1、.成績電氣工程系統設計報告書題目基于 PLC、變頻器控制電機的多段速院部 名 稱機電工程學院專業電氣工程及其自動化班級11 電氣（一）班組長 姓 名周穎同組 學 生靜洪潤娜設計 地 點工科樓設計 學 時2 周指導 教 師旭明等金陵科技學院教務處制.目 錄一、 設計任務和要求 1二、 設計思路 1三、 系統硬件設計 13.1 PLC 13.2 變頻器33.3 I/O 接線圖設計 9四、 系統軟件設計104.1系統流程圖104.2程序編制步驟10五、調試過程與結果 14六、總結與體會 14七、參考資料14八、附錄15.一、設計任務和要求電氣工程系統設計是考察學生利用大學學過的專業知識，進行綜合的系

2、統方案設計并最終完成系統硬件連接和軟件調試，能夠使學生對電氣工程與自動化的專業知識進行綜合應用，培養學生的自主學習能力、工程實踐能力、創新能力和團隊協作能力，撰寫一篇符合規的設計說明書或技術總結報告文檔，并參加答辯，為后續的畢業設計奠定基礎。要求完成的工作量包括：1) 搭建所設計的系統硬件電路，完成系統調試，實現設計功能，并在驗收現場演示運行效果。2) 設計結束，對設計成果進行五分鐘 PPT匯報，并參與答辯。3) 設計結束，上交開題報告書及技術報告等相關設計材料。二、設計思路控制信號FX3U-64MA700MPLC變頻器控制臺本系統主要由控制信號、控制臺、 PLC、變頻器、三相電動機組成，由圖

3、可知，本文通過 PLC控制變頻器達到變頻調速的目的，從而實現交流電機的正轉、起停、加速、減速控制以及速度的調節，并且能夠在在控制臺上進行操作，控制電機調速。用 PLC、變頻器設計一個電動機的七速運行的控制系統。其控制要求如下：按下起動按鈕， 電動機以 15Hz速度正傳，按下功能 2 速鍵后轉為 20Hz 速度運行，按下功能 3 速鍵轉為 35Hz速度運行，按下 4 速鍵轉為 40Hz速度運行，按下 5 速鍵變為 55Hz速度運行，按下 6 速鍵變為 60Hz速度運行，按下 7 速鍵以頻率為 75Hz速度運行，也可進行減速調節，按停止按鈕，電動機即停止。三、系統硬件設計3.1 PLC基本結構：本

4、次實踐采用的PLC型號為 FX3U64M。可編程邏輯控制器實質是一種專用.于工業控制的計算機， 其硬件結構基本上與微型計算機相同，基本構成為：電源、CPU運算和控制中心、存儲器、輸入輸出接口電路、編程器。 電源電壓： AC100240V 電源電壓允許圍： AC85264V 額定頻率： 50/60Hz 允許瞬時停電時間： 對 l0ms 以下的瞬時停電會繼續運行。電源電壓為 AC200V的系統時，可以通過用戶程序， 可在 10100ms之間更改。 電源保險絲： 250V 3.15A 沖擊電流：最大30A5ms 以下 /AC100V,最大 65A5ms 以下 /AC200V 消耗功率： 45W DC

5、24V供給電源： 600mA以下 DC5V置電源： 500mA以下 輸入形式：漏型 / 源型 輸入點數： 32 輸入的連接方式：拆裝式端子排(M3 螺絲 ) 輸入信號電壓： AC電源型： DC24V±10%DC 電源型： DC16.828.8V 輸入阻抗 :X000X005(3.9K ) X006X007(3.3K ) 輸入信號電流： X000X005(6mA/DC24V) X006X007(7mA/DC24V) ON 輸入感應電流： X000X005(3.5mA以上 ) X006X007(4.5mA 以上 ) OFF 輸入感應電流： 1.5mA以下 輸入信號形式：無電壓觸點輸入漏型

6、輸入時： NPN開集電極型晶體管源型輸入時： PNP開集電極型晶體管 輸入回路隔離：光耦隔離 輸入動作的顯示： 光耦驅動時面板上的 LED燈亮 輸入回路結構圖 輸出種類：繼電器 輸出點數： 32. 輸出的連接方式：固定式端子排(M3 螺絲 ) 拆裝式端子排 (M3 螺絲 ) 外部電源： AC240V以下 最大電阻負載： 2A/1 點每個公共端的合計負載電流如下:·輸出 1 點/1 個公共端： 2A 以下·輸出 4 點/1 個公共端： 8A 以下·輸出 8 點/1 個公共端： 8A 以下 最大感性負載： 80VA 最小負載： DC5V 2mA 開路漏電流：無 輸出響

7、應時間：約10mS 回路隔離：機械隔離 輸出動作的顯示：繼電器線圈通電時面板上的LED燈亮 輸出回路結構圖3.2變頻器本次實踐采用的變頻器型號為 FR-A700。將電網電壓提供的恒壓恒頻轉換成電壓和頻率都可以通過控制改變的轉換器， 使電動機可以在變頻電壓的電源驅動下發揮更好的工作性能。變頻器與 PLC的接法.COM1SDY2RHY3RMA700PLCY4RL變頻器RHRMRL頻率001H1010H2011H3100H4101H5110H6111H7當然上圖只是 PLC與變頻器的原理接線圖， 僅僅是對頻率改變的接線圖， 在具體的實踐上端子 STR（反轉）、STF（正轉）要與 PLC的輸出端相連。

8、我們的實驗中不需要電機反轉，所以多接了 STF。通過對 RL、RM、RH置數，可以得到 23=8，除去“ 0、0、0”的可能性，一共有七種頻率，這就是我們要實現的七段速。變頻器與電機的接法. 380VFURSTSTFFRRLURMA700MV變頻器RHWSD三相電機和變頻器都是380V供電，對于平常覺得 220V都是高壓的我們來說，380 更是高壓中的高壓，所以我們要小心小心再小心。可是小心太過就會出現小錯誤，接線時沒有拔掉插頭（ 380V 啊，沒拔掉也是蠻拼的），只把空氣開關斷掉了，由于線頭問題，導致空氣開關短路，火花好嚇人，這個教訓我是吸取了，下次一定要把電源斷了！變頻器的端子介紹.變頻器

9、的簡單參數設定.實驗中剛開始我們只設定了參數 4、5、6 的數值，可是執行時卻只有顯示低速的頻率即 15Hz，電機一直以這個頻率轉動，不管按哪個按鈕都不變，一直在試著調節參數，可是還是不行， 沒辦法只能請教老師。 老師過來后首先就問了我們對哪些參數設定了，我們只能把真實情況如實反映，老師翻出他的小冊子， 上面記載了他的經驗積累（讓我受益匪淺啊 ），他問參數 2427有沒有設定， 我們當然沒有，立即設定變頻器，把需要用的數值設定好后，給 PLC上電后，按下啟動，再按下第二鍵的時候，奇跡發生了，我們需要的都實現了！好開心！所以我們又有了新的技能， get 。.變更參數設定值按照上面的步驟就可以設置

10、自己想要的數值.3.3 I/O接線圖設計輸入輸出接線圖低速正轉X02速X13速X24速X35速X46速X57速X6停止X70VS/S24VLNFX3U-64MPLCY4Y5Y6Y7COM輸入輸出分配表輸入變量輸出變量信號名稱備注X0Y4、 Y5低速正轉按鈕X1Y62 速按鈕X2Y5、 Y63 速按鈕X3Y74 速按鈕X4Y5、 Y75 速按鈕X5Y6、 Y76 速按鈕X6Y5、Y6、Y77 速按鈕X7停止按鈕.四、系統軟件設計4.1系統流程圖。系統初始化按下啟動按鈕，電機以15Hz的頻率運轉按下中速狀態按按下高速狀態按鈕鈕，電機以 30Hz的電機以 35Hz的頻率頻率運轉運轉按下停止按鈕，電機

11、停轉結束4.2程序編制步驟。1 設計原則1）最大限度的滿足電機、變頻器、PLC的控制要求；2） 在滿足控制要求的情況下，力求使控制系統簡單、經濟；3） 保證控制系統的安全可靠；4） 考慮到變頻調速的改進，在選擇PLC容量時，應當留有余地。.2 設計容1）擬定控制系統設計的技術要求；2）選擇電動機執行元件；3）選定 PLC型號： FX3U-64M；4）編制 PLC的輸入 / 輸出端子接線圖；5）根據系統設計的要求編寫軟件規格說明書，然后在用相應的編程語言進行程序設計 , 三菱的選用 GX-Works2進行編程；6）設計開關按鈕盒、端子排等非標準電器元件；7）編寫設計說明書和使用說明書。3 設計步

12、驟1）分析被控對象并提出控制要求詳細分析被控對象電機的工作特點，了解被控對象機、電之間的配合，提出被控對象對 PLC控制系統的控制要求，確定控制方案，擬定設計任務書。2）確定輸入 / 輸出設備根據系統的控制要求，確定系統所需的全部輸入設備：按紐、轉換開關，輸出設備：接觸器、電機、變頻器，從而確定與PLC有關的輸入 / 輸出設備，以確定 PLC的 I/O 點數。3）選擇 PLCPLC選擇包括對 PLC的機型、容量、 I/O 模塊、電源等的選擇。4）分配 I/O 點并設計 PLC外圍硬件線路分配 I/O 點：畫出 PLC的 I/O 點與輸入 / 輸出設備的連接圖或對應關系表。PLC外圍硬件線路：畫

13、出系統其它部分的電氣線路圖，包括主電路和未進入PLC的控制電路等。由 PLC的 I/O 連接圖和 PLC外圍電氣線路圖組成系統的電氣原理圖。 到此為止系統的硬件電氣線路已經確定。5）程序設計程序設計： 1）控制程序； 2）初始化程序； 3）檢測、故障診斷和顯示等程序； 6）保護和連鎖程序。6）硬件實施設計 PLC、按鈕、電機、熱繼電器等部分的電器布置圖及安裝接線圖；設計系統各部分之間的電氣互連圖；根據施工圖紙進行現場接線，并進行詳細檢查。 由于程序設計與硬件實施可同時進行，因此PLC控制系統的設計周期可大大縮短。7）聯機調試.聯機調試是將通過模擬調試的程序進一步進行在線統調。 聯機調試過程應循

14、序漸進，從 PLC只連接輸入設備、再連接輸出設備、再接上實際負載等逐步進行調試。如不符合要求，則對硬件和程序作調整。通常只需修改部份程序即可。全部調試完畢后，交付試運行。經過一段時間運行，如果工作正常、程序不需要修改，應將程序固化到 EPROM中，以防程序丟失。梯形圖程序設計：按下起動按鈕，輸入X0，電機以低速正轉，同時輸出Y4 和 Y5。按下 2 速按鈕，輸入 X1，其他調速按鈕均無信號輸入，電機以中速正轉，輸出 Y6。按下 3 速按鈕，輸入 X2，其他調速按鈕均無信號輸入，電機轉速得到疊加，輸出 Y5 和 Y6。.按下 4 速按鈕，輸入 X3，其他調速按鈕均無信號輸入，電機以高速正轉，輸出

15、 Y7。按下 5 速按鈕，輸入 X4，其他調速按鈕均無信號輸入，電機轉速得到疊加，輸出 Y5 和 Y7。按下 6 速按鈕，輸入 X5，其他調速按鈕均無信號輸入，電機轉速得到疊加，輸出 Y6 和 Y7。按下 7 速按鈕，輸入 X6，其他調速按鈕均無信號輸入，電機轉速得到疊加，輸出 Y5和 Y6和 Y7。.五、調試過程與結果運用 GX Works2(三菱系列 PLC編程軟件 ) 編寫的梯形圖程序，編譯無錯誤后將程序導入到 PLC中。程序編寫完后首先要根據 PLC的類型在對其類型進行修改， 如：FX3U，這是我們使用的型號； 其次要確定 PLC的數據線是否有用， 在培訓過程中我們使用三菱 PLC的小

16、組的數據線只有唯一一根是有用的， 所以當時同學之間的互相幫助讓我感觸良深；接著就要連接目標，確定 COM端口，保證電腦與 PLC的相連；最后在線對 PLC寫入程序，執行。六、總結與體會這次試驗做的是 PLC在多段系統的調速，收獲到的東西真的是不少 , 其實一開始我們的課題是想做關于風機節能，可能由于自身原因，怎么也搞不起來，這是后來重新尋找的課題。在設計過程中，要完整的完成這次設計主要在三個方面，一個是對于變頻器的了解，另一個是對于可編程控制器的了解，還有一個就是對于將二者靈活運用。為了讓自己能很好的完成這次設計，我把老師給我們的變頻器資料仔細看了一遍，對于變頻器有了比較清楚的認識，也在網上查閱了一些關于 PLC的資料，加深了對于PLC的學習。在最后運行的時候，電機是成功轉了，就是在頻率上面沒有任何變化，只能請教老師，老師耐心地講解了參數設置， 我發現我們有一個漏掉了，后來補上，再按下運行，控制速度，成功了！在這次設計中，還有一個很大的收獲，那就是要把自己學到的知識用本子記下來，這樣急用的時候還有幫助，這是積累經驗的好辦法，感老師！學習永無止境，自己應該更加努力，不斷的學習。七、參考資料1侯文霞 .變頻調速技術在中央空調控制中的應用J.機床電器 .2002第二期 .2 常. PLC 編程及應用 M. ：機械工業 ,2005.3 馬小軍 . 可編程控制器及其應用 .: 東南大學