基于MM440變頻器的交流電機(jī)調(diào)速控制畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文報(bào)告 題 目 基于 MM440變頻器的交流電機(jī)調(diào)速控制摘要本課題是用可編程序控制器 (PLC和變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)工作,由交流電動(dòng)機(jī)帶 動(dòng)流水線工作臺(tái)運(yùn)行,其運(yùn)行轉(zhuǎn)速按一定規(guī)律變化,并可在自動(dòng)運(yùn)行、單速運(yùn)行及調(diào)整 維護(hù)三種狀態(tài)下進(jìn)行切換。AbstractAc motor is controlled by programmable controller (PLC and frequency converter in this topic, assembly line is drived by ac motor, its operation speed changes accord

2、ing to certain rules, and can switch in three states, automatic operation, single speed operation and maintain switch.目錄摘要 . . 1 Abstract . 1 1 變頻器概述 . 3 1.1 概況 . 3 1.1.1 變頻器的工作原理 . 3 1.1.2 三相電機(jī)的調(diào)速原理 . 3 1.2 西門子 MM 440系列變頻器 . . 4 1.2.1 MM440變頻器特點(diǎn) . . 51.2.2 MM440變頻器的控制端子 . . 72 可編程控制器 . 8 2.1 可編程控制器

3、基本知識(shí) . 8 2.2 可編程控制器的特點(diǎn) . 8 2.3 PLC的工作原理 . . 10 2.4 可編程控制器的選擇 . 11 2.4.1 概述 . 12 2.4.2 特點(diǎn) . 122.4.3 西門子 PLC 的基本指令 . . 133 三相電機(jī)的多段速控制 . 18 3.1 控制要求 . 18 3.2 接線圖 . 19 3.3 地址分配表 . 21 3.4 西門子 MM440操作面板 . . 21 3.4.1 操作面板修改設(shè)置參數(shù)的方法 . 22 3.4.2 多段固定頻率控制參數(shù)設(shè)置 . 233.5 PLC 控制程序 . . 244 小結(jié) . 29 致謝 . 30 【參考文獻(xiàn)】 . 31

4、1 變頻器概述1.1 概況1.1.1 變頻器的工作原理變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能 控制裝置。 我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交 直 交方式 (VVVF 變頻或矢量控 制變頻 ,先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源,然后再把直流電源轉(zhuǎn)換 成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中 間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制 4個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器,逆 變部分為 IGBT 三相橋式逆變器,且輸出為 PWM 波形,中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直 流儲(chǔ)能和緩沖無功功率。變頻器的工作原理:利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一 頻

5、率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交 直 交方式(VVVF 變頻或矢量控制變頻 ,先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源,然后再把 直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一 般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制 4個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可 控整流器,逆變部分為 IGBT 三相橋式逆變器,且輸出為 PWM 波形,中間直流環(huán) 節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無功功率。再補(bǔ)充一下,在變頻技術(shù)以前,電機(jī)用的 是直流電調(diào)速,就是改變直流電電 壓,因?yàn)橹绷麟姍C(jī)有電刷,維護(hù)復(fù)雜,還有電 火花 (危險(xiǎn)場(chǎng)合不能用 ,基本淘汰。相對(duì)來說直流調(diào)速,速度更穩(wěn)定,所以還有使

6、用。1.1.2 三相電機(jī)的調(diào)速原理三相交流異步電動(dòng)機(jī)工作原理:三相對(duì)稱繞組,通入三相對(duì)稱交流電,將在空 間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),此磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體,將在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流, 并且轉(zhuǎn)速低于同步速并與同步速方向相同旋轉(zhuǎn)。中國(guó)的工業(yè)用電 (民用也是 50Hz 頻率是 50Hz , 產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)也是 50Hz , 相 當(dāng)于 50/秒 =3000/分,這就決定了電機(jī)的轉(zhuǎn)速是 1500(4極 2對(duì) 。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式是 n=60f/t。注:n 表示電機(jī)轉(zhuǎn)速, f 表示電源頻率 , 我國(guó)為 50赫茲, t 表示電機(jī)磁極對(duì)數(shù)。 變頻電機(jī)的工作原理與三相交流異步電動(dòng)機(jī)工作原理一樣,變頻電機(jī)是通過 改變

7、輸入三相交流電的頻率改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速,變頻是用來調(diào)速的。普通的三相交 流異步電動(dòng)機(jī)也可以作變頻電機(jī)使用,沒有本質(zhì)區(qū)別,只是變頻電機(jī)在頻率的影 響上作了優(yōu)化,變頻電機(jī)的工作頻率一般 5Hz100Hz.1.2 西門子 MM 440系列變頻器MICROMASTER440是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度和轉(zhuǎn)矩的變頻器。 本系列有多 種型號(hào), 額定功率范圍從 120W 到 200kW(恒定轉(zhuǎn)矩 (CT控制方式 , 或者可達(dá) 250kW(可 變轉(zhuǎn)矩 (VT控制方 ,供用戶選用。本變頻器由微處理器控制,并采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT作為功率輸出器件。因此,它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能

8、的多樣性。采用脈 沖頻率可選的專用脈寬調(diào)制技術(shù),可使電動(dòng)機(jī)低噪聲運(yùn)行。全面而完善的保護(hù)功能為變 頻器和電動(dòng)機(jī)提供了良好的保護(hù)。MICROMASTER 440具有缺省的工廠設(shè)置參數(shù),它是給數(shù)量眾多的可變速控制系 統(tǒng)供電的理想變頻傳動(dòng)裝置。由于 MICROMASTER 440具有全面而完善的控制功能, 在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后,它也可用于更高級(jí)的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。MICROMASTER 440既可用于單獨(dú)傳動(dòng)系統(tǒng),也可集成到自動(dòng)化系統(tǒng)中。 圖 1 MICROMASTER 440系列變頻器1.2.1 MM440變頻器特點(diǎn)1、主要特性1、易于安裝2、易于調(diào)試3、牢固的 EMC 設(shè)計(jì)4、可由 IT 電 源供 電

9、5、對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)是快速和可重復(fù)的6、參數(shù)設(shè)置的范圍很廣,確保它可對(duì)廣泛的應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行配置7、電纜連接簡(jiǎn)便8、具有多個(gè)繼電器輸9、具有多個(gè)模擬量輸出 (020mA10、 6個(gè)帶 隔離的 數(shù) 字 輸 入, 并 可切 換 可 NPN/PNP接 線11、 2個(gè) 模 擬輸 入:ADC1:010V, 020mA和 -10至 +10VADC2:010V, 020mA12、 2個(gè) 模 擬輸 入可以作 為 第 7和第 8個(gè)數(shù) 字 輸 入13、 BICO 技術(shù)14、模塊化設(shè)計(jì),配置非常靈活15、開關(guān)頻率高 (傳動(dòng)變頻器可到 16kHz ,因而電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪音低 16、內(nèi)部 RS485接口 (端口 17、詳細(xì)的

10、變頻器狀態(tài)信息和完整的信息功能2、性能特性1矢量控制無傳感器矢量控制 (SLVC帶編碼器的矢量控制 (VC2、 V/f 控制磁通電流控制 (FCC,用于改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)和電動(dòng)機(jī)的控制特性 多點(diǎn) V/f特性3、自動(dòng)再啟動(dòng)4、捕捉再啟動(dòng)5、滑差補(bǔ)償6、快速電流限制 (FCL動(dòng)能,適用于自由脫扣運(yùn)行7、電機(jī)停機(jī)抱閘8、內(nèi)置直流制動(dòng)9、復(fù)合制動(dòng)功能改善了制動(dòng)特性10、內(nèi)置制動(dòng)單元 (框架尺寸 A 至 F 用于電阻制動(dòng) (動(dòng)力制動(dòng) 11、給定值輸入,通過:模擬輸入通訊接口點(diǎn)動(dòng) (JOG功能電動(dòng)電位計(jì)固定頻率12、斜坡函數(shù)發(fā)生器有平滑功能無平滑功能13、工藝調(diào)節(jié)器 (PID14、參數(shù)組轉(zhuǎn)換傳動(dòng)數(shù)據(jù)組 (DDS

11、命令數(shù)據(jù)組和給定值源 (CDS15、自由功能塊16、直流母線電壓調(diào)節(jié)器17、動(dòng)能緩沖18、定位控制的斜坡下降3、保護(hù)特性1、過電壓 /欠電壓保護(hù)2、變頻器過熱保護(hù)3、接地故障保護(hù)4、短路保護(hù)5、 I 2t 電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)6、 PTC/KTY84 電動(dòng)機(jī)保護(hù)1.2.2 MM440 變頻器的控制端子表 1 MM440變頻器的控制端子2 可編程控制器2.1 可編程控制器基本知識(shí)可編程控制器簡(jiǎn)稱 PC (Programmable Controller,它經(jīng)歷了可編程序矩陣控制 器 PMC 、可編程序順序控制器 PSC 、可編程序邏輯控制器 PLC (Programmable Logic Control

12、ler 和可編程序控制器 PC 幾個(gè)不同時(shí)期。為與個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC 相區(qū)別,現(xiàn) 在仍然沿用可編程邏輯控制器這個(gè)老名字。 1987年國(guó)際電工委員會(huì)(International Electrical Committee頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì) PLC 做了如下定義:“PLC 是一種專 門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。 它采用可以編制程序的存儲(chǔ) 器, 用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、 順序運(yùn)算、 計(jì)時(shí)、 計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令, 并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 PLC 及其有 關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體, 易于擴(kuò)展

13、其功能的原則而設(shè) 計(jì)?！笨梢灶A(yù)期,隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入, PLC 在我國(guó)將有更廣闊的應(yīng)用天地。 可編程控制器(PLC 是微電子技術(shù)、繼電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)相結(jié)合 的新型通用的自動(dòng)控制裝置。 PLC 具有體積小、功能強(qiáng)、可靠性高、使用方便、易于編 程控制、適于工業(yè)應(yīng)用環(huán)境等一系列優(yōu)點(diǎn),因此廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的控制系統(tǒng)中,如機(jī) 械制造、電力、交通、輕工、食品加工等行業(yè)。 PLC 既可用于舊設(shè)備改造,也可用于新 產(chǎn)品開發(fā),在機(jī)電一體化、工業(yè)自動(dòng)化等方面應(yīng)用極其廣泛 ?？删幊炭刂破?PLC 廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制。它通過用戶存儲(chǔ)的應(yīng)用程序來控制 生產(chǎn)過程,具有可靠性高、穩(wěn)定性好和實(shí)時(shí)處理能力

14、強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。 PLC 是把計(jì)算機(jī)技術(shù)與 繼電器控制技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來,為工業(yè)自動(dòng)化提供近乎完美的現(xiàn)代化自動(dòng)控制的裝 置。2.2 可編程控制器的特點(diǎn)1 可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不 良,容易出現(xiàn)故障。 PLC 用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器,僅剩下與輸入和 輸出有關(guān)的少量硬件, 接線可減少到繼電器控制系統(tǒng) 1/101/100, 因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù),采 用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造,內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù),具有很高的可靠性。例如 三菱公司

15、生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無故障時(shí)間高達(dá) 30萬小時(shí)。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從 PLC 的機(jī)外電路來說,使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng),和同 等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比,電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一,故 障也就大大降低。此外, PLC 帶有硬件故障自我檢測(cè)功能,出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào) 信息。在應(yīng)用軟件中,應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序,使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣,整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇 怪了。2 硬件配套齊全,功能完善,適用性強(qiáng)PLC 發(fā)展到今天, 已經(jīng)形成了大、 中、小各種規(guī)模的

16、系列化產(chǎn)品,并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、 系列化、模塊化,配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用,用戶能靈活方便地進(jìn)行 系統(tǒng)配置,組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。 PLC 的安裝接線也很方便,一般用接線端 子連接外部接線。 PLC 有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力,可直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器, 可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外,現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的 數(shù)據(jù)運(yùn)算能力,可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn),使 PLC 滲 透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī) 界面技術(shù)的發(fā)展,使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

17、3 易學(xué)易用,深受工程技術(shù)人員歡迎PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī),是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易,編程語 言易于為工程技術(shù)人員接受。 梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接 近,只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟 悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之 門。4 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小,維護(hù)方便,容易改造PLC 的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法。 這種編程方法很有規(guī)律, 很容易掌握。 對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng),梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。 PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯

18、,大大減少了控制設(shè)備外部的接線,使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 及建造的周期大為縮短,同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。5 體積小,重量輕,能耗低以超小型 PLC 為例,新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm ,僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的 大小,因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的 1/21/10。它的重量小于 150g ,功耗僅數(shù) 瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部,是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。2.3 PLC的工作原理1 掃描技術(shù)當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后,其工作過程一般分為三個(gè)階段,即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和 輸出刷新三個(gè)階段。 完成上述三

19、個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。 在整個(gè)運(yùn)行期間, PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。1輸入采樣階段在輸入采樣階段, PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù),并將它們存入 I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后,轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。 在這兩個(gè)階段中,即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化, I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù) 據(jù)也不會(huì)改變。因此,如果輸入是脈沖信號(hào),則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周 期,才能保證在任何情況下,該輸入均能被讀入。2 用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段, PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 (梯形圖 。 在掃描每一條梯形

20、圖時(shí),又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路,并按先 左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算,然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的 結(jié)果,刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài);或者刷新該輸出線圈在 I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài);或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即,在 用戶程序執(zhí)行過程中,只有輸入點(diǎn)在 I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化,而其他 輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在 I/O映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化, 而 且排在上面的梯形圖, 其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形 圖起作用;相反,排在下面的梯形圖,其被刷新的

21、邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè) 掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。3 輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后, PLC 就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間, CPU 按照 I/O映象 區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路, 再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。 這時(shí), 才是 PLC 的真正輸出。同樣的若干條梯形圖,其排列次序不同,執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外,采用掃描用戶 程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然,如果掃描 周期所占用的時(shí)間對(duì)整個(gè)運(yùn)行來說可以忽略,那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。 一般來說, PLC 的掃描周期包括自診斷、通訊等,如下圖所示,即一個(gè)掃描周期等 于自診斷

22、、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時(shí)間的總和2.4 可編程控制器的選擇 目前, PLC 產(chǎn)品大致可分為美國(guó)、歐洲國(guó)家、日本三大主流。在 PLC 選型時(shí),反復(fù) 比較, 編者選中了目前流行的、 有較高性價(jià)比的西門子 S7 200系列小型 PLC 。 該型號(hào) 的 PLC 指令豐富、功能強(qiáng)大,其占有率在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)正處于上升趨勢(shì)。選擇西門子 S7-200的 PLC , CPU224的結(jié)構(gòu)圖如圖 2所示。本機(jī)集成 14 輸入 /10輸出 共 24個(gè)數(shù)字量 I/O點(diǎn)。 可連接 7個(gè)擴(kuò)展模塊, 最大擴(kuò)至 168路數(shù)字量 I/O點(diǎn)或 35路模擬量 I/O 點(diǎn)。 16K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立

23、的 30kHz 高速計(jì)數(shù)器, 2路獨(dú)立的 20kHz 高速脈沖輸出,具有PID 控制 器。 1個(gè) RS485通訊 /編程口,具有 PPI 通訊協(xié)議、 MPI 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。 I/O 端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強(qiáng)控制能力的控制器。 圖 2 S7-200PLC 的結(jié)構(gòu)圖2.4.1 概述S7-200 CN系列 PLC 適用于各行各業(yè),各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。 S7-200 CN系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中,或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控 制功能。因此 S7-200 CN系列具有極高的性能 /價(jià)格比。S7-200 CN系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:極高的可靠性極豐富

24、的指令集易于掌握便捷的操作豐富的內(nèi)置集成功能實(shí)時(shí)特性強(qiáng)勁的通訊能力豐富的擴(kuò)展模塊S7-200 CN 系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到 更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng) 域極為廣泛,覆蓋所 有與自動(dòng)檢測(cè),自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域, 包括各種機(jī) 床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境 保護(hù)設(shè)備等等。如:沖壓機(jī)床磨床印刷機(jī)械橡膠化工機(jī)械中央空調(diào)電梯控制運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)S7-200 CN 系列 PLC 可提供 4個(gè)不同的基本型號(hào)的 8種 CPU 供您使用。2.4.2 特點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)西門子的最新獲獎(jiǎng)的牢固緊湊的塑料外殼易于接線,操作員控制及顯示元件帶前面罩保護(hù)通過安裝孔

25、或標(biāo)準(zhǔn) DIN 導(dǎo)軌可以垂直或水平地安裝在機(jī)柜上。端子排作為固定的接線配件(選用2、質(zhì)量,安全特性國(guó)際標(biāo)準(zhǔn):CPU 22X系列符合 VDE , UL , CSA 和 FM 標(biāo)準(zhǔn)和船籍社船用電器認(rèn)證。在生 產(chǎn)過程中使用的質(zhì)量保證體系已取得 ISO9001認(rèn)證。3、數(shù)據(jù)安全性在內(nèi)部 EEPROM 儲(chǔ)存用戶原程序和預(yù)設(shè)值。另外,在一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間段(典型、 190小時(shí),所有中間數(shù)據(jù)可以通過一個(gè)超 級(jí)電容器保持,如果選配電池 模塊可以確保停 電后中間數(shù)據(jù)能保存 200天(典型值。2.4.3 西門子 PLC 的基本指令1 位邏輯指令主要包括:位邏輯運(yùn)算指令、位操作指令和位測(cè)試指令,邏輯操作結(jié)果 (RLO用以

26、賦值、置位、復(fù)位布爾操作數(shù),也控制定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的運(yùn)行。 置位指令指令執(zhí)行, 將 1狀態(tài)寫入從 bit 地址開始的 n個(gè)位中。一次可以置位 1255個(gè)位。bit 操作數(shù)為 I 、 Q 時(shí), 代表輸入 /輸出映像存儲(chǔ)器I/O位。Bit (位:I 、 Q 、 M 、 V 、 SM 、 T 、 C 、 S 、 Ln (字節(jié)或常數(shù):IB 、 QB 、 MB 、 VB 、 SMB 、 LB 、 AC 、常數(shù)(設(shè)置范圍:1255 復(fù)位指令指令執(zhí)行, 將 0狀態(tài)寫入從 bit 地址開始的 n 個(gè)位中。一次可以復(fù)位 1255個(gè)位。bit 操作數(shù)為 I 、 Q 時(shí), 代表輸入 /輸出映像存儲(chǔ)器 I/O位。立即置

27、位指令指令執(zhí)行, 將 1狀態(tài)寫入從 bit 地址開始的 n個(gè)輸出映像存儲(chǔ)器位中,并不受掃描周期時(shí)段的限制,直接將對(duì)應(yīng)的 PLC 輸出點(diǎn)刷新,輸出點(diǎn)閉合。一次可以立即置位 1128個(gè)位Bit (位:Qn (字節(jié)或常數(shù):IB 、 QB 、 MB 、 VB 、 SMB 、 LB 、 AC 、常數(shù)立即復(fù)位指令 指令執(zhí)行, 將 0狀態(tài)寫入從 bit 地址開始的 n個(gè)輸出映像存儲(chǔ)器位中,并不受掃描周期時(shí)段的限制,直接將對(duì)應(yīng)的 PLC 輸出點(diǎn)刷新,輸出點(diǎn)斷開。一次可以立即復(fù)位 1128個(gè)位(設(shè)置范圍:1128 圖 3 置位復(fù)位指令2 定時(shí)器指令S7 200PLC 的定時(shí)器為增量型定時(shí)器, 用于實(shí)現(xiàn)時(shí)間控制,

28、 可以按照工作方式和時(shí) 間基準(zhǔn)(時(shí)基分類,時(shí)間基準(zhǔn)又稱為定時(shí)精度和分辨率。1、工作方式:按照工作方式,定時(shí)器可分為通電延時(shí)型(TON 保持型(又稱有記憶的 通電延時(shí)型(TONR 、斷電延時(shí)型(TOF 三種類型。2、時(shí)基標(biāo)準(zhǔn):按照時(shí)基標(biāo)準(zhǔn),定時(shí)器又分為 1毫秒、 10毫秒、 100毫秒三種類型,不 同的時(shí)基標(biāo)準(zhǔn),定時(shí)精度、定時(shí)范圍和定時(shí)器的刷新方式不同。1定時(shí)精度:定時(shí)器的工作原理時(shí)定時(shí)器使能輸入有效后,當(dāng)前值寄存器對(duì) PLC 內(nèi)部 的時(shí)基脈沖增 1計(jì)數(shù),最小計(jì)時(shí)單位為時(shí)基脈沖的寬度2延時(shí)范圍:定時(shí)器使能輸入有效后,當(dāng)前值寄存器對(duì)時(shí)基脈沖遞增計(jì)數(shù),當(dāng)計(jì)數(shù)值 大于或等于定時(shí)器的設(shè)定值后, 狀態(tài)位置

29、 1。 從定時(shí)器輸入有效, 到狀態(tài)位輸出有效 經(jīng)過的時(shí)間位定時(shí)時(shí)間。定時(shí)時(shí)間 T 等于時(shí)基乘設(shè)定值,時(shí)基越大,定時(shí)時(shí)間越長(zhǎng), 但精度越差3定時(shí)器的刷新方式:1毫秒定時(shí)器每隔 1毫秒定時(shí)器刷新一次, 定時(shí)器刷新與掃描周 期和程序處理無關(guān)。掃描周期較長(zhǎng)時(shí),定時(shí)器一個(gè)周期內(nèi)可能多次被刷新(多次改 變當(dāng)前值10毫秒定時(shí)器在每個(gè)掃描周期開始時(shí)刷次年。每個(gè)掃描周期之內(nèi),當(dāng)前值不變 100毫秒定時(shí)器時(shí)定時(shí)器指令執(zhí)行時(shí)被刷新, 下一條執(zhí)行的指令即可使用刷新后 的結(jié)果, 但應(yīng)當(dāng)注意, 如果該定時(shí)器的指令不是每個(gè)周期都執(zhí)行 (比如條件跳轉(zhuǎn)時(shí) , 定時(shí)器就不能及時(shí)刷新,可能會(huì)導(dǎo)致出錯(cuò)CPU22X 系列 PLC 的

30、256個(gè)定時(shí)器分屬 TON(TOF和 TONR 工作方式,以及三 種時(shí)基標(biāo)準(zhǔn), TOF 與 TON 共享一組定時(shí)器,不能重復(fù)使用。 詳細(xì)分類方法及定時(shí)范 圍見下表 2所示。表 2 定時(shí)器工作方式及類型 使用定時(shí)器時(shí)應(yīng)參照上表的時(shí)基標(biāo)準(zhǔn)和工作方式合理選擇定時(shí)器編號(hào), 同時(shí)要考慮 刷新方式對(duì)執(zhí)行程序的影響。3、下面從原理、應(yīng)用等方面分別敘述通電延時(shí)型(TON 、保持型(TONR 、斷電 延時(shí)型(TOF 等三種類型定時(shí)器的使用方法。1通電延時(shí)型定時(shí)器(TON 。當(dāng)使能端(IN 輸入有效時(shí),定時(shí)器開始計(jì)時(shí),當(dāng) 前值從 0開始遞增,大于或等于設(shè)定值(PT 時(shí),定時(shí)器輸出狀態(tài)位置為 1, (輸出觸 電有效

31、 ,當(dāng)前值的最大值為 32767. 使能端無效(斷開時(shí),定時(shí)器復(fù)位(當(dāng)前值清零, 輸出狀態(tài)位置為 0 。一般用于單一時(shí)間間隔的定時(shí)。通電延時(shí)型定時(shí)器應(yīng)用程序如下圖所示 圖 4 通電延時(shí)定時(shí)器其中 IN 是使能輸入端, 編程范圍 T0T255; PT 是設(shè)定值輸入端, 最大預(yù)置值 32767; PT 數(shù)據(jù)類型:INT 。2 、保持型定時(shí)器(TONR 。使能端(IN 輸入有效時(shí)(接通 ,定時(shí)器開始計(jì)時(shí), 當(dāng)前值遞增,當(dāng)前值大于或等于設(shè)定值(PT 時(shí),輸出狀態(tài)位置為 1,使能端輸入無效 (斷開時(shí),當(dāng)前值保持(記憶 ,使能端(IN 再次接通有效時(shí),在原記憶值的基礎(chǔ) 上遞增計(jì)時(shí)。有記憶通電演示型(TON

32、R 電視前采用線圈的復(fù)位指令(R 進(jìn)行復(fù)位 操作,當(dāng)復(fù)位線圈有效時(shí),定時(shí)器當(dāng)前值清零, 輸出狀態(tài)位置為 0。 一般用于故障時(shí)間 后的時(shí)間延時(shí)。3 、 斷電延時(shí)型定時(shí)器 (TOF 。 使能端 (IN 有效時(shí), 定時(shí)器輸出狀態(tài)位立即置 1, 當(dāng)前值復(fù)位(為 0 。使能端(IN 斷開時(shí),開始計(jì)時(shí),當(dāng)前值從 0遞增,當(dāng)前值到達(dá) 預(yù)置值時(shí),定時(shí)器狀態(tài)位復(fù)位置 0,并停止計(jì)時(shí),當(dāng)前值保持。一般用于累計(jì)許多時(shí)間 間隔。3 子程序調(diào)用指令格式及功能見表 3。表 3 子程序調(diào)用指令 說明:子程序調(diào)用指令編寫在主程序中,子程序返回編寫在子程序中。子程序標(biāo)號(hào) n 的范圍是 063。子程序可以不帶參數(shù)調(diào)用,也可以帶參

33、數(shù)調(diào)用。無條件子程序返回指令(RET 為自動(dòng)默認(rèn),不需要在子程序結(jié)束時(shí)輸入任何代 碼。子程序調(diào)用可嵌套,嵌套深度最多為 8層。 3 三相電機(jī)的多段速控制3.1 控制要求用可編程序控制器 (PLC和變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)工作,由交流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)流水線 工作臺(tái)運(yùn)行,交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速變化情況如下圖 5所示,且能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。本課題所用三相交流異步電機(jī)參數(shù):電機(jī)額定功率 0.180.23KW,額定電壓 380V , 額定電流 0.881.24A,額定頻率 50HZ ,電機(jī)額定轉(zhuǎn)速 13301880r/min。 圖 5 電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速變化情況表根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速變化的情況,利用“單速運(yùn)行、自動(dòng)運(yùn)行、調(diào)整維護(hù)

34、”選 擇開關(guān) S1切換電機(jī)工作狀態(tài)。(1當(dāng)選擇開關(guān)處于“自動(dòng)運(yùn)行”位,編制半自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行程序,按下 SB0啟動(dòng)按 鈕,交流電動(dòng)機(jī)以 n1啟動(dòng),經(jīng)過 T1時(shí)間后,交流電機(jī)以減速停止,再以 n2反向啟動(dòng), 以此方式工作,直至 n5結(jié)束(即:半自動(dòng)循環(huán) 。任何時(shí)刻按停止按鈕電機(jī)立刻減速停 止。電機(jī)加速度時(shí)間 1.5s, 減速時(shí)間 1.5s ,各檔速度、時(shí)間數(shù)據(jù)分別見表 4。(2當(dāng)選擇開關(guān)處于“單速運(yùn)行”位,可單獨(dú)選任一檔速度恒速運(yùn)行,按第一段速 啟動(dòng)按鈕 SB1啟動(dòng),交流電機(jī)以 n1速度啟動(dòng) , 按啟動(dòng)按鈕 SB5啟動(dòng),交流電機(jī)以 n5速度啟動(dòng)。按停止按鈕停止。(3選擇開關(guān)處于“調(diào)整維護(hù)”位,電機(jī)檢

35、修或調(diào)整時(shí)可采用點(diǎn)進(jìn)和點(diǎn)退控制,電 機(jī)選用 n1轉(zhuǎn)速。(4 、變頻器頻率設(shè)置估算公式 f = n P /60(保留一位小數(shù)點(diǎn) 。 “ f ”為變頻器設(shè)置 頻率, “ n ”為電機(jī)轉(zhuǎn)速, “ P ”為極對(duì)數(shù)。表 4 速度變化(單位:轉(zhuǎn) /分 1、設(shè)計(jì) PLC 變頻器交流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的電氣接線圖。2、設(shè)計(jì) PLC 輸入、輸出地址表。3、按技術(shù)要求設(shè)計(jì) PLC 梯形圖。4、將編制的程序輸入 PLC 機(jī)內(nèi),按技術(shù)要求調(diào)試運(yùn)行。5、設(shè)置變頻器有關(guān)參數(shù)。6、根據(jù)電氣接線圖接線,調(diào)試、運(yùn)行系統(tǒng)。7、排除系統(tǒng)在調(diào)試、運(yùn)行中出現(xiàn)的故障。3.2 接線圖電機(jī)與電源線接線示意圖: 圖 6 電機(jī)與電源線接線示意圖 P

36、LC 與變頻器接線圖: 圖 7 PLC與變頻器接線圖3.3 地址分配表表 5 I/O口分配表 3.4 西門子 MM440操作面板 圖 8 西門子 MM440變頻器操作面板變頻器 MM440系列 (MicroMaster440 是德國(guó)西門子公司廣泛應(yīng)用與工業(yè)場(chǎng)合的多 功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器。它采用高性能的矢量控制技術(shù),提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動(dòng)態(tài)特 性,同時(shí)具備超強(qiáng)的過載能力,以滿足廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合。對(duì)于變頻器的應(yīng)用,必須首先 熟練對(duì)變頻器的面板操作,以及根據(jù)實(shí)際應(yīng)用,對(duì)變頻器的各種功能參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。 表 6 操作面板上的數(shù)據(jù)3.4.1 操作面板修改設(shè)置參數(shù)的方法MM440在缺省設(shè)置時(shí), 用 BOP 控制電動(dòng)機(jī)的功能是被禁止的。 如果要用 BOP 進(jìn)行控 制, 參數(shù) P0700應(yīng)設(shè)置為 1, 參數(shù) P1000 也應(yīng)設(shè)置為 1。 用基本操作面板 (BOP可以修 改任何一個(gè)參數(shù)。修改參數(shù)的數(shù)值時(shí), BOP 有時(shí)會(huì)顯示“ busy ” , 表明變頻器正忙于處理優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)。 下面就以設(shè)置 P1000=1的過程為例, 來介紹