当前位置：文档之家 › PLC控制电机变频调速系统的设计

PLC控制电机变频调速系统的设计

  • 格式：doc
  • 大小：388.50 KB
  • 文档页数：25

.

.. 题目1：19.PLC控制电机变频调速系统的设计

一、 任务详情

1.1 背景

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。

变频调速已被公认为是最理想、最有发展前景的调速方式之一，采用变频器构成变频调速传动系统的主要目的，一是为了满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改善生活环境等要求；二是为了节约能源、降低生产成本。用户根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。

1.2 任务要求

通过PLC控制变频器，使三相异步电动机按图1-1所示的曲线运行，并可通过触摸屏远程控制电机的启动、停止，可对电机启动时间、减速时间设定调整，同时要求通过触摸屏实时显示数字电机转速、频率，显示转速图。电机运行可分为三个部分：第一部分要求电机起动后在60s内从0（r/min）线性增加到1022（r/min）；第二部分是进入恒转速运行阶段，运行时间为120s，转速恒定为1022（r/min）；第三部分是当恒速到了规定时间，进入减速阶段，电机转速要求在40s内降到0（r/min）。

146012851022电机转速r/min0n电源频率为50Hz时的转速电机转速限幅值加速时间 60s恒速时间120s减速时间40sT

图2 异步电动机运行曲线图

图1-1异步电动机运行曲线图

.

.. 二、 方案设计

2.1电路构造思路

选用EM AM06作为smart 200plc的扩展模块给予模拟量信号。通过计算，将1022转速转换为对应数字量18837.5输入，并对应分配到各个时间所需加的信号。接入触摸屏控制启动停止，复位。详细主电路图见图2.2.1

2.2电气控制主电路图

PLC 控制电机变频调速控制系统主电路图见图 1-2

CH1MGND1UVWRSTRUNRSTCOMGNDL3L1L2QSFU1KMFR

图1-2 变频调速控制系统主电路图

2.3 PLC控制硬件设计

PLC 控制电机变频调速控制系统 I/O 配置表见表 1-1

表1-1变频调速控制系统I/O配置表

I/0配置表

输入 输出

I0.0 启动 Q0.0 电机正转

I0.1 停止 AQW16 电压输入

I0.2 运行

.

.. PLC 控制电机变频调速控制系统 I/O 接口图见图1-3

S7-200 SMART1MI0.0I0.11LQ0.0......I0.2AC24VSB1SB2SB3KMEMAM06AQW16......变频器

图1-3 变频调速控制系统I/O接口图

2.4 PLC软件设计

PLC

变频调速控制系统流程图见图1-4

开始初始化启动T37是否到100msAQW16=18838启动T38T37关闭AC0+31.4AC0转换复制给AQW16T37清零启动T37启动T39AC0-47.1T39清零启动T39AC0转换复制给AQW16AC0>=18837.5?是否到2min是否到100msAC0>0?结束是是是是是否否否否

图1-4 变频调速控制系统程序流

.

.. 2.5 PLC梯形图

PLC 变频调速控制系统顺序功能图见图1-5

M0.0SM0.1启动M0.1启动T37是否到100ms是M0.2AC0+31.4T37清零启动T37AC0转换复制给AQW16AC0>=18837.5?是M0.3启动T38关闭T37AQW=18838是否到2min是M0.4启动T39是否到100ms是M0.5AC0-47.1T39清零启动T39AC0转换复制给AQW16AC0>0？是

图1-5 变频调速控制系统顺序功能图

PLC 变频调速控制系统梯形图程序 .

.. .

.. .

.. 三、 总结

3.1 个人得失

经过这次的运动控制课程设计我感觉以前学过的知识得到了实践的强化与应用，这样那些知识在我脑子中就更加影响深刻了。然后因为是设计类的活动，使得我意识到必须要有非常清晰的思维与谨慎的态度才能做好，还有就是对知识的掌握要扎实到位，如果不了解，根本就无法成功。还有要跟同学很好的合作才能更快的完成任务，回头去看，通过这次运动控制课程设计，我掌握了设计这门课程的基本步骤和方法，应该会为将来更高阶的设计打基础。

3.2 课程问题及解决方案

1 刚开机变频器无法工作

解答：每次开机，变频器其他参数不变，但需要将PAPAMS中的P10设置为0，表明调试停止

2 程序进行数据转化时无法进行加数

解答：当时只使用了一个AC0，并且将AC0中的数据类型转化为双整数和整数，使得ADD_R指令无法作用。之后使用多个寄存器进行转化数据。

3 触摸屏无法通讯

解答：电脑地址和单片机地址不在同一段，修改电脑地址或者开始将触摸屏地址修改下。

4 不会使用触摸屏进行显示数据

解答：通讯延迟，修改波特率高一点

.

.. 题目2：9.交通高低峰分段运行、数显倒计时交通红绿灯

一、 任务详情

1.1 背景

随着我国城市现代化进程的不断推进，交通问题成为影响我国社会经济发展的一个大问题，而城市道路交通问题的核心就是对十字交叉路口交通信号的控制。因此，国外一些发达国家把城市交通信号控制研究的重点放在城市交通干线和区域的控制上，可是控制效果并不明显。人们对十字路口交通信号的控制方法大致有如下两种方式：其一是建立城市交通流的数学模型，提出优化算法，但由于十字路口不同时刻车辆的流量是复杂的、随机的和不确定的，所以数学模型难以建立，控制策略中的最优目标也很难实现，且算法复杂、计算量大，实践证明控制效果不理想，实时性较差；二是根据模糊控制的方法，根据十字路口交通的车辆数确定某一相位的绿灯初始时间和绿灯延长时间，对交通灯的控制实现了一定的模糊化，但是在控制过程中相位转换的顺序不变，因而面对我国城市如此复杂的交通系统，难以保证其灵活性和实时性。因此，结合我国城市道路交通的实际情况，开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统是当前的主要任务，以最大限度地减少了十字路口的车辆平均延误时间，提高了路口通行能力，从而达到缓解交通拥挤的目的。

本设计根据具体情况将交通情形分为高峰期、低峰期和晚间三种情形，并对三种情形进行不同的控制，以实现交通顺通的目的。

1.2 任务要求

模拟实际交通灯运行情况，仅带绿闪的红绿灯部分内容可参考本书第七章第五节和附录E实验七内容。本题的内容在前述的基础上，扩展到当下普遍采用的分时段运行、带倒计时数字显示（简称数显）的红绿灯，使课程设计题目更贴近实际。

设计高/低峰时段运行和带数显倒计时LED灯的交通红绿灯PLC控制程序，普通交通红绿灯时序图如上图所示（红灯行列向为30s一切换）。具体要求如下。

（1）交通高峰时段为每日的上午7﹕30~9﹕00和下午的16﹕30~18﹕00，交通高峰时红灯为20s一切换。按图7-7时序图规律，其中绿闪、黄灯时长不变，绿灯常亮缩短到15s。

（2）交通低峰时段为每日的上午6﹕00开始，除去高峰时段，到22﹕00结束，交通低峰时红灯为40s一切换。绿灯按黄灯图7-7时序图规律同理安排。

（3）交通晚间时段为当日的22﹕00开始，到次日6﹕00结束，该时段十字路口的4个方向均按黄灯闪烁运行。

（4）由于实验模块只有一组数码管，只须编写一对方向的倒计时数码显示。如显示东西向低峰时段红绿灯倒计时数码值，先走东西向红灯20s倒计时，绿灯再走18s，最后黄灯亮2s；再重复下一轮……。低峰时以此类推。晚间时段不显示倒计时。 .

.. 二、 方案设计

2.1电路构造思路

题目原来要求读取实时时钟来控制高峰、低峰、夜间子程序有效,但是由于读取时钟在实验室难于操作,用三个开关输入,控制不同时间段的红绿灯。

2.2 PLC控制硬件设计

表1为交通灯系统I/O分配表

表1

交通灯系统I/O分配表

图5为交通灯系统I/O硬件接线图

图5 交通灯系统I/O端子硬件接线图

2.3 PLC软件设计

程序流程图

系统流程图分为四个模块：主程序、高峰期子程序、低峰期子程序、晚间子程序。其中主程序作时间段的判断从而选择相应的工作模式，时间段用三个开关模拟，通过三个开关选择.

.. 对应的时间段；且流程图中SN表示南北方向，EW表示东西方向，G、R、Y分别表示绿、红、黄三种灯，每一个反方向只有一个灯亮或者闪烁，当有一个灯处于闪烁或亮的状态时另外的两个灯熄灭。具体流程图如图1、图2、图3、图4。

开始初始化高峰期？时间检测及模式选择高峰期子程序低峰期？低峰期子程序晚间？晚间子程序NONONOYESYESYES开始SN:Y/0，EW:Y/00.5s到？0.5s到？SN:Y/1，EW:Y/1结束NONOYESYES

图1 交通信号灯系统工作流程图 图2 晚间子程序 .

.. SN:G/1,EW:R/1,计数20s且数码管显示15s到？SN:G/1（闪烁3s）EW:R/118s到？SN:Y/1（闪烁2s）EW:R/120s到？SN:R/1,EW:G/1,计数20s且数码管显示15s到？SN:R/1EW:G/1（闪烁3s）18s到？SN:R/1EW:Y/1（闪烁2s）20s到？开始结束SN:G/1,EW:R/1,计数40s且数码管显示35s到？SN:G/1（闪烁3s）EW:R/138s到？SN:Y/1（闪烁2s）EW:R/140s到？SN:R/1,EW:G/1,计数40s且数码管显示35s到？SN:R/1EW:G/1（闪烁3s）38s到？SN:R/1EW:Y/1（闪烁2s）40s到？开始结束

图3 高峰期子程序 图4 低峰期子程序

合集下载

基于PLC和触摸屏的电机变频调速控制系统设计与实现

基于PLC和触摸屏的电机变频调速控制系统设计与实现

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。

基于PLC控制的变频调速系统设计

基于PLC控制的变频调速系统设计

龙源期刊网

基于ＰＬＣ控制的变频调速系统设计

作者：郑晨刚

来源：《商场现代化》2007年第14期

[摘要] 结合电机速度闭环控制，本文介绍了采用PLC、变频器和编码器组成的交流变频闭环调速系统的工作原理，重点阐述了用PLC实现闭环变频调速控制的关键技术，并指出了设计中应注意的主要问题。

[关键词] 交流调速PLC变频器

随着工业控制要求的不断发展，对电机速度控制的要求也越来越高，一般都需进行闭环控制。交流电机调速的方法很多，调压、串级、滑差、变频等方式都不同程度地应用于各种各样的工控领域。随着变频技术的发展，变频器越来越多地被应用于调速场合。本文介绍的这种使用变频器实现交流闭环调速的方法，具有系统软起动、可带负载起动、配置灵活、控制精度高、可靠、经济效益明显等优点， 正运行于许多工控领域中。

一、系统组成及原理

变频调速系统框图如图1所示。系统采用了PLC和变频器调节交流异步电机转速的方法。

本文采用全数字式的系统组成，整个系统由PLC(带高速计数模块)、三垦vm05变频器(具有RS一485通信功能)、交流电机及旋转编码器组成。其工作原理为：给定的速度与经由PLC高速计数模块反馈回来的实际速度相减产生速度误差，经PLC运算可得控制量，再由RS一485接口输出到变频器以驱动交流电机，从而达到调节电机转速的目的。由于PLC与变频器之间没有采用D／A进行转换，而是采用RS一485进行数字通信，有效地提高了系统的抗干扰能力。

由于本系统中选用的PLC为可编程控制器S7—20O(CPU226型)，不能进行浮点运算，因此通过PLC与上位机的通讯接口，将运算数值送入上位机中，由上位机完成神经网络的计算，计算结果再送到PLC中用于控制。

二、PLC和PC机、变频器实时通信的实现方法 龙源期刊网

基于PLC控制电动机变频调速系统的设计

基于PLC控制电动机变频调速系统的设计

龙源期刊网

基于PLC控制电动机变频调速系统的设计

作者：唐雯雯 唐焱

来源：《广西教育·C版》2017年第10期

【摘 要】本文以实际案例为例，介绍三菱FX2N系列PLC、三菱变频器FR-E740在电动机变频调速的应用，从控制功能、硬件设计、程序编制等方面进行详细阐述。

【关键词】电动机 PLC 变频调速

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2017）10C-0191-02

变频调速广泛应用于工业、食品、化工、纺织业、机床等各种机械设备领域，特别是在风机、泵类等负载节能效果良好，可以实现对电动机的软启动、连续调速控制，同时对一些特殊工艺的场合，提高生产产品的合格率。PLC因其具有可靠性高、抗干扰能力强、适应性强、应用灵活、系统设计简单、维护方便等特点，是一种具备计算机功能的工业控制设备。本文介绍的以PLC为控制器，结合变频器构成的三相异步电动机调速系统，可实现多段速度的设定和连续可调。

一、系统控制功能要求

某生产设备加工某种工件时，需要经过三道加工工序，在不同的加工工序时电动机的频率要求不同。假定加工工件已自动加装，不需考虑加工工件无料状态，按下启动按钮SB1，设备启动，进入第一道工序，电动机以10HZ频率正转运行，对工件加工3S，接着进入第二道工序，电动机以25HZ频率正转运行，对工件加工4S，接着进入第三道工序，电动机以35HZ频率正转运行，对工件加工5S，加工结束自动进入到第一道加工工序重复运行。按下停止按钮SB2，设备在完成当天工件的加工才停止工作。

二、系统硬件设备设计

本文选用三菱FX2N-48MR型号的PLC，该PLC有24个输入、24个输出，采用继电器的输出方式。选用三菱FR-E740-0.75K-CNT型号的变频器，额定参数为：额定电压400V，功率范围：0.4-15KW，额定输出电流2.6A，可通过操作面板控制，也可通过外部端子控制，最多可以实现15段速度控制。通过对多功能端子的控制来选定变频器对应参数值，由于本系统只要求对电动机实现10HZ、25HZ、35HZ的调速，在PLC输出个数充裕的情况下，采用变频器RL、RM、RH一一对应相应的频率。 龙源期刊网

基于PLC的电机变频调速系统设计

基于PLC的电机变频调速系统设计

羹　量　ｓｈｅｊｉ　ｖｕ　Ｆｅｎ×　

基于ＰＬＣ的电机变频调速系统设计　

张雪琴　常荣胜－张立涛－刘媛ｚ　

（１．克拉玛依职业技术学院，新疆克拉玛依８３３６００：２．克拉玛依区天山路街道社区卫生服务中心，新疆克拉玛依８３３６００）　

摘要：给出了基于Ｓ７—２００ＰＬＣ的电机变频调速试验系统的组成、控制方案及信号处理方法，设计了以单片机为核心的硬件电路。采用软　

硬件结合的方法，在单片机外扩展了一片ＥＥＰＲＯＭ用来存储各种细分的通电控制字，进行了上位机触摸屏显示程序和相关程序的设计。经调试　

证明该系统简单、实用，并为将来进行相关设计工作打下了基础。　

关键词：数控机床；经济型；变频；调速　

数控机床主轴驱动控制系统也称作主传动系统，它主要是在　

数控系统中完成控制主轴运动的动力装置部分。数控主轴驱动控　

制系统通过把传动机构转变为主轴上安装的刀具或工件的切削力　

矩及切削速度，配合进给运动，加工出目标工件。数控主轴运动是　

零件加工的成型运动之一，它的精度好坏对零件的加工精度有着　

直接的影响。　

作为数控机床核心组成之一的机床主轴驱动控制系统，其输　

出性能的好坏直接影响着数控机床整体性能的高低。对主轴的　

控制除了要具有较好的速度精度和位置控制精度之外，还要能　

够实现其具有较宽的调速范围，以确保机床进行加工时能选择　

合适的切削进给量，从而提高生产效率，获得较高加工精度以及　

表面生产质量，特别是对数控加工中心来说，对主轴的调速范围　

就提出了更高的要求；再次，要求数控系统具有较宽的恒功率范　

围，以确保主轴在调速范围内能获得稳定的切削功率。随着变频　

器技术、传感器技术、现代控制理论以及计算机控制技术的不断　

发展与完善，交流主轴驱动系统的性能已经达到甚至赶超了直　

流主轴驱动系统性能。当前主轴驱动广泛采用感应交流主轴驱　

动系统。　

１　主轴电机交流调速基本理论　

１．１交流调速原理　

通过对电机学基本原理分析可得，交流电动机同步转速ｎ．的