基于PLC控制的变频器调速系统_毕业设计论文
基于PLC的变频调速电梯控制系统设计_毕业论文40终稿41
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 哈尔滨剑桥学院毕业设计论文题目：基于PLC的变频调速电梯控制系统设计专业：电子信息工程（电气及其自动化）班级：09电气4班2013年5月哈尔滨剑桥学院毕业设计任务书题目名称：基于PLC的变频调速电梯控制系统设计立题意义：电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。
随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。
采用PLC与变频器实现电梯电气系统设计，可以使电梯运行的可靠性、安全性、舒适感、平层精度、运行速度、节能降耗、降低噪音等方面得到了极大的发展。
通过该设计可以使学生掌握电梯的机械结构组成、工作过程和对电气控制的要求等，采用先进的PLC技术和变频器实现其控制，从而有效培养学生分析和解决生产实际问题的工程实践能力。
技术条件与要求：设计电梯的电气系统，并选择合适的PLC和变频器，完成对电梯的电气控制系统设计。
任务内容（包括内容、计划、时间安排、完成工作量与水平具体要求）内容：采用PLC和变频器，完成电梯（至少三层）电气系统的设计。
计划：1）查阅国内外资料，了解生产实际中PLC及变频器的应用，了解电梯的控制技术和调速方法等，以及国内外发展动态。
2）对采用PLC和变频器的电梯电气控制系统设计进行方案论证和方案分析。
3）完成控制系统的硬件电路设计、PLC控制程序的设计。
时间安排：2012年11月26 日~~2013年4月7日选题、撰写阶段2013年4 月8 日~~5月12日中期检查阶段2013年5 月13 日~~5月24日整理、答辩阶段2013年5月25 日毕业论文（设计）答辩要求：硬件设计合理，软件工作可靠，操作、维护方便，工作良好。
按照计划进度、指导教师的要求完成预定的工作量、提高论文的设计水平。
专业负责人意见签名：年月日基于PLC的变频调速电梯系统控制设计摘要电梯是高层建筑不可缺少的垂直方向的交通运输工具。
《2024年基于PLC的变频调速电梯系统设计》范文
《基于PLC的变频调速电梯系统设计》篇一一、引言随着城市化进程的加快，电梯已经成为现代建筑中不可或缺的一部分。
为满足现代社会的需求，电梯系统需要具有高可靠性、高效率和灵活性。
本文旨在介绍一种基于PLC（可编程逻辑控制器）的变频调速电梯系统设计，该系统可有效提高电梯的运行效率、安全性和用户体验。
二、系统设计概述本电梯系统设计采用PLC作为核心控制器，通过变频调速技术实现电梯的精确控制。
系统主要由以下几个部分组成：PLC控制器、变频器、电机、编码器、传感器以及人机界面等。
三、硬件设计1. PLC控制器：选用高性能的PLC控制器，具有高可靠性、高速度和高精度的特点，可实现电梯的逻辑控制和运动控制。
2. 变频器：采用变频调速技术，根据电梯的运行需求，实时调整电机的运行速度，实现电梯的平稳启动和停止。
3. 电机：选用高效、低噪音的电梯专用电机，与变频器配合使用，实现电梯的精确控制。
4. 编码器：通过安装在电机上的编码器，实时监测电机的运行状态，为PLC控制器提供反馈信号。
5. 传感器：包括位置传感器、速度传感器等，用于实时监测电梯的运行状态，确保电梯的安全运行。
6. 人机界面：采用触摸屏或按钮等方式，实现用户与电梯系统的交互。
四、软件设计软件设计是本系统的关键部分，主要涉及PLC控制程序的编写和调试。
1. 逻辑控制程序：根据电梯的运行需求，编写逻辑控制程序，实现电梯的召唤、应答、启停、开门关门等基本功能。
2. 运动控制程序：采用PID（比例-积分-微分）控制算法，根据电梯的运行状态和目标位置，实时调整电机的运行速度和方向，实现电梯的平稳运行。
3. 人机交互程序：编写人机交互程序，实现用户与电梯系统的友好交互，包括显示楼层信息、运行状态等。
4. 故障诊断与保护程序：编写故障诊断与保护程序，实时监测电梯的运行状态和传感器信号，一旦发现异常情况，立即采取相应措施，确保电梯的安全运行。
五、系统实现与测试在完成硬件和软件设计后，进行系统实现与测试。
基于PLC的变频调速电梯控制系统设计.
毕业设计（论文）手册学生姓名：翟大彬指导教师：叶天迟专业：自动化班级：自0745吉林工程技术师范学院教务处制二Ｏ一Ｏ年十二月毕业设计（论文）选题论证书毕业设计（论文）任务书题目：基于PLC的变频调速电梯控制系统设计电气工程学院(分院)自动化专业自0745 班学生姓名：翟大彬学号： 24 指导教师：叶天迟职称：讲师教研室主任：方建系（分院）主任：许建平任务书下发日期：2010年 2 月 18 日吉林工程技术师范学院教务处制本科生毕业设计（论文）开题报告题目基于PLC的变频调速电梯控制系统设计院（系）_电气工程学院_______专业___自动化__班级_____自0745 _______姓名______翟大彬_______指导教师_______叶天迟_________开题时间2011.3.18吉林工程技术师范学院教务处制一、课题研究意义二、研究方案图1 系统结构框图1.PLC的选型基于学校的调试和试验条件，选择三菱FX2N系列PLC控制。
2.基于PLC的变频调速电梯控制系统实现的功能a)电梯运行到位后，具有手动和自动开关门功能。
b)电梯的每一层面均有升降及轿厢所在的楼层的指示灯显示。
c)每层的楼厅均有输入（分上行或下行）按钮召唤电梯。
d)具有自动定向、顺向截梯、方向保号、外呼记忆、自动开/关门、停梯消号，自动达层等功能。
e) 电梯在一定情况下启动，加速，快速和减速功能。
3.拟实现功能的手段a)当电梯轿厢或者厅门呼叫按钮按下时，根据检测到的上行或下行指令给出相应的信号，从而控制电梯的驱动电机进行相应的动作。
当有多个呼叫信号到达时，执行方式为优先响应电梯运行方向上的信号，再响应另一方向上的信号。
对未及时响应的信号进行保留。
b)电梯正常状态下以快速启动，当要达到需要停止的楼层时，给出换速信号控制拖动电机转为慢速运行，以确保电梯平稳的停止在目标位置。
c)轿厢内各层门厅控制按钮，轿厢内楼层选择数字键1—14，各层门厅按钮，除一层只设置上升按钮，十四层只设置下降按钮外，其他楼层设置上升和下降按钮。
基于PLC的电梯变频调速系统的设计
基于PLC的电梯变频调速系统的设计摘要：本次设计方案采用了PLC作为控制器，通过VS-616G5变频器调节电梯运行速度，实现对电梯的控制。
通过对电梯控制系统的主电路进行设计并且进行了相关元器件的选型。
确定了I/0分配点并且绘制了 PLC的外部接线图及软件流程图，之后编写了控制程序。
最终通过合理的选型与设计，使电梯运行状况得到改善，达到更理想的控制效果。
关键词：电梯；可编程控制器；变频1 绪论1.1课题的研究背景及意义随着社会经济的进一步快速发展，越来越多的使用高层建筑，人们对电梯的需求也在逐渐增加。
大型购物中心、酒店、住宅等与电梯密不可分。
伴随着电梯数量的逐年增加，对电梯的基本性能也要求进一步的改善，不仅是为了确保其可靠性和安全性，而且要考虑舒适感、美观及其他问题。
首先，电梯的安全性是首要任务，设计人员在设计电梯时必须采取预防措施，以避免事故的发生。
电梯机械零部件和电气部件必须具备高的安全系数和保险系数，为了保证电梯的安全和质量，首先需要在电梯的制造、安装和调试过程中有高度的安全保障。
在国外，专业升降机设施和维修单位的安装、调试和检查必须得到国家的承认，确保电梯运行的可靠性和安全性。
2.1电梯信号控制系统分类及特点比较从系统实现方法来看，电梯信号控制系统经历了继电器控制系统、可编程控制器和微机控制系统等多种形式，随着大规模集成电路和计算机技术的发展，电梯控制系统在不同时期成为主流，并逐步得到改善。
可编程控制器是一种以顺序逻辑控制为基础的电子设备，它是专为工业环境应用而设计的一种数字操作设备。
由于它的诸多优点，目前电梯继电器控制已逐步被PLC控制所取代。
同时，随着交流变频电机调速技术的发展，电梯拖动方式也从直流转向交流变频调速。
所以，PLC控制技术和变频调速技术已经成为当今电梯行业的研究热点。
2.1.1继电器控制方式继电器控制系统优点：（1）所有的自动控制线路功能和相关信号数据处理都必须是通过系统硬件设计来进行实现的，线路直观、易准确理解、易熟练掌握，适合普通专业技术人员和专业熟练工人进行使用；（2）多数都是普通控制电器，价格比较低，替换方便。
基于PLC的中央空调水泵变频调速控制系统设计-毕业论文
---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印---摘要随着人们生活质量的普遍提高以及科学技术的不断进步，中央空调也逐渐进入了人们的视野，成为人们生活中重要的一部分，同时它所消耗的能量也引起了社会的关注，中央空调的节能问题成为了人们期待解决的关键问题。
中央空调采用的变频技术从一定程度上极大地减少了能量的损耗，采用变频调速后，一方面成功的实现了电动机的软启动，在另一方面也减弱了振动和磨损，增长了电动机的寿命。
中央空调水泵变频技术是中央空调节能降耗的一个有效途径，而且也得到国家政策的支持，代表了今后空调行业节能技改的方向。
这次所做的方案主要就是通过西门子S7-200系列的CPU226 作为控制元件来研究并且设计中央空调水泵变频调速控制系统。
该设计论文将会叙述变频器和可编程控制器的工作原理，完成变频器、可编程控制器等的选型和参数设置，重点完成PLC硬件电路图和程序设计。
中央空调水泵变频调速控制系统的经济性十分可观，将会具有很好的前景和开阔的市场。
该论文有图43幅，表1个，参考文献31篇。
关键词：中央空调变频调速可编程控制器Central Air conditioning’s Water Pump Frequency Control of Motor Speed Control System Design Based on PLCAbstractWith the continuous progress in science and technology and improvement of the quality of life, the central air conditioning has gradually entered the people's vision, which has become an important part of people’s life . At the same time ,the energy it consumes also caused concern in the community.The energy saving problem of central air-conditioning has become the key problem that people expect to solve .Central air-conditioning system which is based on variable frequency technology in a certain extent greatly can reduce energy consumption., It adopts speed-adjusted system through frequency conversion ,which on the one hand brings the success of the motor soft start,and on the other hand which also reduce the vibration and abrasion and prolongs the life of the motor. Central air-conditioning pump variable frequency technology is an effective way to save energy.Moreover，it has get the support of national policy and it has been on behalf of the future direction of energy-saving air-conditioning industry technical.This graduation design is mainly designed by Siemens S7-200 cpu226 which is used to control element for the research and design of central air conditioning water pump frequency control of motor speed control system. The design in this thesis will explains the principle ,model selection and parameter design of the converter and the programmable controller.The design will focus on the completion of PLC hardware circuit diagram and program design.The economy of the central air conditioning water pump frequency conversion speed control system is very considerable which will have a very good prospect and open market.Key Words: C entral Air Conditioning Variable Frequency Speed Control Programmable Controller目录摘要........................................................... I Abstract ......................................................... II 目录.......................................................... I II 1绪论 (1)1.1设计中央空调变频调速系统的意义 (1)1.2变频调速技术的简单介绍 (1)1.3本文的主要工作 (2)1.4本章小结 (3)2中央空调系统方案 (4)2.1中央空调系统构成 (4)2.2中央空调变频控制系统的PID构架 (4)2.3总体设计方案的确定 (5)2.4本章小结 (6)3设计中相关器件型号的选择 (7)3.1可编程控制器型号的选择 (7)3.2 I/O模块型号的选择 (10)3.3温度变送器型号的选择 (11)3.4变频器的型号的选择 (12)3.5本章小结 (13)4 硬件部分设计 (14)4.1硬件系统的简述 (14)4.2 PLC控制电路的模块设计 (14)4.3主电路模块 (16)4.4热电阻与EM231硬件连接图 (17)4.5温测模块和水泵调节模块 (17)4.6本章小结 (18)5系统软件的梯形图设计 (19)5.1主程序设计 (19)5.2 PID控制的设计及实现 (25)5.3 A/D和D/A转换模块程序 (33)5.4中断服务程序 (34)5.5本章小结 (36)附录1电路图 (38)附录2梯形图 (40)附录3 指令语句 (52)附录4器件单 (65)参考文献 (66)致谢 (68)1绪论1.1设计中央空调变频调速系统的意义变频调速在减少中央空调能耗达到节能的目的方面有着重要的作用，另一方面，它在我国提倡的的可持续发展上也做出了巨大的贡献[1][4]。
毕业设计（论文）-基于PLC控制的多段调速系统实现
摘要随着工业控制要求的发展，对电机速度的控制越来越高。
传统的模拟信号控制方式存在抗干扰能力差、对设备要求复杂、控制精度不高等问题，难以适应日益复杂的工业环境。
本文主要介绍了多段调速系统的结构，并完成了以PLC为控制器，以增量式光电编码器为速度采集的闭环PID控制系统，通过RS-485对变频器的控制实现了三相异步电机的多段调速。
关键字：PLC；RS-485；多段调速；光电编码器AbstractWith the requirements of the development of industrial control, the speed of motor control is more and more strict. The traditional analog signal control mode has poor capacity of resisting disturbance, the requirement of complex equipment, the control precision low and some other problems, it is difficult to adapt to the increasingly complex industrial environment. In this article, mainly introduces the structure of various speed system, and completed the closed loop PID control system through the PLC as controller and incremental photoelectric encoder for speed acquisition, achieve the multistage speed control three-phase asynchronous motor through Frequency converter based on RS-485.Key words: PLC; RS-485; multistage speed; encoder目录第一章概述 (4)1.1 课题研究的背景及意义 (4)1.2 课题研究现状 (5)1.3 本课题研究的主要内容 (6)第二章系统分析 (7)2.1 PLC基本知识 (7)2.1.1 PLC的基本功能 (8)2.1.2 PLC的特点 (9)2.1.3 PLC的展望 (11)2.2 变频器基本知识 (12)2.2.1 变频器的应用 (12)2.2.2 变频器的分类 (13)2.2.3 变频器控制的展望 (14)2．3 光电编码器 (15)2.3.1 增量式编码器 (15)2.3.2 绝对式编码器 (16)第三章系统设计 (19)3.1 总体方案 (19)3.2 硬件设计 (19)3.2.1 变频器的连接 (20)3.2.2 光电编码器的配置 (20)3.2.3 PLC输入输出口分配 (21)3.3 软件设计 (21)3.3.1 变频器的参数设置 (22)3.3.2 PLC的设计 (23)第四章结论 (28)结束语 (29)致谢 (30)参考文献 (31)第一章概述1.1 课题研究的背景及意义随着计算机技术、电子技术的不断进步，PLC(可编程逻辑控制器)技术、变频(变频器)调速技术的发展极为迅速，已渗透到各个领域，以它们为主导的现代生产技术正以史无前例的速度迅猛发展。
基于PLC的变频调速控制系统设计毕业论文.doc
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。
基于PLC变频调速恒压供水系统的设计毕业设计(论文)
基于PLC变频调速恒压供水系统的设计毕业设计（论文）洛阳理工学院毕业设计（论文）基于PLC变频调速恒压供水系统的设计摘要随着社会经济的迅速发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高。
再加上目前能源紧缺，利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，设计高性能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然趋势。
论文分析了采取变频调速方式实现恒压供水相对于传统的阀门控制恒压供水方式的节能机理。
通过对变频器内置PID模块参数的预置，利用远传压力表的水压反馈量，构成闭环系统，根据用水量的变化采取PID调节方式，在全流量范围内利用变频泵的连续调节和工频泵的分级调节相结合，实现恒压供水且有效节能。
依据供水要求，设计了一套由PLC、变频器、远传压力表、多台水泵机组等主要设备构成的全自动变频恒压供水，具有全自动变频恒压运行、自动工频运行和现场手动控制等功能。
关键词：可编程序控制器, 变压变频调速, 恒压供水, PLCI洛阳理工学院毕业设计（论文）PLC-BASED INVERTER CONTRL CONSTANT PRESSURE WATER SUPPLYSYSTEM DESIGNABSTRACTWith the rapid socio-economic development of water quality and water supply systems to improve reliability requirements. In addition, the current energy shortage, the use of advanced automation technology, control technology and communication technology, the design of high performance, high energy, able to adapt to different areas of constant pressure watersupply system has become an inevitable trend.Paper analyzes the way VVVF speed control constant pressure water supply compared with the traditional way of constant pressure water supply valve to control the energy-saving mechanism. Converter built by the preset parameters of PID module, using the hydraulic pressure gauge feedback Fareast one volume, constitute a closed-loop system, in accordance with changes in water consumption. In this paper, based on water requirements, the design of a set by the PLC, frequency converter, Far Easton pressure, multi-pump unit consisting of major equipment such as automatic frequency conversion constant pressure water supply, with automatic constant frequency operation, automatic frequency run and on-site features such as manual control.KEY WORDS:： programmable logic controller, VVVF speed control, constant pressure water supply, PLCII洛阳理工学院毕业设计（论文）目录前言 ................................................. 1 第1章绪论 (2)1.1 本课题设计的背景 ................................ 2 1.2 本课题设计的内容 .. (3)1.2.1 恒压供水系统的选型 ........................ 3 1.2.2 系统的硬件设计 ............................ 3 1.2.3 系统的软件设计 ............................ 3 1.3 系统控制的原理 .................................. 3 第2章系统的硬件设计 (5)2.1 恒压供水系统的基本构成 .......................... 6 2.2 可编程控制器（PLC）的选型 (9)2.2.1 PLC概述 ................................... 9 2.2.2 PLC的选型 ................................. 9 2.3 PLC模拟量控制单元的配置以及应用 ............... 12 2.4供水系统主要器件选型 ........................... 14 2.5 PLC及变频器控制电路 (15)2.5.1 供水系统电气主电路 ....................... 15 2.5.2 供水系统控制电路 ......................... 16 2.6 硬件接线图 ..................................... 17 2.7 控制系统的I/O点及地址分配 ..................... 19 第3章系统的软件设计 (22)3.1 PLC梯形图设计 (22)3.1.1 梯形图绘制 ............................... 22 3.1.2 梯形图指令 ............................... 25 3.1.3 程序的结果以及程序功能的实现 ............. 28 3.2 系统工作流程图 .................................29 3.3 控制系统程序设计 (30)3.3.1 启动程序 (30)III洛阳理工学院毕业设计（论文）3.3.2 水泵切换程序 ............................. 31 3.3.3 逐台停泵程序 ............................. 31 3.3.4 故障处理 (31)第4章系统调试 (32)4.1 PLC程序的运行和模拟调试 ....................... 32 4.2 系统总体调试 ................................... 32 结论 ................................................ 33 谢辞 ................................................. 34 参考文献 .............................................. 35 外文资料翻译 (36)IV洛阳理工学院毕业设计（论文）前言随着各住宅小区的宿舍楼等一座座高楼拔地而起，相应的生活用水量也大幅度增加。
基于PLC控制的交流变频调速系统的设计
基于PLC控制的交流变频调速系统的设计摘要交流变频调速系统广泛应用于各种工业自动化领域中，PLC 控制作为一种高可靠性、高灵活性的控制方式，被广泛运用于交流变频调速系统中。
本文提出了一种基于 PLC 控制的交流变频调速系统设计方案，并对其进行了仿真和实验验证。
该系统采用三相交流异步电机驱动，利用 PLC 控制交流变频器对电机进行调速，实现对电机的无级变速控制。
实验结果表明，该系统具有良好的控制性能和稳定性，能够满足实际应用的要求。
关键词：PLC；交流变频调速系统；电机驱动；控制性能；稳定性AbstractAC variable frequency speed control system is widely used in various industrial automation fields. PLC control, as a high reliability and high flexibility control mode, has been widely used in AC variable frequency speed control system. This paper proposes a design scheme of AC variable frequency speed control system based on PLC control, and simulates and experimentally verifies the system. The system adopts three-phase AC asynchronous motor drive, and uses PLC to control the AC frequency converter to achieve seamless speed control of the motor. Experimental results show that the system has good control performance and stability, and can meet the requirements of practical applications.Keywords: PLC; AC variable frequency speed control system; motor drive; control performance; stability 引言随着工业自动化的发展，交流变频调速系统作为一种常见的电机调速方式，被广泛应用于各种工业场合。
基于plc的电机变频调速系统设计_毕业设计论文
基于plc的电机变频调速系统设计1 绪论1.1本课题研究目的和意义PLC具有结构简单、编程方便、性能优越、灵活通用、使用方便、可靠性高、抗干扰能力强、寿命长等到一系列优点[2]。
可编程控制器(PLC)的核心微处理器，通过将计算机技术与传统的继电器控制系统有机结合起来，能够实现高度灵活、高可靠性的工业控制。
为了进一步提高设备的自动化程度，越来越多的企业将PLC 技术应用于其工厂设备中。
将原有电机控制系统的技术进行改造，引入电机控制系统的数据自动采集、监控以及变频、组态技术完善并改进电机变频调速机构。
该系统能对电机转速实现精确控制，实用性强，具有一定的推广价值随着电力电子技术以及控制技术的发展，交流变频调速在工业电机拖动领域得到了广泛应用[5]。
交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。
电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。
变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式[3]。
本文对如何利用变频器连接PLC和控制对象，利用软件操作来控制电机的转速，达到远程自动控制进行了讨论[4]。
在工业生产中，电机交流变频调速技术以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，被公认为最有发展前途的调速方式。
PLC控制技术在自动控制系统中被普遍采用。
本文构建了一个变频嚣连接PLC和控制对象，利用软件操作来控制电机转速．以达到远程自动控制的系统[8]。
1.2 交流变频调速技术的研究情况及其发展在21世纪电力电子器件的快速发展，使交流变频调速技术优越的性能得到迅速发展，同时控制理论进步，变频调速以其调速精度高、调速控制范围广、回路保护功能完善，响应速度快、节能显著等优点，现在以广泛的用于电力、制造、运输等国民经济领域[6]。
变频调速技术现在被公认为是最理想、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以及节约能源、降低生产成本。
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目录目录 (1)第一章系统的功能设计分析和总体思路 (2)1.1 概述 (2)1.2 系统功能设计分析 (3)1.3 系统设计的总体思路 (3)第二章PLC和变频器的型号选择 (4)2.1 PLC的型号选择 (4)2.2 变频器的选择和参数设置 (5)2.2.1 变频器的选择 (5)2.2.2 变频调速原理 (6)2.2.3 变频器的工作原理 (6)2.2.4 变频器的快速设置 (7)第三章硬件设计以及PLC编程 (9)3.1 开环控制设计及PLC编程 (9)3.1.1 硬件设计 (9)3.1.2 PLC软件编程 (10)3.2 闭环控制设计 (14)3.2.1 硬件和速度反馈设计 (14)3.2.3 闭环的程序设计以及源程序 (16)第四章实验调试和数据分析 (21)4.1 PID 参数整定 (21)4.2 运行结果 (22)第五章总结和体会 (22)第六章附录 (24)6.1 变频器内部原理框图 (24)第七章参考文献 (25)第一章系统的功能设计分析和总体思路1.1 概述调速系统快速性、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。
目前在控制领域中，虽然逐步采用了电子计算机这个先进技术工具，特别是石油化工企业普遍采用了分散控制系统（DCS）。
但就其控制策略而言，占统治地位的仍旧是常规的PID控制。
PID结构简朴、稳定性好、工作可靠、使用中不必弄清系统的数学模型。
PID的使用已经有60多年了，有人称赞它是控制领域的常青树。
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。
组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。
在组态概念出现之前，要实现某一任务，都是通过编写程序来实现的。
编写程序不但工作量大、周期长，而且轻易犯错误，不能保证工期。
组态软件的出现，解决了这个问题。
对于过去需要几个月的工作，通过组态几天就可以完成。
组态王是海内一家较有影响力的组态软件开发公司开发的，组态王具有流程画面，过程数据记录，趋势曲线，报警窗口，生产报表等功能，已经在多个领域被应用。
1.2 系统功能设计分析随着电力电子技术以及控制技术的发展，交流变频调速在工业电机拖动领域得到了广泛应用；可编程控制器PLC作为替代继电器的新型控制装置，简单可靠，操作方便、通用灵活、体积小、使用寿命长且功能强大、容易使用、可靠性高，常常被用于现场数据采集和设备的控制；组态软件技术作为用户可定制功能的软件开发平台工具，可实现显示电机转速，可实现远程调速控制，在PC机上可开发友好人机界面，通过PLC可以对自动化设备进行“智能”控制。
在此，本次设计就是基于PLC的变频器调速系统。
将现在应用最广泛的PLC和变频器综合起来主要功能实现了变压变频调速。
电机的正反转，加减速以及快速制动等。
因此，该系统必须具备以下三个主体部分：控制运算部分、执行和反馈部分。
控制运算主要由PLC和变频器来完成；执行元件为变频器和电机；反馈部分主要为速度反馈。
1.3 系统设计的总体思路系统主要由三个部分构成，即可编程逻辑控制器件PLC、变频器和电机。
首先通过设置给定输入给PLC，再通过PLC控制变频器，再经由变频器来控制电机，随后将电机的转速反馈给PLC，经比较后输出给变频器从而实现无静差调速。
具体如下图所示：第二章PLC和变频器的型号选择2.1 PLC的型号选择在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。
工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。
PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。
熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。
综合了输入输出（I/O）点数、存储器容量、各项控制功能和机型的考虑以及性价比等各方面的因素，在此我为该系统设计选择了S7-200 PLC一台。
S7-200 PLC CPU的外形模型图S7-200有5种CPU模块、6个有12种工作方式的高速计数器和两点高速计数器/和脉冲宽度调制器、直接读写的模拟量I/O模块、先进的程序结构、灵活方便的寻址方式以及程序化的PID编程控制。
强大的通讯功能，它支持多种通信协议。
价格是它在所有品牌在同一功能区内很有竞争力的。
最重要的是它还提供了完善的的网上支持。
这些都为实现本系统的设计提供很好的条件和方便。
例如，高速计数器可以用来测速从而实现速度反馈。
2.2 变频器的选择和参数设置2.2.1 变频器的选择正确选择通用型变频器对于传动系统能够正常运行时至关重要的，首先要明确使用通用变频器的目的，按照生产机械的类型、调速范围、速度响应和控制精度、启动转矩等要求，充分了解变频器所驱动负载特性，决定采用什么功能的通用变频器构成控制系统，然后决定选用哪种控制方式最合适。
所选用的通用变频器应是既满足生产工艺要求，又要在技术经济指标上合理。
若对通用变频器选型、系统设计及使用不当，往往会使通用变频器不能正常的运行、达不到预期目标，甚至引发设备故障，造成不必要的损失。
另外，为了确保通用变频器长期可靠的运行，变频器的地线的连接也是非常重要的。
变频器在调速系统中的优点：1．控制电机的启动电流；2．降低电力线路的电压波动；3．启动时需要的功率更低；4．可控的加速功能；5．可调的运行速度；6．可调的转矩极限；7．受控的停止方式；8．节能；9．可逆运行控制；10．减少机械传动部件。
在本系统中，选用了由西门子生产的通用变频器MM420。
变频器MM420 为我们提供了很好的BOP控制面板具体如下图：2.2.2 变频调速原理变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。
n=60f(1-s)/p对于成品电机，其磁极对数p已经确定，转差率s变化不大，故电机的转速n与电源的频率f成正比，因此改变输入电源的频率就可以改变电机的同步转速，进而达到异步电机的调试目的。
2.2.3 变频器的工作原理变频器的工作原理是把市电（380V 、50Hz）通过整流器变成平滑直流，然后利用半导体器件（GTO、GTR或IGBT）组成的三相逆变器，将直流电变成可变电压和可变频率的交流电。
2.2.4 变频器的快速设置如果所用的变频器刚刚出厂的变频器，则需对它进行快速调试，试验中用到的变频器都已经完成了快速调试。
序号变频器参数出厂值设定值功能说明1P0304 230 380 电动机的额定电压( 380V )2P0305 3.25 0.35 电动机的额定电流( 0.35A )3P0307 0.75 0.06 电动机的额定功率( 60W )4P0310 50.00 50.00 电动机的额定频率( 50Hz )5P0311 0 1430 电动机的额定转速( 1430 r/min )6P1000 2 1 用操作面板（BOP）控制频率的升降7P1080 0 0 电动机的最小频率( 0Hz )8P1082 50 50.00 电动机的最大频率( 50Hz )9P1120 10 10 斜坡上升时间( 10S )10P1121 10 10 斜坡下降时间( 10S )11P0700 2 2 选择命令源（由端子排输入）12P0701 1 10 正向点动13P0702 12 11 反向点动14P1058 5.00 30 正向点动频率（30Hz）15P1059 5.00 20 反向点动频率（20Hz）16P1060 10.00 10 点动斜坡上升时间（10S）17P1061 10.00 5 点动斜坡下降时间（5S）注:（1）设置参数前先将变频器参数复位为工厂的缺省设定值（2）设定P0003=2 允许访问扩展参数（3）设定电机参数时先设定P0010=1(快速调试),电机参数设置完成设定P0010=0(准备)例如：修改下表参数P0719选择命令/设定这源改变参数数值的一个数字为了快速修改参数的数值，可以单独修改显示出的每个数字，操作步骤如下：1.按（功能键），最右边的一个数字闪烁。
2.按 / ，修改这位数字的数值。
3.再按（功能键），相邻的下一位数字闪烁。
4.执行2至4步，直到显示出所要求的数值。
5.按，退出参数数值的访问级。
以下为变频器的设置一般方法：第三章硬件设计以及PLC编程3.1 开环控制设计及PLC编程3.1.1 硬件设计在没有反馈信息的比较，通过直接给定控制信息的控制调速系统称之为开环调速系统。
其控制思想的结构框图如下图所示：开环控制的外部硬件连接图：3.1.2 PLC 软件编程系统采用开环控制方式来控制电机的调速，根据PID 控制的整体思想：故在编写程序的时候可以分为三部分：主程序、中断程序和子程序。
主程序： 主要是用来启动中断程序以及控制量的输入和输出。
中断程序：调用PID 指令进行运算以及数据类型的转换。
子程序： 设置PID 控制的参数 PID 算法PLC 的PID 控制器设计是以连续系统PID 控制规律为基础，经采样将其数字化写成离散形式PID 控制方程，再根据离散方程进行控制程序设计。
典型的PID 算法包括3项，比例项、积分项和微分项。
即：输出＝比例项＋积分项＋微过程采样 控制量输入PID 控制运算控制值输出分项。
计算机在周期性地采样并离散化后进行PID运算，算法如下：Mn=Kc*（SPn-PVn）+Kc*（Ts/Ti）*（SPn-PVn）+Mx+Kc*（Td/Ts）*（PVn-1-PVn）比例项Kc*（SPn-PVn）：能及时地产生与偏差（SPn-PVn）成正比的调节作用，比例系数Kc越大，比例调节作用越强，系统的静态稳定精度越高，但Kc过大会使系统的输出量振荡加剧，稳定性降低。