西門子plc課程設計--plc控制變頻調速系統(tǒng)設計與調試

1、<p>　　西門子PLC課程設計</p><p>　　專 業(yè)： 自動化 </p><p>　　班 級： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p&g

2、t;<p><b>　　2012年06月</b></p><p><b>　　目 錄 </b></p><p>　　第一章 緒論.........................................................1</p><p>　　第二章 課程設計內容......

3、...........................................2</p><p>　　2.1 設計要求........................................................2</p><p>　　2.2 設計任務和目的..................................................2<

4、;/p><p>　　2.3 系統(tǒng)控制求......................................................2</p><p>　　2.4 控制系統(tǒng)的I/O點................................................3</p><p>　　總體設計方案......................

5、...........................4</p><p>　　3.1 選擇機型........................................................4</p><p>　　3.2 系統(tǒng)控制結構....................................................4</p><p&

6、gt;　　3.2.1 系統(tǒng)主電路圖.................................................4</p><p>　　3.2.2 系統(tǒng)控制電路圖...............................................4</p><p>　　3.2.2 系統(tǒng)外圍接線圖.................................

7、..............4</p><p>　　3.3 設計步驟........................................................5</p><p>　　3.4 系統(tǒng)流程框圖....................................................6</p><p>　　硬件部分設計..

8、...............................................7</p><p>　　4.1 輸出規(guī)格........................................................7</p><p>　　4.2 標度變換.....................................................

9、...7</p><p>　　4.3 變頻器參數設置表................................................7</p><p>　　第五章 軟件部分設計.................................................8</p><p>　　5.1 程序的主體.................

10、.....................................8</p><p>　　5.1.1 控制主程序...................................................8</p><p>　　5.1.2 0-20秒上升子程序...........................。.................9</p>

11、<p>　　5.1.3 3O-40秒下降子程序...........................................10</p><p>　　5.1.4 60-65秒下降子程序...........................................10</p><p>　　第六章 調試過程和結果...........................

12、...................12</p><p>　　6.1 調試過程.......................................................12</p><p>　　6.2 調試結果.......................................................12</p><p>　　

13、心得體會....................................................13</p><p>　　參考文獻....................................................14</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　可編程控制器（PLC

14、）是在計算機技術、通信技術和繼電器控制技術的發(fā)展基礎上開發(fā)出來的，現已廣泛應用于工業(yè)控制的各個領域。它以微處理器為核心，用編寫的程序進行邏輯控制、定時、計數和算術運算等，并通過數字量和模擬量的輸入/輸出來控制機械設備或生產過程。</p><p>　　如今，PLC在我國各個工業(yè)領域中的應用越來越廣泛。在就業(yè)競爭日益激烈的今天，掌握PLC設計和應用是從事工業(yè)控制研發(fā)技術人員必須掌握的一門專業(yè)技術。</p>

15、<p>　　任何生產機械電氣控制系統(tǒng)的設計，都包括兩個基本方面：一個是滿足生產機械和工藝的各種控制要求，另一個是滿足電氣控制系統(tǒng)本身的制造、使用以及維修的需要。因此，電氣控制系統(tǒng)設計包括原理設計和工藝設計兩個方面。前者決定一臺設備使用效能和自動化程度，即決定著生產機械設備的先進性、合理性，而后者決定著電氣控制設備生產可行性、經濟性、外觀和維修等方面的性能。</p><p>　　在現代控制設備中，機-

16、電、液-電、氣-電配合得越來越密切，雖然生產機械的種類繁多，其電氣控制設備也各不相同，但電氣控制系統(tǒng)的設計原則和設計方法基本相同。</p><p>　　在最大限度滿足生產設備和生產工藝對電氣控制系統(tǒng)要求的前提下，力求運行安全、可靠，動作準確，結果簡單、經濟，電動機及電氣元件選用合理，操作、安裝、調試和維修方便。</p><p>　　要完成好電氣控制系統(tǒng)的設計系統(tǒng)，除要求我們掌握必要的電氣設

17、計基礎知識外，還要求我們必須經過反復實踐，深入生產現場，將我們所學的理論知識和積累的經驗技術應用到設計中來。本次課程設計正是本著這一目的而著手實施的實踐性環(huán)節(jié)，它是一項初步的模擬工程訓練。通過這次課程設計，我感到更深地了解一般電氣控制系統(tǒng)的設計要求、設計內容和設計方法。</p><p>　　第二章 課程設計內容</p><p><b>　　2.1 設計要求</b>&l

18、t;/p><p>　　1.確定控制方案，選擇PLC和變頻器。</p><p>　　2.畫出電氣控制線路原理圖。</p><p><b>　　3.設計程序</b></p><p>　　4.完成PLC控制系統(tǒng)梯形圖軟件及其語句表的編制任務。</p><p>　　5.在實驗室條件下，通過試驗調試初步驗證其程

19、序的正確性。</p><p>　　2.2 設計任務和目的</p><p>　　1.了解PLC控制變頻調速系統(tǒng)。</p><p>　　2.了解S7-200系列CPU加MM440變頻器參數設置。</p><p>　　3.了解電氣控制系統(tǒng)設計的基本原則、內容與一般步驟。</p><p>　　4.掌握PLC控制變頻調速系統(tǒng)調試

20、基本過程及方法。 </p><p>　　2.3 系統(tǒng)控制要求</p><p>　　1.變頻調速器受0~10V輸入電壓控制；</p><p>　　0V輸出頻率為0HZ，對應同步轉速為0 r/min；</p><p>　　5V輸出頻率為50HZ，對應同步轉速為1500 r/min；</p><p>　　10V輸出頻率為10

21、0HZ，對應同步轉速為3000 r/min；</p><p>　　輸入電壓與輸出頻率按線性關系變化。 </p><p>　　2.要求輸出轉速按函數變化，請編寫梯形圖控制程序，并完成調試。</p><p>　　圖2.3 轉速與時間的函數關系</p><p>　　3.改變輸出轉速~時間的變化函數，重復上述過程.  </p>

22、<p>　　2.4 控制系統(tǒng)的I/0點</p><p>　　圖2.4 控制系統(tǒng)I/0分配圖</p><p>　　第三章 總體設計方案</p><p>　　本次設計是實現控制變頻調速系統(tǒng)，選用PLC和變頻器的組合可完成數字量的輸入，實現模擬量和數字量的輸出控制。可以通過對頻率的調節(jié)來實現對速度的控制，使得速度變化更加平滑和實現精確調速。</p>

23、<p><b>　　3.1 選擇機型</b></p><p>　　本次設計采用西門子S7-200系列PLC進行控制，從以上分析可以知道，該系統(tǒng)只需開關量輸入點2個，模擬量輸出點1個。參照西門子S7-200產品目錄及市場實際價格，選用主機為CPU224XP(2個模擬量輸入，1個模擬量輸出)，本系統(tǒng)變頻器采用西門子MM440通用變頻器。</p><p>　　

24、3.2 系統(tǒng)控制結構</p><p>　　由PLC和變頻器組成的控制系統(tǒng)，開關量輸入端由兩輸入，開始與停止按鈕；PLC輸出端是從0—10V的模擬量作為變頻器的輸入。</p><p><b>　　實現如下控制：</b></p><p>　　0V輸出頻率為0Hz，對應同步轉速為0r/min; 5V輸出頻率為50Hz，對應同步轉速為1500r/min

25、; 7.5V輸出頻率為75HZ,對應同步轉速為2250r/min;10V輸出頻率為100Hz，對應同步轉速為3000r/min。</p><p>　　3.2.1 系統(tǒng)主電路圖</p><p>　　圖3.3.1 系統(tǒng)主電路圖</p><p>　　3.2.2 系統(tǒng)控制電路圖</p><p>　　圖3.3.2 系統(tǒng)控制電路圖</p>

26、<p>　　3.2.3 系統(tǒng)外圍接線圖</p><p>　　圖3.2.3 外圍接線圖</p><p><b>　　3.3 設計步驟</b></p><p>　　(1) 使用PLC的兩個輸入點I0.0和I0.1分別作為系統(tǒng)的啟動和停止信號的輸入點；</p><p>　　(2) 使用PLC的一個模擬量輸出點AQWO

27、作為使電機正轉啟動的輸出信號，接到MM440變頻器的AIN1+，AIN1-端子上；</p><p>　　(3) 調節(jié)變頻器使其輸出頻率受模擬量輸入電壓控制；</p><p>　　(4) 然后編制輸出按時間函數循環(huán)的梯形圖程序；</p><p>　　(5) 最后調試并運行。</p><p>　　3.4 系統(tǒng)流程框圖</p><

28、;p>　　圖4.5 系統(tǒng)流程框圖</p><p>　　第四章 硬件部分設計</p><p><b>　　4.1 輸出規(guī)格</b></p><p>　　圖4..1 輸出規(guī)格圖</p><p>　　如果設置值超過下面提供的規(guī)定，將發(fā)生輸出設置錯誤，并將輸出有輸出保持功能規(guī)定的輸出量。</p><p&

29、gt;　　根據設計要求選取輸出范圍:0~10 V.</p><p><b>　　4.2 標度變換</b></p><p>　　輸出范圍:0~10V所對應的十進制數為:00000~32000</p><p>　　標度變換公式：V=AIWO/3200</p><p>　　4.3 變頻器參數設置表 </p>&l

30、t;p>　　圖4.3 變頻器參數設置圖</p><p>　　第五章 軟件部分設計</p><p>　　系統(tǒng)的軟件設計是根據系統(tǒng)給定的時間函數運行的，所以軟件的設計主要是以時間原則來設計。</p><p><b>　　5.1 程序的主體</b></p><p><b>　　控制主程序</b>&l

31、t;/p><p>　　0-20秒上升子程序</p><p>　　30-40秒下降子程序</p><p>　　60-65秒下降子程序</p><p>　　5.1.1 控制主程序</p><p>　　LD I0.0</p><p>　　AN I0.1</p><p&g

32、t;　　O M0.0</p><p>　　= M0.0</p><p>　　Network 2 </p><p>　　LD M0.0</p><p>　　AN T37</p><p>　　TON T37, 650</p><p>　　Network 3

33、</p><p>　　LD M0.0</p><p>　　AW<= T37, 200</p><p>　　CALL SBR_0:SBR0</p><p>　　Network 4 </p><p>　　LDW>= T37, 200</p><p>　　AW<=

34、 T37, 300</p><p>　　MOVW 24000, AQW0</p><p>　　Network 5 </p><p>　　LDW>= T37, 300</p><p>　　AW<= T37, 400</p><p>　　CALL SBR_1:SBR1</p>&l

35、t;p>　　Network 6 </p><p>　　LDW>= T37, 400</p><p>　　AW<= T37, 600</p><p>　　MOVW 8000, AQW0</p><p>　　Network 7 </p><p>　　LDW>= T37, 600</

36、p><p>　　AW<= T37, 650</p><p>　　CALL SBR_2:SBR2</p><p>　　5.1.2 0-20秒上升子程序</p><p>　　LD SM0.0</p><p>　　AN T96</p><p>　　TON T32, 5&

37、lt;/p><p>　　R C3, 1</p><p>　　Network 2 </p><p>　　LD T32</p><p>　　= M0.1</p><p>　　TON T96, 5</p><p>　　Network 3 </p><p

38、>　　LD M0.1</p><p><b>　　LD C1</b></p><p>　　CTU C1, 2000</p><p>　　Network 4 </p><p>　　LD SM0.0</p><p>　　MOVD 12, VD70</p&g

39、t;<p>　　DTR VD70, VD70</p><p>　　Network 5 </p><p>　　LD SM0.0</p><p>　　ITD C1, VD60</p><p>　　DTR VD60, VD60</p><p>　　MOVR VD60, VD80&l

40、t;/p><p>　　*R VD70, VD80</p><p>　　ROUND VD80, VD80</p><p>　　Network 6 </p><p>　　LD SM0.0</p><p>　　DTI VD80, VW90</p><p>　　MOVW VW90

41、, AQW0</p><p>　　5.1.3 30-40秒子下降程序</p><p>　　LD SM0.0</p><p>　　AN T96</p><p>　　TON T32, 5</p><p>　　R C1, 1</p><p>　　Network 2 &

42、lt;/p><p>　　LD T32</p><p>　　= M0.2</p><p>　　TON T96, 5</p><p>　　Network 3 </p><p>　　LD M0.2</p><p><b>　　LD C2</b>

43、</p><p>　　CTU C2, 1000</p><p>　　Network 4 </p><p>　　LD SM0.0</p><p>　　MOVD 16, VD20</p><p>　　DTR VD20, VD20</p><p>　　Network 5 <

44、;/p><p>　　LD SM0.0</p><p>　　ITD C2, VD10</p><p>　　DTR VD10, VD10</p><p>　　MOVR VD10, VD30</p><p>　　*R VD20, VD30</p><p>　　Network

45、 6 </p><p>　　LD SM0.0</p><p>　　MOVD 24000, VD50</p><p>　　DTR VD50, VD50</p><p>　　*R -1.0, VD30</p><p>　　+R VD50, VD30</p><p>

46、　　ROUND VD30, VD30</p><p>　　Network 7 </p><p>　　LD SM0.0</p><p>　　DTI VD30, VW40</p><p>　　MOVW VW40, AQW0</p><p>　　5.1.4 60-65秒下降子程序</p>&

47、lt;p>　　LD SM0.0</p><p>　　AN T96</p><p>　　TON T32, 5</p><p>　　R C2, 1</p><p>　　Network 2 </p><p>　　LD T32</p><p>　　=

48、 M0.3</p><p>　　TON T96, 5</p><p>　　Network 3 </p><p>　　LD M0.3</p><p><b>　　LD C3</b></p><p>　　CTU C3, 500</p><p>　　

49、Network 4 </p><p>　　LD SM0.0</p><p>　　MOVD 16, VD120</p><p>　　DTR VD120, VD120</p><p>　　Network 5 </p><p>　　LD SM0.0</p><p>　　ITD

50、 C3, VD110</p><p>　　DTR VD110, VD110</p><p>　　MOVR VD110, VD130</p><p>　　*R VD120, VD130</p><p>　　Network 6 </p><p>　　LD SM0.0</p>&

51、lt;p>　　MOVD 8000, VD150</p><p>　　DTR VD150, VD150</p><p>　　*R -1.0, VD130</p><p>　　+R VD150, VD130</p><p>　　ROUND VD130, VD130</p><p>　　Ne

52、twork 7 </p><p>　　LD SM0.0</p><p>　　DTI VD130, VW140</p><p>　　MOVW VW140, AQW0</p><p>　　第六章 調試過程及結果</p><p><b>　　6.1 調試過程</b></p>

53、<p>　　1.先將PLC程序傳入S7-200PLC中，只連接啟動與停止開關，先不與變頻器相連接，以免輸出電壓不正確導致變頻器出錯。</p><p>　　2.按下啟動按鈕，然后用萬用表測模擬量I/0模塊的兩點間的電壓，看是否按照規(guī)定曲線運行，如果運行正確則證明PLC部分調試成功。</p><p>　　3.連接PLC的輸出點與變頻器的輸入點，并且調試好變頻器的參數設置。<

54、/p><p>　　4.最后打開啟動按鈕，電機正常運行，并且按照給定的時間函數循環(huán)運行。顯示的最大頻率是75HZ。</p><p><b>　　6.2 調試結果</b></p><p>　　系統(tǒng)按照給定的時間函數連續(xù)循環(huán)運行，如圖所示，由此說明系統(tǒng)設計合理可靠，此設計完全符合設計要求。</p><p><b>　　第

55、七章 心得體會</b></p><p>　　通過本次課程設計，對S7-200系列PLC的特點有了更深的理解。利用了S7-200系列PLC的特點，對按鈕、開關等輸入/輸出，模擬量輸入/輸出進行控制，實現了變頻器在控制作用下的變頻調速。</p><p>　　在本次課程設計的實踐環(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)的理論知識和動手技能。參閱了大量的電器控制及

56、可編程控制器(PLC)系統(tǒng)設計的書籍資料，查詢了大量的圖表、程序和數據，使得課程設計的方案和數據更為翔實和準確，力求科學嚴謹，使本次以變頻器為主題的課程設計精益求精。</p><p>　　經歷第一周的查閱資料，讓我了解了更多關于西門子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，第二周開始自己動手做，參照一些編程試著去編一個程序，資料上查到的是歐姆龍或者是三菱的編程語句，但是通過他們的編程思路，

57、我們可以借鑒到自己的S7-200程序中，編程序的過程中遇到了很多問題，通過不斷的問同學，反復的思考，調試，終于編出了調用子程序來達到控制的目的，此次課程設計讓我收獲頗多，在這個課程設計的過程中，既讓我與同學加深了溝通，又讓我學到關于西門子的一些知識，我知道這知識很少的一點，但我會在以后的學習中了解更多。由于本人資歷有限，可能還有一些沒有注意到的問題，還請老師賜教，深表感謝！</p><p><b>　　

58、第八章 參考文獻</b></p><p>　　[1] 徐德.孫同景．可編程控制器PLC應用技術[M]．濟南.山東科學技術出版</p><p>　　[2] 廖常初編著．PLC編程及應用[M]．北京.機械工業(yè)出版社，2O04．</p><p>　　[3] 謝克明等主編．可編程控制器原理與程序設計[M]．電子工業(yè)出版社.2002．8．28—29</p&g