文檔供參考，可復(fù)制、編制，期待您的好評(píng)與關(guān)注！ PLC課程設(shè)計(jì)：PLC控制變頻器調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試論文系列 2007-04-16 17:41:25 閱讀2292 評(píng)論9 字號(hào)：大中小 緒  論 可編程控制器（PLC）是在計(jì)算機(jī)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(gè)領(lǐng)域。它以微處理器為核心，用編寫的程序進(jìn)行邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來控制機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。如今，PLC在我國各個(gè)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(jì)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專業(yè)技術(shù)。任何生產(chǎn)機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，都包括兩個(gè)基本方面：一個(gè)是滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝的各種控制要求，另一個(gè)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(jì)包括原理設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。前者決定一臺(tái)設(shè)備使用效能和自動(dòng)化程度，即決定著生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的先進(jìn)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(jì)性、外觀和維修等方面的性能。在現(xiàn)代控制設(shè)備中，機(jī)-電、液-電、氣-電配合得越來越密切，雖然生產(chǎn)機(jī)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(jì)原則和設(shè)計(jì)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(duì)電氣控制系統(tǒng)要求的前提下，力求運(yùn)行安全、可靠，動(dòng)作準(zhǔn)確，結(jié)果簡單、經(jīng)濟(jì)，電動(dòng)機(jī)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(jì)系統(tǒng)，除要求我們掌握必要的電氣設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)外，還要求我們必須經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐，深入生產(chǎn)現(xiàn)場，將我們所學(xué)的理論知識(shí)和積累的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計(jì)中來。本次課程設(shè)計(jì)正是本著這一目的而著手實(shí)施的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，它是一項(xiàng)初步的模擬工程訓(xùn)練。通過這次課程設(shè)計(jì)，我感到更深地了解一般電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)方法。 目  錄 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 -1緒論 -2課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 -5 一. 設(shè)計(jì)要求 -5二. 設(shè)計(jì)任務(wù)和目的 -5三. 課題要求 -5四. 控制要求 -5五. 總體設(shè)計(jì)方案 -6六硬件部分設(shè)計(jì) -9七軟件部分設(shè)計(jì) -13八調(diào)試過程和結(jié)果 -17心得體會(huì) -18參考文獻(xiàn) -19 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 一. 設(shè)計(jì)要求1.確定控制方案，選擇PLC和變頻器及電動(dòng)機(jī)型號(hào)。2.畫出電氣控制線路原理圖。3.設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)室條件下，通過試驗(yàn)調(diào)試初步驗(yàn)證其程序的正確性。二. 設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)說明書電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(duì)電氣控制系統(tǒng)要求的前提下，力求運(yùn)行安全、可靠、動(dòng)作準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)、電動(dòng)機(jī)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010V輸入電壓控制；0V輸出頻率為0HZ，對(duì)應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為0 r/min；5V輸出頻率為18HZ，對(duì)應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min；10V輸出頻率為36HZ，對(duì)應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為3000 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(qǐng)編寫梯形圖控制程序，并完成調(diào)試。 3.改變輸出轉(zhuǎn)速時(shí)間的變化函數(shù)，重復(fù)上述過程.  五. 總體設(shè)計(jì)方案本次設(shè)計(jì)是實(shí)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(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量的輸出控制。可以通過對(duì)頻率的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的控制，使得速度變化更加平滑和實(shí)現(xiàn)精確調(diào)速。1.選擇機(jī)型本次設(shè)計(jì)PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中可以用OMRON-CPM2A PLC加模擬量擴(kuò)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-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(jī)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010V的模擬量作為變頻器的輸入。實(shí)現(xiàn)如下控制：0V輸出頻率為0Hz，對(duì)應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為0r/min; 5V輸出頻率為18Hz，對(duì)應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為1500r/min; 10V輸出頻率為36Hz，對(duì)應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為3000r/min。當(dāng)PLC模擬量輸出010V變化時(shí)，變頻器輸出頻率為36Hz；電機(jī)經(jīng)過20s速度由03000r/min；電機(jī)以最大速度運(yùn)行10s，PLC模擬量輸出由10V將到5V，變頻器輸出頻率為18Hz，對(duì)應(yīng)同步轉(zhuǎn)速降為1500 r/min經(jīng)歷10s達(dá)到一定值速度運(yùn)行20s后，PLC模擬量輸出由5V降到0V，變頻器輸出為0Hz，電機(jī)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(jì)步驟(1) 使用PLC的OD模塊的兩個(gè)輸入點(diǎn)作為系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止信號(hào)的輸入點(diǎn)；(2) 使用PLC的ID模塊的一個(gè)輸出點(diǎn)作為使電機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)的輸出信號(hào)，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)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(shí)間函數(shù)循環(huán)的梯形圖程序；(6) 最后調(diào)試并運(yùn)行。六. 硬件部分設(shè)計(jì)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(cuò)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(jì)要求選取輸出范圍:010 V：5. 標(biāo)度轉(zhuǎn)換輸出范圍:010V所對(duì)應(yīng)的16進(jìn)制數(shù)為:0000H0FA0H6. 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(用來操作單元的數(shù)據(jù))和特殊I/O單元DM區(qū)域(用來進(jìn)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(hào)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(hào)范圍和模擬量輸出信號(hào)范圍，根據(jù)單元號(hào)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(dòng)時(shí)交換。10. 設(shè)置單元號(hào)開關(guān)每個(gè)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(hào)開設(shè)置的。在此系統(tǒng)中單元號(hào)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(hào)范圍表，設(shè)置D20401為: 0001H上面的所有設(shè)置在程序的13條完成。七. 軟件部分設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是根據(jù)系統(tǒng)給定的時(shí)間函數(shù)運(yùn)行的，所以軟件的設(shè)計(jì)主要是以時(shí)間原則來設(shè)計(jì)。1. 程序的主體主要由以下三部分組成(1) 控制字的設(shè)置(2) 時(shí)間段設(shè)計(jì)(3) 數(shù)據(jù)的增減2. I/0分配表3. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序   PLC梯形圖4. 程序助記符LD                    啟動(dòng)按鈕LD                    停止按鈕KEEP(011)             啟動(dòng)保持LD                    啟動(dòng)保持MOV(021) #000F 2040   /  轉(zhuǎn)換可用位置1LD                    啟動(dòng)保持MOV(021) #000F D20400  /  輸出使用位置1LD                    啟動(dòng)保持MOV(021) #0055 D20401 / 輸出信號(hào)范圍置0101.0-10VLD                    啟動(dòng)保持ANDNOT T0004MOV(021) #0000 D0    /  一個(gè)循環(huán)開始時(shí)置#0000LD                    啟動(dòng)保持MOV(021) D0 2041      /  送D0 值至輸出通道LD                    啟動(dòng)保持 ANDNOT T0004TIM 0000#0200         /  時(shí)間變化流程TIM 0001 #000TIM 0002 #0400TIM 0003 #0600TIM 0004 #0650LD                    啟動(dòng)保持AND P_0_02sANDNOT T0000+(400) D0 #0004 D0   / D0值增加,使輸出值連續(xù)增加LD                     啟動(dòng)保持AND P_0_02sAND T0001ANDNOT T0002-(410) D0 #0004 D0    / D0值減小,使輸出值連續(xù)減小LD                       啟動(dòng)保持AND P_0_02sAND T0003ANDNOT T0004-(410) D0 #0008 D0    / D0值減小,使輸出值連續(xù)減小LD                        啟動(dòng)保持OUT 0.00               /  變頻器正轉(zhuǎn)啟動(dòng)信號(hào)END(001)5. 程序說明第0條：起動(dòng)和停止信號(hào)，用KEEP保持在2100.00中，表示程序啟動(dòng)運(yùn)行。第1條：程序啟動(dòng)運(yùn)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(dòng)運(yùn)行過程中，根據(jù)輸入使用設(shè)置表設(shè)置D20400為: 000FH第3條：程序啟動(dòng)運(yùn)行過程中，根據(jù)輸入信號(hào)范圍表設(shè)置D20401為: 0055H第4條：程序啟動(dòng)時(shí)并且每個(gè)循環(huán)的開始時(shí)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(yùn)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(dòng)運(yùn)行過程中，每次循環(huán)中設(shè)置成五個(gè)時(shí)間段T0000T0004，T0004為復(fù)位信號(hào)。第7條：程序啟動(dòng)運(yùn)行過程中，從020秒，D0中的數(shù)在每個(gè)0.02秒脈沖的上升沿時(shí)加#0004，則20秒時(shí)剛好D0值為#0FA0，即10V。第8條：程序啟動(dòng)運(yùn)行過程中，從3040秒，D0中的數(shù)在每個(gè)0.02秒脈沖的上升沿時(shí)減#0004，則10秒后剛好D0值為#07D0，即為5V。第9條：程序啟動(dòng)運(yùn)行過程中，從6065秒，D0中的數(shù)在每個(gè)0.02秒脈沖的上升沿時(shí)減#0008，則5秒時(shí)剛好D0值減為#0000，即0V。第10條：程序啟動(dòng)運(yùn)行過程中電機(jī)正轉(zhuǎn)信號(hào)保持為ON。第11條：程序結(jié)束標(biāo)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(dòng)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(cuò)。2.按下啟動(dòng)按鈕，然后用萬用表測CS1W-MAD44模擬量I/0模塊的A1、A2兩點(diǎn)間的電壓，看是否按照規(guī)定曲線運(yùn)行，如果運(yùn)行正確則證明PLC部分調(diào)試成功。3.連接PLC的輸出點(diǎn)與變頻器的輸入點(diǎn)，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(jī)接好。4.最后打開啟動(dòng)按鈕，電機(jī)正常運(yùn)行，并且按照給定的時(shí)間函數(shù)循環(huán)運(yùn)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(shí)間函數(shù)連續(xù)循環(huán)運(yùn)行，如圖所示，由此說明系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理可靠，此設(shè)計(jì)完全符合設(shè)計(jì)要求。 心得體會(huì)通過本次課程設(shè)計(jì)，對(duì)歐姆龍系列PLC的特點(diǎn)有了更深的理解。利用了歐姆龍系列PLC的特點(diǎn)，對(duì)按鈕、開關(guān)等輸入/輸出進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了變頻器在控制作用下的自動(dòng)化。在本次課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐環(huán)節(jié)中，我更深刻地理解和掌握了電器控制及可編程控制器(PLC)的理論知識(shí)和動(dòng)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(jì)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(jì)的方案和數(shù)據(jù)更為翔實(shí)和準(zhǔn)確，力求科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，使本次以變頻器為主題的課程設(shè)計(jì)精益求精。經(jīng)歷一周的方案設(shè)計(jì)、比較、論證、探討等步驟，經(jīng)過不懈的努力和反復(fù)的驗(yàn)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(xì)心點(diǎn)撥和教誨，終于成功地完成了本次課程設(shè)計(jì)。但是，由于學(xué)識(shí)淺薄和資歷膚淺，對(duì)待解決問題還不成熟，望老師不吝糾正，深感謝意！ 參考文獻(xiàn)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(jì)    謝客明 主編    電子工業(yè)出版社 日本OMRON公司CPM2A編程手冊(cè)    張立科 主編    2003 21 / 21