[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, 200aw= t37, 300aw= t37, 400aw= 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