PLC控制变频器调速系统设计与调试 毕业论文.doc

plc控制变频器调速系统设计与调试 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。目 录课程设计任务书 -1绪论 -2课程设计内容 -5 一. 设计要求 -5二. 设计任务和目的 -5三. 课题要求 -5四. 控制要求 -5五. 总体设计方案 -6六硬件部分设计 -9七软件部分设计 -13八调试过程和结果 -17心得体会 -18参考文献 -19课程设计内容一. 设计要求1.确定控制方案，选择plc和变频器及电动机型号。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。二. 设计任务和目的1.了解plc控制变频调速系统。2.了解omron-cs系列cpu加cs1w-mad44模拟量i/0模块和id模块。3.了解电气控制系统设计的基本原则、内容与一般步骤。掌握plc控制变频调速系统调试基本过程及方法。三. 课题要求1.按题意要求，画出plc端子接线图及控制梯形图；2.完成plc端子接线工作，并利用编程器输入梯形图控制程序，完成调试；3.完成课程设计说明书电气控制系统设计的基本原则：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、结构简单、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。四. 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18hz，对应同步转速为1500 r/min；10v输出频率为36hz，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。3.改变输出转速时间的变化函数，重复上述过程. 五. 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。1.选择机型本次设计plc控制变频调速系统设计系统中可以用omron-cpm2a plc加模拟量扩展单元,也可以用omron-cs系列cpu加cs1w-mad44模拟量i/0模块.在这里选用omron-cs系列cpu加cs1w-mad44模拟量i/0模块和id模块.变频器采用欧姆龙公司的变频器，电机选择380v,3000w，3000r/min。2.确定系统控制结构由plc和变频器组成的开环控制系统，模拟量输入端由两输入，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18hz，对应同步转速为1500r/min; 10v输出频率为36hz，对应同步转速为3000r/min。当plc模拟量输出010v变化时，变频器输出频率为36hz；电机经过20s速度由03000r/min；电机以最大速度运行10s，plc模拟量输出由10v将到5v，变频器输出频率为18hz，对应同步转速降为1500 r/min经历10s达到一定值速度运行20s后，plc模拟量输出由5v降到0v，变频器输出为0hz，电机转速为0r/ min。 3. 系统流程图4.系统原理接线图5. 设计步骤(1) 使用plc的od模块的两个输入点作为系统的启动和停止信号的输入点；(2) 使用plc的id模块的一个输出点作为使电机正转启动的输出信号，接到变频器的s0端子上；(3) 连接cs1w-mad44模拟量i/0模块的a1+、a2-至变频器的电压输入端；(4) 调节变频器使其输出频率受模拟量输入电压控制；(5) 然后编制输出按时间函数循环的梯形图程序；(6) 最后调试并运行。六. 硬件部分设计1. cs1w-mad44模拟量i/0模块图2. cs1w-mad44模拟量i/0功能块3.模拟量输出回路4. 输出规格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：5. 标度转换输出范围:010v所对应的16进制数为:0000h0fa0h6. 模拟量输出接线图7. 数据交换概要数据通过特殊i/o单元区域(用来操作单元的数据)和特殊i/o单元dm区域(用来进行初始设置的数据)在cpu单元和cs1w-mad44模拟量i/o单元之间交换。8. i/o刷新数据模拟输入转换值，模拟输出设置值，和其它用来操作单元的数据根据单元号在cpu单元的特殊i/o单元区域里分配，并在i/o刷新过程中交换.9. 固定数据单元的固定数据，如模拟量输入信号范围和模拟量输出信号范围，根据单元号在cpu单元的特殊i/o单元dm区域里分配，并在电源接通或单元重启动时交换。10. 设置单元号开关每个模拟量i/o单元占据的特殊i/o单元区域和特殊i/o单元dm区域字地址是通过单元前板上的单元号开设置的。在此系统中单元号设置成4.11. 模拟量i/0模块的软件设置过程(1)根据下表，特殊i/0单元域地址cio2040- cio2049, 特殊i/0单元dm区域地址d20400-d20499.(2)根据系统原理接线图，a1 a2电压输出1和cio区中转换可用字表设置2040为: 0001h(3)根据输入使用设置表，设置d20400为: 0001h(4)根据输入信号范围表，设置d20401为: 0001h上面的所有设置在程序的13条完成。七. 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。1. 程序的主体主要由以下三部分组成(1) 控制字的设置(2) 时间段设计(3) 数据的增减2. i/0分配表3. 系统设计程序 plc梯形图4. 程序助记符ld 启动按钮ld 停止按钮keep(011) 启动保持ld 启动保持mov(021) #000f 2040 / 转换可用位置1ld 启动保持mov(021) #000f d20400 / 输出使用位置1ld 启动保持mov(021) #0055 d20401 / 输出信号范围置0101.0-10vld 启动保持andnot t0004mov(021) #0000 d0 / 一个循环开始时置#0000ld 启动保持mov(021) d0 2041 / 送d0 值至输出通道ld 启动保持 andnot t0004tim 0000#0200 / 时间变化流程tim 0001 #000tim 0002 #0400tim 0003 #0600tim 0004 #0650ld 启动保持and p_0_02sandnot t0000+(400) d0 #0004 d0 / d0值增加,使输出值连续增加ld 启动保持and p_0_02sand t0001andnot t0002-(410) d0 #0004 d0 / d0值减小,使输出值连续减小ld 启动保持and p_0_02sand t0003andnot t0004-(410) d0 #0008 d0 / d0值减小,使输出值连续减小ld 启动保持out 0.00 / 变频器正转启动信号end(001)5. 程序说明第0条：起动和停止信号，用keep保持在2100.00中，表示程序启动运行。第1条：程序启动运行过程中，根据接线图a1 a2电压输出1和cio区中转换可用字表设置2040为: 000fh第2条：程序启动运行过程中，根据输入使用设置表设置d20400为: 000fh第3条：程序启动运行过程中，根据输入信号范围表设置d20401为: 0055h第4条：程序启动时并且每个循环的开始时d0置#0000，所以输出电压每次都是从0v开始第5条：只要是在运行过程中，在程序每次扫描过程中d0中的值置入2040通道中转换成电压输出。第6条：程序启动运行过程中，每次循环中设置成五个时间段t0000t0004，t0004为复位信号。第7条：程序启动运行过程中，从020秒，d0中的数在每个0.02秒脉冲的上升沿时加#0004，则20秒时刚好d0值为#0fa0，即10v。第8条：程序启动运行过程中，从3040秒，d0中的数在每个0.02秒脉冲的上升沿时减#0004，则10秒后刚好d0值为#07d0，即为5v。第9条：程序启动运行过程中，从6065秒，d0中的数在每个0.02秒脉冲的上升沿时减#0008，则5秒时刚好d0值减为#0000，即0v。第10条：程序启动运行过程中电机正转信号保持为on。第11条：程序结束标志。八. 调试过程及结果调试过程：1.先将plc程序传入omron-cs plc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cs1w-mad44模拟量i/0模块的a1、a2两点间的电压，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，最后把变频器的输出与电机接好。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36hz。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。心得体会通过本次课程设计，对欧姆龙系列plc的特点有了更深的理解。利用了欧姆龙系列plc的特点，对按钮、开关等输入/输出进行控制，实现了变频器在控制作用下的自动化。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