西门子PLC课程设计PLC控制变频调速系统设计与调试

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。