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基于PLC和触摸屏的电机变频调速控制系统设计与实现文章以西门子S7-200系列PLC的CPU224XP作为核心控制处理器，以西门子SMART700触摸屏作为人机交互界面，通过人机交互界面对电动机的运行状态进行监视及控制，完成电动机的启停、变频调速、正反转运行。
实验结果表明：该系统工作稳定、运行可靠、控制精度较高。
标签：PLC；触摸屏；变频调速引言PLC以其编程简单方便、控制稳定可靠、功能强大等优点通常作为控制器广泛应用于现代工业控制领域，触摸屏作为人机交互界面在一定程度上减少PLC 的外部I/O点的使用以及减轻系统外部按钮开关的连线复杂程度，同时也提高了运行维护的方便性。
本设计选择西门子PLC的CPU224XP为核心控制处理器，西门子SMART700触摸屏，通过PLC、触摸屏软、硬件设计与调试，在实验室实现三相异步电动机的启停、变频调速、正反转运行。
1 系统设计总体方案电机变频调速控制系统原理框图如图1所示，计算机下载程序到PLC和触摸屏，通过触摸屏输入指令，PLC将信号传给变频器，由变频器实现三相异步电动机的启停、变频调速、正反转运行。
2 控制系统硬件设计2.1 硬件的选择PLC型号为西门子14输入10输出的CPU224XP，可连接7个扩展模块，6个独立的高速计数器（100KHz），2个100KHz的高速脉冲输出，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力，能够满足变频调速的要求。
SMART700触摸屏分辨率较高，具备强大的通信能力，它可以同西门子PLC之间进行通讯，并且为用户提供一个友好的界面，便于用户对控制系统中的设备运行情况进行监控和控制。
变频器选择西门子MICROMASTER440，是专门针对与通常相比需要更加广泛的功能和更高动态响应的应用而设计的，具有快速响应输入和定位减速斜坡功能，是实现变频调速的主要部件，三相异步电动机选择功率为750W。
2.2 硬件电路设计3 控制系统软件设计3.1 PLC程序设计3.1.1 PLC程序流程图PLC经初始化后，可通过触摸屏和外部按钮发出信号，经变频器控制电机的启停、正反转、加速和减速，当完成指令之后，一个周期结束，PLC的流程图如图3所示。
•PLC基础概念与原理•西门子PLC硬件组成与选型•西门子PLC编程软件与编程语言•西门子PLC通信网络技术•西门子PLC控制系统设计实践•西门子PLC培训总结与展望PLC基础概念与原理PLC （Programmable Logic Cont…一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。
要点一要点二发展历程从最初的顺序控制到现在的复杂过程控制，PLC 技术不断发展，功能日益强大。
PLC 定义及发展历程工作原理与特点工作原理PLC采用循环扫描的工作方式，执行用户程序并控制输出。
特点可靠性高、编程方便、组态灵活、安装方便、运行速度快等。
应用领域及市场需求应用领域PLC广泛应用于工业自动化领域，如机械制造、电力、交通、环保等。
市场需求随着工业自动化程度的提高，对PLC的性能和功能要求也越来越高。
0102 03S7-200 SMART系列经济型PLC，适用于小型自动化项目。
S7-300/400系列中高端PLC，适用于中大型自动化项目，具有强大的通信和扩展能力。
S7-1200/1500系列高端PLC，采用模块化设计，支持多种编程语言和通信协议，适用于复杂的自动化控制系统。
西门子PLC产品系列介绍西门子PLC硬件组成与选型硬件基本构成CPU模块电源模块输入模块输出模块通信模块负责执行程序指令，处理数据，控制输入输出等操作。
为PLC系统提供稳定可靠的直流电源。
将外部信号转换为PLC内部可识别的数字信号。
将PLC内部数字信号转换为外部设备可识别的控制信号。
实现PLC与其他设备或系统之间的数据通信。
电源模块功能具备过压、欠压、短路等保护功能，确保PLC 系统稳定运行。
CPU 模块功能具备高速处理能力，支持多种编程语言，内置丰富的指令集和函数库，提供实时时钟、中断处理等功能。
输入模块功能支持多种输入信号类型，如开关量、模拟量等，具备滤波、隔离等功能，提高信号抗干扰能力。
通信模块功能支持多种通信协议和接口类型，实现与上位机、触摸屏、变频器等设备的通信连接。
plc课程设计西门子一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握西门子PLC的基本原理、编程方法和应用技巧。
通过本课程的学习，学生将能够：1.理解PLC的基本概念、工作原理和分类；2.熟悉西门子PLC的硬件组成、接线方式和编程软件；3.掌握西门子PLC的编程方法，包括指令编程和功能块编程；4.学会使用西门子PLC进行控制系统的设计和调试；5.培养学生的动手能力、创新意识和团队合作精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.PLC的基本原理：PLC的概念、发展历程、工作原理和分类；2.西门子PLC的硬件组成：CPU、输入/输出模块、通信模块等；3.西门子PLC的编程方法：指令编程、功能块编程和编程软件的使用；4.西门子PLC的应用案例：控制系统的设计、调试和优化。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标，我们将采用以下几种教学方法：1.讲授法：通过讲解PPT、教材和案例，让学生掌握PLC的基本原理和编程方法；2.讨论法：学生进行小组讨论，培养学生的思考能力和团队合作精神；3.案例分析法：分析实际应用案例，让学生学会使用PLC解决实际问题；4.实验法：安排实验室实践环节，让学生动手操作，巩固所学知识。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，如《西门子PLC编程与应用》；2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频教程等，提高学生的学习兴趣；4.实验设备：配备齐全的实验室设备，让学生能够进行实际操作。
五、教学评估本课程的评估方式将包括以下几个方面：1.平时表现：通过课堂参与、提问、回答问题等环节，评估学生的学习态度和积极性；2.作业：布置适量的作业，评估学生的理解和应用能力；3.实验报告：评估学生的实验操作技能和分析问题的能力；4.考试：期末进行闭卷考试，全面评估学生的知识掌握和应用能力。
plc应用技术课程教学内容技能点【最新版】目录一、PLC 应用技术课程简介二、课程教学内容1.电气控制电路应用2.西门子 S7-200 PLC 介绍3.西门子 PLC 编程软件应用4.PLC 控制电动机电路设计5.机械手臂控制程序设计6.步进电动机控制电路设计7.PLC 网络控制系统设计8.三菱 PLC 及其生产线控制电路设计三、技能点详解1.PLC 基本控制系统的电路设计2.控制程序设计方法3.系统分析调试方法4.PLC 指令系统5.编程方法和通信6.PLC 控制系统的设计原则和步骤7.硬件设计和软件设计8.PLC 在不同行业中的具体实例正文一、PLC 应用技术课程简介PLC 应用技术课程主要面向电气自动化、机电一体化技术等专业，旨在培养学生掌握可编程控制器（PLC）的基本原理、应用和编程技能。
通过本课程的学习，学生可以熟练运用 PLC 控制电路设计、控制程序设计方法和系统分析调试方法，为今后的工程实践打下坚实的基础。
二、课程教学内容1.电气控制电路应用本课程首先介绍电气控制电路的基本原理和应用，包括电气元件的选型、电路设计、电气控制柜的安装和调试等，为后续 PLC 学习打下基础。
2.西门子 S7-200 PLC 介绍本课程以西门子 S7-200 系列 PLC 为例，详细介绍 PLC 的结构配置、工作原理、内部元件及其功能，使学生对 PLC 有一个全面的认识。
3.西门子 PLC 编程软件应用本课程教授如何使用西门子 PLC 编程软件（如 Step7-Micro/Win）进行程序设计、调试和监控，使学生掌握 PLC 编程的基本方法。
4.PLC 控制电动机电路设计本课程讲解如何使用 PLC 控制三相交流异步电动机，包括电路设计、程序编写和调试，使学生掌握 PLC 控制电动机的基本技能。
5.机械手臂控制程序设计本课程以机械手臂为例，讲解如何设计 PLC 控制程序，包括运动控制、位置控制和信号处理等，培养学生解决实际工程问题的能力。
西门子PLC在变频调速电机的应用摘要：PLC(可编程控制器)是专门用于工业控制的计算机，工业领域应用十分普遍，并且取得了良好的应用效果。
PLC系统的稳定性极强，维护方便，可靠性高，抗干扰能力强，控制性好，是电气自动化控制系统的重要组成部分。
PLC主要是依靠CPU(中央处理器)将输入存储器的各种数据进行运算和处理，然后通过一系列的指令输出，对工业生产中使用的各种设备进行管理和控制，提高了工业生产的效率。
关键词：西门子S7系列PLC；变频器；三相异步电机；应用；前言文章主要介绍了西门子S7 系列PLC和变频器的组成以及工作原理，探讨PLC和变频器在三相异步电机的应用。
一、西门子PLC概述1.西门子PLC技术的优势十分明显，受到了各个行业的青睐，在各个领域的应用已经非常普遍，已经占据了较大的市场份额，在未来还会有更为广阔的发展前景。
在工业生产中运用PLC技术，建立一套完整的自动化控制系统，提高了企业的生产效率，保证了产品质量，工作人员操控变得更加容易和方便。
西门子S7系列 PLC主要分为200， 300, 400三个系列，S7-200适合性能要求不高的小型模块化控制系统，S7-300适合中等性能，模块化易于实现分布式配置的结构系统，S7-400适合中大型控制系统，扩展组合功能更强。
2.西门子S7-400系列PLC硬件组件部分：机架，电源（PS），中央处理器(CPU),通信模块(CP)，功能模块(FM),接口模块(IM),信号模块(SM)。
硬件工作环境要求在0-55度之间，但最好是40度以下，温度太高会造成元件损坏，湿度小于85%，振动应避免超过10g（重力加速度）的冲击，PLC柜应留有足够的维护操作空间，与电磁元件接触器继电器等干扰源100mm以上。
不同型号性能也不一样，CPU416-2扩展最多262144个数字量输入输出信号，16384个模拟量输入输出。
PLC通过周期循环扫描实现运行。
CPU连续执行用户程序的循环序列即为扫描。
基于西门子PLC的变频调速离心机控制系统的设计摘要：变频调速及控制技术应用于实际中，如在中小型冷库恒温与节能自动化控制系统中，由于系统控制过程较复杂，压缩机功率较大，需要启动，并要求控制系统恒温可调可控，节能可靠，因此采用与变频调速控制系统是最佳选择可以大幅度节约电能，提高系统恒温控制的自动化程度，并使系统运行可靠稳定，结构简单，维修、维护、调整方便，经济实用易配置等优势，取代了传统的继电器控制系统。
本文针对离心机自动化程度低、分离效率低、操作困难、运行不稳定等问题，介绍了基于西门子可编程逻辑控制器（PLC）的变频调速离心机控制系统的设计。
该系统利用西门子S7-200PLC对变频器的控制，在线调整离心机主、副电机的转速，从而控制离心机电机的调速；利用扭矩信号,实现了在不同物料浓度条件下离心机的恒差速恒扭矩控制，有效改善了离心机的分离效率及稳定性，达到自动化生产要求，降低操作难度。
关键词：PLC；变频器；离心机可编程控制器是集汁算机技术与自动化控制技术于一体的一种新型工业控制系统，它采用易于理解和掌握的梯形图语言及简单指令，形象直观，结构简单、可靠性高、抗干扰能力强、故障率低、易于操作和维修、且根据不同工艺要求修改程序及参数简单等优势，被广泛应用于生产、科研、社会生活等诸多领域。
1离心机的基本工作原理离心脱水机全称卧式螺旋卸料沉降离心机，简称离心机。
将高速旋转产生的离心加速度转化为重力加速度，使固体颗粒的沉降时间较在重力场作用下缩短至数千分之一，快速沉积的固体颗粒通过螺旋输送器排出转鼓，从而实现不间断连续运行。
通过控制差速器输入轴的速度（背驱动装置包括恒扭矩变频电机、耦合器、液压马达等），可对螺旋输送器与转鼓间的速度差（即差转速）进行调整，控制排渣速度和分离性能。
2变频器电机调速的基本工作原理变频器主要由整流（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。
摘要现代科学是一个以自动化设备控制系统为核心的工业科学。
工业自动化技术对工业生产过程实现测量、控制、优化和决策，使企业实现“好、省、多、快”，提升企业的市场竞争力.因此“国家中长期科技发展规划”已明确规定,工业自动化技术是21世纪现代装备制造业中最重要的科学工业技术之一,而PLC占据主导地位。
PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
本次基于CompactLogix风动模型控制器的设计，主要内容是对PLC进行了研究，通过搭建DeviceNet网络，通过对CompactLogix 可编程逻辑控制器编程，控制PowerFlex变频器来驱动风机模型，风机转动改变模型箱的压强，从而使小球运动并悬浮于某一设定位置。
通过模型中小球的运动趋势来展现了抽象的运动控制，使得能够更直观的看到运动控制的功效.关键词:CompactLogix、变频控制、自动化、风机summaryModern science is a scientific industry as the core of automation equipment control system. Industrial automation technology achieves measurement, control，optimization and decision for industrial producing process. And makes enterprises realize ”good, province, much and fast"，and improve enterprises' market competitiveness。
PLC、变频器、触摸屏综合应用技能实训——PLC、变频器USS通讯控制实训（蒙飚整理）一、实训目的1.掌握USS通信指令的使用及编程2.掌握变频器USS通讯系统的接线、调试、操作二、控制要求总体控制要求：PLC根据输入端的控制信号，经过程序运算后由通讯端口控制变频器运行。
三、功能指令使用及程序流程图（程序）S指令使用（最简单的调试）1.1、USS_INIT指令:被用于启用和初始化或禁止MicroMaster驱动器通讯。
在使用任何其他USS协议指令之前，必须先执行USS_INIT指令，才能继续执行下一条指令。
1.1.1、EN：输入打开时，在每次扫描时执行该指令。
仅限为通讯状态的每次改动执行一次USS_INIT指令。
使用边缘检测指令，以脉冲方式打开EN输入。
欲改动初始化参数，执行一条新USS_INIT指令。
1.1.2、MODE（模式）:输入值1时将端口0分配给USS协议，并启用该协议；输入值0时将端口0分配给PPI，并禁止USS协议。
1.1.3、BAUD（波特率）：将波特率设为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或115200。
1.1.4、ACTIVE（激活）表示激活的驱动器。
站点号具体计算如下：D3 1D3D29D28……D19D18D17D16……D3D2D1D0使该位为1，现在激活18号变频器，即为表二所示。
，构成16进位数得出Active即为0004000若同时有32台变频器须激活，则Altive为16＃FFFFFFFF，此外还有一条指令用到站点号，USS-CTRL中的Drive驱动站号不同于USS-INIT中的Active激活号，Active激活号指定哪几台变频器须要激活，而Drive驱动站号是指先激活后的哪台电机驱动，因此程序中可以有多个USS-CTRC指令。
1.2、USS_CTRL指令：被用于已在USS_INIT指令中ACTIVE（激活）的驱动器。
![《电气控制与PLC》课程整体教学设计[1]](https://uimg.taocdn.com/b036f2c26aec0975f46527d3240c844769eaa09d.webp)
课程教学设计《电气控制与》课程教学设计一、课程目标设计1、总体目标本课程以西门子S7-200 为基础，以岗位职业能力培养为目标、任务驱动为导向、项目为载体，将课程知识点与能力点融入到各个教学项目中，完成课程总体设计与子项目设计。
通过本课程的学习和训练，能够具有初步的可编程控制器（）工程应用能力和解决现场实际问题的能力。
基于工作过程要求，重点培养学生工控项目构建、编程、调试能力，培养学生的创新能力与组织协调能力，提高电气自动化类学生的专业素质与操作技能。
2、知识目标：(1)、了解可编程控制器的基本结构，懂得工作方式，熟悉的编程软元件，掌握编程软件的常用功能和使用方法。
(2)、熟悉的基本指令、编程规则与典型程序块，弄清编程的一般过程，通过对事件的分析、比较、归纳认知活动，学会经验编程法。
(3)、熟悉顺序功能图与顺序编程方法，理解数据处理类应用指令、程序控制类应用指令的含义，熟悉功能指令的应用方法。
(4)、领悟编程思想，清楚系统开发过程，熟悉在工程中的一般应用方法。
(5)、掌握基于现场总线的相关知识，掌握现场总线的编程调试、故障排除、设备维护等知识。
3、技能目标：(1)、能够用7编程软件进行梯形图、指令表的编辑、程序的读写、运行监视和调试工作。
(2)、能够根据输入电路和输出电路，完成输入、输出端口与设备间的连接。
(3)、能够使用内部软元件、基本指令、步进指令与功能指令编写电动机正反转控制、工作台自动往返、昼夜报时器控制、抢答器控制、等开关量控制程序。
(4)、能够应用知识和技能构建控制系统，解决一定的实际工程问题。
4、素质目标：(1)、培养5S日常管理素养，能独立进行实验实训室日常管理；(2)、培养学生团队协作与沟通交流能力，在工作过程中进行相互配合与协作；(3)、培养学生自主学习的能力，增强独立发现问题和解决问题的能力。
(4)、培养真诚做人、塌实做事的美好人格；(5)、培养独立自主的对新事物的探索精神，具备一定的创新能力；(6)、培养学生自主学习的能力，增强独立发现问题和解决问题的能力。
基于西门子变频器的PLC控制程序设计摘要：在进行西门子变频器PLC控制系设计入时，需要结合变频器的作用和种类，优化PLC程序的控制流程，另外还需要融入先进的技术手段以及信息化操作水平，通过不同设备控制进行有效融入来搭建完整性的操作平台，从而使得PLC控制技术能够在实际中发挥其应有的价值和效果，促进我国科技水平的不断进步和发展。
关键词：西门子变频器；PLC控制；程序设置引言在工业生产运行中，PLC分散控制多应用于大型而复杂的生产控制系统，而多PLC之间程序通信相互协调与同步、数据以及参数之间共享成了工业生产控制中亟待解决的问题。
在工业生产中，PLC之间都是通过工业以太网来进行数据传输，以S7协议来进行数据间的通信和传递，并通过工程师站和中控室的监控软件来对数据信息进行监控与操作。
通过现场传感器、现场仪表等数据输入，由中控室操作人员结合数据信息发出指令进行阀门开关和变频器大小调节。
本文主要以西门子PCS7软件和工业以太网来实现多PLC之间程序通信及相互协调与同步。
1简述西门子变频器的性能西门子变频器不仅符合我国当前科技水平发展现状与需求，还有助于节约能源的浪费，在节约能源的同时能够减少对周边环境的污染。
随着我国当前科技水平的不断提高以及发展，西门子变频器的应用范围逐渐朝着广泛性的方向而不断发展，比如在多功能行车电机控制系统中可以对多台电机进行有效控制。
按照一定的比例速度应用于各种功率不同的电机上，最大程度的便捷了现场操作人的操作，有效提升了生产效率。
其次，使用变频器还有助于电机变频调速，从而保证设备的平稳性运行。
变频器还可以对电动机进行有效的保护，延长了电机的使用寿命。
从中可以看出变频器的运用是非常广泛的，可以应用于传动调速上，也可以用于各种静止的电源上，根据实际工作需求和工作要求进行不断的优化以及调整，从而提升实际应用效果和水平。
2变频器电机调速的基本工作原理变频器主要由整流（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。
直流应用的调速装置 Sinamics DC Master （DCM），进一步完善了其传动产品系列。
将西门子plc控制这款调速装置能够利用 Sinamics 系列产品的各种功能与工具，如 SIZER 和 STARTER。
该款调速装置的额定直流电流范围为15-3000A，并且其额定电流可通过将多台直流调速装置并联来提高。
Sinamics DC Master （DCM）将开环控制、闭环控制和电源装置集成在一台设备中，不仅结构极为紧凑，而且节省了大量的空间。
直流技术的应用非常广泛，尤其适用于主机驱动装置。
直流技术具有良好的转速和转矩控制特性，转速控制范围较宽，其高旋转精度特别适用于低转速的驱动装置。
这些技术特性使直流系统非常适用于驱动装置。
西门子传动产品系列现在拥有了适用于直流应用的调速装置，这意味着用户可以拓展 Sinamics 产品系列的功能。
新型调速装置的组态与调试是通过标准 Sinamics 工具 SIZER 和STARTER，以及AOP30高级操作员界面和BOP20数字操作员面板进行。
用户无需太大支出即可以通过Profibus和Profinet接口以及通过西门子plc的模拟量和数字量接口将Sinamics DCM集成到现有以及新的自动化解决方案中。
Sinamics DC Master （DCM）是一个可扩展的调速装置，既适用于如轧机、拉丝机或挤出机等应用也适用于要求较高的缆车和升降机中的驱动装置。
根据相关应用，该调速装置的功能与性能可以进行灵活调整。
用户可以使用标准控制单元、高级控制单元或两者的组合来扩展此调速装置的计算性能。
根据具体情况，这些设备也可以用于二象限或四象限运行。
该款西门子变频器调速装置的额定直流电流范围为 15-3000A，并且其额定电流可通过将多台直流调速装置并联来提高。
Sinamics DC Master （DCM）将开环控制、闭环控制和电源装置组合到一台设备中，结构十分紧凑，节省空间。
摘要本论文根据中国城市小区的供水要求，设计了一套基于PLC的变频调速恒压供水系统,并利用组态软件开发良好的运行管理界面。
变频恒压供水系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器、工控机等构成。
本系统包含三台水泵电机，它们组成变频循环运行方式。
采用变频器实现对三相水泵电机的软启动和变频调速，运行切换采用“先启先停”的原则。
压力传感器检测当前水压信号，送入PLC与设定值比较后进行PID运算，从而控制变频器的输出电压和频率，进而改变水泵电机的转速来改变供水量，最终保持管网压力稳定在设定值附近。
通过工控机与PLC的连接，采用组态软件完成系统监控，实现了运行状态动态显示及数据、报警的查询。
关键词：变频调速，恒压供水，PLC，组态软1 绪论1.1 课题的提出水和电是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在节水节能已成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能源短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度较低，而随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，以及住房制度改革的不断深入，城市中各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。
小区供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到小区住户的正常工作和生活，也直接体现了小区物业管理水平的高低。
传统的小区供水方式有：恒速泵加压供水、气压罐供水、水塔高位水箱供水、液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速供水系统等方式，其优、缺点如下[1]：(1) 恒速泵加压供水方式无法对供水管网的压力做出及时的反应，水泵的增减都依赖人工进行手工操作，自动化程度低，而且为保证供水，机组常处于满负荷运行，不但效率低、耗电量大，而且在用水量较少时，管网长期处于超压运行状态，爆损现象严重，电机硬起动易产生水锤效应，破坏性大，目前较少采用。
(2) 气压罐供水具有体积小、技术简单、不受高度限制等特点，但此方式调节量小、水泵电机为硬起动且起动频繁，对电器设备要求较高、系统维护工作量大，而且为减少水泵起动次数，停泵压力往往比较高，致使水泵在低效段工作，而出水压力无谓的增高，也使浪费加大，从而限制了其发展。
PLC定义与发展历程PLC定义可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
发展历程从1969年美国DEC公司研制出第一台PLC开始，经历了从简单到复杂、从低级到高级的发展历程，现已成为工业自动化领域的重要控制设备。
PLC工作原理及结构组成工作原理PLC采用循环扫描的工作方式，即按照用户程序存储器中存放的先后顺序逐条执行，直到程序结束，然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。
结构组成主要由CPU、存储器、输入/输出接口、电源等部分组成。
其中CPU是PLC的核心部件，负责执行用户程序和系统程序；存储器用于存放用户程序和系统程序；输入/输出接口用于连接现场设备和外部设备；电源为PLC提供工作电压。
西门子PLC系列产品介绍•S7-200系列：西门子S7-200系列PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。
S7-200系列的强大功能使其无论单机运行，或相连成网络都能实现复杂的控制功能。
•S7-300系列：西门子S7-300系列PLC是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。
各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。
与S7-200 PLC比较，S7-300 PLC采用模块化结构，具备高速（0.6~0.1μs）的指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算；一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值；方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。
•S7-400系列：西门子S7-400系列PLC是高性能的大型PLC系统，适用于中、大规模的控制项目。
S7-400系列PLC采用模块化设计，具有高性能的处理器和高速的数据处理能力，支持多种通信协议和网络连接方式，可实现复杂的控制功能和高级的数据处理任务。
一. 概述 (2)二、课程设计题目及要求 (3)三、设计过程 (4)1. 电机顺序启停控制系统 (4)1.1根据题目要求画出I/O分配表 (4)1.2功能分析和顺序功能图 (4)1.3梯形图程序 (5)1.小车自动往返控制系统 (8)2.1根据题目要求画出I/O分配表 (8)2.2功能分析和顺序功能图 (8)2.3梯形图程序 (9)3、自动门控制装置 (10)3.1根据题目要求画出I/O分配表 (10)3.2功能分析和顺序功能图 (10)3.3梯形图程序 (11)四、心得体会 (11)参考文献 (12)一. 概述可编程控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。
早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。
随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。
但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。
1开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。
如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
2 模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。
为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。
PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。
目录第一章绪论 (1)第二章课程设计内容 (2)2.1 设计要求 (2)2.2 设计任务和目的 (2)2.3 系统控制求 (2)2.4 控制系统的I/O点 (3)第三章总体设计方案 (4)3.1 选择机型 (4)3.2 系统控制结构 (4)3.2.1 系统主电路图 (4)3.2.2 系统控制电路图 (4)3.2.2 系统外围接线图 (4)3.3 设计步骤 (5)3.4 系统流程框图 (6)第四章硬件部分设计 (7)4.1 输出规格 (7)4.2 标度变换 (7)4.3 变频器参数设置表 (7)第五章软件部分设计 (8)5.1 程序的主体 (8)5.1.1 控制主程序 (8)5.1.2 0-20秒上升子程序...........................。
.. (9)5.1.3 3O-40秒下降子程序 (10)5.1.4 60-65秒下降子程序 (10)第六章调试过程和结果 (12)6.1 调试过程 (12)6.2 调试结果 (12)第七章心得体会 (13)第八章参考文献 (14)第一章绪论可编程控制器（PLC）是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发出来的，现已广泛应用于工业控制的各个领域。
它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。
如今，PLC在我国各个工业领域中的应用越来越广泛。
在就业竞争日益激烈的今天，掌握PLC设计和应用是从事工业控制研发技术人员必须掌握的一门专业技术。
任何生产机械电气控制系统的设计，都包括两个基本方面：一个是满足生产机械和工艺的各种控制要求，另一个是满足电气控制系统本身的制造、使用以及维修的需要。
因此，电气控制系统设计包括原理设计和工艺设计两个方面。
前者决定一台设备使用效能和自动化程度，即决定着生产机械设备的先进性、合理性，而后者决定着电气控制设备生产可行性、经济性、外观和维修等方面的性能。
在现代控制设备中，机-电、液-电、气-电配合得越来越密切，虽然生产机械的种类繁多，其电气控制设备也各不相同，但电气控制系统的设计原则和设计方法基本相同。
在最大限度满足生产设备和生产工艺对电气控制系统要求的前提下，力求运行安全、可靠，动作准确，结果简单、经济，电动机及电气元件选用合理，操作、安装、调试和维修方便。
要完成好电气控制系统的设计系统，除要求我们掌握必要的电气设计基础知识外，还要求我们必须经过反复实践，深入生产现场，将我们所学的理论知识和积累的经验技术应用到设计中来。
本次课程设计正是本着这一目的而着手实施的实践性环节，它是一项初步的模拟工程训练。
通过这次课程设计，我感到更深地了解一般电气控制系统的设计要求、设计内容和设计方法。
第二章课程设计内容2.1 设计要求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。
2.2 设计任务和目的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。
2.3 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2.3 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.2.4 控制系统的I/0点图2.4 控制系统I/0分配图第三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。
3.1 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。
3.2 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。
3.2.1 系统主电路图图3.3.1 系统主电路图3.2.2 系统控制电路图图3.3.2 系统控制电路图3.2.3 系统外围接线图图3.2.3 外围接线图3.3 设计步骤(1) 使用PLC的两个输入点I0.0和I0.1分别作为系统的启动和停止信号的输入点；(2) 使用PLC的一个模拟量输出点AQWO作为使电机正转启动的输出信号，接到MM440变频器的AIN1+，AIN1-端子上；(3) 调节变频器使其输出频率受模拟量输入电压控制；(4) 然后编制输出按时间函数循环的梯形图程序；(5) 最后调试并运行。
3.4 系统流程框图图4.5 系统流程框图第四章硬件部分设计4.1 输出规格图4..1 输出规格图如果设置值超过下面提供的规定，将发生输出设置错误，并将输出有输出保持功能规定的输出量。
根据设计要求选取输出范围:0~10 V.4.2 标度变换输出范围:0~10V所对应的十进制数为:00000~32000标度变换公式：V=AIWO/32004.3 变频器参数设置表图4.3 变频器参数设置图第五章软件部分设计系统的软件设计是根据系统给定的时间函数运行的，所以软件的设计主要是以时间原则来设计。
5.1 程序的主体（1）控制主程序（2）0-20秒上升子程序（3）30-40秒下降子程序（4）60-65秒下降子程序5.1.1 控制主程序LD I0.0AN I0.1O M0.0= M0.0Network 2LD M0.0AN T37TON T37, 650Network 3LD M0.0AW<= T37, 200CALL SBR_0:SBR0Network 4LDW>= T37, 200AW<= T37, 300MOVW 24000, AQW0Network 5LDW>= T37, 300AW<= T37, 400CALL SBR_1:SBR1Network 6LDW>= T37, 400AW<= T37, 600MOVW 8000, AQW0Network 7LDW>= T37, 600AW<= T37, 650CALL SBR_2:SBR2 5.1.2 0-20秒上升子程序LD SM0.0AN T96TON T32, 5R C3, 1Network 2LD T32= M0.1TON T96, 5 Network 3LD M0.1LD C1CTU C1, 2000 Network 4LD SM0.0 MOVD 12, VD70 DTR VD70, VD70 Network 5LD SM0.0ITD C1, VD60 DTR VD60, VD60 MOVR VD60, VD80 *R VD70, VD80 ROUND VD80, VD80 Network 6LD SM0.0DTI VD80, VW90 MOVW VW90, AQW05.1.3 30-40秒子下降程序LD SM0.0AN T96TON T32, 5R C1, 1Network 2LD T32= M0.2TON T96, 5Network 3LD M0.2LD C2CTU C2, 1000Network 4LD SM0.0MOVD 16, VD20DTR VD20, VD20Network 5LD SM0.0ITD C2, VD10DTR VD10, VD10MOVR VD10, VD30*R VD20, VD30Network 6LD SM0.0MOVD 24000, VD50DTR VD50, VD50*R -1.0, VD30+R VD50, VD30ROUND VD30, VD30Network 7LD SM0.0DTI VD30, VW40MOVW VW40, AQW0 5.1.4 60-65秒下降子程序LD SM0.0AN T96TON T32, 5R C2, 1Network 2LD T32= M0.3TON T96, 5Network 3LD M0.3LD C3CTU C3, 500 Network 4LD SM0.0MOVD 16, VD120 DTR VD120, VD120 Network 5LD SM0.0ITD C3, VD110 DTR VD110, VD110 MOVR VD110, VD130 *R VD120, VD130 Network 6LD SM0.0MOVD 8000, VD150 DTR VD150, VD150 *R -1.0, VD130 +R VD150, VD130 ROUND VD130, VD130 Network 7LD SM0.0DTI VD130, VW140 MOVW VW140, AQW0第六章调试过程及结果6.1 调试过程1.先将PLC程序传入S7-200PLC中，只连接启动与停止开关，先不与变频器相连接，以免输出电压不正确导致变频器出错。
2.按下启动按钮，然后用万用表测模拟量I/0模块的两点间的电压，看是否按照规定曲线运行，如果运行正确则证明PLC部分调试成功。
3.连接PLC的输出点与变频器的输入点，并且调试好变频器的参数设置。
4.最后打开启动按钮，电机正常运行，并且按照给定的时间函数循环运行。
显示的最大频率是75HZ。
6.2 调试结果系统按照给定的时间函数连续循环运行，如图所示，由此说明系统设计合理可靠，此设计完全符合设计要求。
第七章心得体会通过本次课程设计，对S7-200系列PLC的特点有了更深的理解。
利用了S7-200系列PLC的特点，对按钮、开关等输入/输出，模拟量输入/输出进行控制，实现了变频器在控制作用下的变频调速。
在本次课程设计的实践环节中，我更深刻地理解和掌握了电器控制及可编程控制器(PLC)的理论知识和动手技能。
