[畢業(yè)設計精品]PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)設計與調(diào)試

1、西門子plc課程設計專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 姓 名： 學 號： 設計題目：plc控制變頻調(diào)速系統(tǒng)設計與調(diào)試設計報告格式20分設計內(nèi)容60分10分10分總計得分封面3頁面布局5目錄格式3圖表質(zhì)量4間距、行距、字體6工藝過程分析8系統(tǒng)控制要求8i/o分配5設備選型5電氣原理圖系統(tǒng)程序設計10動手實踐能力10總印象評分10主電路8控制電路8外圍接線圖8 目 錄第一章 緒論.1第二章 課程設計內(nèi)容.22.1 設計要求.22.2 設計任務和目的.22.3 系統(tǒng)控制求.22.4 控制系統(tǒng)的i/o點.3第3章 總體設計方案.43.1 選擇機型.43.2 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu).4 3.2.1 系統(tǒng)主電

2、路圖.4 3.2.2 系統(tǒng)控制電路圖.4 3.2.2 系統(tǒng)外圍接線圖.43.3 設計步驟.53.4 系統(tǒng)流程框圖.6第4章 硬件部分設計.74.1 輸出規(guī)格.74.2 標度變換.74.3 變頻器參數(shù)設置表.7第五章 軟件部分設計.85.1 程序的主體.8 5.1.1 控制主程序.8 5.1.2 0-20秒上升子程序.。.9 5.1.3 3o-40秒下降子程序.10 5.1.4 60-65秒下降子程序.10第六章 調(diào)試過程和結(jié)果.126.1 調(diào)試過程.126.2 調(diào)試結(jié)果.12第7章 心得體會.13第8章 參考文獻.14西門子plc課程設計：plc控制變頻調(diào)速系統(tǒng)設計與調(diào)試第一章 緒論可編程控制

3、器（plc）是在計算機技術、通信技術和繼電器控制技術的發(fā)展基礎上開發(fā)出來的，現(xiàn)已廣泛應用于工業(yè)控制的各個領域。它以微處理器為核心，用編寫的程序進行邏輯控制、定時、計數(shù)和算術運算等，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來控制機械設備或生產(chǎn)過程。如今，plc在我國各個工業(yè)領域中的應用越來越廣泛。在就業(yè)競爭日益激烈的今天，掌握plc設計和應用是從事工業(yè)控制研發(fā)技術人員必須掌握的一門專業(yè)技術。任何生產(chǎn)機械電氣控制系統(tǒng)的設計，都包括兩個基本方面：一個是滿足生產(chǎn)機械和工藝的各種控制要求，另一個是滿足電氣控制系統(tǒng)本身的制造、使用以及維修的需要。因此，電氣控制系統(tǒng)設計包括原理設計和工藝設計兩個方面。前者決定一臺設

4、備使用效能和自動化程度，即決定著生產(chǎn)機械設備的先進性、合理性，而后者決定著電氣控制設備生產(chǎn)可行性、經(jīng)濟性、外觀和維修等方面的性能。在現(xiàn)代控制設備中，機-電、液-電、氣-電配合得越來越密切，雖然生產(chǎn)機械的種類繁多，其電氣控制設備也各不相同，但電氣控制系統(tǒng)的設計原則和設計方法基本相同。在最大限度滿足生產(chǎn)設備和生產(chǎn)工藝對電氣控制系統(tǒng)要求的前提下，力求運行安全、可靠，動作準確，結(jié)果簡單、經(jīng)濟，電動機及電氣元件選用合理，操作、安裝、調(diào)試和維修方便。要完成好電氣控制系統(tǒng)的設計系統(tǒng)，除要求我們掌握必要的電氣設計基礎知識外，還要求我們必須經(jīng)過反復實踐，深入生產(chǎn)現(xiàn)場，將我們所學的理論知識和積累的經(jīng)驗技術應用到設

5、計中來。本次課程設計正是本著這一目的而著手實施的實踐性環(huán)節(jié)，它是一項初步的模擬工程訓練。通過這次課程設計，我感到更深地了解一般電氣控制系統(tǒng)的設計要求、設計內(nèi)容和設計方法。第二章 課程設計內(nèi)容2.1 設計要求1.確定控制方案，選擇plc和變頻器。2.畫出電氣控制線路原理圖。3.設計程序4.完成plc控制系統(tǒng)梯形圖軟件及其語句表的編制任務。5.在實驗室條件下，通過試驗調(diào)試初步驗證其程序的正確性。2.2 設計任務和目的1.了解plc控制變頻調(diào)速系統(tǒng)。2.了解s7-200系列cpu加mm440變頻器參數(shù)設置。3.了解電氣控制系統(tǒng)設計的基本原則、內(nèi)容與一般步驟。4.掌握plc控制變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試基本過程

6、及方法。 2.3 系統(tǒng)控制要求1.變頻調(diào)速器受010v輸入電壓控制；0v輸出頻率為0hz，對應同步轉(zhuǎn)速為0 r/min；5v輸出頻率為50hz，對應同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min；10v輸出頻率為100hz，對應同步轉(zhuǎn)速為3000 r/min；輸入電壓與輸出頻率按線性關系變化。 2.要求輸出轉(zhuǎn)速按函數(shù)變化，請編寫梯形圖控制程序，并完成調(diào)試。圖2.3 轉(zhuǎn)速與時間的函數(shù)關系3.改變輸出轉(zhuǎn)速時間的變化函數(shù)，重復上述過程. 2.4 控制系統(tǒng)的i/0點圖2.4 控制系統(tǒng)i/0分配圖第三章 總體設計方案本次設計是實現(xiàn)控制變頻調(diào)速系統(tǒng)，選用plc和變頻器的組合可完成數(shù)字量的輸入，實現(xiàn)模擬量和數(shù)字量的輸出控制

7、。可以通過對頻率的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)對速度的控制，使得速度變化更加平滑和實現(xiàn)精確調(diào)速。3.1 選擇機型本次設計采用西門子s7-200系列plc進行控制，從以上分析可以知道，該系統(tǒng)只需開關量輸入點2個，模擬量輸出點1個。參照西門子s7-200產(chǎn)品目錄及市場實際價格，選用主機為cpu224xp(2個模擬量輸入，1個模擬量輸出)，本系統(tǒng)變頻器采用西門子mm440通用變頻器。3.2 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)由plc和變頻器組成的控制系統(tǒng)，開關量輸入端由兩輸入，開始與停止按鈕；plc輸出端是從010v的模擬量作為變頻器的輸入。實現(xiàn)如下控制：0v輸出頻率為0hz，對應同步轉(zhuǎn)速為0r/min; 5v輸出頻率為50hz，對應同步

8、轉(zhuǎn)速為1500r/min; 7.5v輸出頻率為75hz,對應同步轉(zhuǎn)速為2250r/min;10v輸出頻率為100hz，對應同步轉(zhuǎn)速為3000r/min。3.2.1 系統(tǒng)主電路圖圖3.3.1 系統(tǒng)主電路圖3.2.2 系統(tǒng)控制電路圖圖3.3.2 系統(tǒng)控制電路圖3.2.3 系統(tǒng)外圍接線圖圖3.2.3 外圍接線圖3.3 設計步驟(1) 使用plc的兩個輸入點i0.0和i0.1分別作為系統(tǒng)的啟動和停止信號的輸入點；(2) 使用plc的一個模擬量輸出點aqwo作為使電機正轉(zhuǎn)啟動的輸出信號，接到mm440變頻器的ain1+，ain1-端子上；(3) 調(diào)節(jié)變頻器使其輸出頻率受模擬量輸入電壓控制；(4) 然后編

9、制輸出按時間函數(shù)循環(huán)的梯形圖程序；(5) 最后調(diào)試并運行。3.4 系統(tǒng)流程框圖圖4.5 系統(tǒng)流程框圖第四章 硬件部分設計4.1 輸出規(guī)格圖4.1 輸出規(guī)格圖如果設置值超過下面提供的規(guī)定，將發(fā)生輸出設置錯誤，并將輸出有輸出保持功能規(guī)定的輸出量。根據(jù)設計要求選取輸出范圍:010 v.4.2 標度變換輸出范圍:010v所對應的十進制數(shù)為:0000032000標度變換公式：v=aiwo/32004.3 變頻器參數(shù)設置表 圖4.3 變頻器參數(shù)設置圖第五章 軟件部分設計系統(tǒng)的軟件設計是根據(jù)系統(tǒng)給定的時間函數(shù)運行的，所以軟件的設計主要是以時間原則來設計。5.1 程序的主體（1） 控制主程序（2） 0-20秒

10、上升子程序（3） 30-40秒下降子程序（4） 60-65秒下降子程序5.1.1 控制主程序ld i0.0an i0.1o m0.0= m0.0network 2 ld m0.0an t37ton t37, 650network 3 ld m0.0aw= t37, 200aw= t37, 300aw= t37, 400aw= t37, 600aw= t37, 650call sbr_2:sbr25.1.2 0-20秒上升子程序ld sm0.0an t96ton t32, 5r c3, 1network 2 ld t32= m0.1ton t96, 5network 3 ld m0.1ld c1

11、ctu c1, 2000network 4 ld sm0.0movd 12, vd70dtr vd70, vd70network 5 ld sm0.0itd c1, vd60dtr vd60, vd60movr vd60, vd80*r vd70, vd80round vd80, vd80network 6 ld sm0.0dti vd80, vw90movw vw90, aqw05.1.3 30-40秒子下降程序ld sm0.0an t96ton t32, 5r c1, 1network 2 ld t32= m0.2ton t96, 5network 3 ld m0.2ld c2ctu c2

12、, 1000network 4 ld sm0.0movd 16, vd20dtr vd20, vd20network 5 ld sm0.0itd c2, vd10dtr vd10, vd10movr vd10, vd30*r vd20, vd30network 6 ld sm0.0movd 24000, vd50dtr vd50, vd50*r -1.0, vd30+r vd50, vd30round vd30, vd30network 7 ld sm0.0dti vd30, vw40movw vw40, aqw05.1.4 60-65秒下降子程序ld sm0.0an t96ton t32,

13、5r c2, 1network 2 ld t32= m0.3ton t96, 5network 3 ld m0.3ld c3ctu c3, 500network 4 ld sm0.0movd 16, vd120dtr vd120, vd120network 5 ld sm0.0itd c3, vd110dtr vd110, vd110movr vd110, vd130*r vd120, vd130network 6 ld sm0.0movd 8000, vd150dtr vd150, vd150*r -1.0, vd130+r vd150, vd130round vd130, vd130net

14、work 7 ld sm0.0dti vd130, vw140movw vw140, aqw0第六章 調(diào)試過程及結(jié)果6.1 調(diào)試過程1.先將plc程序傳入s7-200plc中，只連接啟動與停止開關，先不與變頻器相連接，以免輸出電壓不正確導致變頻器出錯。2.按下啟動按鈕，然后用萬用表測模擬量i/0模塊的兩點間的電壓，看是否按照規(guī)定曲線運行，如果運行正確則證明plc部分調(diào)試成功。3.連接plc的輸出點與變頻器的輸入點，并且調(diào)試好變頻器的參數(shù)設置。4.最后打開啟動按鈕，電機正常運行，并且按照給定的時間函數(shù)循環(huán)運行。顯示的最大頻率是75hz。6.2 調(diào)試結(jié)果系統(tǒng)按照給定的時間函數(shù)連續(xù)循環(huán)運行，如圖所示

15、，由此說明系統(tǒng)設計合理可靠，此設計完全符合設計要求。第七章 心得體會通過本次課程設計，對s7-200系列plc的特點有了更深的理解。利用了s7-200系列plc的特點，對按鈕、開關等輸入/輸出，模擬量輸入/輸出進行控制，實現(xiàn)了變頻器在控制作用下的變頻調(diào)速。在本次課程設計的實踐環(huán)節(jié)中，我更深刻地理解和掌握了電器控制及可編程控制器(plc)的理論知識和動手技能。參閱了大量的電器控制及可編程控制器(plc)系統(tǒng)設計的書籍資料，查詢了大量的圖表、程序和數(shù)據(jù)，使得課程設計的方案和數(shù)據(jù)更為翔實和準確，力求科學嚴謹，使本次以變頻器為主題的課程設計精益求精。經(jīng)歷第一周的查閱資料，讓我了解了更多關于西門子s7-200和變頻器方面的資料，讓我了解了大概的選型和注意事項，第二周開始自己動手做，參照一些編程試著去編一個程序，資料上查到的是歐姆龍或者是三菱的編程語句，但是通過他們的編程思路，我們可以借鑒到自己的s7-200程序中，編程序的過程中遇到了很多問題，通過不斷的問同學，反復的思考，調(diào)試，終于編出了