发布时间 : 星期六 文章PLC控制变频器调速系统实训 电气10-43-(1)班更新完毕开始阅读
PLC控制变频器调速系统实训
第一章 实训内容及PLC初步了解
1.1 实训要求
1.确定控制方案，选择PLC和变频器。 2.画出电气控制线路原理图。 3.设计程序
4.完成PLC控制系统梯形图软件及其语句表的编制任务。 5.在实验室条件下，通过试验调试初步验证其程序的正确性。
1.2 实训任务和目的
1.了解PLC控制变频调速系统。
2.了解S7-200系列CPU加MM440变频器参数设置。 3.了解电气控制系统设计的基本原则、内容与一般步骤。 4.掌握PLC控制变频调速系统调试基本过程及方法。
1.3 系统控制要求
1.变频调速器受0~10V输入电压控制； 0V输出频率为0HZ，对应同步转速为0 r/min； 5V输出频率为50HZ，对应同步转速为1500 r/min； 10V输出频率为100HZ，对应同步转速为3000 r/min； 输入电压与输出频率按线性关系变化。
2.要求输出转速按函数变化，请编写梯形图控制程序，并完成调试。
图1-1 转速与时间的函数关系
3.改变输出转速~时间的变化函数，重复上述过程.
1.4 PLC简介
1.4.1 PLC的基本概念
国际电工委员会对PLC做了定义为“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系
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统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器机器有关设备，都应该按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其能力的原则设计”。从上述定义可以看出，PLC是一种用于程序来改变控制功能的工业控制计算机，除了能完成各种各样的控制能力外，还有与其他计算机通行联网的功能。 1.4.2 PLC的基本结构
PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成。PLC的特殊功能模块用来完成某些特殊的任务。PLC主要由CPU模块、I/O模块、变成装置和电源组成。根据硬件结构的不同，可以将PLC分为整体式、模块式和混合式。整体式PLC又叫做单元式或箱体式，他的体积小、价格低、小型PLC一般采用整体结构。模块式PLC一般用于大、中型PLC，它由机架和模块组成。
（1）输入部件
输入部件是PLC与工业生产现场被控对象之间的连接部件，是现场信号进入PLC的桥梁。该部件接收由主令元件、检测元件来的信号。 （2）输出部件
输出部件也是PLC与现场设备之间的连接部件，其功能是控制现场设备进行工作(如电机的启、停、正/反转，阀门的开、关，设备的转动、移动、升降等)。对于PLC，希望它能直接驱动执行元件，如电磁阀、微电机、接触器、灯和音响等，因此，输出部件中的输出级常是一些大功率器件，如机械触点式继电器、无触点交流开关(如双向可控硅)及直流开关(如晶体三极管)等。 （3）CPU模块
CPU模块主要有微处理器和存储器组成。在PLC控制系统中CPU模块相当于人的大脑和心脏，他不断的采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来存储程序和数据。 （4）I/O模块
输入模块和输出模块简称I/O模块，他们相当于人的眼、耳、手、脚，是联系外部设备和CPU模块的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号，开关量输入模块用来接受从按钮、选择开关、数字拨号开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流电压信号。 （5）编程器
编程器用来生成用户程序，并用它来编辑、检查、修改用户程序，监视用户程序的
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执行情况。手持式编程器不能直接接输入和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因此又叫做指令编程器，它的体积小，价格便宜，一般用来给小型PLC编程，或者用于现场调试和维护。 （6）电源
PLC使用AC 220V电源或DC 24V电源。内部开关电源为各模块提供不同电压等级的直流电源。小型PLC可以为输入电路和外部的电子传感器提供DC 24V电源，驱动PLC负载的直流电源一般有用户提供。
1.4.3 PLC的工作原理
PLC通电后，需要对硬件和软件做一些初始化工作。为了使PLC的输出及时地响应各种输入信号，初始化后PLC要反复不停地分段处理各种不同的任务，这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。 1、初始化过程：
与其它单片机运行一样，上电运行或复位时进行处理 （1）硬件初始化，复位输出输入模块，清零 （2）清除数据区 （3）输出输入地址分配 2、扫描过程
（1）扫描输入，将输入口状态读入至输入口映像区 （2）时钟处理，特殊寄存器更新 （3）执行用户程序
（4）输出，将输出口映像区输出至输出端口刷新 （5）自诊断检查 3、出错处理 检查PLC内部电路
CPU、电池电压、程序存储器、I/O、通讯异常
致命错误，CPU强制STOP方式，所有扫描停止。
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第二章 总体设计方案
本次设计是实现控制变频调速系统，选用PLC和变频器的组合可完成数字量的输入，实现模拟量和数字量的输出控制。可以通过对频率的调节来实现对速度的控制，使得速度变化更加平滑和实现精确调速。
2.1 控制系统的I/0点
图2.1 控制系统I/0分配图
2.2选择机型
本次设计采用西门子S7-200系列PLC进行控制，从以上分析可以知道，该系统只需开关量输入点2个，模拟量输出点1个。参照西门子S7-200产品目录及市场实际价格，选用主机为CPU224XP(2个模拟量输入，1个模拟量输出)，本系统变频器采用西门子MM440通用变频器。
2.3系统控制结构
由PLC和变频器组成的控制系统，开关量输入端由两输入，开始与停止按钮；PLC
输出端是从0—10V的模拟量作为变频器的输入。
实现如下控制：
0V输出频率为0Hz，对应同步转速为0r/min; 5V输出频率为50Hz，对应同步转速为1500r/min; 7.5V输出频率为75HZ,对应同步转速为2250r/min;10V输出频率为100Hz，对应同步转速为3000r/min。
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