基于PLC的變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明

基于PLC的變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)［摘要］本文主要介紹了本人與本組同學(xué)研究和設(shè)計(jì)基于可編程控制器的變頻調(diào)速系統(tǒng)的若干成果，在本次的設(shè)計(jì)中，我們的設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要由PLC、變頻器、電動(dòng)機(jī)等幾部分組成。經(jīng)過(guò)本次設(shè)計(jì)和研究，使我對(duì)所有器件有了新的認(rèn)識(shí)，尤其對(duì)PLC有了更多的了解：PLC是能進(jìn)行行邏輯運(yùn)算，順序運(yùn)算，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)，和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程的工業(yè)計(jì)算機(jī)。首先我們查閱各個(gè)器件的資料，先對(duì)其有個(gè)明確的認(rèn)識(shí)，然后通過(guò)老師的指點(diǎn)明白了整個(gè)系統(tǒng)的大概工作原理框圖后，通過(guò)學(xué)習(xí)資料與老師指點(diǎn)將硬件設(shè)備連接成功。本文綜合應(yīng)用電子學(xué)與機(jī)械學(xué)知識(shí)去解決基于可編程控制器的變頻調(diào)速系統(tǒng)，本次設(shè)計(jì)選用三相異步交流電機(jī)，而PLC和交流電機(jī)無(wú)論在工業(yè)還是生活中都是應(yīng)用最廣，因此本次設(shè)計(jì)具有相當(dāng)?shù)膶?shí)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：PLC、變頻器、三相異步電動(dòng)機(jī)前言本次設(shè)計(jì)主要以PLC和變頻器為主，PLC是能進(jìn)行行邏輯運(yùn)算，順序運(yùn)算，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)，和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程的工業(yè)計(jì)算機(jī)。它靈活、通用、I/O接口豐富，可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，編程簡(jiǎn)單、使用方便，設(shè)計(jì)施工周期短、接線(xiàn)簡(jiǎn)單、維護(hù)工作量小，體積小，重量輕、能耗低、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，聯(lián)網(wǎng)方便，便于系統(tǒng)集成。變頻器操作方便、體積小、控制性能高而成為目前世界上最受歡迎的調(diào)速方式，在工業(yè)工廠(chǎng)中應(yīng)用十分廣泛，所以本次設(shè)計(jì)課題為我們今后到工廠(chǎng)發(fā)展打下很好的鋪墊，很有實(shí)用價(jià)值。調(diào)速系統(tǒng)快速性、穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能好是工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中基本要求。在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐的諸多領(lǐng)域中調(diào)速系統(tǒng)占有著極為重要的地位特別是在國(guó)防、汽車(chē)、冶金、機(jī)械、石油等工業(yè)中，具有舉足輕重的作用。調(diào)速控制系統(tǒng)的工藝過(guò)程復(fù)雜多變，具有不確定性，因此對(duì)系統(tǒng)要求更為先進(jìn)的控制技術(shù)和控制理論?？删幊炭刂破?PLC)可編程控制器是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是繼續(xù)計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動(dòng)裝置。它具有抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格便宜，可靠性強(qiáng)，編程簡(jiǎn)樸，易學(xué)易用等特點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域中深受工程操作人員的喜歡因此PLC已在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域中被廣泛地使用。目前在控制領(lǐng)域中，雖然逐步采用了電子計(jì)算機(jī)這個(gè)先進(jìn)技術(shù)工具，特別是石油化工企業(yè)普遍采用了分散控制系統(tǒng)(DCS)。但就其控制策略而言，占統(tǒng)治地位的仍舊是常規(guī)的PID控制。PID結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)樸、穩(wěn)定性好、工作可靠、使用中不必弄清系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。PID的使用已經(jīng)有60多年了，有人稱(chēng)贊它是控制領(lǐng)域的常青樹(shù)。變頻調(diào)速已被公認(rèn)為是最理想、最有發(fā)展前景的調(diào)速方式之一，采用變頻器構(gòu)成變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)的主要目的，一是為了滿(mǎn)足提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備自動(dòng)化程度、提高生活質(zhì)量與改善生活環(huán)境等要求；二是為了節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本。用戶(hù)根據(jù)自己的實(shí)際工藝要求和運(yùn)用場(chǎng)合選擇不同類(lèi)型的變頻器。組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專(zhuān)用軟件，它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶(hù)提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。在組態(tài)概念出現(xiàn)之前，要實(shí)現(xiàn)某一任務(wù)，都是通過(guò)編寫(xiě)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。編寫(xiě)程序不但工作量大、周期長(zhǎng)，而且輕易犯錯(cuò)誤，不能保證工期。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，解決了這個(gè)問(wèn)題。對(duì)于過(guò)去需要幾個(gè)月的工作，通過(guò)組態(tài)幾天就可以完成。組態(tài)王是海一家較有影響力的組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)公司開(kāi)發(fā)的，組態(tài)王具有流程畫(huà)面，過(guò)程數(shù)據(jù)記錄，趨勢(shì)曲線(xiàn)，報(bào)警窗口，生產(chǎn)報(bào)表等功能，已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域被應(yīng)用。第一章PLC簡(jiǎn)介1.4.1PLC的基本概念國(guó)際電工委員會(huì)對(duì)PLC做了定義為“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破鳈C(jī)器有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)該按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其能力的原則設(shè)計(jì)”。從上述定義可以看出，PLC是一種用于程序來(lái)改變控制功能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，除了能完成各種各樣的控制能力外，還有與其他計(jì)算機(jī)通行聯(lián)網(wǎng)的功能。PLC的基本結(jié)構(gòu)如圖3.1.1所示，PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成°PLC的特殊功能模塊用來(lái)完成某些特殊的任務(wù)。PLC主要由CPU模塊、I/O模塊、變成裝置和電源組成。根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的不同，可以將PLC分為整體式、模塊式和混合式。整體式PLC又叫做單元式或箱體式，他的體積小、價(jià)格低、小型PLC一般采用整體結(jié)構(gòu)。模塊式PLC一般用于大、中型PLC，它由機(jī)架和模塊組成。

可編程序控制器電源來(lái)自用

戶(hù)設(shè)備至現(xiàn)場(chǎng)用

戶(hù)設(shè)備按鈕選擇開(kāi)關(guān)一7中央處理單元（CPU）限位開(kāi)關(guān)一f電源一|h系統(tǒng)存儲(chǔ)器用戶(hù)存儲(chǔ)器接觸器指示燈禺一電磁閥可編程序控制器電源來(lái)自用

戶(hù)設(shè)備至現(xiàn)場(chǎng)用

戶(hù)設(shè)備按鈕選擇開(kāi)關(guān)一7中央處理單元（CPU）限位開(kāi)關(guān)一f電源一|h系統(tǒng)存儲(chǔ)器用戶(hù)存儲(chǔ)器接觸器指示燈禺一電磁閥模擬量輸入O-模擬量輸出電源外設(shè)接口I/O擴(kuò)展口! I圖1.4.1PLC基本組成（1）輸入部件輸入部件是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)被控對(duì)象之間的連接部件，是現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)入PLC的橋梁。該部件接收由主令元件、檢測(cè)元件來(lái)的信號(hào)。（2）輸出部件輸出部件也是PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的連接部件，其功能是控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行工作（如電機(jī)的啟、停、正/反轉(zhuǎn)，閥門(mén)的開(kāi)、關(guān)，設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)、升降等）。對(duì)于PLC，希望它能直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件，如電磁閥、微電機(jī)、接觸器、燈和音響等，因此，輸出部件中的輸出級(jí)常是一些大功率器件，如機(jī)械觸點(diǎn)式繼電器、無(wú)觸點(diǎn)交流開(kāi)關(guān)（如雙向可控硅）與直流開(kāi)關(guān)（如晶體三極管）等。（3） CPU模塊CPU模塊主要有微處理器和存儲(chǔ)器組成。在PLC控制系統(tǒng)中CPU模塊相當(dāng)于人的大腦和心臟，他不斷的采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶(hù)程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。（4） I/O模塊輸入模塊和輸出模塊簡(jiǎn)稱(chēng)I/O模塊，他們相當(dāng)于人的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部設(shè)備和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來(lái)接收和采集輸入信號(hào)，開(kāi)關(guān)量輸入模塊用來(lái)接受從按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、數(shù)字撥號(hào)開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、壓力繼電器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號(hào)。

（5）編程器編程器用來(lái)生成用戶(hù)程序，并用它來(lái)編輯、檢查、修改用戶(hù)程序，監(jiān)視用戶(hù)程序的執(zhí)行情況。手持式編程器不能直接接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序，因此又叫做指令編程器，它的體積小，價(jià)格便宜，一般用來(lái)給小型PLC編程，或者用于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)。（6）電源PLC使用AC220V電源或DC24V電源。部開(kāi)關(guān)電源為各模塊提供不同電壓等級(jí)的直流電源。小型PLC可以為輸入電路和外部的電子傳感器提供DC24V電源，驅(qū)動(dòng)PLC負(fù)載的直流電源一般有用戶(hù)提供。3.3PLC的外圍接線(xiàn)以與各部分細(xì)節(jié)3.3.1PLC的外圍接線(xiàn)SB1I0.0SB1I0.0Q0.0Q0.1Q0.2S7-200Q0.3Q0.4CPU224Q0.5Q0.61MMQ0.71L2L3LL+PLC的工作原理PLC通電后，需要對(duì)硬件和軟件做一些初始化工作。為了使PLC的輸出與時(shí)地響應(yīng)各種輸入信號(hào)，初始化后PLC要反復(fù)不停地分段處理各種不同的任務(wù)，這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱(chēng)為掃描工作方式。1、 初始化過(guò)程：與其它單片機(jī)運(yùn)行一樣，上電運(yùn)行或復(fù)位時(shí)進(jìn)行處理（1） 硬件初始化，復(fù)位輸出輸入模塊，清零（2） 清除數(shù)據(jù)區(qū)（3） 輸出輸入地址分配2、 掃描過(guò)程（1） 掃描輸入，將輸入口狀態(tài)讀入至輸入口映像區(qū)（2） 時(shí)鐘處理，特殊寄存器更新（3） 執(zhí)行用戶(hù)程序（4） 輸出，將輸出口映像區(qū)輸出至輸出端口刷新（5）自診斷檢查3、 出錯(cuò)處理檢查PLC部電路CPU、電池電壓、程序存儲(chǔ)器、I/O、通訊異常致命錯(cuò)誤，CPU強(qiáng)制STOP方式，所有掃描停止。圖3.1.2所示為一小型PLC的典型工作過(guò)程第二章變頻器簡(jiǎn)介變頻器的選擇和參數(shù)設(shè)置變頻器的選擇正確選擇通用型變頻器對(duì)于傳動(dòng)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行時(shí)至關(guān)重要的，首先要明確使用通用變頻器的目的，按照生產(chǎn)機(jī)械的類(lèi)型、調(diào)速?lài)?、速度響?yīng)和控制精度、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等要求，充分了解變頻器所驅(qū)動(dòng)負(fù)載特性，決定采用什么功能的通用變頻器構(gòu)成控制系統(tǒng)，然后決定選用哪種控制方式最合適。所選用的通用變頻器應(yīng)是既滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求，又要在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上合理。若對(duì)通用變頻器選型、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與使用不當(dāng)，往往會(huì)使通用變頻器不能正常的運(yùn)行、達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，甚至引發(fā)設(shè)備故障，造成不必要的損失。另外，為了確保通用變頻器長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行，變頻器的地線(xiàn)的連接也是非常重要的。變頻器在調(diào)速系統(tǒng)中的優(yōu)點(diǎn)：1．控制電機(jī)的啟動(dòng)電流；2．降低電力線(xiàn)路的電壓波動(dòng)；3．啟動(dòng)時(shí)需要的功率更低；4．可控的加速功能；5．可調(diào)的運(yùn)行速度；6．可調(diào)的轉(zhuǎn)矩極限；7．受控的停止方式；8．節(jié)能；9．可逆運(yùn)行控制；10．減少機(jī)械傳動(dòng)部件。在本系統(tǒng)中，選用了由西門(mén)子生產(chǎn)的通用變頻器MM420。變頻器MM420為我們提供了很好的BOP控制面板具體如下圖：

2.2.22.2.2n=60f(1-s)/p對(duì)于成品電機(jī)，其磁極對(duì)數(shù)P已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率S變化不大，故電機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電源的頻率f成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速,進(jìn)而達(dá)到異步電機(jī)的調(diào)試目的。變頻器的工作原理變頻器的工作原理是把市電（380V、50Hz）通過(guò)整流器變成平滑直流，然后利用半導(dǎo)體器件（GTO、GTR或IGBT）組成的三相逆變器，將直流電變成可變電壓和可變頻率的交流電。變頻器的快速設(shè)置如果所用的變頻器剛剛出廠(chǎng)的變頻器，則需對(duì)它進(jìn)行快速調(diào)試，試驗(yàn)中用到的變頻器都已經(jīng)完成了快速調(diào)試。序號(hào)變頻器參數(shù)出廠(chǎng)值設(shè)定值功能說(shuō)明1P0304230380電動(dòng)機(jī)的額定電壓（380V）2P03053.250.35電動(dòng)機(jī)的額定電流（0.35A）3P03070.750.06電動(dòng)機(jī)的額定功率（60W）4P031050.0050.00電動(dòng)機(jī)的額定頻率（50Hz）5P031101430電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速（1430r/min）6P100021用操作面板（BOP）控制頻率的升降7P108000電動(dòng)機(jī)的最小頻率（0Hz）8P10825050.00電動(dòng)機(jī)的最大頻率（50Hz）9P11201010斜坡上升時(shí)間（10S）10P11211010斜坡下降時(shí)間（10S）11P070022選擇命令源（由端子排輸入）12P0701110正向點(diǎn)動(dòng)13P07021211反向點(diǎn)動(dòng)14P10585.0030正向點(diǎn)動(dòng)頻率（30Hz）15P10595.0020反向點(diǎn)動(dòng)頻率（20Hz）16P106010.0010點(diǎn)動(dòng)斜坡上升時(shí)間（10S）17P106110.005點(diǎn)動(dòng)斜坡下降時(shí)間（5S）注：（1）設(shè)置參數(shù)前先將變頻器參數(shù)復(fù)位為工廠(chǎng)的缺省設(shè)定值（2） 設(shè)定P0003=2允許訪(fǎng)問(wèn)擴(kuò)展參數(shù)（3） 設(shè)定電機(jī)參數(shù)時(shí)先設(shè)定P0010=1快速調(diào)試），電機(jī)參數(shù)設(shè)置完成設(shè)定P0010=0準(zhǔn)備）例如：修改下表參數(shù)P0719選擇命令/設(shè)定這源操作步驟顯示的結(jié)宋?按IQ］訪(fǎng)問(wèn)參數(shù)rOOOO2按■卡國(guó)顯廠(chǎng)出PD719potjg3按?進(jìn)入卷數(shù)數(shù)值訪(fǎng)問(wèn)級(jí)m000乂按n斷肖前的設(shè)定值0改變參數(shù)數(shù)值的一個(gè)數(shù)字為了快速修改參數(shù)的數(shù)值，可以單獨(dú)修改顯示出的每個(gè)數(shù)字，操作步驟如下按（功能鍵），最右邊的一個(gè)數(shù)字閃爍。按/，修改這位數(shù)字的數(shù)值。再按（功能鍵），相鄰的下一位數(shù)字閃爍。執(zhí)行2至4步，直到顯示出所要求的數(shù)值。按，退出參數(shù)數(shù)值的訪(fǎng)問(wèn)級(jí)。第三章三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造圖三相異步電動(dòng)機(jī)的幾種調(diào)速方式三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式為：n=60f/p(1-s)從上式可見(jiàn)，改變供電頻率f、電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)p與轉(zhuǎn)差率s均可太到改變轉(zhuǎn)速的目的。從調(diào)速的本質(zhì)來(lái)看，不同的調(diào)速方式無(wú)非是改變交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速或不改變同步轉(zhuǎn)兩種。在生產(chǎn)機(jī)械中廣泛使用不改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法有繞線(xiàn)式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、斬波調(diào)速、串級(jí)調(diào)速以與應(yīng)用電磁轉(zhuǎn)差離合器、液力偶合器、油膜離合器等調(diào)速。改變同步轉(zhuǎn)速的有改變定子極對(duì)數(shù)的多速電動(dòng)機(jī)，改變定子電壓、頻率的變頻調(diào)速有能無(wú)換向電動(dòng)機(jī)調(diào)速等。從調(diào)速時(shí)的能耗觀點(diǎn)來(lái)看，有髙效調(diào)速方法與低效調(diào)速方法兩種：髙效調(diào)速指時(shí)轉(zhuǎn)差率不變，因此無(wú)轉(zhuǎn)差損耗，如多速電動(dòng)機(jī)、變頻調(diào)速以與能將轉(zhuǎn)差損耗回收的調(diào)速方法(如串級(jí)調(diào)速等)。有轉(zhuǎn)差損耗的調(diào)速方法屬低效調(diào)速，如轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法，能量就損耗在轉(zhuǎn)子回路中；電磁離合器的調(diào)速方法，能量損耗在離合器線(xiàn)圈中；液力偶合器調(diào)速，能量損耗在液力偶合器的油中。一般來(lái)說(shuō)轉(zhuǎn)差損耗隨調(diào)速?lài)鷶U(kuò)大而增加，如果調(diào)速?lài)淮?，能量損耗是很小的。一、變極對(duì)數(shù)調(diào)速方法這種調(diào)速方法是用改變定子繞組的接紅方式來(lái)改變籠型電動(dòng)機(jī)定子極對(duì)數(shù)達(dá)到調(diào)速目的，特點(diǎn)如下：具有較硬的機(jī)械特性，穩(wěn)定性良好；無(wú)轉(zhuǎn)差損耗，效率高；接線(xiàn)簡(jiǎn)單、控制方便、價(jià)格低；有級(jí)調(diào)速，級(jí)差較大，不能獲得平滑調(diào)速；可以與調(diào)壓調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器配合使用，獲得較高效率的平滑調(diào)速特性。本方法適用于不需要無(wú)級(jí)調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，如金屬切削機(jī)床、升降機(jī)、起重設(shè)備、風(fēng)機(jī)、水泵等。二、變頻調(diào)速方法變頻調(diào)速是改變電動(dòng)機(jī)定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設(shè)備是提供變頻電源的變頻器，變頻器可分成交流-直流-交流變頻器和交流-交流變頻器兩大類(lèi)，目前國(guó)大都使用交-直-交變頻器。其特點(diǎn)：效率高，調(diào)速過(guò)程中沒(méi)有附加損耗；應(yīng)用圍廣，可用于籠型異步電動(dòng)機(jī)；調(diào)速?lài)?，特性硬，精度高；技術(shù)復(fù)雜，造價(jià)高，維護(hù)檢修困難。本方法適用于要求精度高、調(diào)速性能較好場(chǎng)合。三、串級(jí)調(diào)速方法串級(jí)調(diào)速是指繞線(xiàn)式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢(shì)來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差，達(dá)到調(diào)速的目的。大部分轉(zhuǎn)差功率被串入的附加電勢(shì)所吸收，再利用產(chǎn)生附加的裝置，把吸收的轉(zhuǎn)差功率返回電網(wǎng)或轉(zhuǎn)換能量加以利用。根據(jù)轉(zhuǎn)差功率吸收利用方式，串級(jí)調(diào)速可分為電機(jī)串級(jí)調(diào)速、機(jī)械串級(jí)調(diào)速與晶閘管串級(jí)調(diào)速形式，多采用晶閘管串級(jí)調(diào)速，其特點(diǎn)為：可將調(diào)速過(guò)程中的轉(zhuǎn)差損耗回饋到電網(wǎng)或生產(chǎn)機(jī)械上，效率較高；裝置容量與調(diào)速?lài)烧龋顿Y省，適用于調(diào)速?lài)陬~定轉(zhuǎn)速70%-90%的生產(chǎn)機(jī)械上；調(diào)速裝置故障時(shí)可以切換至全速運(yùn)行，避免停產(chǎn)；晶閘管串級(jí)調(diào)速功率因數(shù)偏低，諧波影響較大。

本方法適合于風(fēng)機(jī)、水泵與軋鋼機(jī)、礦井提升機(jī)、擠壓機(jī)上使用。第四章PLC硬件連接與軟件編程1系統(tǒng)主電路圖圖3.1.1系統(tǒng)主電路圖PLC控制Q0.6和Q0.7來(lái)接入和切除電機(jī)的接入變頻器的狀態(tài)（電氣連接圖右）a）開(kāi)環(huán)控制設(shè)計(jì)與PLC編程3.1.1硬件設(shè)計(jì)在沒(méi)有反饋信息的比較，通過(guò)直接給定控制信息的控制調(diào)速系統(tǒng)稱(chēng)之為開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。其控制思想的結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：開(kāi)環(huán)控制的外部硬件連接圖:+23VPLC軟件編程1設(shè)計(jì)步驟使用PLC的各個(gè)輸入點(diǎn)作為系統(tǒng)的各個(gè)控制信號(hào)；使用PLC的一個(gè)模擬量輸出點(diǎn)AQW0作為使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率給定信號(hào)，接到MM440變頻器的AIN1+,AIN1-端子上；調(diào)節(jié)變頻器使其輸出頻率受模擬量輸入電壓控制；然后編制輸出按時(shí)間函數(shù)循環(huán)的梯形圖程序；最后調(diào)試并運(yùn)行。4.2系統(tǒng)流程框圖3.1電壓輸出規(guī)格系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是根據(jù)系統(tǒng)給定的時(shí)間函數(shù)運(yùn)行的，所以軟件的設(shè)計(jì)主要是以時(shí)間原則來(lái)設(shè)計(jì)4.3程序的主體（1）初始化變量與判斷按鍵和鎖定相應(yīng)的狀態(tài)位（2）0-25秒上升子程序（3）25-35秒平衡子程序（4）35-40秒下降子程序（5）40-60秒平衡子程序（6）60-65秒下降子程序（7）有循環(huán)位時(shí)啟動(dòng)下一次循環(huán)子程序（8）外部電壓給定子程序4.4控制程序4.4.1初始化變量與判斷按鍵和鎖定相應(yīng)的狀態(tài)位網(wǎng)絡(luò)1每次按鍵都復(fù)位TOC\o"1-5"\h\zLD I0.0O I0.1O I0.2O I0.3MOVW 0,VW0

AENOMOVWVW0,AQW0網(wǎng)絡(luò)2每次按鍵都清除中間狀態(tài)LDI0.0OI0.1OI0.2OI0.3RM0.0,8RQ0.0,6RM1.0,8RM2.0,8網(wǎng)絡(luò)3單環(huán)電壓輸出狀態(tài)鎖定LDI0.0OM0.0ANI0.1ANI0.2ANI0.3=M0.0=Q0.0網(wǎng)絡(luò)4循環(huán)電壓輸出狀態(tài)鎖定LDI0.1OM0.1ANI0.0ANI0.2ANI0.3=M0.1=Q0.1網(wǎng)絡(luò)5切斷所有狀態(tài)LDI0.2OM0.2OM1.6ANI0.1ANI0.0ANI0.3=M0.2網(wǎng)絡(luò)6外部電壓輸出狀態(tài)鎖定LDI0.3OM0.3ANI0.1ANI0.2ANI0.0=M0.3=Q0.2網(wǎng)絡(luò)7單環(huán)或循環(huán)電壓上升鎖定

LDI0.0OI0.1OM1.6ANM2.0ANM2.1ANM2.2=M0.5網(wǎng)絡(luò)8單環(huán)或循環(huán)電壓平衡鎖定LDM0.5OM2.0LDM0.0OM0.1ALDANM1.7ANM0.6ANM0.7=M2.0=Q0.3網(wǎng)絡(luò)9單環(huán)或循環(huán)電壓下降鎖定LDM0.6OM2.1//M0.6和M2.1同時(shí)觸發(fā)電路LDNM2.6//M2.6用于空閑保持電路AM2.7OLDLDM0.0OM0.1//程序工作條件ALDANM2.6ANM1.7ANM0.5ANM0.7//程序動(dòng)作的互鎖以與用于切除程序工作=M2.1=Q0.4//驅(qū)動(dòng)狀態(tài)顯示網(wǎng)絡(luò)10LDM0.7OM2.2OM2.6//M0.7，M02.2M2.6用于觸發(fā)和鎖定程序工作。LDM0.0OM0.1//程序工作的條件（在M0.0或M0.1有效的情況下工作）ALDANM0.6ANM1.7ANM2.7ANM0.5//程序動(dòng)作的互鎖以與用于切除程序工作

=M2.2=Q0.5//驅(qū)動(dòng)狀態(tài)顯示4.4.20-25秒上升子程序網(wǎng)絡(luò)11LDM0.0OM0.1ANM1.0TONT32,1網(wǎng)絡(luò)12LDM0.0OM0.1AT32=M1.0//網(wǎng)絡(luò)11和網(wǎng)絡(luò)12程序部的電壓上升頻率的設(shè)定網(wǎng)絡(luò)13LDM0.0OM0.1//程序工作條件（電壓?jiǎn)苇h(huán)或電壓循環(huán)輸出）AM2.0//程序工作條件（在電壓上升時(shí)刻）AM1.0//引入電壓動(dòng)作頻率+I20,VW0//電壓上升每次改變20數(shù)字量AENO//上一步執(zhí)行正確做下一步MOVWVW0,AQW0//將電壓送給模擬輸出口網(wǎng)絡(luò)14LDM0.0OM0.1//程序工作條件（電壓?jiǎn)苇h(huán)或電壓循環(huán)輸出）AM2.0//程序工作條件（在電壓上升時(shí)刻）AW>=VW0,23000//將現(xiàn)在的電壓值和設(shè)定值比較當(dāng)電壓值大于設(shè)定是動(dòng)作=M0.6=M3.7=M2.4//輸出各個(gè)控制量4.4.325-35秒平衡子程序網(wǎng)絡(luò)15//第一次電壓平衡工作副狀態(tài)鎖定LDM2.4OM3.1ANM3.4=M3.1//第一次電壓平衡工作副狀態(tài)鎖定網(wǎng)絡(luò)16//電壓平衡時(shí)間定時(shí)LDM0.0OM0.1AM2.1AM3.1

TONT38,70網(wǎng)絡(luò)17定時(shí)時(shí)間到后輸出各個(gè)控制狀態(tài)LDM0.0OM0.1AT38=M0.7=M3.4網(wǎng)絡(luò)18切除電壓平衡副狀態(tài)鎖定第一次電壓下降副裝態(tài)LDM3.4OM3.2ANM3.6=M3.24.4.435-40秒下降子程序網(wǎng)絡(luò)19第一次電壓下降LDM0.0OM0.1AM2.2AM1.0AM3.2//程序工作條件-I20,VW0AENO//電壓下降幅度MOVWVW0,AQW0//電壓與時(shí)的送給模擬輸出端口網(wǎng)絡(luò)20電壓比較LDM0.0OM0.1ANM2.6AM2.2AM3.2程序工作條件AW<VW0,7750//電壓最低值比較=M2.7=M3.6=M2.5//狀態(tài)輸出4.4.540-60秒平衡子程序網(wǎng)絡(luò)21切除電壓下降副狀態(tài)鎖定第二次電壓平衡副裝態(tài)LDM2.5OM3.0ANM3.5=M3.0網(wǎng)絡(luò)22電壓平衡定時(shí)LDM0.0

OM0.1AM2.1AM3.0TONT39,70網(wǎng)絡(luò)23定時(shí)時(shí)間到后輸出各個(gè)控制狀態(tài)LDM0.0OM0.1AM2.1AT39=M2.6=M3.5.//用于啟動(dòng)負(fù)狀態(tài)鎖定4.4.660-65秒下降子程序網(wǎng)絡(luò)24切除電壓平衡副狀態(tài)鎖定第二次電壓下降副裝態(tài)LDM3.5OM3.3ANM2.4=M3.3網(wǎng)絡(luò)25，電壓下降幅度控制LDM0.0OM0.1AM2.2AM3.3AM1.0//程序工作條件-I10,VW0AENO//電壓下降幅度MOVWVW0,AQW0//電壓與時(shí)送給模擬輸出端口網(wǎng)絡(luò)26//電壓比較LDM0.0OM0.1AM2.2AM3.3AW<VW0,0//電壓與0比較輸出狀態(tài)=M1.7//用于切斷電壓?jiǎn)苇h(huán)工作的各個(gè)狀態(tài)，用于啟動(dòng)電壓循環(huán)工作的下一次循環(huán)4.4.7有循環(huán)位時(shí)啟動(dòng)下一次循環(huán)子程序網(wǎng)絡(luò)27LDM1.7OM1.6AM0.1ANM0.5

M1.6 、//啟動(dòng)二次循環(huán)的條件4.4.8外部電壓給定子程序網(wǎng)絡(luò)28LD M0.3A SM0.6 //數(shù)據(jù)傳送頻率MOVWAIWO,AQWO4.5控制程序T形圖10.010.010.110.210.3冋第2M0.0TOC\o"1-5"\h\zC8Q0.0CGM1.0C8M2.0C871—M5

n-5

n-1>32.oMQ5Q1..■MM2.7/1INTON11-PT1msT32M3.3 VWOI 1<'0M1.7<網(wǎng)絡(luò)28M0.3SMO.eMOV_WI|ENOII匚IJAIWO-INOUT-AQWO第五章調(diào)試過(guò)程與結(jié)果1調(diào)試過(guò)程1.先將PLC程序傳入S7PLC中，連接外部連線(xiàn)和按鍵以與各個(gè)狀態(tài)指示燈。2?按下啟動(dòng)按鈕，然后用萬(wàn)用表測(cè)模擬量I/O模塊的兩點(diǎn)間的電壓，看是否按照規(guī)定曲線(xiàn)運(yùn)行，如果運(yùn)行正確則證明PLC部分調(diào)試成功。3.在各個(gè)時(shí)刻切換各種狀態(tài)觀察狀態(tài)指示燈以與電壓輸出情況。5.2調(diào)試結(jié)果系統(tǒng)按照給定的時(shí)間函數(shù)連續(xù)循環(huán)運(yùn)行，如圖所示，由此說(shuō)明系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理可靠，此設(shè)計(jì)完全符合設(shè)計(jì)要求。圖13調(diào)試結(jié)果第七章心得體會(huì)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，對(duì)S7-200系列PLC的特點(diǎn)有了更深的理解。利用了S7-200系列PLC的特點(diǎn)，對(duì)按鈕、開(kāi)關(guān)等輸入/輸出，模擬量輸入/輸出進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了變頻器在控制作用下的變頻調(diào)速。在本次課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐環(huán)節(jié)中，我更深刻地理解和掌握了電器控制與可編程控制器(PLC)的理論知識(shí)和動(dòng)手技能。參閱了大量的電器控制與可編程控制器(PLC)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的書(shū)籍資料，查詢(xún)了大量的圖表、程序和數(shù)據(jù)，使得課程設(shè)計(jì)的方案和數(shù)據(jù)更為翔實(shí)和準(zhǔn)確，力求科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，使本次以變頻器為主題的課程設(shè)計(jì)精益求精。經(jīng)歷自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和查閱資料，讓我了解了更多關(guān)于西門(mén)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(xiàng)，并自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，參照一些編程試著去編一個(gè)程序，資料上查到的是歐姆龍或者是三菱的編程語(yǔ)句，但是通過(guò)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(guò)程中遇到了很多問(wèn)題，通過(guò)不斷的問(wèn)同學(xué)，反復(fù)的思考，調(diào)試，終于編出了調(diào)用子程序來(lái)達(dá)到控制的目的，此次課程設(shè)計(jì)讓我收獲頗多，在這個(gè)課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，既讓我與同學(xué)加深了溝通，又讓我學(xué)到關(guān)于西門(mén)子的一些知識(shí)，我知道這知識(shí)很少的一點(diǎn)，但我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)中了解更多。由于本人資歷有限，可能還有一些沒(méi)有注意到的問(wèn)題，還請(qǐng)老師賜教，深表感！參考文獻(xiàn)徐德?同景?可編程控制器PLC應(yīng)用技術(shù)[M]..科學(xué)技術(shù)出版王永華.現(xiàn)代電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù) 航空航天大學(xué)克明等主編?可編程控制器原理與程序設(shè)計(jì)[M].電子工業(yè).2002.8.28肖清.王忠鋒.西門(mén)子PLC課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作與取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致的地方外，