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1、文檔供參考，可復(fù)制、編制，期待您的好評與關(guān)注！ PLC課程設(shè)計：PLC控制變頻器調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試 論文系列 2007-04-16 17:41:25 閱讀2292 評論9 字號：大中小 緒? 論? 可編程控制器（PLC）是在計算機技術(shù)、通信技術(shù)和繼電器控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。它以微處理器為核心，用編寫的程序進行邏輯控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來控制機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。 如今，PLC在我國各個工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。在就業(yè)競爭日益激烈的今天，掌握PLC設(shè)計和應(yīng)用是從事工業(yè)控制研發(fā)技術(shù)人員必須掌握的一門

2、專業(yè)技術(shù)。 任何生產(chǎn)機械電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計，都包括兩個基本方面：一個是滿足生產(chǎn)機械和工藝的各種控制要求，另一個是滿足電氣控制系統(tǒng)本身的制造、使用以及維修的需要。因此，電氣控制系統(tǒng)設(shè)計包括原理設(shè)計和工藝設(shè)計兩個方面。前者決定一臺設(shè)備使用效能和自動化程度，即決定著生產(chǎn)機械設(shè)備的先進性、合理性，而后者決定著電氣控制設(shè)備生產(chǎn)可行性、經(jīng)濟性、外觀和維修等方面的性能。 在現(xiàn)代控制設(shè)備中，機-電、液-電、氣-電配合得越來越密切，雖然生產(chǎn)機械的種類繁多，其電氣控制設(shè)備也各不相同，但電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計原則和設(shè)計方法基本相同。 在最大限度滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝對電氣控制系統(tǒng)要求的前提下，力求運行安全、可靠，

3、動作準確，結(jié)果簡單、經(jīng)濟，電動機及電氣元件選用合理，操作、安裝、調(diào)試和維修方便。 要完成好電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)，除要求我們掌握必要的電氣設(shè)計基礎(chǔ)知識外，還要求我們必須經(jīng)過反復(fù)實踐，深入生產(chǎn)現(xiàn)場，將我們所學(xué)的理論知識和積累的經(jīng)驗技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計中來。本次課程設(shè)計正是本著這一目的而著手實施的實踐性環(huán)節(jié)，它是一項初步的模擬工程訓(xùn)練。通過這次課程設(shè)計，我感到更深地了解一般電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計要求、設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計方法。 ? 目? 錄? 課程設(shè)計任務(wù)書 --------------------------------------------1 緒論 ------------------------

4、------------------------------2 課程設(shè)計內(nèi)容 ----------------------------------------------5 一. 設(shè)計要求 ----------------------------------------------5 二. 設(shè)計任務(wù)和目的 ----------------------------------------5 三. 課題要求 ----------------------------------------------5 四. 控制要求 ----------------------------------

5、------------5 五. 總體設(shè)計方案 ------------------------------------------6 六．硬件部分設(shè)計 ------------------------------------------9 七．軟件部分設(shè)計 ------------------------------------------13 八．調(diào)試過程和結(jié)果 ----------------------------------------17 心得體會 -------------------------------------------------18 參考文獻 ----

6、---------------------------------------------19 ? 課程設(shè)計內(nèi)容 ? 一. 設(shè)計要求 1.確定控制方案，選擇PLC和變頻器及電動機型號。 2.畫出電氣控制線路原理圖。 3.設(shè)計程序 4.完成PLC控制系統(tǒng)梯形圖軟件的編制任務(wù)。 5.在實驗室條件下，通過試驗調(diào)試初步驗證其程序的正確性。 二. 設(shè)計任務(wù)和目的 1.了解PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)。 2.了解OMRON-CS系列CPU加CS1W-MAD44模擬量I/0模塊和ID模塊。 3.了解電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則、內(nèi)容與一般步驟。 掌握PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試基本過程及方

7、法。 三. 課題要求 1.按題意要求，畫出PLC端子接線圖及控制梯形圖； 2.完成PLC端子接線工作，并利用編程器輸入梯形圖控制程序，完成調(diào)試； 3.完成課程設(shè)計說明書 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則：在最大限度滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝對電氣控制系統(tǒng)要求的前提下，力求運行安全、可靠、動作準確、結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟、電動機及電氣元件選用合理，操作、安裝、調(diào)試和維修方便。 四. 控制要求 1.變頻調(diào)速器受0~10V輸入電壓控制； 0V輸出頻率為0HZ，對應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為0 r/min； 5V輸出頻率為18HZ，對應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min； 10V輸出頻率為36HZ，對應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為300

8、0 r/min； 輸入電壓與輸出頻率按線性關(guān)系變化。 2.要求輸出轉(zhuǎn)速按函數(shù)變化，請編寫梯形圖控制程序，并完成調(diào)試。 ? 3.改變輸出轉(zhuǎn)速~時間的變化函數(shù)，重復(fù)上述過程.? 五. 總體設(shè)計方案 本次設(shè)計是實現(xiàn)控制變頻調(diào)速系統(tǒng)，選用PLC和變頻器的組合可完成數(shù)字量的輸入，實現(xiàn)模擬量和數(shù)字量的輸出控制?？梢酝ㄟ^對頻率的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)對速度的控制，使得速度變化更加平滑和實現(xiàn)精確調(diào)速。 1.選擇機型 本次設(shè)計PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)中可以用OMRON-CPM2A PLC加模擬量擴展單元,也可以用OMRON-CS系列CPU加CS1W-MAD44模擬量I/0模塊.在這里選用OMRON

9、-CS系列CPU加CS1W-MAD44模擬量I/0模塊和ID模塊.變頻器采用歐姆龍公司的變頻器，電機選擇380V,3000W，3000r/min。 2.確定系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu) 由PLC和變頻器組成的開環(huán)控制系統(tǒng)，模擬量輸入端由兩輸入，開始與停止按鈕；PLC輸出端是從0—10V的模擬量作為變頻器的輸入。 實現(xiàn)如下控制： 0V輸出頻率為0Hz，對應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為0r/min; 5V輸出頻率為18Hz，對應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為1500r/min; 10V輸出頻率為36Hz，對應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為3000r/min。 當(dāng)PLC模擬量輸出0—10V變化時，變頻器輸出頻率為36Hz；電機經(jīng)過20s速度由0—3000r/mi

10、n；電機以最大速度運行10s，PLC模擬量輸出由10V將到5V，變頻器輸出頻率為18Hz，對應(yīng)同步轉(zhuǎn)速降為1500 r/min經(jīng)歷10s達到一定值速度運行20s后，PLC模擬量輸出由5V降到0V，變頻器輸出為0Hz，電機轉(zhuǎn)速為0r/ min。 3. 系統(tǒng)流程圖 ? 4.系統(tǒng)原理接線圖 5. 設(shè)計步驟 (1) 使用PLC的OD模塊的兩個輸入點作為系統(tǒng)的啟動和停止信號的輸入點； (2) 使用PLC的ID模塊的一個輸出點作為使電機正轉(zhuǎn)啟動的輸出信號，接到變頻器的S0端子上； (3) 連接CS1W-MAD44模擬量I/0模塊的A1+、A2-至變頻器的電壓輸入端； (4) 調(diào)節(jié)

11、變頻器使其輸出頻率受模擬量輸入電壓控制； (5) 然后編制輸出按時間函數(shù)循環(huán)的梯形圖程序； (6) 最后調(diào)試并運行。 六. 硬件部分設(shè)計 1. CS1W-MAD44模擬量I/0模塊圖 2. CS1W-MAD44模擬量I/0功能塊 3.模擬量輸出回路 4. 輸出規(guī)格 如果設(shè)置值超過下面提供的規(guī)定，將發(fā)生輸出設(shè)置錯誤，并將輸出有輸出保持功能規(guī)定的輸出量。 根據(jù)設(shè)計要求選取輸出范圍:0~10 V： 5. 標度轉(zhuǎn)換 輸出范圍:0~10V所對應(yīng)的16進制數(shù)為:0000H~0FA0H 6. 模擬量輸出接線圖 7. 數(shù)據(jù)交換概要 數(shù)據(jù)通過特殊I/O單元區(qū)域(用

12、來操作單元的數(shù)據(jù))和特殊I/O單元DM區(qū)域(用來進行初始設(shè)置的數(shù)據(jù))在CPU單元和CS1W-MAD44模擬量I/O單元之間交換。 8. I/O刷新數(shù)據(jù) 模擬輸入轉(zhuǎn)換值，模擬輸出設(shè)置值，和其它用來操作單元的數(shù)據(jù)根據(jù)單元號在CPU單元的特殊I/O單元區(qū)域里分配，并在I/O刷新過程中交換. 9. 固定數(shù)據(jù) 單元的固定數(shù)據(jù)，如模擬量輸入信號范圍和模擬量輸出信號范圍，根據(jù)單元號在CPU單元的特殊I/O單元DM區(qū)域里分配，并在電源接通或單元重啟動時交換。 10. 設(shè)置單元號開關(guān) 每個模擬量I/O單元占據(jù)的特殊I/O單元區(qū)域和特殊I/O單元DM區(qū)域字地址是通過單元前板上的單元號開設(shè)置的。在此

13、系統(tǒng)中單元號設(shè)置成4. 11. 模擬量I/0模塊的軟件設(shè)置過程 (1)根據(jù)下表，特殊I/0單元域地址CIO2040- CIO2049, 特殊I/0單元DM區(qū)域地址D20400-D20499. (2)根據(jù)系統(tǒng)原理接線圖，A1 A2電壓輸出1和CIO區(qū)中轉(zhuǎn)換可用字表設(shè)置2040為: 0001H (3)根據(jù)輸入使用設(shè)置表，設(shè)置D20400為: 0001H (4)根據(jù)輸入信號范圍表，設(shè)置D20401為: 0001H 上面的所有設(shè)置在程序的1~3條完成。 七. 軟件部分設(shè)計 系統(tǒng)的軟件設(shè)計是根據(jù)系統(tǒng)給定的時間函數(shù)運行的，所以軟件的設(shè)計主要是以時間原則來設(shè)計。 1. 程序

14、的主體主要由以下三部分組成 (1) 控制字的設(shè)置 (2) 時間段設(shè)計 (3) 數(shù)據(jù)的增減 2. I/0分配表 3. 系統(tǒng)設(shè)計程序 ?? PLC梯形圖 4. 程序助記符 LD??????????????????? 啟動按鈕 LD??????????????????? 停止按鈕 KEEP(011)???????????? 啟動保持 LD??????????????????? 啟動保持 MOV(021) #000F 2040?? //? 轉(zhuǎn)換可用位置1 LD??????????????????? 啟動保持 MOV(021) #000F D20400? //

15、? 輸出使用位置1 LD??????????????????? 啟動保持 MOV(021) #0055 D20401 // 輸出信號范圍置0101.0-10V LD??????????????????? 啟動保持 ANDNOT T0004 @MOV(021) #0000 D0? ??//? 一個循環(huán)開始時置#0000 LD?????????????????? ?啟動保持 MOV(021) D0 2041? ????//? 送D0 值至輸出通道 LD?????????????????? ?啟動保持 ANDNOT T0004 TIM 0000#0200???? ????//?

16、 時間變化流程 TIM 0001 #000 TIM 0002 #0400 TIM 0003 #0600 TIM 0004 #0650 LD??????????????????? 啟動保持 AND P_0_02s ANDNOT T0000 @+(400) D0 #0004 D0? ?// D0值增加,使輸出值連續(xù)增加 LD???????????????????? 啟動保持 AND P_0_02s AND T0001 ANDNOT T0002 @-(410) D0 #0004 D0?? ?// D0值減小,使輸出值連續(xù)減小 LD?????????????????????

17、? 啟動保持 AND P_0_02s AND T0003 ANDNOT T0004 @-(410) D0 #0008 D0?? ?// D0值減小,使輸出值連續(xù)減小 LD??????????????????????? 啟動保持 OUT 0.00?????????????? //? 變頻器正轉(zhuǎn)啟動信號 END(001) 5. 程序說明 第0條：起動和停止信號，用KEEP保持在2100.00中，表示程序啟動運行。 第1條：程序啟動運行過程中，根據(jù)接線圖A1 A2電壓輸出1和CIO區(qū)中轉(zhuǎn)換可用字表設(shè)置2040為: 000FH 第2條：程序啟動運行過程中，根據(jù)輸入使用設(shè)置表設(shè)置D

18、20400為: 000FH 第3條：程序啟動運行過程中，根據(jù)輸入信號范圍表設(shè)置D20401為: 0055H 第4條：程序啟動時并且每個循環(huán)的開始時D0置#0000，所以輸出電壓每次都是從0V開始 第5條：只要是在運行過程中，在程序每次掃描過程中D0中的值置入2040通道中轉(zhuǎn)換成電壓輸出。 第6條：程序啟動運行過程中，每次循環(huán)中設(shè)置成五個時間段T0000—T0004，T0004為復(fù)位信號。 第7條：程序啟動運行過程中，從0—20秒，D0中的數(shù)在每個0.02秒脈沖的上升沿時加#0004，則20秒時剛好D0值為#0FA0，即10V。 第8條：程序啟動運行過程中，從30—40秒，D0中的數(shù)

19、在每個0.02秒脈沖的上升沿時減#0004，則10秒后剛好D0值為#07D0，即為5V。 第9條：程序啟動運行過程中，從60—65秒，D0中的數(shù)在每個0.02秒脈沖的上升沿時減#0008，則5秒時剛好D0值減為#0000，即0V。 第10條：程序啟動運行過程中電機正轉(zhuǎn)信號保持為ON。 第11條：程序結(jié)束標志。 八. 調(diào)試過程及結(jié)果 調(diào)試過程： 1.先將PLC程序傳入OMRON-CS PLC中，只連接啟動與停止開關(guān)，先不與變頻器相連接，以免輸出電壓不正確導(dǎo)致變頻器出錯。 2.按下啟動按鈕，然后用萬用表測CS1W-MAD44模擬量I/0模塊的A1、A2兩點間的電壓，看是否按照規(guī)定曲線

20、運行，如果運行正確則證明PLC部分調(diào)試成功。 3.連接PLC的輸出點與變頻器的輸入點，并且調(diào)試好變頻器的參數(shù)設(shè)置，最后把變頻器的輸出與電機接好。 4.最后打開啟動按鈕，電機正常運行，并且按照給定的時間函數(shù)循環(huán)運行。顯示的最大頻率是36HZ。 調(diào)試結(jié)果： 系統(tǒng)按照給定的時間函數(shù)連續(xù)循環(huán)運行，如圖所示，由此說明系統(tǒng)設(shè)計合理可靠，此設(shè)計完全符合設(shè)計要求。 ? 心得體會 通過本次課程設(shè)計，對歐姆龍系列PLC的特點有了更深的理解。利用了歐姆龍系列PLC的特點，對按鈕、開關(guān)等輸入/輸出進行控制，實現(xiàn)了變頻器在控制作用下的自動化。 在本次課程設(shè)計的實踐環(huán)節(jié)中，我更深刻地理解和掌握了電器控

21、制及可編程控制器(PLC)的理論知識和動手技能。參閱了大量的電器控制及可編程控制器(PLC)系統(tǒng)設(shè)計的書籍資料，查詢了大量的圖表、程序和數(shù)據(jù)，使得課程設(shè)計的方案和數(shù)據(jù)更為翔實和準確，力求科學(xué)嚴謹，使本次以變頻器為主題的課程設(shè)計精益求精。 經(jīng)歷一周的方案設(shè)計、比較、論證、探討等步驟，經(jīng)過不懈的努力和反復(fù)的驗證，積聚了同組同學(xué)的一致討論并通過，再加上指導(dǎo)老師的細心點撥和教誨，終于成功地完成了本次課程設(shè)計。但是，由于學(xué)識淺薄和資歷膚淺，對待解決問題還不成熟，望老師不吝糾正，深感謝意！ ? 參考文獻 電器控制及可編程控制器??????? 祖龍起 主編??? 輕工業(yè)出版社 可編程控制器原理與程序設(shè)計??? 謝客明 主編??? 電子工業(yè)出版社 日本OMRON公司CPM2A編程手冊????張立科?主編??? 2003? 21 / 21