基于PLC及组态监控的调速系统

天津XX学院可编程逻辑控制器应用技术课程设计报告XX学院信息与自动化学院2015年X月题目：基于PLC及组态监控的变频器调速系统的设计专业：自动化班级：XX姓名：XXXX指导教师：XX1目录一、课程设计题目..................................................................................................2二、课程设计目的...................................................................................................2三、所用仪器和设备...............................................................................................2四、所需设备及软件介绍.......................................................................................21、西门子S7-200PLC简介...........................................................................22、松下VF0型变频器简介............................................................................32、组态王6.5软件简介..................................................................................4五、课程设计内容...................................................................................................51、控制要求.....................................................................................................52、变频器输出曲线的要求.............................................................................53、总体设计思路.............................................................................................54、组态王设置步骤.........................................................................................65、梯形图程序及注释...................................................................................106、变频器参数设置.......................................................................................117、成果展示...................................................................................................11六、组内分工.........................................................................................................13七、总结体会.........................................................................................................13八、参考文献.........................................................................................................14九、教师评语.........................................................................................................142一、课程设计题目基于PLC及组态监控的变频器调速系统的设计二、课程设计目的熟悉西门子S7-200硬件结构及其实验装置的结构；熟悉应用上位机实验程序设计及调试过程；熟悉组态王软件的使用；熟悉变频器的原理及使用；编写PLC程序，控制变频器输出信号，使得电动机按照给定曲线频率转动。三、所用仪器和设备三相异步电动机1台变频器控制实验箱1台西门子S7-200PLC（CPU226）1台模拟量模块EM2351块计算机1台连接导线若干四、所需设备及软件介绍1、西门子S7-200PLC简介S7-200PLC是德国西门子公司生产的一种小型PLC，其主机的基本结构是整体式，主机上有一定数量的输入/输出（I/O）点，一个主机单元就是一个系统。一个完整的系统组成有：主机单元，扩展单元，特殊功能模块，相关设备，软件。S7-200系列PLC中可提供4种不同的基本型号的8种CPU供选择使用。在实时模式下具有速度快，具有通讯功能和较高的生产力的特点。功能十分强大。PLC正式运行时，不需要编程器。编程器主要来进行用户程序的编制，储存和管理等，并将用户程序送入PLC中。在调试过程中，进行监控和故障检测。S7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成。它的机械特点是体积小，重量轻，DIN导轨安装和安装孔。它的指令丰富，几乎包括了一般计算机所具有的各种基本操作指令。3Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.71L2L3LL+M1MI0.0SB1AC220VS7-200CPU224PLC的外围接线原理图这样将开关和状态灯接入电路中，上图的24V电源是有变压器输出的。L和M是PLC本身的24V输出。2、松下VF0型变频器简介松下变频器的全称是“松下交流变频调速器”，是由日本松下集团研发、生产、销售的知名变频器品牌，主要用于控制和调节三相交流异步电机的速度。主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，松下变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。（1）松下变频器VFO系列特点：①小巧：为了满足各类机器小型化的需要，实现了同类产品中最小型化；②.操作简单：采用了新设计的调频电位器，使调频操作简单轻松；而且用操作盘就可容易地操作正转/反转；③可由PLC直接调节频率：可直接接收PLC的PWM信号并可控制电动机频率；同时可与PLC(FP0等)配套使用，无需模拟I/O单元；④功能齐全的小型产品：8段速控制制动功能；再试功能；根据外部SW调整频率增减和记忆功能；再生制动功能的充实；400V系列型:内置制动电路；200V系列型:内置0.4-1.5kW电阻；0.2kW电路没有制动电阻；0.4kW是外部设置的同包装电阻。24V4（2）设定变频器模式在模式设置中通过改变P08和P09改变控制方式为面板控制和面板外控。当设置为面板控制设置fr控制其输出频率，设置dr控制其旋转方向。当设置为面板外控时，输出频率和旋转方向有外界信号控制。在这次实验中将P08的值改为4，则端子5控制运行和停止，端子6控制旋转方向。将P09的值改为3，端子2、3接受0~5v电压信号控制输出频率。①将P08的值改为4把运行指令设为面板外控，操作板有复位功能，接线如图2。图2②.将P09的值设为把频率设定信号改为外控，设定信号为0~5v电压信号，改变电压大小改变其输出频率大小。接线端子为NO.2、3（2：+，3：—）。2、组态王6.5软件简介组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。5五、课程设计内容1、控制要求（1）用PLC进行程序设计，并使用EM235模拟块输出模拟信号；（2）采用模拟量输入方式控制变频器，从而实现变频调速的目标；（3）要求变频器的输出频率按照课程设计的要求曲线变化(每组一图)；（4）变频器的工作方式需手动设置（参数），其工作过程由PLC进行控制；（5）需用组态王监控变频器的工作过程。2、变频器输出曲线的要求3、总体设计思路随着电力电子技术以及控制技术的发展，交流变频调速在工业电机拖动领域得到了广泛应用；可编程控制器PLC作为替代继电器的新型控制装置，简单可靠，操作方便、通用灵活、体积小、使用寿命长且功能强大、容易使用、可靠性高，常常被用于现场数据采集和设备的控制；组态软件技术作为用户可定制功能的软件开发平台工具，可实现显示电机转速，可实现远程调速控制，在PC机上可开发友好人机界面，通过PLC可以对自动化设备进行“智能”控制。在此，本次设计就是基于PLC的变频器调速系统。将现在应用最广泛的PLC和变频器综合起来主要功能实现了变压变频调速。电机的正反转和加减速等。因此，该系统必须具备以下三个主体部分：控制运算部分、执行和反馈部分。控制运算主要由PLC和变频器来完成；执行元件为变频器和电机；反馈部分主要为速度反馈。系统主要由三个部分构成，即可编程逻辑控制器件PLC、变频器和电机。首先通过设置给定输入给PLC，再通过PLC控制变频器，再经由变频器来控制电机，随后将电机的转速反馈给PLC，经比较后输出给变频器从而实现调速。变频器调速控制系统原理图如图3所示61LQ0.0RAA+A-RBB+B-ML+M0V0I0Q0.11MI0.0I0.1ML+NL1S7-200PLCCPU226SA1起动停止DC24VEM235AI4/AQ1×12Bit•DC24V•••（略）（略）（略）（略）23略VF0变频器L1UVW3~M~380V5L2L3+24V图3整体外部接线电路图4、组态王设置步骤(1)进入组态王界面。图4进入组态王新建工程7（2）组态王界面设定完毕。图5新建完成，设置新建工程为主工程（3）选择西门子品牌，S7-200系列的PPI接口图6设置配置向导，生产厂家、设备名称、通讯方式89105、梯形图程序及注释SM0.0T381T37I0.0M1.04MVO_WENENOINOUT0VW0RT37T381M0.0INTONPT100MSM0.0C20M1.0PC20T39ADD_IENENOIN1OUTIN2173VW0VW0M0.1C20ENENOINOUTMVO_WV