手动选择实现12段速运行控制系统

1、课 程 设 计 所属课程名称 机电传动控制（含PLC） 题 目手动选择实现12段速运行控制系统分 院 机电学院 专 业、班 级 机械设计制造及其自动化 B1102 学 号0612110231 学 生 姓 名邹 睿 指 导 教 师 赵业平 名 称数 量课程设计任务书1份课程设计报告书1份2014年 06 月 14 日课 程 设 计 任 务 书所属课程名称 机电传动控制（含PLC） 题 目手动选择实现12段速运行控制系统分 院 机电学院 专 业、班 级 机械设计制造及其自动化 B1102 学 号0612110231 学 生 姓 名邹睿指 导 教 师赵业平2014 年 06 月 14 日题目15 手

2、动选择实现12段速运行控制系统（PLC） 一、控制要求：1.某型号精密车床，其主轴转速共分12挡，分为：75r/min、150 r/min、200r/min、800 r/min、300 r/min、500 r/min、600r/min、900r/min、1000r/min、1200 r/min、1350r/min、1500 r/min，利用PLC控制变频器实现手动设定选择控制调速。手动选择调速：按下启动按钮，根据所需转速，选择相应转速电动机控制按钮实现以上12速控制。按下停车按钮，电动机停车。 二、设计任务学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行多段速运

3、行控制系统设计、硬件系统设计、软件系统设计、变频器参数设定设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 设计变频器频率变化曲线图和参数表；4. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，包括梯形图和语句表；5. 程序结构与控制功能自行创新设计；6. 进行系统调试，实现多速段运行控制要求。 三、设计报告课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整。课 程 设 计 报告书所属课程名称 机电传动控制（含PLC） 题 目手动选择实现12段速运行控制系统分 院 机电学院 专 业、班 级

4、 机械设计制造及其自动化 B1102 学 号0612110231 学 生 姓 名邹 睿 指 导 教 师赵业平2014 年 06 月 14 日目 录1 课程设计任务书12 总体设计23 硬件系统设计54 程序设计75 程序调试及结果分析96 总结127 参考文献12辽东学院1 课 程 设 计 任 务 书课程设计题目：手动选择实现12段速运行控制系统(PLC)课程设计时间：自 2014年6月1日起至 2014年6月14日。课程设计要求：某型号精密车床，其主轴转速共分12挡，分为：75r/min、150 r/min、200r/min、800 r/min、300 r/min、500 r/min、600

5、r/min、900r/min、1000r/min、1200 r/min、1350r/min、1500 r/min，利用PLC控制变频器实现手动设定选择控制调速。手动选择调速：按下启动按钮，根据所需转速，选择相应转速电动机控制按钮实现以上12速控制。按下停车按钮，电动机停车。学生签名： 2014年 6 月14 日课程设计评阅意见项目课程设计态度评价10%出勤情况评价10%任务难度、量评价10%创新性评价10%综合设计能力评价20%报告书写规范评价20%口试20%成绩综合评定等级评阅教师：2014年 月 日2 总体设计变频器选用西门子MM440变频器，变频器的技术规格如下：输入电压1 AC 200

6、至 240V ± 10% 电源电压及功率范围 3 AC 200 至 240V ± 10% 恒转矩负载下功率 0.12kW 至 3kW 变转矩负载下功率 5.5kW 至 45kW 输入频率 47 至 63 Hz 输出频率 0.12kW 至 75kW 0 Hz 至 650 Hz（v/f 控制方式）/ 0 Hz 至 200 Hz（矢量控制方式） 功率因数 大于 0.95 变频器效率 96至 97 过载能力（恒转矩） 150 过载持续时间 60 秒，200 过载持续时间3秒重复周期 300 秒过载能力（变转矩） 5.5kW 90kW，140 过载持续时间3秒，110 过载持续时间6

7、0秒重复周期300秒 控制方式 矢量控制，U/F 控制，转矩控制，平方 U/F 控制等 频率设定分辨率 数字输入和串行通讯输入为 0.01Hz，10 位二进制模拟输入 通讯接口 RS485 标配，RS 232 可选，另有PROFIbus、DeviceNet、CANopen选件 电机电缆长度 不带输出电抗器 0.12kW75kW 最长 50m（屏蔽电缆），最长 100m（非屏蔽电缆） 防护等级 IP20 工作温度 0.12kW75kW， -10 至 +50 摄氏度（恒转矩），-10 至 +40 摄氏度（变转矩） 存放温度 -40 至 +70 摄氏度 相对湿度小于 95 RH 无结露 工作地区海拔

8、高度 0.12kW75kW 海拔 1000m 以下无需降额使用 保护功能 过电压，欠电压，过载，接地，短路，过温MM440变频器的六个数字输入端口（DIN1 DIN6），通过P0701P0706设置实现多频段控制。每一频段的频率分别由P1001P1015参数设置，最多可实现15频段控制，各个固定频率的数值选择见表2-1。在多频段控制中，电动机的转速方向是由P1001P1015参数所设置的频率正负决定的。六个数字输入端口，哪一个作为电动机运行、停止控制，哪些作为多段频率控制，是可以由用户任意确定的，一旦确定了某一数字输入端口的控制功能，其内部的参数设置值必须与端口的控制功能相对应。表2-1 固定

9、频率选择对应表频率设定端口8(DIN4)端口7(DIN4)端口6(DIN4)端口5(DIN4)P1OO10001P1OO20010P1OO30011P1OO40100P1OO50101P1OO60110P1OO70111P1OO81000P1OO91001P1O101010P1O111011P1O121100P1O131101P1O141110P1O151111注： P0003设置参数访问等级 ： 1 标准级（只需要设置最基本的参数） 2 扩展级 3 专家级 参数过滤器P0004设置值说明0 全部参数2 变频器参数3 电动机参数4 速递传感器5 工艺应用对象或装置7 命令、二进制I/O8 AD

10、C（模/数转换）和DAC（数/模转换）10 设定值通道/斜坡函数发生器12 驱动装置的特征13 电动机的控制20 通信21 报警/警告/监控22 工艺参量控制器（例如PID） P0701P0706设置值说明： 1 接通正转/断开停车 2 接通反转/断开停车 3 断开按惯性自由停车 4 断开按第二降速时间快速停车 9 故障复位 10 正向点动 11 反向点动 12 反转（与正转命令配合使用） 13 电动电位计升速 14 电动电位计降速 15 固定频率直接选择 16 固定频率选择 + ON 命令 17 固定频率编码选择 + ON 命令 25 使能直流制动 29 外部故障信号触发跳闸 33 禁止附加

11、频率设定值 99 使能BICO参数化3 硬件系统设计综上所述，将12段固定频率所控制的状态列成表3-1、将12段固定频率所设的控制参数列成表3-212段固定频率控制状态表固定频率7端口（Q0.3）6端口（Q0.2）5端口（Q0.1）4端口（Q0.0)对应频率所设置的参数频率/Hz电机转速/min10001P10012.57520010P1002515030011P10036.720040100P100426.780050101P1005103006 0110P100616.750070111P10072060081000P10083090091001P100933.31000101010P10

12、10401200111011P1011451350121100P1012501500OFF000000表3-112段固定频率控制参数表参数号出厂值设置值说明P000311设用户访问级为标准级P000407命令，二进制I/OP070022命令源选择由端子排输入P000312设用户访问级为扩展级P000407命令，二进制I/OP0701117选择固定频率P0702117选择固定频率P0703917选择固定频率P0704151ON接通正转，OFF停止P000311设用户访问级为标准级P0004010设定值通道和斜坡函数发生器P100023选择固定频率设定值P000312设用户访问级为扩展级P0004

13、010设定值通道和斜坡函数发生器P100102.5选择固定频率1(Hz)P100255选择固定频率2(Hz)P1003106.7选择固定频率3(Hz)P10041526.7选择固定频率4(Hz)P10052010选择固定频率5(Hz)P10062516.7选择固定频率6(Hz)P10073020选择固定频率7(Hz)P100830选择固定频率8(Hz)P100933.3选择固定频率9(Hz)P101040选择固定频率10(Hz)P101145选择固定频率11(Hz)P101250选择固定频率12(Hz)表 3-24 配线系统设计1. SIEMENS s7-200cn型号2. PLC理论西门子M

14、M440变频器，实用MM420变频器。3. WDJ24三相鼠笼式异步电动机。4. 导线若干。plc和变频器的连接电路如图4-1所示图4-1PLC程序设计5 程序调试及结果分析12端频率变化曲线12段速度变化曲线要实现12段固定频率控制,需要4个数字输入端口，图4-1为12段固定频率控制接线图。图4-1中，MM440变频器的数字输入端口“Q0.0”、 “Q0.1”、 “Q0.2”和“Q0.3”设为12段固定频率控制端口，由带锁按钮SSB1、SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、SB7、SB8、SB9、SB10、SB11、SB12分别开关，实现12段固定频率控制。第一段频率设为2.5Hz，第二段

15、频率设为5Hz，第三段频率设为6.7Hz，第四段频率设为26.7Hz，第五段频率设为10Hz，第六段频率设为16.7Hz，第七段频率设为20Hz，第八段频率设为30Hz，第九段频率设为33.3Hz，第十段频率设为40Hz，第十一段频率设为45Hz，第十二段频率设为50Hz。十二段固定频率控制状态如表3-1所示。（1）按图4-1连接电路，检查线路正确后，合上变频器电源空气开关Q。（2）恢复变频器工厂默认值，设定P0010=30，P0970=1。按下“P”键,变频器开始复位到工厂缺省值。（3）设置电动机参数，如表2-1所示。然后，设P0010=0，变频器当前处于准备状态，可正常运行。（4）设置12

16、段固定频率控制参数，如图3-2所示。（5）12段固定频率控制：当按下带锁按钮SB0时，数字输入端口“8”为“ON”，允许电动机运行。1 第1频段控制。当SB1按钮开关接通时，变频器数字输出端口“Q0.0”为“亮”，端口“Q0.1”、“Q0.2”、“Q0.3”为“暗”，变频器工作在由P1001参数所设定的频率为2.5Hz的第1频段上，电动机运行在由2.5Hz所对应的转速上。2 第2频段控制。当SB2按钮开关接通时，变频器数字输出端口“Q0.1”为“亮”，端口“Q0.0”、“Q0.2”、“Q0.3”为“暗”，变频器工作在由P1002参数所设定的频率为5Hz的第2频段上，电动机运行在由5Hz所对应的

17、转速上。3 第3频段控制。当SB3按钮开关接通时，变频器数字输出端口“Q0.0” 、“Q0.1”为“亮”，端口 “Q0.2”、“Q0.3”为“暗”，变频器工作在由P1003参数所设定的频率为6.7Hz的第3频段上，电动机运行在由6.7Hz所对应的转速上。4 第4频段控制。当SB4按钮开关接通时，变频器数字输出端口“Q0.2”为“亮”，端口“Q0.0”、“Q0.1”、“Q0.3”为“暗”，变频器工作在由P1004参数所设定的频率为26.7Hz的第4频段上，电动机运行在由26.7Hz所对应的转速上。5 第5频段控制。当SB5按钮开关接通时，变频器数字输出端口“Q0.0”、“Q0.2” 为“亮”，端

18、口“Q0.1”、“Q0.3”为“暗”，变频器工作在由P1005参数所设定的频率为10Hz的第5频段上，电动机运行在由10Hz所对应的转速上。6 第6频段控制。当SB6按钮开关接通时，变频器数字输出端口“Q0.1”、“Q0.2”为“亮”，端口“Q0.0”、“Q0.3”为 “暗”，变频器工作在由P1006参数所设定的频率为16.7Hz的第6频段上，电动机运行在由16.7Hz所对应的转速上。7 第7频段控制。当SB7按钮开关同时接通时，变频器数字输出端口“Q0.0” 、“Q0.1”和“Q0.2”为“亮”，端口“Q0.3”为“暗”，变频器工作在由P1007参数所设定的频率为20Hz的第7频段上，电动机

19、运行在由20Hz所对应的转速上。8 第8频段控制。当SB8按钮开关同时接通时，变频器数字输出端口为“Q0.3”为“亮”，端口“Q0.0” 、“Q0.1”和“Q0.2”为“暗”，变频器工作在由P1008参数所设定的频率为30Hz的第8频段上，电动机运行在由30Hz所对应的转速上。9 第9频段控制。当SB9按钮开关同时接通时，变频器数字输出端口为“Q0.0、“Q0.3”为“亮”，端口“Q0.1”和“Q0.2”为“暗”，变频器工作在由P1009参数所设定的频率为33.3Hz的第9频段上，电动机运行在由33.3Hz所对应的转速上。10 第10频段控制。当SB10按钮开关同时接通时，变频器数字输出端口为

20、“”Q0.1、“Q0.3”为“亮”，端口“Q0.0” 和“Q0.2”为“暗”，变频器工作在由P1010参数所设定的频率为40Hz的第10频段上，电动机运行在由40Hz所对应的转速上。11 第11频段控制。当SB11按钮开关同时接通时，变频器数字输出端口为“Q0.0” 、“Q0.1”和“Q0.3”为“亮”，端口和“Q0.2”为“暗”，变频器工作在由P1011参数所设定的频率为45Hz的第11频段上，电动机运行在由45Hz所对应的转速上。12 第12频段控制。当SB12按钮开关同时接通时，变频器数字输出端口为“Q0.2”和“Q0.3”为“亮”，端口和“”Q0.0、“Q0.1”为“暗”，变频器工作在由P1012参数所设定的频率为50Hz的第12频段上，电动机运行在由50Hz所对应的转速上。13 电动机停车。当SB1、SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、SB7、SB8、SB9、SB10、SB11、SB12按钮开关都断开时，变频器数字输入接口“Q0.0” 、“Q