[毕业设计精品]PLC控制变频调速系统设计与调试.doc

西门子PLC课程设计专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 设计题目：PLC控制变频调速系统设计与调试设计报告格式20分设计内容60分10分10分总计得分封面3页面布局5目录格式3图表质量4间距、行距、字体6工艺过程分析8系统控制要求8I/O分配5设备选型5电气原理图系统程序设计10动手实践能力10总印象评分10主电路8控制电路8外围接线图8 目 录 第一章 绪论.1第二章 课程设计内容.22.1 设计要求.22.2 设计任务和目的.22.3 系统控制求.22.4 控制系统的I/O点.3第3章 总体设计方案.43.1 选择机型.43.2 系统控制结构.4 3.2.1 系统主电路图.4 3.2.2 系统控制电路图.4 3.2.2 系统外围接线图.43.3 设计步骤.53.4 系统流程框图.6第4章 硬件部分设计.74.1 输出规格.74.2 标度变换.74.3 变频器参数设置表.7第五章 软件部分设计.85.1 程序的主体.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 调试过程和结果.126.1 调试过程.126.2 调试结果.12第7章 心得体会.13第8章 参考文献.14西门子PLC课程设计：PLC控制变频调速系统设计与调试第一章 绪论可编程控制器（PLC）是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发出来的，现已广泛应用于工业控制的各个领域。它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。如今，PLC在我国各个工业领域中的应用越来越广泛。在就业竞争日益激烈的今天，掌握PLC设计和应用是从事工业控制研发技术人员必须掌握的一门专业技术。任何生产机械电气控制系统的设计，都包括两个基本方面：一个是满足生产机械和工艺的各种控制要求，另一个是满足电气控制系统本身的制造、使用以及维修的需要。因此，电气控制系统设计包括原理设计和工艺设计两个方面。前者决定一台设备使用效能和自动化程度，即决定着生产机械设备的先进性、合理性，而后者决定着电气控制设备生产可行性、经济性、外观和维修等方面的性能。在现代控制设备中，机-电、液-电、气-电配合得越来越密切，虽然生产机械的种类繁多，其电气控制设备也各不相同，但电气控制系统的设计原则和设计方法基本相同。在最大限度满足生产设备和生产工艺对电气控制系统要求的前提下，力求运行安全、可靠，动作准确，结果简单、经济，电动机及电气元件选用合理，操作、安装、调试和维修方便。要完成好电气控制系统的设计系统，除要求我们掌握必要的电气设计基础知识外，还要求我们必须经过反复实践，深入生产现场，将我们所学的理论知识和积累的经验技术应用到设计中来。本次课程设计正是本着这一目的而着手实施的实践性环节，它是一项初步的模拟工程训练。通过这次课程设计，我感到更深地了解一般电气控制系统的设计要求、设计内容和设计方法。第二章 课程设计内容 2.1 设计要求1.确定控制方案，选择PLC和变频器。2.画出电气控制线路原理图。3.设计程序4.完成PLC控制系统梯形图软件及其语句表的编制任务。5.在实验室条件下，通过试验调试初步验证其程序的正确性。2.2 设计任务和目的1.了解PLC控制变频调速系统。2.了解S7-200系列CPU加MM440变频器参数设置。3.了解电气控制系统设计的基本原则、内容与一般步骤。4.掌握PLC控制变频调速系统调试基本过程及方法。 2.3 系统控制要求1.变频调速器受010V输入电压控制；0V输出频率为0HZ，对应同步转速为0 r/min；5V输出频率为50HZ，对应同步转速为1500 r/min；10V输出频率为100HZ，对应同步转速为3000 r/min；输入电压与输出频率按线性关系变化。 2.要求输出转速按函数变化，请编写梯形图控制程序，并完成调试。 图2.3 转速与时间的函数关系3.改变输出转速时间的变化函数，重复上述过程.  2.4 控制系统的I/0点图2.4 控制系统I/0分配图第三章 总体设计方案本次设计是实现控制变频调速系统，选用PLC和变频器的组合可完成数字量的输入，实现模拟量和数字量的输出控制。可以通过对频率的调节来实现对速度的控制，使得速度变化更加平滑和实现精确调速。3.1 选择机型本次设计采用西门子S7-200系列PLC进行控制，从以上分析可以知道，该系统只需开关量输入点2个，模拟量输出点1个。参照西门子S7-200产品目录及市场实际价格，选用主机为CPU224XP(2个模拟量输入，1个模拟量输出)，本系统变频器采用西门子MM440通用变频器。3.2 系统控制结构由PLC和变频器组成的控制系统，开关量输入端由两输入，开始与停止按钮；PLC输出端是从010V的模拟量作为变频器的输入。实现如下控制：0V输出频率为0Hz，对应同步转速为0r/min; 5V输出频率为50Hz，对应同步转速为1500r/min; 7.5V输出频率为75HZ,对应同步转速为2250r/min;10V输出频率为100Hz，对应同步转速为3000r/min。3.2.1 系统主电路图图3.3.1 系统主电路图3.2.2 系统控制电路图图3.3.2 系统控制电路图3.2.3 系统外围接线图图3.2.3 外围接线图3.3 设计步骤(1) 使用PLC的两个输入点I0.0和I0.1分别作为系统的启动和停止信号的输入点；(2) 使用PLC的一个模拟量输出点AQWO作为使电机正转启动的输出信号，接到MM440变频器的AIN1+，AIN1-端子上；(3) 调节变频器使其输出频率受模拟量输入电压控制；(4) 然后编制输出按时间函数循环的梯形图程序；(5) 最后调试并运行。3.4 系统流程框图图4.5 系统流程框图第四章 硬件部分设计4.1 输出规格图4.1 输出规格图如果设置值超过下面提供的规定，将发生输出设置错误，并将输出有输出保持功能规定的输出量。根据设计要求选取输出范围:010 V.4.2 标度变换输出范围:010V所对应的十进制数为:0000032000标度变换公式：V=AIWO/32004.3 变频器参数设置表 图4.3 变频器参数设置图第五章 软件部分设计系统的软件设计是根据系统给定的时间函数运行的，所以软件的设计主要是以时间原则来设计。5.1 程序的主体（1） 控制主程序（2） 0-20秒上升子程序（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, 200CALL SBR_0:SBR0Network 4 LDW>= T37, 200AW<= T37, 300MOVW 24000, AQW0Network 5 LDW>= T37, 300AW<= T37, 400CALL SBR_1:SBR1Network 6 LDW>= T37, 400AW<= T37, 600MOVW 8000, AQW0Network 7 LDW>= 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 C1CTU 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, 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, 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, VD130Network 7 LD SM0.0DTI VD130, VW140MOVW VW140, AQW0第六章 调试过程及结果6.1 调试过程1.先将PLC程序传入S7-200PLC中，只连接启动与停止开关，先不与变频器相连接，以免输出电压不正确导致变频器出错。2.按下启动按钮，然后用万用表测模拟量I/0模块的两点间的电压，看是否按照规定曲线运行，如果运行正确则证明PLC部分调试成功。3.连接PLC的输出点与变频器的输入点，并且调试好变频器的参数设置。4.最后打开启动按钮，电机正常运行，并且按照给定的时间函数循环运行。显示的最大频率是75HZ。6.2 调试结果系统按照给定的时间函数连续循环运行，如图所示，由此说明系统设计合理可靠，此设计完全符合设计要求。 第七章 心得体会通过本次课程设计，对S7-200系列PLC的特点有了更深的理解。利用了S7-200系列PLC的特点，对按钮、开关等输入/输出，模拟量输入/输出进行控制，实现了变频器在控制作用下的变频调速。在本次课程设计的实践环节中，我更深刻地理解和掌握了电器控制及可编程控制器(PLC)的理论知识和动手技能。参阅了大量的电器控制及可编程控制器(PLC)系统设计的书籍资料，查询了大量的图表、程序和数据，使得课程设计的方案和数据更为翔实和准确，力求科学严谨，使本次以变频器为主题的课程设计精益求精。经历第一周的查阅资料，让我了解了更多关于西门子S7-200和变频器方面的资料，让我了解了大概的选型和注意事项，第二周开始自己动手做，参照一些编程试着去编一个程序，资料上查到的是欧姆龙或者是三菱的编程语句，但是通过他们的编程思路，我们可以借鉴到自己的S7-200程序中，编程序的过程中遇到了很多问题，通过不断的问同学，反复的思考，调试，终于编出了调用子程序来达到控制的目的，此次课程设计让我收获颇多，在这个课程设计的过程中，既让我与同学加深了沟通，又让我学到关于西门子的一些知识，我知道这知识很少的一点，但我会在以后的学习中了解更多。由于本人资历有限，可能还有一些没有注意到的问题，还请老师赐教，深表感谢！ 第八章 参考文献1 徐德.孙同景可编程控制器PLC应用技术M济南.山东科学技术出版2 廖常初编著PLC编程及应用M北京.机械工业出版社，2O043 谢克明等主编可编程控制器原理与程序设计M电子工业出版社.200282829   13