PLC綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告

PAGE西安科技大學(xué)電控學(xué)院課程設(shè)計(jì)PAGEPAGE1西安科技大學(xué)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告2010—2011學(xué)年第2學(xué)期題目用變頻器和PLC實(shí)現(xiàn)電機(jī)的多段速控制院（系、部)電氣與控制工程學(xué)院專業(yè)及班級(jí)自動(dòng)化0704班姓名吳澤銳學(xué)號(hào)0706050415蔡文浩焦妍君完成日期：2011年3月26日

目

錄

緒論1一.設(shè)計(jì)要求2二.設(shè)計(jì)任務(wù)和目的2四.控制要求2五.主要儀器設(shè)備3六．硬件部分設(shè)計(jì)4七．軟件部分設(shè)計(jì)5八．調(diào)試過(guò)程和結(jié)果6九．心得體會(huì)6參考文獻(xiàn)7緒論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(guò)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(wú)功功率。變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。可編程控制器（ProgrammableLogicController，簡(jiǎn)稱PLC）是專門為在工業(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。它使用可編程的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)指令，并實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)和算術(shù)運(yùn)算等功能，用來(lái)對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。本章介紹了PLC的基礎(chǔ)知識(shí)，包括其發(fā)展、特點(diǎn)、功能、分類以及發(fā)展趨勢(shì)等。在PLC誕生之前，繼電器控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)的各個(gè)部門，在傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)中起著重要作用。隨著生產(chǎn)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，繼電器控制系統(tǒng)愈來(lái)愈難以適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的需要。繼電器控制電路通常是針對(duì)某一固定動(dòng)作順序或生產(chǎn)工藝而設(shè)計(jì)的，它只能進(jìn)行邏輯、定時(shí)、計(jì)數(shù)等一些簡(jiǎn)單的控制，一旦動(dòng)作順序或生產(chǎn)工藝發(fā)生變化，就必須進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，重新布線、裝配和調(diào)試。這就迫使人們研制新型工業(yè)控制系統(tǒng)，以取代原來(lái)已占統(tǒng)治地位的繼電器控制系統(tǒng)?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）是一種新型的通用自動(dòng)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，專門為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)。它具有功能強(qiáng)、可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性好、編程簡(jiǎn)單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)上應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一目前，PLC產(chǎn)品大致可分成美國(guó)、歐洲、日本三個(gè)流派。在我國(guó)的PLC市場(chǎng)上日本的小型機(jī)產(chǎn)品銷量較大。CP1H是日本歐姆龍新推出的整體式小型機(jī)，是一款性價(jià)比高、功能完備的通用控制器。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，集成了開(kāi)關(guān)量控制、模擬量控制、高速計(jì)數(shù)、4軸高速脈沖輸出、串行通信等功能于一身，CP1H指令豐富，采用任務(wù)編程方式，并支持功能塊編程方法使編程更加清楚、簡(jiǎn)便。CP1H取消了手持編程器配置，沒(méi)有通常的外設(shè)接口，取而代之的是USB端口。還有串行通信功能端口2個(gè)，可自由選擇RS-232C、和RS-485。一．設(shè)計(jì)要求:將實(shí)際生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用的變頻器與所學(xué)的電機(jī)拖動(dòng)課程相結(jié)合,得以了解交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速性能,可使學(xué)生將所學(xué)過(guò)知識(shí)通過(guò)理論與實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，從動(dòng)手接線,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的調(diào)試,與發(fā)現(xiàn)解決問(wèn)題等這一完整的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想，使學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，去獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題，以達(dá)到提升學(xué)生的綜合能力、動(dòng)手能力、文獻(xiàn)資料查閱能力的作用，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生的獨(dú)立工作能力及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。本實(shí)驗(yàn)加深對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的認(rèn)識(shí),并熟悉變頻器接線與工作原理。要求：有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，用PLC控制變頻器實(shí)現(xiàn)多段速度的控制，通過(guò)變頻器參數(shù)設(shè)置和外端子接線來(lái)控制變頻器的運(yùn)行輸出時(shí)間來(lái)達(dá)到電動(dòng)機(jī)多段速度運(yùn)行控制的目的。二．設(shè)計(jì)任務(wù)和目的設(shè)計(jì)任務(wù):了解“三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試”的工作原理；培養(yǎng)解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題的能力；培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力、獨(dú)立工作能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力；掌握根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)較復(fù)雜的、現(xiàn)代化的電氣控制系統(tǒng)的方法，并會(huì)調(diào)試與操作。目的：熟悉變頻器的基本使用控制要求；掌握變頻器的多段速度控制的連接與有關(guān)參數(shù)的設(shè)置；掌握面板操作和外部端子的多段速度控制運(yùn)行技能。熟悉歐姆龍PLC的基本使用要求和編程方法,并能結(jié)合PLC和變頻器實(shí)現(xiàn)電機(jī)的自動(dòng)多速段運(yùn)行控制.三、主要儀器設(shè)備日本富士公司的FRENIC5000G11變頻器、三相異步電動(dòng)機(jī)、歐姆龍可編程控制器CPM1A、繼電控制及變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)臺(tái)、萬(wàn)用表、導(dǎo)線、工具等。四．課題要求將PLC和變頻器結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的多段速開(kāi)環(huán)運(yùn)行控制。即實(shí)現(xiàn)電機(jī)的加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止的功能。五.控制要求按照下圖1所示要求,用PLC和變頻器來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的多段速運(yùn)行。開(kāi)始啟動(dòng)后,電機(jī)先加速1s,然后保持5s,再加速1s,保持5s,之后開(kāi)始減速1s.再保持5s,減速到電機(jī)停止.同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)自動(dòng)控制,中途停機(jī)等功能。圖1六．硬件部分設(shè)計(jì)1.設(shè)備選型:PLC機(jī)型的選擇本設(shè)計(jì)選取的是歐姆龍公司生產(chǎn)的小型整體式可編程控制器CPM1A，它的性能價(jià)格比很高，在小規(guī)?？刂浦蝎@得廣泛應(yīng)用。歐姆龍CPM1A的CPU單元規(guī)格如表1所示。表1類型型號(hào)輸出形式電源電壓40點(diǎn)CPM1A～40CDR～D繼電器DC24V輸入：24點(diǎn)輸出：16點(diǎn)本設(shè)計(jì)所使用的I/O點(diǎn)數(shù)為:輸入點(diǎn)數(shù)3個(gè),輸出5個(gè)電壓選擇為24V直流電壓，輸出為繼電器型輸出。變頻器選型本設(shè)計(jì)變頻器使用的是日本富士公司的FRENIC5000G11變頻器,其特點(diǎn)是低噪音,高性能,多功能.變頻器部分參數(shù)設(shè)定: F01=8 F02=1 E08=17 E09=18 F03=60 F05=380V F23=02.硬件接線圖如圖2所示 圖2七．軟件部分設(shè)計(jì)1.PLC的程序設(shè)計(jì)環(huán)境PLC的編程主要是通過(guò)編程器或用PLC生產(chǎn)廠家提供的編程軟件來(lái)完成的。每個(gè)PLC公司都有自己的編程器，一般比較小，而且比較輕，適合在現(xiàn)場(chǎng)使用。但是這種編程器只能使用助記符語(yǔ)言對(duì)PLC進(jìn)行編程，而且由于屏幕較小，每次只能顯示一、兩行程序，難于對(duì)程序從整體上分析。PLC公司提供的編程軟件則能使用梯形圖、助記符或功能圖語(yǔ)言等進(jìn)行編程。通過(guò)編程軟件，不僅能從宏觀上對(duì)程序進(jìn)行編輯和分析，而且還能對(duì)程序的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視。2.歐姆龍的CX-Programmer編程軟件簡(jiǎn)介進(jìn)入CX-Programmer初始界面后，在【文件】下拉菜單中，單擊“新建”菜單項(xiàng)，選擇創(chuàng)建一個(gè)新文件。在【設(shè)備名稱】中填寫設(shè)備名稱，設(shè)備類型選擇PLC的類型，然后單擊設(shè)定按鈕選擇CPU的類型，單擊確定后，即可進(jìn)入梯形圖編程界面，程序編寫完成后，下一步就可進(jìn)行編譯、鏈接和調(diào)試了。如果編譯沒(méi)有錯(cuò)誤，就可以進(jìn)行在線運(yùn)行。在編譯過(guò)程中，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤要進(jìn)行修改時(shí)，我們既可以在梯形圖編程下修改，也可在助記符方式下修改。編譯完成，沒(méi)有語(yǔ)法錯(cuò)誤，可加載程序到PLC，進(jìn)行在線運(yùn)行。3.梯形圖如下所示:4.程序如下:LD 00000OR 01004AND NOT 00001AND NOT 01005OUT 01004LD 00002OR 01005AND NOT 00001AND NOT 01004OUT 01005LD 01004OR 01005TIM000#00010LDTIM000TIM001 #0050LDTIM001TIM002 #0010LDTIM002TIM003 #0050LDTIM003TIM004 #0010LDTIM004TIM005 #0050LDTIM005TIM006 #0010LDTIM001ANDNOTTIM002ORNOTTIM000LD01004OR01005AND LDOUT 01006LD TIM003AND NOTTIM004LD TIM005AND NOTTIM006OR LDOUT 01007END八．調(diào)試過(guò)程和結(jié)果利用變頻器和PLC，通過(guò)手動(dòng)控制，實(shí)驗(yàn)中，我們實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速的功能，很好的完成了電機(jī)的多段速運(yùn)行的控制。九．心得體會(huì)心得體會(huì)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，對(duì)歐姆龍系列PLC的特點(diǎn)有了更深的理解。通過(guò)查看目錄和實(shí)際的操作，我們利用了歐姆龍系列PLC的特點(diǎn)，對(duì)按鈕、開(kāi)關(guān)等輸入/輸出進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了變頻器在PLC控制下的外部面板控制運(yùn)行。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及可編程控制器(PLC)的理論知識(shí)和動(dòng)手技能。我發(fā)現(xiàn)了PLC與常用微控制器的區(qū)別，PLC是接受輸入信號(hào)，經(jīng)內(nèi)部邏輯判斷，控制輸出繼電器的導(dǎo)通與關(guān)斷，內(nèi)部還有一些計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)時(shí)間的計(jì)算。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，我更好的認(rèn)識(shí)了常用電器元件、參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)。如電器控制電路中的主電路與控制回路的電源關(guān)系，交流接觸器、交流電