基于plc交流变频调速系统设计毕业论文

基于plc交流变频调速系统设计毕业论文内容摘要：

，快速性，操作的便捷性以及强劲的通信能力的前提下，选择成本更低的。 因此选择西门子 S7200可编程控制器来作为主要 的控制装置。 S7200系列的 PLC 具有极高的可靠性，丰富的指令集，易于掌握，便捷的操作，丰富的内置集成功能，实时特性，强劲的通信能力，丰富 9 的扩展模块，适用于各行各业各种场合的检测监测及自动化控制的需要。 S7200系列的 PLC 是整体式结构，根据其规模的的大小，可选择相应的主机单元 CPU[11][19]。 调速方式的选择 变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。 变频调 速系统 主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交－直－交变频器。 其特点： (1) 效率高，调速过程中没有附加损耗； (2） 应用范围广，可用于笼型异步电动机； (3) 调速范围大，特性硬，精度高； 从效率和稳定性的角度出发，综合考虑经济效益，选择变频调速方式。 10 3 变频调速系统的设计 硬件的设计 S7200PLC 本系统选用的是西门子公司 生产的 S7200 系列小型 PLC，可用于代替继电器的简单控制场合，也可用于复杂的自动化控制系统。 由于它极强的的通信功能，在大型网络控制系统中也能充分发挥其功能。 S7200 的可靠性高，可以用梯形图语句表功能块图三种语言来编程。 它的指令丰富，指令功能强，易于掌握，操作方便，内置有高速计数器、高速输出、 PID 控制器、 RS485 通信 /编程接口、 PPI 通信协议、 MPI 通信协议和自由端口模式通信功能，最大可以扩展到 248 点数字量 I/O 或 35 路模拟量 I/O，最多有 30 多 KB 的程序和数据存储空间 [5]。 MicroMaster420 变频器 本系统采用的是通用变频器 MicroMaster420， MicroMaster420 是全新一代模块化设计的多功能标准变频器。 它有强大的通讯能力、精确的控制性能、模块化结构设计，具有更多的灵活性，操作方便。 最新的 IGBT 技术，具有 7 个固定频率， 4 个跳转频率。 灵活的斜坡函数发生器带有起始段和结束段的平滑特性，防止运行中不应有的跳闸，直流制动和复合制动方式提高制动性能。 用 BiCo 技术，实现 I/O 端口自由连接。 MicroMaster420 是用于控制三相交流电动机速度 的变频器系列，从单相电源电压额定功率 120W 到三相电源电压额定功率 11KW 可供选用，由微处理器控制，用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管 (IGBT)作为功率输出器件。 因此，具有很高的运行可靠性和功能的多样性。 其脉冲宽度调制的开关频率是可选的，因而降低了电动机运行的噪声，全面完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。 MicroMaster420 具有缺省的工厂设置参数，它是给数量众多的简单的电动机控制系统供电的理想变频驱动装置。 由于 MicroMaster420 具有全面而完善的控制功能，在设置相关参数 以后，它也可用于更高级的电动机控制系统 [5]。 外部电路设计 11 本系统主要完成异步电机三种调速，由于变频器的参数设置的不同，调速方式也有所不同，分别为变频开环调速、数字量方式多段速控制和 PLC 及变频器通信控制。 变频开环调速 变频开环调速根据输入端的控制信号经过程序运算后由通信端口控制变频器运行。 打开启动开关，变频器开始运行。 首先应对变频器的参数进行设置，如表 31 所示。 表 31 变频器的参数设置 序号 变频器参数 出厂值 设定值 功能说明 1 P0304 230 380 电动机的额定电压 ( 380V ) 2 P0305 电动机的额定电流 ( ) 3 P0307 电动机的额定功率 ( 60W ) 4 P0310 电动机的额定频率 ( 50Hz ) 5 P0311 0 1430 电动机的额定转速 ( 1430 r/min ) 6 P1000 2 3 固定频率设定 7 P1080 0 0 电动机的最小频率 ( 0Hz ) 8 P1082 50 电动机的最大频率 ( 50Hz ) 9 P1120 10 10 斜坡上升时间 ( 10S ) 10 P1121 10 10 斜坡下降时间 ( 10S ) 11 P0700 2 2 选择命令源（ 由端子排输入 ） 12 P0701 1 17 固定频率设值（二进制编码选择 +ON 命令） 13 P0702 12 17 固定频率设值（二进制编码选择 +ON 命令） 14 P0703 9 17 固定频率设值（二进制编码选择 +ON 命 15 P1001 固定频率 1 12 16 P1002 固定频率 2 17 P1003 固定频率 3 18 P1004 固定频率 4 19 P1005 固定频率 5 20 P1006 固定频率 6 21 P1007 固定频率 7 其中：在设置参数前先将变频器参数复位为工厂的缺省设定值；设定 P0003=2 允许访问扩展参数；设定电机参数时先设定 P0010=1(快速调试 ),电机参数设置完成设P0010=0(准备 )[14][15]。 根据系统分析，需要九个输入量，输出端由三 八通信线实现。 其 I/O 分配如表32 所示。 表 32 系统 的 I/O分配 序号 PLC 地址（ PLC 端子） 电气符号 （面板端子） 功能说明 1 启动开关 变频器开始运行 2 停止开关 变频器停止运行 3 急停开关 变频器紧急停止 4 复位开关 变频器错误复位 5 反转开关 变频器反转运行 6 减速开关 变频器减速运行 7 加速开关 变频器加速运行 8 全速开关 变频器全速运行 9 归零开关 变频器频率归零 变频开环调速外部接线如图 31 所示。 13 图 31 变频开环 调速外部接线图 数字量方式多段速控制 在 MM420 变频器通过数字量的输入 DIN DIN DIN3 不同的组合方式可实现七种不同的输出频率，从而实现多段速的控制。 变频器的参数设置如表 33 所示。 表 33 变频器的参数设置 序号 变频器参数 出厂值 设定值 功能说明 32 P0700 2 2 选择命令源（ 由端子排输入 ） 33 P0701 1 17 固定频率设值（二进制编码选择+ON 命令） 34 P0702 12 17 固定频率设值（二进制编码选择+ON 命令） 35 P0703 9 17 固定频率设值（二进制编码选择+ON 命令） 36 P1001 固定频率 1 37 P1002 固定频率 2 38 P1003 固定频率 3 39 P1004 固定频率 4 40 P1005 固定频率 5 14 41 P1006 固定频率 6 42 P1007 固定频率 7 输入输出分配如表 34 所示。 表 34 系统的 I/O分配 序号 PLC 地址（ PLC 端子） 电气符号 （面板端子） 1 K1 2 K2 3 K3 4 K4 5 DIN1 6 DIN2 7 DIN3 数字量方式多段速控制外部接线如图 32 所示。 由图 32 可知通过切断开关的通断来控制 PLC 输出点 、 、 的不同组合来控制变频器的不同的频率 [10][14]。 图 32 数字量方式多段速控制外部接线图 15 软件的设计 编程软件 (1) 本系统采用的编程软件是 STEP7 MicroWIN,该编程软件可以方便的在Windows 环境下对 PLC 编程、调试、监控。 使得 PLC 编程更加方便、快捷。 (2) 项目的组成 ① 程序块 程序块由可执行的代码和注释组成，可执行的代码由主程序 (OB1)、可选的子程序和中断程序组成。 代码被编译并下载到 PLC。 ② 数据块 数据块由数据 (变量存储器 的初始值 )和注释组成。 数据被编译并下载到 PLC。 ③ 系统块 系统块用来设置系统的参数，例如存储器的断电保持范围密码 STOP 模式时 PLC的输出状态模拟量与数字量输入滤波值脉冲捕捉位等，系统模块中的信息需要下载到 PLC。 ④ 符号表 符号表允许程序员用符号来代替存储器的地址，符号地址便于记忆，使程序更容易理解。 程序编译下载到 PLC 时，所有符号地址被转换为绝对地址，符号表中的信息不会下载到 PLC。 ⑤ 状态表 状态表用来观察程序 执行时指定的内部变量的状态，状态表并不下载到 PLC，仅仅是监控用户程序运行情况的一种工具。 ⑥ 交叉引用表 交叉引用表列举出程序中使用的各操作数在哪一个程序块的哪一个网络中出现，以及使用它们的指令助记符。 还可以查看哪些内存区域已经被使用，是作为单位使用还是作为字节使用。 在运行模式下编译程序时，可以查看程序当前正 在使用的跳变触点的编号。 交叉引用表并不下载到 PLC，程序编译成功后才能看到交叉引用表的内容。 在交叉引用表中双击某操作 数，可以显示出包含该操作数的那一部分程序 [13]。 16 变频调速系统程序设计 (1) 基于 PLC 数字量方式多段速控制去，其梯形图如下： 17 18 19 程序语句表如下： Network 1 LD ANI OUT T37， +5 Network 2 LD T37 OUT。