基于mm440變頻器的交流電機(jī)調(diào)速控制畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告</p><p>　　題 目 基于MM440變頻器的交流電機(jī)調(diào)速控制</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本課題是用可編程序控制器(PLC)和變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)工作，由交流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)流水線工作臺(tái)運(yùn)行，其運(yùn)行轉(zhuǎn)速按一定規(guī)律變化，并可在自動(dòng)運(yùn)行、單速運(yùn)行及調(diào)整維護(hù)三種狀態(tài)下進(jìn)行切

2、換。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Ac motor is controlled by programmable controller (PLC) and frequency converter in this topic, assembly line is drived by ac motor, its operation

3、 speed changes according to certain rules, and can switch in three states, automatic operation, single speed operation and maintain switch. </p><p><b>　　目錄 </b></p><p><b>　　摘要

4、2</b></p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　1 變頻器概述4</b></p><p><b>　　1.1 概況4</b></p><p>　　1.1.1 變頻器的工作原理4</p><p>　　1.1.2 三相電機(jī)的調(diào)速

5、原理4</p><p>　　1.2 西門子MM 440系列變頻器5</p><p>　　1.2.1 MM440變頻器特點(diǎn)6</p><p>　　1.2.2 MM440變頻器的控制端子8</p><p>　　2 可編程控制器9</p><p>　　2.1 可編程控制器基本知識(shí)9</p><

6、;p>　　2.2 可編程控制器的特點(diǎn)9</p><p>　　2.3 PLC的工作原理11</p><p>　　2.4 可編程控制器的選擇12</p><p>　　2.4.1 概述13</p><p>　　2.4.2 特點(diǎn)13</p><p>　　2.4.3 西門子PLC的基本指令14</p>

7、;<p>　　3 三相電機(jī)的多段速控制19</p><p>　　3.1 控制要求19</p><p>　　3.2 接線圖20</p><p>　　3.3 地址分配表22</p><p>　　3.4 西門子MM440操作面板22</p><p>　　3.4.1 操作面板修改設(shè)置參數(shù)的方法23&l

8、t;/p><p>　　3.4.2 多段固定頻率控制參數(shù)設(shè)置24</p><p>　　3.5 PLC控制程序25</p><p><b>　　4 小結(jié)30</b></p><p><b>　　致謝31</b></p><p><b>　　【參考文獻(xiàn)】32<

9、;/b></p><p><b>　　1 變頻器概述</b></p><p><b>　　1.1 概況 </b></p><p>　　1.1.1 變頻器的工作原理</p><p>　　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

10、—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。</p><p>　　變頻器的工作原理：利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源

11、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。再補(bǔ)充一下，在變頻技術(shù)以前，電機(jī)用的是

12、直流電調(diào)速，就是改變直流電電 壓，因?yàn)橹绷麟姍C(jī)有電刷，維護(hù)復(fù)雜，還有電火花(危險(xiǎn)場(chǎng)合不能用)，基本淘汰。相對(duì)來(lái)說(shuō)直流調(diào)速，速度更穩(wěn)定，所以還有使用。</p><p>　　1.1.2 三相電機(jī)的調(diào)速原理</p><p>　　三相交流異步電動(dòng)機(jī)工作原理：三相對(duì)稱繞組，通入三相對(duì)稱交流電，將在空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，此磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，將在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流，并且轉(zhuǎn)速低于同步速并與同步速方

13、向相同旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　中國(guó)的工業(yè)用電(民用也是50Hz)頻率是50Hz，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)也是50Hz，相當(dāng)于50/秒=3000/分，這就決定了電機(jī)的轉(zhuǎn)速是1500(4極2對(duì))。 </p><p>　　電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式是n=60f/t。</p><p>　　注：n表示電機(jī)轉(zhuǎn)速，f表示電源頻率,我國(guó)為50赫茲，t表示電機(jī)磁極對(duì)數(shù)。 </p>

14、<p>　　變頻電機(jī)的工作原理與三相交流異步電動(dòng)機(jī)工作原理一樣，變頻電機(jī)是通過(guò)改變輸入三相交流電的頻率改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，變頻是用來(lái)調(diào)速的。普通的三相交流異步電動(dòng)機(jī)也可以作變頻電機(jī)使用，沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，只是變頻電機(jī)在頻率的影響上作了優(yōu)化，變頻電機(jī)的工作頻率一般5Hz~100Hz. </p><p>　　1.2 西門子MM 440系列變頻器</p><p>　　MICROMASTER44

15、0是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度和轉(zhuǎn)矩的變頻器。本系列有多種型號(hào)，額定功率范圍從120W到200kW(恒定轉(zhuǎn)矩(CT)控制方式)，或者可達(dá)250kW(可變轉(zhuǎn)矩(VT)控制方)，供用戶選用。</p><p>　　本變頻器由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)作為功率輸出器件。因此，它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。采用脈沖頻率可選的專用脈寬調(diào)制技術(shù)，可使電動(dòng)機(jī)低噪聲運(yùn)行。全面

16、而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動(dòng)機(jī)提供了良好的保護(hù)。 </p><p>　　MICROMASTER 440具有缺省的工廠設(shè)置參數(shù)，它是給數(shù)量眾多的可變速控制系統(tǒng)供電的理想變頻傳動(dòng)裝置。由于MICROMASTER 440具有全面而完善的控制功能，在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后，它也可用于更高級(jí)的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。 </p><p>　　MICROMASTER 440既可用于單獨(dú)傳動(dòng)系統(tǒng)，也可集成到‘自動(dòng)化

17、系統(tǒng)’中。</p><p>　　圖1 MICROMASTER 440系列變頻器</p><p>　　1.2.1 MM440變頻器特點(diǎn)</p><p><b>　　1）、主要特性 </b></p><p><b>　　1、易于安裝 </b></p><p><b>

18、　　2、易于調(diào)試 </b></p><p>　　3、牢固的EMC設(shè)計(jì)</p><p>　　4、可由IT電源供電 </p><p>　　5、對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)是快速和可重復(fù)的 </p><p>　　6、參數(shù)設(shè)置的范圍很廣，確保它可對(duì)廣泛的應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行配置 </p><p><b>　　7、電纜連接簡(jiǎn)便

19、 </b></p><p>　　8、具有多個(gè)繼電器輸 </p><p>　　9、具有多個(gè)模擬量輸出(0~20mA) </p><p>　　10、6個(gè)帶隔離的數(shù)字輸入，并可切換可NPN/PNP接線 </p><p>　　11、2個(gè)模擬輸入： </p><p>　　ADC1：0~10V，0~20mA和-10至+

20、10V </p><p>　　??ADC2：0~10V，0~20mA </p><p>　　12、2個(gè)模擬輸入可以作為第7和第8個(gè)數(shù)字輸入 </p><p>　　13、BICO技術(shù) </p><p>　　14、模塊化設(shè)計(jì)，配置非常靈活 </p><p>　　15、開(kāi)關(guān)頻率高(傳動(dòng)變頻器可到16kHz)，因而電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的

21、噪音低 </p><p>　　16、內(nèi)部RS485接口(端口) </p><p>　　17、詳細(xì)的變頻器狀態(tài)信息和完整的信息功能 </p><p><b>　　2）、性能特性</b></p><p><b>　　1 矢量控制 </b></p><p>　　無(wú)傳感器矢量控制(

22、SLVC) </p><p>　　帶編碼器的矢量控制(VC) </p><p><b>　　2、V/f控制 </b></p><p>　　磁通電流控制(FCC)，用于改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)和電動(dòng)機(jī)的控制特性 </p><p><b>　　多點(diǎn)V/f特性 </b></p><p>&l

23、t;b>　　自動(dòng)再啟動(dòng) </b></p><p><b>　　4、捕捉再啟動(dòng) </b></p><p><b>　　5、滑差補(bǔ)償 </b></p><p>　　6、快速電流限制(FCL)動(dòng)能，適用于自由脫扣運(yùn)行 </p><p><b>　　7、電機(jī)停機(jī)抱閘 </

24、b></p><p><b>　　8、內(nèi)置直流制動(dòng) </b></p><p>　　9、復(fù)合制動(dòng)功能改善了制動(dòng)特性 </p><p>　　10、內(nèi)置制動(dòng)單元(框架尺寸A至F)用于電阻制動(dòng)(動(dòng)力制動(dòng)) </p><p>　　11、給定值輸入，通過(guò)：</p><p><b>　

25、　模擬輸入 </b></p><p><b>　　通訊接口 </b></p><p>　　點(diǎn)動(dòng)(JOG)功能 </p><p><b>　　電動(dòng)電位計(jì) </b></p><p><b>　　固定頻率 </b></p><p>　　12、斜坡

26、函數(shù)發(fā)生器 </p><p><b>　　有平滑功能 </b></p><p><b>　　無(wú)平滑功能 </b></p><p>　　13、工藝調(diào)節(jié)器(PID) </p><p>　　14、參數(shù)組轉(zhuǎn)換 </p><p>　　傳動(dòng)數(shù)據(jù)組(DDS) </p>

27、<p>　　命令數(shù)據(jù)組和給定值源(CDS) </p><p><b>　　15、自由功能塊 </b></p><p>　　16、直流母線電壓調(diào)節(jié)器 </p><p><b>　　17、動(dòng)能緩沖 </b></p><p>　　18、定位控制的斜坡下降 </p><p>

28、;<b>　　3）、保護(hù)特性 </b></p><p>　　1、過(guò)電壓/欠電壓保護(hù) </p><p>　　2、變頻器過(guò)熱保護(hù) </p><p>　　3、接地故障保護(hù) </p><p><b>　　4、短路保護(hù) </b></p><p>　　5、I2t電動(dòng)機(jī)過(guò)熱保護(hù)

29、</p><p>　　6、PTC/KTY84電動(dòng)機(jī)保護(hù) </p><p>　　1.2.2 MM440變頻器的控制端子</p><p>　　表1 MM440變頻器的控制端子</p><p><b>　　2 可編程控制器</b></p><p>　　2.1 可編程控制器基本知識(shí)</p>

30、<p>　　可編程控制器簡(jiǎn)稱PC（Programmable Controller），它經(jīng)歷了可編程序矩陣控制器PMC、可編程序順序控制器PSC、可編程序邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller）和可編程序控制器PC幾個(gè)不同時(shí)期。為與個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）相區(qū)別，現(xiàn)在仍然沿用可編程邏輯控制器這個(gè)老名字。1987年國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrical Committe

31、e）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(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。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)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)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。”可以預(yù)期，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國(guó)將有更廣闊的應(yīng)

32、用天地。</p><p>　　可編程控制器（PLC）是微電子技術(shù)、繼電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)相結(jié)合的新型通用的自動(dòng)控制裝置。PLC具有體積小、功能強(qiáng)、可靠性高、使用方便、易于編程控制、適于工業(yè)應(yīng)用環(huán)境等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的控制系統(tǒng)中，如機(jī)械制造、電力、交通、輕工、食品加工等行業(yè)。PLC既可用于舊設(shè)備改造，也可用于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，在機(jī)電一體化、工業(yè)自動(dòng)化等方面應(yīng)用極其廣泛。</p>&

33、lt;p>　　可編程控制器（PLC）廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制。它通過(guò)用戶存儲(chǔ)的應(yīng)用程序來(lái)控制生產(chǎn)過(guò)程，具有可靠性高、穩(wěn)定性好和實(shí)時(shí)處理能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。PLC是把計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器控制技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，為工業(yè)自動(dòng)化提供近乎完美的現(xiàn)代化自動(dòng)控制的裝置。</p><p>　　2.2 可編程控制器的特點(diǎn)</p><p>　　1 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)</p><p>　　

34、傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)1/10~1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。</p><p>　　高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠

35、性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。

36、這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。</p><p>　　2 硬件配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)</p><p>　　PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能

37、力，可直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。</p><p>　　3 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎</p>&

38、lt;p>　　PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門。</p><p>　　4 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便，容易改造</p&

39、gt;<p>　　PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。</p><p>　　PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。&l

40、t;/p><p>　　5 體積小，重量輕，能耗低</p><p>　　以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可將開(kāi)關(guān)柜的體積縮小到原來(lái)的1/2~1/10。它的重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。</p><p>　　2.3 PLC的工作原理</p>&

41、lt;p><b>　　1 掃描技術(shù)</b></p><p>　　當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。1）輸入采樣階段</p><p>　　在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將

42、它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。2) 用戶程序執(zhí)行階段</p><p>　　在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一

43、條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有

44、可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。</p><p><b>　　3) 輸出刷新階段</b></p><p>　　當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)

45、的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。</p><p>　　同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，采用掃描用戶程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時(shí)間對(duì)整個(gè)運(yùn)行來(lái)說(shuō)可以忽略，那么二者之間就沒(méi)有什么區(qū)別了。</p><p>　　一般來(lái)說(shuō)，PLC的掃描周期包括自診斷、

46、通訊等，如下圖所示，即一個(gè)掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時(shí)間的總和</p><p>　　2.4 可編程控制器的選擇</p><p>　　目前，PLC產(chǎn)品大致可分為美國(guó)、歐洲國(guó)家、日本三大主流。在PLC選型時(shí)，反復(fù)比較，編者選中了目前流行的、有較高性價(jià)比的西門子S7200系列小型PLC。該型號(hào)的PLC指令豐富、功能強(qiáng)大，其占有率在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)正處于上升趨勢(shì)。&

47、lt;/p><p>　　選擇西門子S7-200的PLC，CPU224的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。16K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。</p><p>　　6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通

48、訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強(qiáng)控制能力的控制器。</p><p>　　圖2 S7-200PLC的結(jié)構(gòu)圖 </p><p><b>　　2.4.1 概述</b></p><p>　　S7-200 CN系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。</p>

49、<p>　　S7-200 CN系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200 CN系列具有極高的性能/價(jià)格比。</p><p>　　S7-200 CN系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：</p><p><b>　　極高的可靠性</b></p><p><b>　　極豐富的指令集</b

50、></p><p><b>　　易于掌握</b></p><p><b>　　便捷的操作</b></p><p><b>　　豐富的內(nèi)置集成功能</b></p><p><b>　　實(shí)時(shí)特性</b></p><p><b

51、>　　強(qiáng)勁的通訊能力</b></p><p><b>　　豐富的擴(kuò)展模塊</b></p><p>　　S7-200 CN系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大</p><p>　　功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到 更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所 有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域， 包括各種

52、機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境 保護(hù)設(shè)備等等。如：</p><p><b>　　沖壓機(jī)床</b></p><p><b>　　磨床</b></p><p><b>　　印刷機(jī)械</b></p><p><b>　　橡膠化工機(jī)械</b></p&g

53、t;<p><b>　　中央空調(diào)</b></p><p><b>　　電梯控制</b></p><p><b>　　運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p>　　S7-200 CN系列PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)的8種CPU供您使用。</p><p><b>

54、;　　2.4.2 特點(diǎn)</b></p><p><b>　　結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　西門子的最新獲獎(jiǎng)的牢固緊湊的塑料外殼</p><p>　　易于接線，操作員控制及顯示元件帶前面罩保護(hù)</p><p>　　通過(guò)安裝孔或標(biāo)準(zhǔn)DIN導(dǎo)軌可以垂直或水平地安裝在機(jī)柜上。</p><p&g

55、t;　　端子排作為固定的接線配件（選用）</p><p><b>　　2、質(zhì)量，安全特性</b></p><p>　　國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：CPU 22X系列符合VDE，UL，CSA和FM標(biāo)準(zhǔn)和船籍社船用電器認(rèn)證。在生產(chǎn)過(guò)程中使用的質(zhì)量保證體系已取得ISO9001認(rèn)證。</p><p><b>　　3、數(shù)據(jù)安全性</b></p

56、><p>　　在內(nèi)部EEPROM儲(chǔ)存用戶原程序和預(yù)設(shè)值。另外，在一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間段（典型、190小時(shí)），所有中間數(shù)據(jù)可以通過(guò)一個(gè)超 級(jí)電容器保持，如果選配電池 模塊可以確保停電后中間數(shù)據(jù)能保存200天（典型值）。</p><p>　　2.4.3 西門子PLC的基本指令</p><p><b>　　1 位邏輯指令</b></p><

57、p>　　主要包括：位邏輯運(yùn)算指令、位操作指令和位測(cè)試指令，邏輯操作結(jié)果(RLO)用以賦值、置位、復(fù)位布爾操作數(shù)，也控制定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的運(yùn)行。</p><p><b>　　圖3 置位復(fù)位指令</b></p><p><b>　　2 定時(shí)器指令</b></p><p>　　S7—200PLC的定時(shí)器為增量型定時(shí)器，用于實(shí)

58、現(xiàn)時(shí)間控制，可以按照工作方式和時(shí)間基準(zhǔn)（時(shí)基）分類，時(shí)間基準(zhǔn)又稱為定時(shí)精度和分辨率。</p><p>　　工作方式：按照工作方式，定時(shí)器可分為通電延時(shí)型（TON）保持型（又稱有記憶的通電延時(shí)型）（TONR）、斷電延時(shí)型（TOF）三種類型。</p><p>　　時(shí)基標(biāo)準(zhǔn)：按照時(shí)基標(biāo)準(zhǔn)，定時(shí)器又分為1毫秒、10毫秒、100毫秒三種類型，不同的時(shí)基標(biāo)準(zhǔn)，定時(shí)精度、定時(shí)范圍和定時(shí)器的刷新方式不同。

59、</p><p>　　定時(shí)精度：定時(shí)器的工作原理時(shí)定時(shí)器使能輸入有效后，當(dāng)前值寄存器對(duì)PLC內(nèi)部的時(shí)基脈沖增1計(jì)數(shù)，最小計(jì)時(shí)單位為時(shí)基脈沖的寬度</p><p>　　延時(shí)范圍：定時(shí)器使能輸入有效后，當(dāng)前值寄存器對(duì)時(shí)基脈沖遞增計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值大于或等于定時(shí)器的設(shè)定值后，狀態(tài)位置1。從定時(shí)器輸入有效，到狀態(tài)位輸出有效經(jīng)過(guò)的時(shí)間位定時(shí)時(shí)間。定時(shí)時(shí)間T等于時(shí)基乘設(shè)定值，時(shí)基越大，定時(shí)時(shí)間越長(zhǎng)，但精度

60、越差</p><p>　　定時(shí)器的刷新方式：1毫秒定時(shí)器每隔1毫秒定時(shí)器刷新一次，定時(shí)器刷新與掃描周期和程序處理無(wú)關(guān)。掃描周期較長(zhǎng)時(shí)，定時(shí)器一個(gè)周期內(nèi)可能多次被刷新（多次改變當(dāng)前值）</p><p>　　10毫秒定時(shí)器在每個(gè)掃描周期開(kāi)始時(shí)刷次年。每個(gè)掃描周期之內(nèi)，當(dāng)前值不變</p><p>　　100毫秒定時(shí)器時(shí)定時(shí)器指令執(zhí)行時(shí)被刷新，下一條執(zhí)行的指令即可使用刷新后

61、的結(jié)果，但應(yīng)當(dāng)注意，如果該定時(shí)器的指令不是每個(gè)周期都執(zhí)行（比如條件跳轉(zhuǎn)時(shí)），定時(shí)器就不能及時(shí)刷新，可能會(huì)導(dǎo)致出錯(cuò)</p><p>　　CPU22X系列PLC的256個(gè)定時(shí)器分屬TON(TOF)和TONR工作方式，以及三種時(shí)基標(biāo)準(zhǔn)，TOF與TON共享一組定時(shí)器，不能重復(fù)使用。詳細(xì)分類方法及定時(shí)范圍見(jiàn)下表2所示。</p><p>　　表2 定時(shí)器工作方式及類型</p><p

62、>　　使用定時(shí)器時(shí)應(yīng)參照上表的時(shí)基標(biāo)準(zhǔn)和工作方式合理選擇定時(shí)器編號(hào)，同時(shí)要考慮刷新方式對(duì)執(zhí)行程序的影響。</p><p>　　3、下面從原理、應(yīng)用等方面分別敘述通電延時(shí)型（TON）、保持型（TONR）、斷電延時(shí)型（TOF）等三種類型定時(shí)器的使用方法。</p><p>　　1）通電延時(shí)型定時(shí)器（TON）。當(dāng)使能端（IN）輸入有效時(shí)，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)前值從0開(kāi)始遞增，大于或等于設(shè)定值（

63、PT）時(shí)，定時(shí)器輸出狀態(tài)位置為1，（輸出觸電有效），當(dāng)前值的最大值為32767.使能端無(wú)效（斷開(kāi)）時(shí)，定時(shí)器復(fù)位（當(dāng)前值清零，輸出狀態(tài)位置為0）。一般用于單一時(shí)間間隔的定時(shí)。</p><p>　　通電延時(shí)型定時(shí)器應(yīng)用程序如下圖所示</p><p>　　圖4 通電延時(shí)定時(shí)器</p><p>　　其中IN是使能輸入端，編程范圍T0T255；PT是設(shè)定值輸入端，最大預(yù)置值

64、32767；PT數(shù)據(jù)類型：INT。</p><p>　　2）、保持型定時(shí)器（TONR）。使能端（IN）輸入有效時(shí)（接通），定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)前值遞增，當(dāng)前值大于或等于設(shè)定值（PT）時(shí)，輸出狀態(tài)位置為1，使能端輸入無(wú)效（斷開(kāi)）時(shí)，當(dāng)前值保持（記憶），使能端（IN）再次接通有效時(shí)，在原記憶值的基礎(chǔ)上遞增計(jì)時(shí)。有記憶通電演示型（TONR）電視前采用線圈的復(fù)位指令（R）進(jìn)行復(fù)位操作，當(dāng)復(fù)位線圈有效時(shí)，定時(shí)器當(dāng)前值清零，輸

65、出狀態(tài)位置為0。 一般用于故障時(shí)間后的時(shí)間延時(shí)。</p><p>　　3）、斷電延時(shí)型定時(shí)器（TOF）。使能端（IN）有效時(shí)，定時(shí)器輸出狀態(tài)位立即置1，當(dāng)前值復(fù)位（為0）。使能端（IN）斷開(kāi)時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)前值從0遞增，當(dāng)前值到達(dá)預(yù)置值時(shí)，定時(shí)器狀態(tài)位復(fù)位置0，并停止計(jì)時(shí)，當(dāng)前值保持。一般用于累計(jì)許多時(shí)間間隔。</p><p><b>　　3 子程序調(diào)用</b><

66、;/p><p>　　指令格式及功能見(jiàn)表3。</p><p>　　表3 子程序調(diào)用指令</p><p>　　說(shuō)明：子程序調(diào)用指令編寫在主程序中，子程序返回編寫在子程序中。</p><p>　　子程序標(biāo)號(hào)n的范圍是0～63。</p><p>　　子程序可以不帶參數(shù)調(diào)用，也可以帶參數(shù)調(diào)用。</p><p>

67、;　　無(wú)條件子程序返回指令（RET）為自動(dòng)默認(rèn)，不需要在子程序結(jié)束時(shí)輸入任何代碼。子程序調(diào)用可嵌套，嵌套深度最多為8層。</p><p>　　3 三相電機(jī)的多段速控制</p><p><b>　　3.1 控制要求</b></p><p>　　用可編程序控制器(PLC)和變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)工作，由交流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)流水線工作臺(tái)運(yùn)行，交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)

68、速變化情況如下圖5所示，且能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　本課題所用三相交流異步電機(jī)參數(shù)：電機(jī)額定功率0.18~0.23KW，額定電壓380V，額定電流0.88~1.24A，額定頻率50HZ，電機(jī)額定轉(zhuǎn)速1330~1880r/min。</p><p>　　圖5 電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速變化情況表</p><p>　　根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速變化的情況，利用“單速運(yùn)行、自動(dòng)運(yùn)行、

69、調(diào)整維護(hù)”選擇開(kāi)關(guān)S1切換電機(jī)工作狀態(tài)。</p><p>　?。?）當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)處于“自動(dòng)運(yùn)行”位，編制半自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行程序，按下SB0啟動(dòng)按鈕，交流電動(dòng)機(jī)以n1啟動(dòng)，經(jīng)過(guò)T1時(shí)間后，交流電機(jī)以減速停止，再以n2反向啟動(dòng)，以此方式工作，直至n5結(jié)束（即：半自動(dòng)循環(huán)）。任何時(shí)刻按停止按鈕電機(jī)立刻減速停止。電機(jī)加速度時(shí)間1.5s,減速時(shí)間1.5s，各檔速度、時(shí)間數(shù)據(jù)分別見(jiàn)表4。</p><p>　

70、?。?）當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)處于“單速運(yùn)行”位，可單獨(dú)選任一檔速度恒速運(yùn)行，按第一段速啟動(dòng)按鈕SB1啟動(dòng)，交流電機(jī)以n1速度啟動(dòng) ， … … 按啟動(dòng)按鈕SB5啟動(dòng)，交流電機(jī)以n5速度啟動(dòng)。按停止按鈕停止。</p><p>　　（3）選擇開(kāi)關(guān)處于“調(diào)整維護(hù)”位，電機(jī)檢修或調(diào)整時(shí)可采用點(diǎn)進(jìn)和點(diǎn)退控制，電機(jī)選用n1轉(zhuǎn)速。</p><p>　?。?）、變頻器頻率設(shè)置估算公式 f = n P /60(保留一

71、位小數(shù)點(diǎn)) ?！癴”為變頻器設(shè)置頻率，“n”為電機(jī)轉(zhuǎn)速，“P”為極對(duì)數(shù)。</p><p>　　表4 速度變化（單位：轉(zhuǎn)/分）</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求與步驟：</b></p><p>　　1、設(shè)計(jì)PLC——變頻器——交流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的電氣接線圖。</p><p>　　2、設(shè)計(jì)PLC輸入、輸出地址表。<

72、/p><p>　　3、按技術(shù)要求設(shè)計(jì)PLC梯形圖。</p><p>　　4、將編制的程序輸入PLC機(jī)內(nèi)，按技術(shù)要求調(diào)試運(yùn)行。</p><p>　　5、設(shè)置變頻器有關(guān)參數(shù)。</p><p>　　6、根據(jù)電氣接線圖接線，調(diào)試、運(yùn)行系統(tǒng)。</p><p>　　7、排除系統(tǒng)在調(diào)試、運(yùn)行中出現(xiàn)的故障。</p><

73、p><b>　　3.2 接線圖</b></p><p>　　電機(jī)與電源線接線示意圖：</p><p>　　圖6 電機(jī)與電源線接線示意圖</p><p>　　PLC與變頻器接線圖：</p><p>　　圖7 PLC與變頻器接線圖</p><p><b>　　3.3 地址分配表<

74、/b></p><p>　　表5 I/O口分配表</p><p>　　3.4 西門子MM440操作面板</p><p>　　圖8 西門子MM440變頻器操作面板</p><p>　　變頻器MM440系列（MicroMaster440）是德國(guó)西門子公司廣泛應(yīng)用與工業(yè)場(chǎng)合的多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器。它采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和

75、良好的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)具備超強(qiáng)的過(guò)載能力，以滿足廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合。對(duì)于變頻器的應(yīng)用，必須首先熟練對(duì)變頻器的面板操作，以及根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，對(duì)變頻器的各種功能參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。</p><p>　　表6 操作面板上的數(shù)據(jù)</p><p>　　3.4.1 操作面板修改設(shè)置參數(shù)的方法</p><p>　　MM440在缺省設(shè)置時(shí)，用BOP控制電動(dòng)機(jī)的功能是被禁止的。如果要用 BOP 進(jìn)

76、行控制，參數(shù) P0700應(yīng)設(shè)置為 1，參數(shù) P1000 也應(yīng)設(shè)置為 1。用基本操作面板(BOP)可以修改任何一個(gè)參數(shù)。修改參數(shù)的數(shù)值時(shí)，BOP有時(shí)會(huì)顯示“busy”，表明變頻器正忙于處理優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)。下面就以設(shè)置P1000=1的過(guò)程為例，來(lái)介紹通過(guò)基本操作面板(BOP)修改設(shè)置參數(shù)的流程，見(jiàn)表7。</p><p>　　表7 基本操作面板(BOP)修改設(shè)置參數(shù)流程</p><p>　　3

77、.4.2 多段固定頻率控制參數(shù)設(shè)置</p><p>　　表8 多段固定頻率控制參數(shù)設(shè)置</p><p>　　表9 運(yùn)行頻率設(shè)置參數(shù)表</p><p>　　3.5 PLC控制程序</p><p><b>　　主程序：</b></p><p>　　子程序1（自動(dòng)運(yùn)行）：</p><

78、;p>　　子程序二（單速運(yùn)行）：</p><p>　　子程序3（調(diào)整維護(hù)）：</p><p><b>　　4 小結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。其實(shí)在沒(méi)有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺(jué)得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)片面，畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)

79、，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我發(fā)現(xiàn)自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。</p><p>　　本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是基于西門子MM440變頻器的交流電機(jī)控制，主要完成電機(jī)在自動(dòng)運(yùn)行、單速運(yùn)行、調(diào)整維護(hù)三種狀態(tài)下的工

80、作。前期主要是準(zhǔn)備工作，英文資料的翻譯，資料的查找，對(duì)課題的分析，設(shè)計(jì)PLC-變頻器-交流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的電氣接線圖，PLC輸入、輸出地址表。PLC梯形圖。后期主要是將編制的程序輸入PLC機(jī)內(nèi)，設(shè)置變頻器參數(shù)，按技術(shù)要求調(diào)試運(yùn)行系統(tǒng)，排除中間出現(xiàn)的故障。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)，從分析開(kāi)始，再進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后到作品實(shí)現(xiàn)，每

81、一步都讓我將理論學(xué)習(xí)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我收獲了很多，當(dāng)然也遇到了一些挫折，有時(shí)自己的想法沒(méi)法用設(shè)計(jì)表示出來(lái)，當(dāng)然還有像自己做出來(lái)的東西不能滿足設(shè)計(jì)的要求等，在此要感謝我的指導(dǎo)老師xx老師對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。</p><p>　　在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許

82、多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。最關(guān)鍵的是培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力和動(dòng)手能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。同時(shí)在這次的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我明白了做任何事情要踏踏實(shí)實(shí)，打好基礎(chǔ)，只有踏踏實(shí)實(shí)的，才能有更好的發(fā)展。所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。</p><p><b>　　【參考文獻(xiàn)】&l

83、t;/b></p><p>　　[1]李方圓，變頻器行業(yè)應(yīng)用實(shí)踐[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006.</p><p>　　[2]孫傳森，錢平.變頻器技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2005.</p><p>　　[3]馮垛生，變頻器實(shí)用指南[M].北京：人民郵電出版社，2006.</p><p>　　[4]許曉峰.電機(jī)及拖動(dòng).北京