PC），STEP 7-Micro/WIN32(3.1版)编程软件，以及一条通讯电缆。

为了使用个人计算机（PC），你必须以下一种设备：

由于实际控制中，总共有4个输入点和14个输出点，而CPU226有24个输入点和16个输出点，所以它完全可以满足条件。

3.2 I/O地址分配表：输入/输出的地址分配表如下

3.3 PLC外围接线图