PLC课程设计(苏州市职业大学).doc

苏 州 市 职 业 大 学课程设计说明书 名称 基于PLC的变频调速控制系统设计 2012年6月25日至 2012年6月29日共 1 周院 系 电子信息工程系 班 级 10电气4 姓 名 学 号 系主任 教研室主任 指导教师 目录第一章 绪论2第二章 设备简介32.1 CPIH系列PLC32.2 VF0变频器32.21变频器的组成32.22 变频器的电路的接线方法和相关参数设置5第三章PLC变频调速系统的设计与调试63.1 程序流程图63.2 I/O地址分配表63.3 梯形图73.4软件系统的设计及调试83.5 I/O电路的设计83.6 实验结果分析8第四章 课程设计小结10参考文献11第一章 绪论可编程控制器是60年代末在美国首先出现的，当时叫可编程逻辑控制器PLC（ProgrammableLogicController），目的是用来取代继电器。以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。提出PLC概念的是美国通用汽车公司。PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内,使控制器和被控对象连接方便。 变频器（INVERTER VF0）是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。第二章 设备简介2.1 CPIH系列PLCPLC基本组成包括中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出接口(缩写为I/O，包括输入接口、输出接口、外部设备接口、扩展接口等)、外部设备编程器及电源模块组成。 PLC内部各组成单元之间通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接，外部则根据实际控制对象配置相应设备与控制装置构成PLC控制系统。 1.中央处理器 中央处理器(CPU)由控制器、运算器和寄存器组成并集成在一个芯片内。CPU通过数据总线总线、地址总线、控制总线和电源总线与存储器、输入输出接口、编程器和电源相连接。 小型PLC的CPU采用8位或16位微处理器或单片机，如8031、M68000等，这类芯片价格很低；中型PLC的CPU采用16位或32位微处理器或单片机，如8086、96系列单片机等，这类芯片主要特点是集成度高、运算速度快且可靠性高；而大型PLC则需采用高速位片式微处理器。 CPU按照PLC内系统程序赋予的功能指挥PLC控制系统完成各项工作任务。 2.存储器系统程序存储器存放系统工作程序（监控程序）、模块化应用功能子程序、命令解释、功能子程序的调用管理程序和系统参数*不能由用户直接存取2.2 VF0变频器2.21变频器的组成变频器实际上就是一个逆变器.它首先是将交流电变为直流电.然后用电子元件对直流电进行开关.变为交流电.一般功率较大的变频器用可控硅.并设一个可调频率的装置.使频率在一定范围内可调.用来控制电机的转数.使转数在一定的范围内可调.变频器广泛用于交流电机的调速中.变频调速技术是现代电力传动技术重要发展的方向，随着电力电子技术的发展，交流变频技术从理论到实际逐渐走向成熟。变频器不仅调速平滑，范围大，效率高，启动电流小，运行平稳，而且节能效果明显。因此，交流变频调速已逐渐取代了过去的传统滑差调速、变极调速、直流调速等调速系统，越来越广泛的应用于冶金、纺织、印染、烟机生产线及楼宇、供水等领域。一般分为整流电路、平波电路、控制电路、逆变电路等几大部分。 1. 整流电路整流电路的功能是把交流电源转换成直流电源。整流电路一般都是单独的一块整流模块.2. 平波电路平波电路在整流器、整流后的直流电压中含有电源6倍频率脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动，为了抑制电压波动采用电感和电容吸收脉动电压(电流)，一般通用变频器电源的直流部分对主电路而言有余量，故省去电感而采用简单电容滤波平波电路。3. 控制电路现在变频调速器基本系用16位、32位单片机或DSP为控制核心，从而实现全数字化控制。变频器是输出电压和频率可调的调速装置。提供控制信号的回路称为主控制电路，控制电路由以下电路构成:频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”。运算电路的控制信号送至“驱动电路”以及逆变器和电动机的“保护电路变频器采取的控制方式，即速度控制、转拒控制、PID或其它方式4 逆变电路逆变电路同整流电路相反，逆变电路是将直流电压变换为所要频率的交流电压，以所确定的时间使上桥、下桥的功率开关器件导通和关断。从而可以在输出端U、V、W三相上得到相位互差120电角度的三相交流电压。2.22 变频器的电路的接线方法和相关参数设置图2.22 接线图：参数说明：P01设为5; P01为第一加速时间参数;P01设为5; P02为第一减速时间参数;P03设为50： P03为最大输出频率参数;P08设为5; P08为选择运行指令参数;P09设为3; P09为频率设定信号参数；P32P38为第2速到第8速所设定频率对应的参数；P32设为25; P33设为15 P34设为40; P35设为35;P36设为20; P37设为30; P38设为45.第三章PLC变频调速系统的设计与调试3.1 程序流程图表3.1 PLC变频调速系统程序流程图3.2 I/O地址分配表表3.2 调速系统I/O分配表输入元件输入符号输入地址输出元件输出符号输出地址启动按钮SB10.00开/关继电器100.03停止按钮SB20.01正/反继电器100.04手控 SW1SB30.04SW1继电器KM1100.00手控 SW2SB40.06SW2继电器KM2100.01手控 SW3SB50.08SW3继电器KM3100.02手动/自动SB61.00正反转SB71.013.3 梯形图图3.3 调速系统梯形图3.4软件系统的设计及调试1.把程序编好了，在“PLC”选项里选择“传送”，然后在选择“到PLC”这个功能。2.将变频器的电源接上，设置变频器的各项参数。根据我们的设计方案，我将变频器的P08设置为“2”，P32-P38分别设置电机的频率范围。3.按下0.02，PLC程序开始工作，电机开始正转运行。按设置好的顺序运行。4.按下0.01，100.03失电，给变频器5端输入低电频，变频器停止给电机输入电源，电动机停止工作。 5.按下0.03，101.05得电，给变频器6端输入高电频，变频器给控制电机反转。变频调速步骤与正转相同。3.5 I/O电路的设计为实现低电平控制，从PLC控制箱中，寻找+24V端子，由于PLC的COM端子与+24V电源端子短接，可以将变频器3管脚接PLC的COM端口，其他管脚由PLC的输出端控制。当PLC端子存在输出时，输出端子被接到+24V电源端，从而实现与COM端子短接的目的。1.PLC输入端口02(0CH)连接一个按钮SA1，其作用是开启变频器到运行状态，使电机正转。2PLC输入端口03(0CH)连接一个按钮SA2，其作用是使变频器变成反转状态。3.PLC输入端口01(0CH)连接一个按钮SA3，其作用是“停止”电机运行。4PLC输出端口03和05(10CH)分别连接到VFO变频器的控制电路端口5和6上，其作用是使变频器运行/停止和正传/反转。5 VFO变频器的主电路端口L和N连接两相电源上，端口U、V、W连接到三相异步电动机上。3.6 实验结果分析根据PLC控制电动机在8个频率段进行控制时，可画出电动机的转速变化曲线，如下图所示：图3-3 转速变化曲线由此图可知：频率开始由50Hz开始变化，每隔15秒变速一次，变速8次后循环工作。 第四章 课程设计小结通过一个星期的PLC课程设计，让我从中学到了不少的东西。首先，我们三个人一组，通过在实验室里面连线、调试，充分发挥了我们同学之间的合作精神，一件事情不是一个人能够做的很完美，但是，通过大家的合作一起努力可以尽可能的查漏补缺，尽可能的让事情做的更好；其次，通过对变频器的使用，我们进一步认识了变频器的使用方法和步骤。这次课程设计大大提高了