PLC控制变频器调速系统设计与调试毕业论文

1、PLC控制变频器调速系统设计与调试 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

2、, 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。 力求运行安全、可 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, 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。 还要 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

3、识外, 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。 课程设计任务书 绪论 课程设计内容 .设计要求 .设计任务和目的 三.课题要求 四.控制要求 五.总体设计方案 六.硬件部分设计 七软件部分设计 13 八.调试过程和结果 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

4、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/O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

5、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OHZ，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。 V (r/min) 4 1500ii 3000 KA_ 010203040506070 t(s) 3. 改变输出转速时间

6、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

7、。 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0 10V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0 10V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

8、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 I附E W- I 1 OCcll a 44 I IS 0 9 9 LI L2 V5 a君 CSft J (nxl0 (nx 10) 4 9 D 買XX)O + 020000* 納 X 100) (n X 100) * 99 - - - 卜 殆1 l*95 CIO 29 aO 29591 |D295OO 02599 (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 0 001代比仙汀地k Ml

9、10 字: I話I胡I昭21 I讥. rt*3 n *4 0 (UM 10 CPU) ne fi *6 (1*7 n * i3l ftt9 ! f |4.3 薔仁泄： hr u X :W : 43 根据输入使用设置表，设置 D20400为:0001H iDil? a IS H 13 8 fll I 10 98(76 丄 513 3 t 0 佃；W氓2 4 掩叮驭护.塩*和*歙； 413213 ? h 険) 叙肌31 8U ：.，崭 3 齒;2 S.J P稠 by 讥.闢樺引却K)好 1 讥.2存汕拐忙 1 :-= 1T 并事 鼻q how 匸畫盟-JL 匸V 衽片 (|40)1山山乂 QI 农

10、品起戦寸 H. Hr = I 亠 ki 一巳 且 i 3i 1 U p E 2 1 ? L 山 甲 曲 祠工 * br s IPi 黑*刪 2 1 l2 is 亠百 - isst .2 八 討4 -Ms e y 6 f- 4. 9- 444SE -Mg L,B何听 - 斤tt订 可-.H: 4牛v42 LD MOV(021) #000F 2040/ 转换可用位置1 启动保持 LD MOV(021) #000F D20400 /输出使用位置1 启动保持 LD MOV(021) #0055 D20401 / 输出信号范围置0101.0-10V 启动保持 LD MOV(021) #0000 D0 /

11、 一个循环开始时置#0000 启动保持 ANDNOT T0004 LD MOV(021) D0 2041 / 送D0值至输出通道 启动保持 LD TIM 0000#0200 / 时间变化流程 启动保持 ANDNOT T0004 TIM 0001 #000 TIM 0002 #0400 TIM 0003 #0600 LD TIM 0004 #0650 启动保持 AND P 0 02s 值增加，使输出值连续增加 ANDNOT T0000 LD +(400) D0 #0004 D0 II D0 启动保持 AND P 0 02s AND T0001 ANDNOT T0002 -(410) D0 #00

12、04 D0 / D0 值减小，使输出值连续减小 LD -(410) D0 #0008 D0 / D0 值减小，使输出值连续减小 启动保持 AND P 0 02s AND T0003 ANDNOT T0004 LD OUT 0.00 II变频器正转启动信号 启动保持 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

13、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 T0000 T0004，T0004 为复位信号。 第7条：程序启动运行过程中, 从 0 20秒，D0中的数在每个 0.02 秒脉冲的上升沿 时加#0004，贝y 20秒时刚好D0值为#0FA0，即10V。 第8条：程序启动运行过程中，从30 40秒，D0中的数在每个 0.02 秒脉冲的上升沿 时减#000

14、4，贝y 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60 65秒，D0中的数在每个 0.02 秒脉冲的上升沿 时减#0008，贝y 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/O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PL

15、C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。 f（HZ） 36 / 、 18 / -/ 1 / J- / , 0 10 20 3040 50 6070 t(s) 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，使得课程设计的方案和数据更为翔实和准确,