基于PLC的電機調(diào)速控制系統(tǒng)

限制系統(tǒng)課程設計項目名稱：以西門子S7-200為核心的電機速度監(jiān)控系統(tǒng)學生姓名/學號：盧澤濤1307300108吳鐘森1307300105夏杰東1307300107指導老師：黃崢班級電氣133專業(yè)名稱電氣工程及其自動化提交日期2016年12月15日答辯日期2016年12月15日系統(tǒng)整體功能說明及軟硬件選型 1、通過PLC限制變頻器，實現(xiàn)遠程方式限制限制鼠籠式異步電動機的正反轉(zhuǎn)及速度。2、將編碼器中與轉(zhuǎn)速相對應的輸出電壓采集到PLC中。3、通過PLC編寫PID限制程序，限制電機的轉(zhuǎn)速。4、應用觸摸屏組態(tài)軟件設計限制系統(tǒng)的界面，與PLC進行動態(tài)連接，可在界面中限制電機的轉(zhuǎn)速，顯示變頻器的頻率、電機的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)、實際轉(zhuǎn)速等。5、設置電機的正常轉(zhuǎn)速范圍（上、下限），當電機轉(zhuǎn)速超出正常范圍時，停機并報警，并可復位報警信號。6、軟硬件選型說明表如下：序號名稱數(shù)量備注1西門子PLC編程軟件STEP7

軟件2MCGS組態(tài)軟件軟件3PLC1臺S7-200PLC4變頻器1臺歐姆龍變頻器3G3JV5電機1臺鼠籠式電動機6下載電纜1根7通信電纜1根PC/PPI+I/O點與輸入輸出設備對應關(guān)系表PLC與變頻器對應接線表PLC端口變頻器端口備注Q0.0S1限制電機正轉(zhuǎn)Q0.1S2限制電機反轉(zhuǎn)1LSC供應頻率指令電源VFRV為PLC模擬電壓輸出端，F(xiàn)R為變頻器模擬電壓接收端（0--10V）MFC公共端互連組態(tài)軟件與PLC通信關(guān)系表組態(tài)參數(shù)PLC各寄存器備注正轉(zhuǎn)按鈕寫M0.0限制電機正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)按鈕寫M0.1限制電機反轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)速輸入寫VD0同步輸入修改電機轉(zhuǎn)速電機頻率讀VD2實時顯示電機頻率電機轉(zhuǎn)速讀VD4實時顯示電機當前轉(zhuǎn)速另外，變頻器U、V、W端口分別接電機A、B、C三相，如圖：系統(tǒng)的原理圖，包括主電路和限制電路。PCPC組態(tài)軟件運行窗口西門子S西門子S7-200PLC歐姆龍變頻器歐姆龍變頻器3G3JV鼠籠式鼠籠式異步電動機帶有電壓帶有電壓模擬輸出的測速表軟硬件相關(guān)設置的說明軟件相關(guān)設置：MCGS組態(tài)軟件與西門子s7-200PLC連接相關(guān)設置如下：歐姆龍變頻器參數(shù)設置：n01=08；n02=01；n03=02；n32=0.4程序功能的具體說明1、MCGS組態(tài)設計，設計的界面以及功能如下：（1）電機運轉(zhuǎn)前必需先輸入轉(zhuǎn)速（例如800r/min）然后點擊正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)按鈕，為了平安，在電機轉(zhuǎn)向切換時，先按停止，待電機停下再進行轉(zhuǎn)向變換。（2）該組態(tài)設置了電機轉(zhuǎn)速報警，大于上限值（例如|1200|r/min）時停機報警。（3）該組態(tài)可精準轉(zhuǎn)換編碼器轉(zhuǎn)速對應頻率。（4）PID限制參數(shù)于PLC程序中編好，采納效果最好的一組。（5）各參數(shù)設置詳見上文第四硬件設置部分。2、西門子s7-200PLC原程序具體說明如下：（見下頁）（1）主程序詳解：//調(diào)用子程序SBR_0，初始化PID模塊//限制電機正轉(zhuǎn)//限制電機反轉(zhuǎn)（2）子程序SBR_2詳解//將輸入轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為0—1的大小，并保存至AC1（3）子程序SBR_0詳解（PID模塊初始化）：//過程變量值PVn=0.75//比例項增益Kc=50.0//采樣周期Ts=0.1s//積分時間常數(shù)T1=10.0min//微分時間常數(shù)Td=0.0//將SMB35定時器設置為100ms//使能、調(diào)用中斷程序（4）中斷程序INIT_0詳解：//將模擬量輸入值AIW0轉(zhuǎn)換為雙整數(shù)//將AC0雙整數(shù)轉(zhuǎn)換為實數(shù)//AC0/285.0=實際頻率保存至VD2//AC0/10.81=實際轉(zhuǎn)速保存至VD4//AC0/32000=“-1--1”//推斷AC0＜0若小于，則乘以-1，變正數(shù)//將AC0的值傳送到VD100過程變量值PVn處//調(diào)用子程序SBR_2//將AC1的值傳送到VD104給定值SPn處調(diào)試過程：調(diào)試階段的問題分析，解決措施，測試記錄以及結(jié)果分析。運用變頻器干脆限制轉(zhuǎn)速，測得的一組試驗數(shù)據(jù)如下表：轉(zhuǎn)速V(r/min)模擬電壓輸入U(v)VIW0（AD轉(zhuǎn)換值）VIW0/V(倍數(shù))3061330010.786022650010.798933965010.80119041286010.81148351609010.8417285.831873010.84分析數(shù)據(jù)可得：AD轉(zhuǎn)換值與實際轉(zhuǎn)速倍數(shù)大約在10.81；1728r/min為最大轉(zhuǎn)速，對應VIW0為18730；輸入轉(zhuǎn)速V/最大轉(zhuǎn)速Vmax->“0-1”；“0-18730”*1.7084->“0-32000”。2、由數(shù)據(jù)分析換算關(guān)系，可用于程序編寫設計運用，使調(diào)速、速度監(jiān)控更加精確。小組成員收獲體會、系統(tǒng)存在的問題和進一步的改進看法1、小組成員分工：（1）盧澤濤主要負責PLC程序設計編寫；（2）吳鐘森主要負責MCGS組態(tài)界面設計；（3）夏杰東主要負責硬件接線，變頻器參數(shù)設置；（4）三人合作一起完成調(diào)試階段，數(shù)據(jù)記錄，問題分析，解決措施，改進建議，報告撰寫等。系統(tǒng)存在的問題及進一步改進：目前電機轉(zhuǎn)速波動較大，在±50r/min左右。改進看法：可以在采樣時進行濾波，即提中學斷采樣速度，每10才采樣值相加，再去平均值，可較好的抑制波動。3、成員收獲體會：（1）盧澤濤：本次課程設計我主要負責PLC程序編寫，設計系統(tǒng)整體原理思路，撰寫報告等。從本次限制系統(tǒng)的課程設計中，我對西門子s7-200的編程指令，功能模塊（PID指令），系統(tǒng)原理設計等更加熟識了，對變頻器的基本參數(shù)設定、對MCGS組態(tài)界面設計，搭建與PLC的通信也有了肯定的了解。基本駕馭了運用組態(tài)—PLC—變頻器的閉環(huán)PID系統(tǒng)限制。總的來說，本次課程設計的編程技術(shù)，參數(shù)設定，通信技術(shù)以及報告的撰寫我有學習到東西，收獲頗豐?。?）吳鐘森：隨著老師驗收結(jié)束，課程設計也告一段落。在課程設計過程中，我體會頗多、收獲頗多。這次限制系統(tǒng)課程設計內(nèi)容是用西門子PLC做一個閉環(huán)調(diào)速的的電機限制系統(tǒng)，并運用組態(tài)軟件實時操控電機。在確定課題后，當天晚上就翻查變頻器說明書和PLC課本，自學PLC模擬量的運用以及組態(tài)軟件的運用，確定大致的進度表，因為我覺得對待設計項目，必需樹立一個嚴謹?shù)目捶?，仔細對待。次日先進行了變頻器測試，干脆用變頻器限制鼠籠式電機，用旋鈕調(diào)速。測試完就和組員探討具體接線，我們之所以先確定接線，是為了便利同步進行組態(tài)軟件的通信設置，這點細微環(huán)節(jié)也就成為了我們組進度較快的確定性因素。在完成基本編程任務后，我就主要負責組態(tài)搭建任務了。在自學組態(tài)的過程中，我遇到了許多困難，通信失敗，實時數(shù)據(jù)庫理解有誤。于是我請教老師，在老師的解說下漸漸摸索到要領(lǐng)，最終擔起演示限制系統(tǒng)的任務。本次課設不僅鞏固了了PLC的學問，還學習了組態(tài)的運用，駕馭了歐