基于PLC电机测速系统的设计

晋城职业技术学院JINCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY机械与电子工程系毕业设计Graduati on Desig n 设计项目:晋城职业技术学院机械与电子工程系毕业设计机械与电子工程系毕业设计开题报告书专业学生姓名班级学号基于PLC的直流电机调速系统设计设计项目设计准备情况思路方法拟重点解决的问题晋城职业技术学院机械与电子工程系毕业设计晋城职业技术学院机械与电子工程系毕业设计ABSTRAC.T..章 引 言 ............. 1.1 选题背景及论文主要内容 1.1.1 选题背景 ...... 章2.1 PLC 2.2 PLC 2.3 PLC目录现代PLC 控制技术 ............ 的组成和分类 .................. 的工作原理 ....................电机控制系统设计的基本内容和步骤 2.3.1 P LC 的硬件设计的一般步骤2.3.2 P LC 软件设计的一般步骤2.3.3 设计中用到的模块 ...... 基于PLC 的直流电机调速系统设计. 设计任务 ............................... 脉宽调制系统特有部分设计 ............... 第三章 3.1 3.2 3.3 PLC 硬件设计 999 10 3.4 PLC 软件设计12参考文献（主要及公开发表的文献） 14 致谢. 16 个人简况及联系方式 .17晋城职业技术学院机械与电子工程系毕业设计摘要设计选用日本三菱公司FX2N-16MT基本单元和FX2N-4AD, FX2N-2DA模拟量输/ 输出扩展模块，并利用其功能指令设计的直流脉宽双闭环调速系统，实现了调速过程速度快、精度高, 控制系统的参数便于调试和高工作可靠性，通过给定的调速系统硬件配置和梯形图，经模拟调试输出信号验证了各项指标均满足调速系统的要求。

关键词：PLC调速系统；应用ABSTRACTThe double closed-loop DC PWM speed system of direct motor uses theFX2N-16MT basic unit of Japanese Mitsubishi company and FX2N-4ADs, FX 2N-2DAemulation input/ output expanding mold , making use of its function instruction. It realizes fast adjust mend of the speed course , high precision, which make it easy to debug control procedure and work reliable, which is a development direction in the industrial control. Hardware disposition and ladder chart are given in this text. It can be adjusted by emulation and various index signs of output signal all satisfy the requirements of the adjust system.Key words：PLC；Adjusting Speed System；Applicat章引言1.1 选题背景及论文主要内容1.1.1 选题背景在调研中发现，目前山西省各大煤矿的矿井提升机系统的调速方案大多采用继电器接触器控制的转子串电阻调速。

《PLC控制电机变频调速试验系统的设计与实现》篇一一、引言随着工业自动化水平的不断提高，PLC（可编程逻辑控制器）与电机变频调速技术逐渐成为现代工业控制领域的核心技术。

为了实现电机的高效、精准控制，本文提出了一种基于PLC控制电机变频调速试验系统的设计与实现方案。

该系统旨在通过PLC与变频器的配合，对电机进行精确的速度和转矩控制，以提高电机运行效率并减少能源浪费。

二、系统设计1. 设计目标本系统的设计目标是实现电机的高效、精确控制，确保电机在各种工况下都能保持最佳的运行状态。

通过PLC与变频器的协同工作，实现对电机的速度和转矩的实时监控与调整。

2. 系统架构系统架构主要包括PLC控制器、变频器、电机及传感器等部分。

其中，PLC作为核心控制单元，负责接收上位机指令，对变频器进行控制，从而实现对电机的控制。

变频器则负责将电源的频率和电压进行调节，以实现对电机的调速和转矩控制。

传感器则负责实时监测电机的运行状态，将数据反馈给PLC。

3. 硬件选型与配置硬件选型与配置是系统设计的重要环节。

根据系统需求，选择合适的PLC控制器、变频器、电机及传感器等设备。

同时，还需要考虑设备的兼容性、稳定性及可靠性等因素。

4. 软件设计软件设计包括PLC程序设计与上位机软件开发。

PLC程序设计主要负责接收上位机指令，对变频器进行控制。

上位机软件则负责实时监测电机的运行状态，并将数据上传至PC端进行数据分析与处理。

三、系统实现1. PLC程序设计PLC程序设计是系统实现的关键环节。

根据系统需求，编写相应的PLC程序，实现对变频器的控制。

程序主要包括主程序、中断程序及通信程序等部分。

主程序负责电机的启动、停止及运行状态的监测；中断程序则负责实时响应上位机的指令，对电机进行精确的控制；通信程序则负责与上位机进行数据传输。

2. 变频器参数设置变频器的参数设置是保证系统正常运行的关键。

根据电机的类型及工作要求，设置合适的频率、电压及转矩等参数，以确保电机在各种工况下都能保持最佳的运行状态。

《PLC控制电机变频调速试验系统的设计与实现》篇一一、引言随着工业自动化程度的不断提高，PLC（可编程逻辑控制器）与电机变频调速技术成为了现代工业控制的核心。

PLC控制电机变频调速试验系统是现代工业控制技术的重要组成部分，具有很高的应用价值和广阔的发展前景。

本文旨在介绍一种基于PLC控制的电机变频调速试验系统的设计与实现。

二、系统设计1. 系统需求分析首先，系统需要具备稳定、可靠、可编程的特点，以实现对电机的精确控制。

其次，系统需要满足电机变频调速的精度要求，以满足各种工作条件下的实际需求。

此外，还需要考虑到系统的操作简便性、实时性以及安全保护等方面。

2. 硬件设计系统硬件主要包括PLC控制器、变频器、电机及传感器等部分。

其中，PLC控制器是系统的核心，负责接收指令并输出控制信号；变频器负责调节电机的电源频率，从而实现电机的调速；传感器则用于实时监测电机的运行状态。

此外，还需要设计合适的电源电路、信号传输电路等，确保系统能够稳定可靠地工作。

3. 软件设计软件设计包括PLC程序的编写以及人机界面的开发。

PLC程序负责接收来自上位机的指令，解析后输出控制信号给变频器，实现电机的精确控制。

人机界面则用于显示电机的运行状态，以及实时接收和输入操作指令。

三、系统实现1. PLC程序设计PLC程序设计是系统实现的关键环节。

首先，需要根据电机的特性和工作要求，编写相应的控制程序。

程序应具备较高的稳定性和可靠性，能够实现对电机的精确控制。

其次，为了方便操作和维护，还需要设计合适的人机交互界面，实现上位机与PLC 之间的通信。

2. 变频器配置变频器是系统的重要组成部分，负责调节电机的电源频率，从而实现电机的调速。

在配置变频器时，需要根据电机的特性和工作要求，选择合适的参数设置，如输出频率、电压等。

此外，还需要设置合适的保护功能，以确保系统在异常情况下能够及时保护电机和设备的安全。

3. 试验与调试在系统实现过程中，需要进行多次试验和调试。

基于PLC的直流电机调速系统设计毕业设计基于PLC的直流电机调速系统设计毕业设计⽬录1.1 直流调速系统的发展史概述 (2)1.2 可编程控制器PLC (3)1.2.1 PLC的发展概述 (3)1.2.2 PLC的特点 (4)1.3 选题背景及论⽂主要内容 (5)1.3.1 选题背景 (5)1.3.2 论⽂的主要内容 (6)第 2 章直流调速系统 (7)2.1 调速系统的性能指标 (7)2.1.1 稳态性能指标 (8)2.1.2 动态指标 (9)2.2 PWM直流调速系统 (11)2.2.1 直流电动机的PWM控制原理 (11)2.2.2 PWM直流调速系统的组成 (12)2.2.3 PWM调速系统的主要参数 (18)2.3 双闭环直流脉宽调速系统 (20)2.3.1 电流、转速反馈环节 (20)2.3.2 设计中的调节器计算 (22)2.3.3 双闭环脉宽调速系统的起动过程 (26)第 3 章现代PLC控制技术 (28)3.1 PLC的组成和分类 (28)3.2 PLC的⼯作原理 (28)3.3 PLC电机控制系统设计的基本内容和步骤 (30)3.3.1 PLC的硬件设计的⼀般步骤 (30)3.3.2 PLC软件设计的⼀般步骤 (31)3.3.3 设计中⽤到的模块 (32)第 4 章基于PLC的直流电机调速系统设计 (34)4.1 设计任务 (34)4.2 脉宽调制系统特有部分设计 (34)4.3 PLC硬件设计 (35)4.4 PLC 软件设计 (37)结束语 (40)致谢 (41)参考⽂献（主要及公开发表的⽂献） (2)附录 (4)第 1 章引⾔传统直流电动机双闭环调速系统采⽤的是继电器控制，加PI 调节器及校正装置，实现控制系统稳定运⾏。

但由于继电器，集成运算放⼤器，电⽓元件的⽼化易出故障⽽损坏，⽽且结线复杂，使其⼯作可靠性较差。

采⽤ PLC 设计的直流电动机双闭环调速系统能有效地克服上述缺点，并且具有结构简单，调试修改参数⽅便，⼯作可靠，性能价格⽐较⾼的优点。

《PLC控制电机变频调速试验系统的设计与实现》篇一一、引言随着工业自动化水平的不断提高，电机变频调速技术在各种工业控制领域的应用越来越广泛。

本文介绍了一种基于PLC（可编程逻辑控制器）的电机变频调速试验系统的设计与实现。

该系统结合了PLC的强大逻辑控制能力和变频调速技术的灵活性，为电机调速提供了精确、可靠的解决方案。

二、系统设计1. 硬件设计本系统主要由PLC控制器、变频器、电机及传感器等组成。

其中，PLC控制器负责逻辑控制，变频器负责电机调速，传感器则用于实时监测电机的运行状态。

硬件设计需考虑系统的稳定性、可靠性及可维护性。

（1）PLC控制器选择：根据系统需求，选择具有较强数据处理能力和良好抗干扰性能的PLC控制器。

（2）变频器选择：选择性能稳定、调速范围广、动态响应快的变频器，以满足电机的调速需求。

（3）传感器选择：根据实际需求，选择合适的传感器，如电流传感器、电压传感器、转速传感器等，用于实时监测电机的运行状态。

2. 软件设计软件设计主要包括PLC程序设计及上位机监控软件设计。

（1）PLC程序设计：根据系统需求，编写PLC程序，实现电机的启动、停止、调速及保护等功能。

程序需具备较高的可靠性和稳定性，以应对各种复杂工况。

（2）上位机监控软件设计：通过组态软件或自定义软件开发上位机监控软件，实现电机的远程监控、数据采集、故障诊断等功能。

软件界面需友好、操作简便。

三、系统实现1. 硬件连接根据硬件设计，将PLC控制器、变频器、电机及传感器等设备连接起来。

连接过程中需注意各设备之间的信号传输及电源供应等问题，确保系统正常运行。

2. PLC程序设计实现根据软件设计，编写PLC程序，实现电机的启动、停止、调速及保护等功能。

程序需经过严格的测试和调试，确保其可靠性和稳定性。

3. 上位机监控软件实现通过组态软件或自定义软件开发上位机监控软件，实现电机的远程监控、数据采集、故障诊断等功能。

软件界面需友好、操作简便，方便用户进行操作和监控。

综合实验实验报告实验名称：基于PLC实现的电动机调速控制基于PLC实现的电动机调速控制实验报告一、实验目的：通过综合实验的训练，学会独立的设计和处理问题的能力二、实验原理：1.PLC编程控制原则2.PLC工作手册3.光电编码器原理图三、实验步骤：1.设计答疑2.绘制系统原理图，接线图，系统流程图3.编写系统程序，调制4.按图接线，实现设计要求5.绘制各元件及PLC、变频器、编码器接线端口明细表四、实验器材本实验提供的元器件：PLC一台、变频器一台、三相电机一台、光电编码器五、实验要求效果六、实验结果报告1.系统原理图2.PLC与变频器接线3.接线图4.程序流程图开始正转/反转加 速=30HZ ?匀速5s加 速=50HZ ？匀速5s减 速匀速5s结 束=30HZ ？光电编码器光电编码器YYYNNN光电编码器5.PLC设置序号功能码功能定义设定值1 F100 用户密码82 F140 端子方向启动 13 F200 启动控制 14 F202 停机控制 15 F204 基本调速方式 26 F206 方向给定 27 F400 OP1端子输入信号08 F401 OP2端子输入信号09 F402 OP3端子输入信号010 F403 OP4端子输入信号011 F404 OP5端子输入信号012 F405 OP6端子输入信号013 F406 OP7端子输入信号014 F407 OP8端子输入信号015 F408 OP1功能设定1116 F409 OP2功能设定017 F410 OP3功能设定 118 F411 OP4功能设定1219 F412 OP5功能设定1320 F413 OP6功能设定1421 F414 OP7功能设定722 F415 OP8功能设定176.编码器原理图7.程序七、实验心得（见附页）。

基于PLC的直流电机调速控制器设计作者：郝结来谢军来源：《江苏理工学院学报》2018年第06期摘要：基于PLC的直流电机调速控制器以三菱FX2N为核心，通过定时器T246和T247实现了PWM波的输出功能，使PWM输出不受输出继电器的限制。

系统设置了启动开关自锁按键，三档位速度控制旋钮。

通过软件继电器M0实现了软件程序启动自锁，防止启动开关异常时程序无法启动的问题。

设置系统启动指示灯和电机启动指示灯，便于用户知晓系统工作是否正常。

通过对6 V小型直流电机的实验，论证了该控制器能够达到较好的控制效果。

关键词：PLC;PWM;定时器;电机调速中图分类号：TM925.11;TP273 文献标识码：A 文章编号2095-7394（2018）06-0047-05直流电机在生产生活中应用广泛，对直流电机的速度调控只需要控制电机的工作电压即可[1]，这也是其应用广泛的一个重要原因。

利用PWM脉宽调制方法，可方便地控制负载端的平均电压，在脉冲的低电压趋近于0时，负载的平均电压与PWM的占空比成正比[2-4]。

三菱FX2N型PLC是一款小型高性能的超小程序裝置，具有配置固定灵活，编程简单，高性能与高运算速度等特点，具有丰富的软件定时器与软件继电器，可满足多样化广泛需求。

1 PWM输出与PLC配置1.1定时器PWM输出配置定时器PWM波输出配置PWM波是周期变化的方波信号，其占空比可调，通过调节占空比可实现不同平均电压的输出[5-7]。

PWM波形函数可表示为：在PLC中可使用高速定时器完成PWM波的输出功能，三菱FX2N型PLC内部集成有PWM输出功能[ PWM S1 S2 D]，其中S1用于指定脉冲的宽度，S2用于指令脉冲的周期，单位都为 ms，取值范围为0～32767，S1应小于等于S2。

D用于指令脉冲输出端口，FX2N晶体管输出型PLC仅能使用Y0和Y1作为PWM输出口。

在保证PWM输出性能的情况下，选择使用高速定时器可克服上述缺陷。

《PLC控制电机变频调速试验系统的设计与实现》篇一一、引言随着工业自动化程度的不断提高，PLC（可编程逻辑控制器）与电机变频调速技术已经成为了现代工业生产中的重要组成部分。

本文旨在设计并实现一套基于PLC控制的电机变频调速试验系统，以实现对电机运行状态的有效监控与精确控制，提高生产效率与产品质量。

二、系统设计1. 硬件设计本系统主要由PLC控制器、变频器、电机、传感器等部分组成。

其中，PLC控制器负责整个系统的控制与协调，变频器用于调节电机的运行速度，电机则作为执行机构实现具体的运动，传感器则用于实时监测电机的运行状态。

（1）PLC控制器：选用高性能的PLC控制器，具备强大的逻辑控制与数据处理能力。

（2）变频器：选用适合电机类型与功率的变频器，具备高精度、高效率的调速性能。

（3）电机：根据实际需求选择合适的电机类型与功率。

（4）传感器：选用能够实时监测电机运行状态的高精度传感器。

2. 软件设计软件设计主要包括PLC控制程序的编写与调试。

首先，根据系统需求，设计合理的控制逻辑；其次，利用编程软件编写控制程序；最后，通过调试与测试，确保程序能够正常运行并实现预期功能。

（1）控制逻辑设计：根据电机运行的需求，设计合理的控制逻辑，包括启动、停止、调速等功能。

（2）编程软件选择：选用适合PLC控制的编程软件，如梯形图、结构化控制语言等。

（3）程序调试与测试：对编写好的程序进行调试与测试，确保程序能够正常运行并实现预期功能。

三、系统实现1. 连接硬件设备根据硬件设计，将PLC控制器、变频器、电机、传感器等设备进行连接。

确保各部分之间的连接牢固、可靠。

2. 编写与调试程序根据软件设计，编写PLC控制程序。

在编写过程中，需要充分考虑系统的实时性、稳定性以及可扩展性。

编写完成后，通过调试与测试，确保程序能够正常运行并实现预期功能。

3. 系统测试与优化对系统进行全面的测试，包括启动、停止、调速等功能。

根据测试结果，对系统进行优化与调整，提高系统的性能与稳定性。

课程设计报告课程名称微机控制技术课程设计设计题目电机测速系统设计专业班级自动化0842姓名王晓明学号**********指导教师蔡长青、王瑾、张卓、王文涛起止时间2010.12.26—2011.01.06电气与信息学院课程设计考核和成绩评定办法1．课程设计的考核由指导教师根据设计表现、设计报告、设计成果、答辩等几个方面，给出各项权重，综合评定。

该设计考核教研室主任审核，主管院长审批备案。

2．成绩评定采用五级分制，即优、良、中、及格、不及格。

3．参加本次设计时间不足三分之二或旷课四天以上者，不得参加本次考核，按不及格处理。

4．课程设计结束一周内，指导教师提交成绩和设计总结。

5．设计过程考核和成绩在教师手册中有记载。

课程设计报告内容课程设计报告内容、格式各专业根据专业不同统一规范，经教研室主任审核、主管院长审批备案。

注：1．课程设计任务书和指导书在课程设计前发给学生，设计任务书放置在设计报告封面后和正文目录前。

2．为了节省纸张，保护环境，便于保管实习报告，统一采用A4纸打印（正文采用宋体五号字）或手写。

10/11学年第一学期微机控制技术课程设计任务书指导教师：蔡长青班级：自动0841、2 地点：3101、工训512课程设计题目：电机测速系统一、课程设计目的本课程设计的目的在于培养学生运用已学的微机控制技术的基础知识和基本理论，加以综合运用，进行微机控制系统设计的初等训练，掌握运用微机控制技术的原理、设计内容和设计步骤，为从事相关的毕业设计或今后的工作需要打下良好的基础。

二、课程设计内容（包括技术指标）1．用PLC设计并制作一个电机测速系统，上位机组态软件能够设定不同的电机转速并且显示实时速度。

具体如下：通过按键能设定3~5个电机转动速度，PLC和上位机组态软件连接，PLC 通过控制变频器输出不同频率三相电使电机转动起来，然后通过旋转编码器测量电机速度，旋转编码器输出接PLC高速计数输入通道，计算当前电机转速，并在上位机组态软件中上显示出来。

基于PLC、触摸屏、变频器的电机三段速运行速度监控系统装调
具体要求：按下触摸屏上第一段速度选择按钮，电动机以20r/min速度运行；按下触摸屏上第二段速度选择按钮，电动机以30r/min速度运行；按下触摸屏上第三段速度选择按钮，电动机以40r/min速度运行；按下触摸屏上停止按钮，电动机停止运行；要求在触摸屏上用指示灯显示运行状态，组态IO域显示运行速度。

1．设置变频器参数。

（1）在线完成参数复位、快速调试
（2）列出对应的功能参数
2．根据所在实训室实训台的接线图，画出本次考核项目对应的接线图。

3．组态工程设计
（1）画出组态监控画面。

（2）列出对应的变量。

（3）列出文本列表
4．程序设计。

220研究与探索Research and Exploration ·探讨与创新中国设备工程 2018.06 (下)PLC 控制是指一种专业的电子装置控制，主要是在工业环境下运行的数字运算操作系统，采用可以编程的存储器，进而运算各种操作的指令，还能通过数字的输入和输出来控制各种机械运作。

本次设计基于PLC 控制的伺服电机智能调速系统，对基于PLC 的伺服电机智能调速系统进行了开发和调试。

1 系统的硬件设计1.1 PLC 控制系统的模块分析PLC 在工业控制领域占有重要地位，与电器接触器控制系统相比，更具灵活性和可靠性。

此外，PLC 有更大的优势：硬件更通用、编程更简单、软件更灵活，更适于使用和调试[1]。

PLC 主要应用在：开关量控制、模拟量控制、软元件、对特殊应用的特殊指令集、数据处理和通信组网。

1.2 电机的选型原理伺服电机的选型，重要在于能够保证系统加速和减速、静态和动态稳定、动态运行平稳、抗干扰性强。

选择电机时要满足2个公式：03L M J J ≤≤ （1）2BSMM ≈其中：L J 代表负载惯量，M J 代表电机转子惯量，B M 代表电机加速和减速的转矩，S M 代表电机静态的转矩。

进行伺服电机选型的过程中，要提前预估系统绕线圈的最大尺寸，据此预算转动惯量，然后选好固定夹钳和金属杆，算出转动惯量，最后根据得到的数据去计算电机容量，选择合适的电机。

选完电机后，观察电机性能表，检查电机在最高转速时的加速转矩，并据此预估加速时长。

2 系统的软件设计本文的软件设计是在硬件的基础上来展开，在系基于PLC 控制的伺服电机智能调速系统设计孙彤（沈阳汽车工业学院电气工程系，辽宁 沈阳 110015）摘要：国内的PLC 技术发展较快，被普遍应用于各大行业，在很大程度上提高了企业的自动化程度，相比较以前的伺服电机控制系统具有很大的优势。

为此提出基于PLC 控制的伺服电机智能调速系统设计，包括系统的硬件设计和软件设计，对系统进行了驱动测试，测试表明，系统达到了预期的效果。

PLC控制电机变频调速试验系统的设计与实现1. 引言在工业自动化领域中，电机的变频调速技术被广泛应用。

变频调速系统可以实现电机速度的精确控制，提高设备运行效率，降低能耗，并且可以减少电机的磨损和故障风险。

本文将介绍一种基于PLC控制的电机变频调速试验系统的设计与实现。

2. 系统硬件设计本系统的硬件主要包括电机、变频器、PLC和人机界面。

电机是系统的执行器，变频器负责将电源的频率转换为电机所需的频率，PLC负责系统的控制和调度，人机界面提供操作界面和信息反馈。

这些硬件设备之间通过通讯方式进行连接和数据传输。

3. 系统软件设计系统的软件设计分为编程逻辑和界面设计两个部分。

编程逻辑是基于PLC编程语言（如 ladder diagram）实现的，主要包括电机启停控制、变频器的频率控制、速度反馈与闭环控制等功能。

界面设计主要是通过人机界面软件（如HMI）实现的，包括操作界面的布局、按钮和指示灯的显示、参数输入和显示等。

4. 系统实现流程系统的实现流程主要包括硬件组装、软件编程和系统调试三个阶段。

首先，将电机、变频器、PLC和人机界面按照系统设计连接起来，确保硬件无误。

然后，根据系统需求，对PLC进行编程，实现各种功能，如电机启停、频率控制、速度闭环等。

最后，通过系统调试，验证系统的功能和性能是否符合实际要求，并进行必要的调整和优化。

5. 系统性能评估对于变频调速系统而言，性能评估是非常重要的。

一方面，系统需要能够精确控制电机的转速，使其达到预期的目标值，并能在一定范围内实现速度的平稳调节。

另一方面，系统需要具备较高的稳定性和可靠性，能够适应不同负载和工作环境条件下的运行。

此外，系统的能耗和运行成本也是需要考虑的因素。

6. 系统的应用前景电机变频调速技术在工业自动化领域的应用前景广阔。

随着工业生产对效率和能耗要求的提高，电机变频调速技术可以有效提高设备的运行效率和节能性能。

并且，PLC控制技术具有灵活性和可扩展性强的特点，可以适应不同行业和应用场景的需求。

基于PLC技术的直流电机转速控制系统设计目录一、内容概括 (2)1.1 直流电机简介 (2)1.2 PLC技术概述 (3)二、系统需求分析 (4)2.1 控制要求 (6)2.2 性能指标 (6)三、系统设计 (7)3.1 系统结构设计 (9)3.2 PLC选型与配置 (10)3.3 传感器模块设计 (11)3.4 人机界面设计 (13)四、控制算法设计 (14)4.1 PID控制算法原理 (15)4.2 PID参数整定方法 (17)4.3 控制算法实现 (18)五、系统实现与调试 (20)5.1 系统搭建 (21)5.2 调试过程 (22)5.3 调试结果分析 (23)六、系统测试与应用 (24)6.1 测试环境与方法 (26)6.2 测试结果分析 (26)6.3 系统应用场景探讨 (28)七、总结与展望 (29)7.1 系统总结 (30)7.2 未来展望 (31)一、内容概括本文档主要探讨了基于PLC技术的直流电机转速控制系统的设计方案。

介绍了直流电机的基本原理和转速控制的重要性，以及PLC 技术在工业自动化中的广泛应用。

详细阐述了系统设计的目标、硬件选型、软件设计和实现方法。

在系统设计目标中，我们强调了高精度、高稳定性和实时性，以满足实际应用中对电机转速控制的高要求。

硬件选型部分，选择了功能强大的PLC作为控制核心，并配置了相应的输入输出模块和传感器，以实现对电机转速的实时监测和控制。

软件设计方面，采用了梯形图编程语言，编写了功能完善的控制程序，包括初始化、速度调节、故障处理等模块。

在实现方法上，我们描述了如何通过PLC编程实现对电机的速度控制，以及如何通过调试和优化，确保系统的稳定运行和高效性能。

本文档旨在为读者提供一个基于PLC技术的直流电机转速控制系统的设计思路和方法，具有一定的实用性和参考价值。

1.1 直流电机简介直流电机(DC Motor)是一种将电能转换为机械能的电动机，广泛应用于各种机械设备中。

PLC控制电机变频调速试验系统的设计与实现一、引言在现代工业控制系统中，电机变频调速技术广泛应用于各个领域。

传统的电机调速方法存在效率低下、能耗高以及响应速度慢等问题，而采用PLC（可编程逻辑控制器）控制电机变频调速系统能够有效解决这些问题。

本文将详细介绍。

二、系统设计与结构1. 系统硬件结构PLC控制电机变频调速试验系统的主要硬件包括电机、PLC、变频器、传感器以及人机界面（HMI）。

其中，电机通过变频器实现变频调速，PLC负责控制变频器的工作，并通过传感器获取电机的运行状态反馈，同时可以通过人机界面设置系统的参数。

2. 系统软件设计系统软件设计主要包括PLC程序设计、HMI设计以及变频器参数设置。

PLC程序设计主要实现电机的启动、停止、正反转和变频调速功能，根据传感器的反馈信息进行接口逻辑控制。

HMI设计提供了人机交互界面，操作者通过HMI可以方便地设置电机的调速参数、监控电机的状态以及实时显示电机的运行数据。

变频器参数设置是为了适应不同负载情况下的电机工作需求，通过设置不同的参数来调整变频器的输出频率，从而实现电机的精确控制。

三、系统实现步骤1. 建立PLC程序首先，根据具体的电机变频调速要求，编写PLC程序实现电机的启动、停止、正反转以及变频调速功能。

根据传感器的反馈信息进行逻辑判断，实现电机与变频器之间的联动控制。

2. 设计HMI界面根据实际需求，设计HMI界面，包括设置电机的调速参数、显示电机的运行状态和实时数据等功能。

通过HMI界面提供的操作按键与PLC进行通讯，实现电机的控制与监测。

3. 配置变频器参数根据不同的负载情况，对变频器进行相应的参数设置。

根据电机的额定功率、转速等参数，结合实际需求，合理设置变频器的输出频率。

四、系统工作原理当PLC接收到用户输入的启动指令后，根据设定好的逻辑控制程序，发送启动指令给变频器，通过变频器控制电机的启动。

同时，传感器会实时监测电机的转速、电流、温度等工作状态，并将这些信息反馈给PLC。

目录目录 (1)第一章绪论 (3)1.1研究背景及意义 (3)1.2相关技术简介 (3)1.2.1变频器的应用与发展概况 (3)1.2.2 PLC技术 (5)1.3本文设计的主要内容 (6)第二章变频调速原理 (6)2.1变频器基本结构 (6)2.2 变频调速的基本原理 (7)2.3 变频调速的优点 (10)第三章 PLC技术 (12)3.1 PLC概述 (12)3.2 PLC的组成及各部分作用 (12)3.3 PLC的工作原理 (15)第四章实验系统的设计 (17)4.1系统设计功能分析 (17)4.2 PLC和变频器的选择 (17)4.2.1SIMATIC S7-200介绍 (17)4.2.2 SIMATIC MICROMASTER420变频器性能介绍 (21)4.3 闭环系统设计 (22)4.3.1 系统硬件设计 (23)4.4 多段速控制设计 (28)4.4.1 硬件设计 (28)4.5软件设计 (30)4.5.1 编程软件介绍 (30)4.5.2闭环程序设计 (31)4.5.3 多段速程序设计 (34)第五章实验调试和数据分析 (36)5.1 闭环系统 PID参数整定 (36)5.2 多段速控制分析 (38)第六章总结与体会 (38)参考文献 (39)致谢 (39)第一章绪论1.1研究背景及意义调速系统快速性、稳定性、动态性能好是工业自动化生产中基本要求。

在科学研究和生产实践的诸多领域中调速系统占有着极为重要的地位特别是在国防、汽车、冶金、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。

调速控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。

可编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机，是继续计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。

它具有抗干扰能力强，价格便宜，可靠性强，编程简朴，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。

基于PLC的电机调速控制系统-广州大学控制系统课程设计项目名称：以西门子S7-200为核心的电机速度监控系统学生姓名 / 学号：卢泽涛 1307300108吴钟森 1307300105夏杰东 1307300107指导老师：黄峥班级电气133专业名称电气工程及其自动化提交日期 2016 年 12月 15 日答辩日期 2016 年 12月 15日组态软件与PLC通信关系表另外，变频器U、V、W端口分别接电机A、B、C三相，如图：一、系统的原理图，包括主电路和控制电路。

二、软硬件相关设置的说明1、软件相关设置：MCGS组态软件与西门子s7-200PLC连接相关设置如下：2、欧姆龙变频器参数设置：n01=08；n02=01；n03=02；n32=0.4三、程序功能的详细说明1、MCGS组态设计，设计的界面以及功能如下：（1）电机运转前必须先输入转速（例如800 r/min）然后点击正转或反转按钮，为了安全，在电机转向切换时，先按停止，待电机停下再进行转向变换。

（2）该组态设置了电机转速报警，大于上限值（例如 |1200| r/min）时停机报警。

（3）该组态可精准转换编码器转速对应频率。

（4）PID控制参数于PLC程序中编好，采用效果最好的一组。

（5）各参数设置详见上文第四硬件设置部分。

2、西门子s7-200PLC原程序详细说明如下：（见下页）（1）主程序详解：//调用子程序SBR_0，初始化PID模块 //控制电机正转//控制电机反转（2）子程序SBR_2详解//将输入转速转化为0—1的大小，并保存至AC1（3）子程序SBR_0详解（PID模块初始化）：//过程变量值PVn=0.75//比例项增益Kc=50.0//采样周期Ts=0.1s//积分时间常数T1=10.0min//微分时间常数Td=0.0//将SMB35定时器设置为100ms//使能、调用中断程序（4）中断程序INIT_0详解：//将模拟量输入值AIW0转换为双整数//将AC0双整数转换为实数//AC0/285.0=实际频率保存至VD2//AC0/10.81=实际转速保存至VD4//AC0/32000=“-1--1”//判断AC0＜0若小于，则乘以 -1，变正数//将AC0的值传送到VD100过程变量值PVn处//调用子程序SBR_2//将AC1的值传送到VD104给定值SPn处四、调试过程：调试阶段的问题分析，解决措施，测试记录以及结果分析。