年4月19日基于PLC的變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)文檔僅供參考《電氣控制與PLC》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)基于PLC的變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)ThevariablefrequencyspeedregulationsystembasedonPLCdesign學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號(hào)學(xué)院名稱(chēng)專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)電氣工程及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師12月1日摘要本文主要介紹了研究和設(shè)計(jì)的基于可編程控制器的變頻調(diào)速系統(tǒng)的成果，在本次的設(shè)計(jì)中，我的設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要由PLC、變頻器、電動(dòng)機(jī)等幾部分組成。經(jīng)過(guò)本次設(shè)計(jì)和研究，使我對(duì)所有器件有了新的認(rèn)識(shí)，特別對(duì)PLC有了更多的了解：PLC是能進(jìn)行行邏輯運(yùn)算，順序運(yùn)算，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)，和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并能經(jīng)過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程的工業(yè)計(jì)算機(jī)。首先我們查閱各個(gè)器件的資料，先對(duì)其有個(gè)明確的認(rèn)識(shí)，然后經(jīng)過(guò)老師的指點(diǎn)明白了整個(gè)系統(tǒng)的大概工作原理框圖后，經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)資料與老師指點(diǎn)將硬件設(shè)備連接成功。本文綜合應(yīng)用電子學(xué)與機(jī)械學(xué)知識(shí)去解決基于可編程控制器的變頻調(diào)速系統(tǒng)，本次設(shè)計(jì)選用三相異步交流電機(jī)，而PLC和交流電機(jī)無(wú)論在工業(yè)還是生活中都是應(yīng)用最廣，因此本次設(shè)計(jì)具有相當(dāng)?shù)膶?shí)用價(jià)值。關(guān)鍵詞PLC；變頻器；電動(dòng)機(jī)；調(diào)速目錄191831引言 1192511.1概述 186041.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 187592系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)分析和總體思路 2144862.1系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)分析 24702.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體思路 2169393PLC和變頻器的選擇 3105923.1PLC的概述 3178813.1.1PLC的基本結(jié)構(gòu) 3230643.1.2PLC的工作原理 51393.1.3PLC的型號(hào)選擇 6171683.2變頻器的選擇和參數(shù)設(shè)置 6316433.2.1變頻器的選擇 6114193.2.2變頻調(diào)速原理 7145643.2.3變頻器的工作原理 8267793.2.4變頻器的快速設(shè)置 811364開(kāi)環(huán)控制設(shè)計(jì)及PLC編程 9301994.1硬件設(shè)計(jì) 9165134.2PLC軟件編程 10309654.2.1設(shè)計(jì)步驟 10263814.2.2系統(tǒng)流程框圖 10305554.2.3程序的主體 1150874.2.4控制程序T形圖 11323735PLC系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì) 17176615.1

變頻器的干擾源 17190645.2干擾信號(hào)的傳播方式 17110125.3

主要抗干擾措施 184745.3.1電源抗干擾措施 18290785.3.2硬件濾波及軟件抗干擾措施 18278025.3.3接地抗干擾措施 1826642結(jié)論與心得 193724參考文獻(xiàn) 2029996附錄 211引言1.1概述調(diào)速系統(tǒng)快速性、穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能好是工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中基本要求。在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐的諸多領(lǐng)域中調(diào)速系統(tǒng)占有著極為重要的地位特別是在國(guó)防、汽車(chē)、冶金、機(jī)械、石油等工業(yè)中，具有舉足輕重的作用。調(diào)速控制系統(tǒng)的工藝過(guò)程復(fù)雜多變，具有不確定性，因此對(duì)系統(tǒng)要求更為先進(jìn)的控制技術(shù)和控制理論。

可編程控制器（PLC）可編程控制器是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是繼續(xù)計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動(dòng)裝置。它具有抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格便宜，可靠性強(qiáng)，編程簡(jiǎn)樸，易學(xué)易用等特點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域中深受工程操作人員的喜歡，因此PLC已在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域中被廣泛地使用。1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）利用西門(mén)子S7-200PLC、EM235、西門(mén)子MM420變頻器等硬件設(shè)計(jì)一個(gè)變頻系統(tǒng)，能夠控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)和停止，另外能夠平滑地調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；(2)用MCGS上位機(jī)軟件界面給出頻率設(shè)定值。

2系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)分析和總體思路2.1系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)分析隨著電力電子技術(shù)以及控制技術(shù)的發(fā)展，交流變頻調(diào)速在工業(yè)電機(jī)拖動(dòng)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用；可編程控制器PLC作為替代繼電器的新型控制裝置，簡(jiǎn)單可靠，操作方便、通用靈活、體積小、使用壽命長(zhǎng)且功能強(qiáng)大、容易使用、可靠性高，常常被用于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和設(shè)備的控制；組態(tài)軟件技術(shù)作為用戶(hù)可定制功能的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)工具，可實(shí)現(xiàn)顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)速控制，在PC機(jī)上可開(kāi)發(fā)友好人機(jī)界面，經(jīng)過(guò)PLC能夠?qū)ψ詣?dòng)化設(shè)備進(jìn)行“智能”控制。在此，本次設(shè)計(jì)就是基于PLC的變頻器調(diào)速系統(tǒng)。將現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的PLC和變頻器綜合起來(lái)主要功能實(shí)現(xiàn)了變壓變頻調(diào)速。電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，加減速以及快速制動(dòng)等。因此，該系統(tǒng)必須具備以下三個(gè)主體部分：控制運(yùn)算部分、執(zhí)行和反饋部分。控制運(yùn)算主要由PLC和變頻器來(lái)完成；執(zhí)行元件為變頻器和電機(jī)；反饋部分主要為速度反饋。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體思路系統(tǒng)主要由三個(gè)部分構(gòu)成，即可編程邏輯控制器件PLC、變頻器和電機(jī)。首先經(jīng)過(guò)設(shè)置給定輸入給PLC，再經(jīng)過(guò)PLC控制變頻器，再經(jīng)由變頻器來(lái)控制電機(jī)，隨后將電機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋給PLC，經(jīng)比較后輸出給變頻器從而實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差調(diào)速。具體如下圖所示：-速度給定-速度給定速度反饋信號(hào)+PLC（PID）變頻調(diào)速系統(tǒng)電機(jī)圖2-1速度閉環(huán)控制的機(jī)構(gòu)控制圖3PLC和變頻器的選擇3.1PLC的概述3.1.1PLC的基本結(jié)構(gòu)可編程序控制器簡(jiǎn)稱(chēng)為PLC（ProgrammableLogicController）主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。（如下圖3-1所示）圖3-1PLC控制系統(tǒng)示意圖可編程序控制器實(shí)際上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機(jī)控制系統(tǒng)相似，甚至與之無(wú)異。可編程序控制器主要由CPU（中央處理單元）、存儲(chǔ)器（RAM和EPROM）、輸入/輸出模塊（簡(jiǎn)稱(chēng)I/O模塊）、編程器和電源五大部分組成。1）CPU模塊CPU模塊又叫中央處理單元或控制器，它主要由微機(jī)處理器（CPU）和存儲(chǔ)器組成。CPU的作用類(lèi)似于人類(lèi)的大腦和心臟。它采用掃描方式工作，每一次掃描要完成以下工作：（1）輸入處理：將現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)和數(shù)據(jù)分別讀入輸入映像寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。（2）程序執(zhí)行：逐條讀入和解釋用戶(hù)程序，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)去控制有關(guān)的電路，完成數(shù)據(jù)的存取、傳送和處理工作，并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果更新各有關(guān)寄存器的內(nèi)容。（3）輸出處理：將輸出映像寄存器的內(nèi)容送給輸出模塊，去控制外部負(fù)載。2）I/O模塊I/O模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來(lái)接收和采集輸入信號(hào)。輸入信號(hào)有兩類(lèi)：一類(lèi)是從按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、數(shù)字開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、接收開(kāi)關(guān)、關(guān)電開(kāi)關(guān)、壓力繼電器等來(lái)的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)；另一類(lèi)是由電位器、熱電偶、測(cè)速發(fā)電機(jī)、各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號(hào)。可編程序控制器經(jīng)過(guò)輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等執(zhí)行器，可編程序控制器控制的另一類(lèi)外部負(fù)載是指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等。CPU模塊的工作電壓一般是5V，而可編程序控制器的輸入/輸出信號(hào)電壓一般較高，如直流24V和交流220V。從外部引入的尖蜂電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使可編程序控制器不能正常工作，因此CPU模塊不能直接與外部輸入/輸出裝置相連。I/O模塊除了傳遞信號(hào)外，還有電平轉(zhuǎn)換與噪聲隔離的作用。3）編程器編程器除了用來(lái)輸入和編輯程序外，還能夠用來(lái)監(jiān)視可編程序控制器運(yùn)行時(shí)梯形圖中各種編程元件的工作狀態(tài)。編程器能夠永久地連續(xù)在可編程序控制器上，將它取下來(lái)后可編程序控制器也能夠運(yùn)行。一般只在程序輸入、調(diào)試階段和檢修時(shí)使用，一臺(tái)編程器可供多臺(tái)可編程序控制器公用。4）開(kāi)關(guān)量I/O模塊開(kāi)關(guān)量模塊的輸入輸出信號(hào)僅有接通和斷開(kāi)兩種狀態(tài)。電壓等級(jí)有直流5V，12V，24V，48V和交流110V，220V等。輸入輸出電壓的允許范圍很寬，如某交流220V輸入模塊的允許低電壓為0~70V，高電壓為70~256V，頻率為47~63HZ。各I/O點(diǎn)的通/斷狀態(tài)用發(fā)光二極管或其它元件顯示在面板上，外部I/O接線(xiàn)一般接在模塊的接線(xiàn)端子上，某些模塊使用可拆除的插座型端子板，在不拆去端子的外部連線(xiàn)的情況下，能夠迅速地更換模。開(kāi)關(guān)量I/O模塊可能4，8，16，32，64點(diǎn)。圖3-2直流輸入電路3.1.2PLC的工作原理PLC通電后，需要對(duì)硬件和軟件做一些初始化工作。為了使PLC的輸出及時(shí)地響應(yīng)各種輸入信號(hào)，初始化后PLC要重復(fù)不停地分段處理各種不同的任務(wù)，這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱(chēng)為掃描工作方式。1、初始化過(guò)程：與其它單片機(jī)運(yùn)行一樣，上電運(yùn)行或復(fù)位時(shí)進(jìn)行處理（1）硬件初始化，復(fù)位輸出輸入模塊，清零（2）清除數(shù)據(jù)區(qū)（3）輸出輸入地址分配2、掃描過(guò)程（1）掃描輸入，將輸入口狀態(tài)讀入至輸入口映像區(qū)（2）時(shí)鐘處理，特殊寄存器更新（3）執(zhí)行用戶(hù)程序（4）輸出，將輸出口映像區(qū)輸出至輸出端口刷新（5）自診斷檢查3、出錯(cuò)處理檢查PLC內(nèi)部電路CPU、電池電壓、程序存儲(chǔ)器、I/O、通訊異常致命錯(cuò)誤，CPU強(qiáng)制STOP方式，所有掃描停止。圖3-1所示為一小型PLC的典型工作過(guò)程SKIPIF1<0圖3-3小型PLC的典型工作過(guò)程3.1.3PLC的型號(hào)選擇在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績(jī)、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語(yǔ)言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。綜合了輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)、存儲(chǔ)器容量、各項(xiàng)控制功能和機(jī)型的考慮以及性?xún)r(jià)比等各方面的因素，在此我為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇了S7-200PLC一臺(tái)。圖3-4S7-200PLCCPU的外形模型圖S7-200有5種CPU模塊、6個(gè)有12種工作方式的高速計(jì)數(shù)器和兩點(diǎn)高速計(jì)數(shù)器/和脈沖寬度調(diào)制器、直接讀寫(xiě)的模擬量I/O模塊、先進(jìn)的程序結(jié)構(gòu)、靈活方便的尋址方式以及程序化的PID編程控制。強(qiáng)大的通訊功能，它支持多種通信協(xié)議。價(jià)格是它在所有品牌在同一功能區(qū)內(nèi)很有競(jìng)爭(zhēng)力的。最重要的是它還提供了完善的的網(wǎng)上支持。這些都為實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供很好的條件和方便。例如，高速計(jì)數(shù)器能夠用來(lái)測(cè)速?gòu)亩鴮?shí)現(xiàn)速度反饋。3.2變頻器的選擇和參數(shù)設(shè)置3.2.1變頻器的選擇正確選擇通用型變頻器對(duì)于傳動(dòng)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行時(shí)至關(guān)重要的，首先要明確使用通用變頻器的目的，按照生產(chǎn)機(jī)械的類(lèi)型、調(diào)速范圍、速度響應(yīng)和控制精度、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等要求，充分了解變頻器所驅(qū)動(dòng)負(fù)載特性，決定采用什么功能的通用變頻器構(gòu)成控制系統(tǒng)，然后決定選用哪種控制方式最合適。所選用的通用變頻器應(yīng)是既滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求，又要在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上合理。若對(duì)通用變頻器選型、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及使用不當(dāng)，往往會(huì)使通用變頻器不能正常的運(yùn)行、達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，甚至引發(fā)設(shè)備故障，造成不必要的損失。另外，為了確保通用變頻器長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行，變頻器的地線(xiàn)的連接也是非常重要的。變頻器在調(diào)速系統(tǒng)中的優(yōu)點(diǎn)：控制電機(jī)的啟動(dòng)電流；降低電力線(xiàn)路的電壓波動(dòng)；啟動(dòng)時(shí)需要的功率更低；可控的加速功能；可調(diào)的運(yùn)行速度；可調(diào)的轉(zhuǎn)矩極限；受控的停止方式；節(jié)能；可逆運(yùn)行控制；減少機(jī)械傳動(dòng)部件。在本系統(tǒng)中，選用了由西門(mén)子生產(chǎn)的通用變頻器MM420。MicroMaster420是全新一代模塊化設(shè)計(jì)的多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器。它有強(qiáng)大的通訊能力、精確的控制性能、模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有更多的靈活性，操作方便。最新的IGBT技術(shù)，具有7個(gè)固定頻率，4個(gè)跳轉(zhuǎn)頻率。靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器帶有起始段和結(jié)束段的平滑特性，防止運(yùn)行中不應(yīng)有的跳閘，直流制動(dòng)和復(fù)合制動(dòng)方式提高制動(dòng)性能。用BiCo技術(shù)，實(shí)現(xiàn)I/O端口自由連接。MICROMASTER420是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度的變頻器系列，從單相電源電壓額定功率120W到三相電源電壓額定功率11KW可供選用，由微處理器控制，用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)作為功率輸出器件。因此，具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。其脈沖寬度調(diào)制的開(kāi)關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪聲，全面完善的保護(hù)功能為變頻器和電動(dòng)機(jī)提供了良好的保護(hù)。MICROMASTER420具有缺省的工廠(chǎng)設(shè)置參數(shù)，它是給數(shù)量眾多的簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)供電的理想變頻驅(qū)動(dòng)裝置。由于MICROMASTER420具有全面而完善的控制功能，在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后，它也可用于更高級(jí)的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。3.2.2變頻調(diào)速原理變頻調(diào)速是經(jīng)過(guò)改變電機(jī)定子繞組供電的頻率來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的。n=60f(1-s)/p（式3.1）對(duì)于成品電機(jī)，其磁極對(duì)數(shù)p已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率s變化不大，故電機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電源的頻率f成正比，因此改變輸入電源的頻率就能夠改變電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，進(jìn)而達(dá)到異步電機(jī)的調(diào)試目的。3.2.3變頻器的工作原理變頻器的工作原理是把市電（380V、50Hz）經(jīng)過(guò)整流器變成平滑直流，然后利用半導(dǎo)體器件（GTO、GTR或IGBT）組成的三相逆變器，將直流電變成可變電壓和可變頻率的交流電。3.2.4變頻器的快速設(shè)置如果所用的變頻器剛剛出廠(chǎng)的變頻器，則需對(duì)它進(jìn)行快速調(diào)試，試驗(yàn)中用到的變頻器都已經(jīng)完成了快速調(diào)試。表3-1變頻器的參數(shù)說(shuō)明序號(hào)變頻器參數(shù)出廠(chǎng)值設(shè)定值功能說(shuō)明P0304230380電動(dòng)機(jī)的額定電壓(380V)P03053.250.35電動(dòng)機(jī)的額定電流(0.35A)P03070.750.06電動(dòng)機(jī)的額定功率(60W)P031050.0050.00電動(dòng)機(jī)的額定頻率(50Hz)P031101430電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速(1430r/min)P100021用操作面板（BOP）控制頻率的升降P108000電動(dòng)機(jī)的最小頻率(0Hz)P10825050.00電動(dòng)機(jī)的最大頻率(50Hz)P11201010斜坡上升時(shí)間(10S)P11211010斜坡下降時(shí)間(10S)P070022選擇命令源（由端子排輸入）P0701110正向點(diǎn)動(dòng)P07021211反向點(diǎn)動(dòng)P10585.0030正向點(diǎn)動(dòng)頻率（30Hz）P10595.0020反向點(diǎn)動(dòng)頻率（20Hz）P106010.0010點(diǎn)動(dòng)斜坡上升時(shí)間（10S）P106110.005點(diǎn)動(dòng)斜坡下降時(shí)間（5S）注:（1）設(shè)置參數(shù)前先將變頻器參數(shù)復(fù)位為工廠(chǎng)的缺省設(shè)定值；（2）設(shè)定P0003=2允許訪(fǎng)問(wèn)擴(kuò)展參數(shù)；（3）設(shè)定電機(jī)參數(shù)時(shí)先設(shè)定P0010=1(快速調(diào)試),電機(jī)參數(shù)設(shè)置完成設(shè)定P0010=0(準(zhǔn)備)改變參數(shù)數(shù)值的一個(gè)數(shù)字。為了快速修改參數(shù)的數(shù)值，能夠單獨(dú)修改顯示出的每個(gè)數(shù)字，操作步驟如下：1.按（功能鍵），最右邊的一個(gè)數(shù)字閃爍。 2.按/，修改這位數(shù)字的數(shù)值。 3.再按（功能鍵），相鄰的下一位數(shù)字閃爍。 4.執(zhí)行2至4步，直到顯示出所要求的數(shù)值。 5.按，退出參數(shù)數(shù)值的訪(fǎng)問(wèn)級(jí)。4開(kāi)環(huán)控制設(shè)計(jì)及PLC編程4.1硬件設(shè)計(jì)在沒(méi)有反饋信息的比較，經(jīng)過(guò)直接給定控制信息的控制調(diào)速系統(tǒng)稱(chēng)之為開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。其控制思想的結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：速度給定圖4-1速度開(kāi)環(huán)控制的結(jié)構(gòu)控制圖速度給定圖4-1速度開(kāi)環(huán)控制的結(jié)構(gòu)控制圖PLC變頻調(diào)速系統(tǒng)開(kāi)環(huán)控制的外部硬件連接圖：圖4-2硬件連接圖4.2PLC軟件編程4.2.1設(shè)計(jì)步驟(1)使用PLC的各個(gè)輸入點(diǎn)作為系統(tǒng)的各個(gè)控制信號(hào)；(2)使用PLC的一個(gè)模擬量輸出點(diǎn)AQWO作為使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率給定信號(hào)，接到MM440變頻器的AIN1+，AIN1-端子上；(3)調(diào)節(jié)變頻器使其輸出頻率受模擬量輸入電壓控制；(4)然后編制輸出按時(shí)間函數(shù)循環(huán)的梯形圖程序；(5)最后調(diào)試并運(yùn)行。4.2.2系統(tǒng)流程框圖啟動(dòng)和中間切換狀態(tài)數(shù)據(jù)清除和初始化啟動(dòng)和中間切換狀態(tài)數(shù)據(jù)清除和初始化YY根據(jù)不同的按鍵顯示不同的狀態(tài)而且鎖定相應(yīng)的程序通行位，并進(jìn)行互鎖狀態(tài)和通行位有I0.2按下。停止運(yùn)行根據(jù)不同的按鍵顯示不同的狀態(tài)而且鎖定相應(yīng)的程序通行位，并進(jìn)行互鎖狀態(tài)和通行位有I0.2按下。停止運(yùn)行有I0.3按下。讀AIW0并將數(shù)據(jù)送給AQW0Y有I0.3按下。讀AIW0并將數(shù)據(jù)送給AQW0YYYI0.0按下。點(diǎn)亮Q0.0并把單環(huán)運(yùn)行狀態(tài)通行位標(biāo)記并判斷是否與其它按鍵I0.0按下。點(diǎn)亮Q0.0并把單環(huán)運(yùn)行狀態(tài)通行位標(biāo)記并判斷是否與其它按鍵I0.1按下。點(diǎn)亮Q0.1并把循環(huán)運(yùn)行狀態(tài)通行位標(biāo)記并判斷是否與其它按鍵I0.1按下。點(diǎn)亮Q0.1并把循環(huán)運(yùn)行狀態(tài)通行位標(biāo)記并判斷是否與其它按鍵YYYY電壓上升環(huán)，點(diǎn)亮Q0.3表狀態(tài)，用定時(shí)器設(shè)定上升速度，用加法器設(shè)定上升幅度并判斷電壓值是否到達(dá)設(shè)定值，并置第一次電壓平衡副狀態(tài)位鎖定并判斷是否與其它按鍵電壓上升環(huán)，點(diǎn)亮Q0.3表狀態(tài)，用定時(shí)器設(shè)定上升速度，用加法器設(shè)定上升幅度并判斷電壓值是否到達(dá)設(shè)定值，并置第一次電壓平衡副狀態(tài)位鎖定并判斷是否與其它按鍵YY電壓保持環(huán)節(jié)。點(diǎn)亮Q0.4熄滅Q0.3表狀態(tài)，用定時(shí)器計(jì)算平衡時(shí)間，等待定時(shí)器動(dòng)作，并置第一次電壓下降副狀態(tài)位鎖定。并判斷是否與其它按鍵電壓保持環(huán)節(jié)。點(diǎn)亮Q0.4熄滅Q0.3表狀態(tài)，用定時(shí)器計(jì)算平衡時(shí)間，等待定時(shí)器動(dòng)作，并置第一次電壓下降副狀態(tài)位鎖定。并判斷是否與其它按鍵YY電壓下降環(huán)，點(diǎn)亮Q0.5熄滅Q0.4表狀態(tài)，用定時(shí)器設(shè)定下降速度，用減法器設(shè)定下降幅度并判斷電壓值是否到達(dá)設(shè)定值，并置第二次電壓平衡副狀態(tài)位鎖定解除第一次電壓下降副狀態(tài)鎖定位并判斷是否與其它按鍵電壓下降環(huán)，點(diǎn)亮Q0.5熄滅Q0.4表狀態(tài)，用定時(shí)器設(shè)定下降速度，用減法器設(shè)定下降幅度并判斷電壓值是否到達(dá)設(shè)定值，并置第二次電壓平衡副狀態(tài)位鎖定解除第一次電壓下降副狀態(tài)鎖定位并判斷是否與其它按鍵YY電壓保持環(huán)節(jié)。點(diǎn)亮Q0.4熄滅Q0.3表狀態(tài)，用定時(shí)器計(jì)算平衡時(shí)間，等待定時(shí)器動(dòng)作，并置第二次電壓下降副狀態(tài)位鎖定，解除第二次電壓平衡副狀態(tài)鎖定位并判斷是否與其它按鍵電壓保持環(huán)節(jié)。點(diǎn)亮Q0.4熄滅Q0.3表狀態(tài)，用定時(shí)器計(jì)算平衡時(shí)間，等待定時(shí)器動(dòng)作，并置第二次電壓下降副狀態(tài)位鎖定，解除第二次電壓平衡副狀態(tài)鎖定位并判斷是否與其它按鍵YY電壓下降環(huán)，點(diǎn)亮Q0.5熄滅Q0.4表狀態(tài)，用定時(shí)器設(shè)定下降速度，用減法器設(shè)定下降幅度并判斷電壓值是否到達(dá)設(shè)定值，解除第二次電壓下降副狀態(tài)鎖定位并判斷是否與其它按鍵電壓下降環(huán)，點(diǎn)亮Q0.5熄滅Q0.4表狀態(tài)，用定時(shí)器設(shè)定下降速度，用減法器設(shè)定下降幅度并判斷電壓值是否到達(dá)設(shè)定值，解除第二次電壓下降副狀態(tài)鎖定位并判斷是否與其它按鍵YY有循環(huán)狀態(tài)鎖定位有循環(huán)狀態(tài)鎖定位YY結(jié)束并等待并判斷是否與其它按鍵結(jié)束并等待并判斷是否與其它按鍵圖4-3系統(tǒng)流程框圖系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是根據(jù)系統(tǒng)給定的時(shí)間函數(shù)運(yùn)行的，因此軟件的設(shè)計(jì)主要是以時(shí)間原則來(lái)設(shè)計(jì)。4.2.3程序的主體初始化變量及判斷按鍵和鎖定相應(yīng)的狀態(tài)位0-25秒上升子程序25-35秒平衡子程序35-40秒下降子程序40-60秒平衡子程序60-65秒下降子程序有循環(huán)位時(shí)啟動(dòng)下一次循環(huán)子程序外部電壓給定子程序4.2.4控制程序T形圖5PLC系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)5.1

變頻器的干擾源在變頻器的輸入輸出電路中，除較低次的諧波成分外，還有許多頻率很高的諧波電流，這些電流除了增加輸入側(cè)的無(wú)功功率，降低功率因數(shù)以外，還將以各種方式把自己的能量傳播出去，形成對(duì)其它設(shè)備的干擾信號(hào)，嚴(yán)重的甚至使某些設(shè)備無(wú)法正常工作。變頻器干擾其它設(shè)備的根本原因是因?yàn)檩斎牒洼敵鲭娏髦芯哂懈叽沃C波成分。變頻器的輸入電流中具有很大的高次諧波成分，這些高次諧波電流除了影響功率因數(shù)外，也可能對(duì)其它設(shè)備進(jìn)行干擾。由于絕大多數(shù)逆變橋都采用SPWM調(diào)制方式，其輸出電壓為輸出占空比按正弦規(guī)律分布的系列矩形波。又由于電動(dòng)機(jī)定子繞組的電感性質(zhì)，其定子電流十分接近正弦波，但其中與載波頻率相等的諧波分量仍較大。5.2干擾信號(hào)的傳播方式=1\*GB2⑴電路傳導(dǎo)方式=1\*GB3①經(jīng)過(guò)電源網(wǎng)絡(luò)傳播。這時(shí)變頻器輸入電流干擾信號(hào)的主要傳播方式。=2\*GB3②經(jīng)過(guò)漏電流傳播。這是變頻器輸出側(cè)干擾信號(hào)的主要傳播方式。=2\*GB2⑵感應(yīng)耦合方式=1\*GB3①電磁感應(yīng)方式。這是電流干擾信號(hào)的主要傳播方式。由于變頻器的輸入電流與輸出電流中的高頻成分要產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)的高頻磁力線(xiàn)穿過(guò)其它設(shè)備的控制線(xiàn)路而產(chǎn)生感應(yīng)干擾電源。=2\*GB3②靜電感應(yīng)方式。這是電壓干擾信號(hào)的主要傳播方式。是變頻器輸出的高頻電壓波經(jīng)過(guò)線(xiàn)路的分布電容傳播給主電路。=3\*GB2⑶空中輻射方式。頻率很高的諧波分量具有向空中輻射電磁波的能力，從而多其它設(shè)備形成干擾。5.3

主要抗干擾措施5.3.1電源抗干擾措施在PLC控制系統(tǒng)中，電源占有極重要的地位。電網(wǎng)干擾串入PLC控制系統(tǒng)主要經(jīng)過(guò)PLC系統(tǒng)的供電電源（如CPU電源、I/O電源等）、變送器供電電源與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進(jìn)入的。現(xiàn)在，對(duì)于PLC系統(tǒng)供電的電源，一般都采用隔離性能較好電源，而對(duì)于變送器供電的電源和PLC系統(tǒng)有直接電氣連接的儀表的供電電源，并沒(méi)受到足夠的重視，雖然采取了一定的隔離措施，但普遍還不夠，主要是使用的隔離變壓器分布參數(shù)大，抑制干擾能力差，經(jīng)電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。因此，對(duì)于變送器和共用信號(hào)儀表供電應(yīng)選擇分布電容小、抑制帶大（如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù)）的配電器，以減少PLC系統(tǒng)的干擾。另外，為保證電網(wǎng)饋點(diǎn)不中斷，可采用在線(xiàn)式不間斷供電電源供電，提高供電的安全可靠性。而且UPS還具有較強(qiáng)的干擾隔離性能，是一種PLC控制系統(tǒng)的理想電源。

5.3.2硬件濾波及軟件抗干擾措施信號(hào)在接入計(jì)算機(jī)前，在信號(hào)線(xiàn)與地間并接電容，以減少共模干擾；在信號(hào)兩極間加裝濾波器可減少差模干擾。由于電磁干擾的復(fù)雜性，要根本消除迎接干擾影響是不可能的，因此在PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和組態(tài)時(shí)，還應(yīng)在軟件方面進(jìn)行抗干擾處理，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。常見(jiàn)的一些措施：數(shù)字濾波和工頻整形采樣，可有效消除周期性干擾；定時(shí)校正參考點(diǎn)電位，并采用動(dòng)態(tài)零點(diǎn)，可有效防止電位漂移；采用信息冗余技術(shù)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件標(biāo)志位；采用間接跳轉(zhuǎn)，設(shè)置軟件陷阱等提高軟件結(jié)構(gòu)可靠性。5.3.3接地抗干擾措施接地的目的一般有兩個(gè)，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。系統(tǒng)接地方式有：浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。對(duì)PLC控制系統(tǒng)而言，它屬高速低電平控制裝置，應(yīng)采用直接接地方式。由于信號(hào)電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響，裝置之間的信號(hào)交換頻率一般都低于1MHz，因此PLC控制系統(tǒng)接地線(xiàn)采用一點(diǎn)接地和串聯(lián)一點(diǎn)接地方式。集中布置的PLC系統(tǒng)適于并聯(lián)一點(diǎn)接地方式，各裝置的柜體中心接地點(diǎn)以單獨(dú)的接地線(xiàn)引向接地極。如果裝置間距較大，應(yīng)采用串聯(lián)一點(diǎn)接地方式。用一根大截面銅母線(xiàn)（或絕緣電纜）連接各裝置的柜體中心接地點(diǎn)，然后將接地母線(xiàn)直接連接接地極。接地線(xiàn)采用截面大于22SKIPIF1<0的銅導(dǎo)線(xiàn)，總母線(xiàn)使用截面大于60SKIPIF1<0的銅排。接地極的接地電阻小于2Ω，接地極最好埋在距建筑物10—15m遠(yuǎn)處，而且PLC系統(tǒng)接地點(diǎn)必須與強(qiáng)電設(shè)備接地點(diǎn)相距10m以上。信號(hào)源接地時(shí)，屏蔽層應(yīng)在信號(hào)側(cè)接地；不接地時(shí)，應(yīng)在PLC側(cè)接地；信號(hào)線(xiàn)中間有接頭時(shí)，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理，一定要避免多點(diǎn)接地；多個(gè)測(cè)點(diǎn)信號(hào)的屏蔽雙絞線(xiàn)與多芯對(duì)絞總屏電纜連接時(shí)，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并經(jīng)絕緣處理。選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c(diǎn)接點(diǎn)。結(jié)論與心得在這次課程設(shè)計(jì)中我覺(jué)得最重要的就是要有自學(xué)能力，因?yàn)檫@次實(shí)訓(xùn)中有部分知識(shí)我們之前還沒(méi)有接觸過(guò)，因此自己必須學(xué)會(huì)查找相關(guān)的資料。另外就是在遇到實(shí)際問(wèn)題的時(shí)候，要認(rèn)真思考，運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，一步一步的去探索，是完全能夠解決遇到的一般問(wèn)題的。而在這次設(shè)計(jì)程序的過(guò)程中，我一開(kāi)始時(shí)走了很多彎路，這也是自己的知識(shí)不夠扎實(shí)的原因。不過(guò)經(jīng)過(guò)自己幾天的努力，最后還是做了出來(lái)，而且還做得挺不錯(cuò)的。雖然我們?cè)O(shè)計(jì)的東西并不難，可是在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我學(xué)到了書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到的東西。只有理論，沒(méi)有結(jié)合實(shí)際是很難做出東西的。比如在調(diào)試的過(guò)程中，遇到問(wèn)題往往是書(shū)本上的知識(shí)不能直接的解決的，只要在扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)的前提下，我們才能把東西做好。經(jīng)過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，讓我深深的感受到理論聯(lián)系實(shí)踐的重要性，平時(shí)在學(xué)習(xí)中不能夠透徹理解的知識(shí)，經(jīng)過(guò)動(dòng)手，會(huì)有更好的認(rèn)知。本次課程設(shè)計(jì)雖然不長(zhǎng)，可是它給我們帶來(lái)了很多收獲。它使我意識(shí)到自己的操作能力的不足，在理論上還存在很多缺陷。因此在以后的學(xué)習(xí)生活中，我會(huì)更加努力地加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)踐的學(xué)習(xí)，在努力學(xué)好專(zhuān)業(yè)知識(shí)的同時(shí)努力加強(qiáng)自己的專(zhuān)業(yè)技能方面的能力，使自己的知識(shí)在實(shí)踐中不斷增長(zhǎng)，在實(shí)踐中鍛煉自己，培養(yǎng)自己各方面的能力，不斷提高自己的能力。經(jīng)過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，對(duì)S7-200系列PLC的特點(diǎn)有了更深的理解。利用了S7-200系列PLC的特點(diǎn)，對(duì)按鈕、開(kāi)關(guān)等輸入/輸出，模擬量輸入/輸出進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了變頻器在控制作用下的變頻調(diào)速。在本次課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐環(huán)節(jié)中，我更深刻地理解和掌握了電器控制及可編程控制器(PLC)的理論知識(shí)和動(dòng)手技能。參閱了大量的電器控制及可編程控制器(PLC)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的書(shū)籍資料，查詢(xún)了大量的圖表、程序和數(shù)據(jù)，使得課程設(shè)計(jì)的方案和數(shù)據(jù)更為翔實(shí)和準(zhǔn)確，力求科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，使本次以變頻器為主題的課程設(shè)計(jì)精益求精。經(jīng)歷自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和查閱資料，讓我了解了更多關(guān)于西門(mén)子S7-200和變頻器方面的資料，讓我了解了大概的選型和注意事項(xiàng)，并自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，參照一些編程試著去編一個(gè)程序，資料上查到的是歐姆龍或者是三菱的編程語(yǔ)句，可是經(jīng)過(guò)她們的編程思路，我們能夠借鑒到自己的S7-200程序中，編程序的過(guò)程中遇到了很多問(wèn)題，經(jīng)過(guò)不斷的問(wèn)同學(xué)，重復(fù)的思考，調(diào)試，終于編出了調(diào)用子程序來(lái)達(dá)到控制的目的，此次課程設(shè)計(jì)讓我收獲頗多，在這個(gè)課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，既讓我與同學(xué)加深了溝通，又讓我學(xué)到關(guān)于西門(mén)子的一些知識(shí)，我知道這知識(shí)很少的一點(diǎn)，但我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)中了解更多。由于本人資歷有限，可能還有一些沒(méi)有注意到的問(wèn)題，還請(qǐng)老師賜教，深表感謝！參考文獻(xiàn)[1]王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)（第二版），北京航空航天大學(xué)出版社[2]廖常初.PLC編程及應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社[3]MCGS組態(tài)軟件教程，北京昆侖通態(tài)軟件公司[4]陳建明.電氣控制與PLC應(yīng)用（第二版），電子工業(yè)出版社附錄控制程序語(yǔ)句表網(wǎng)絡(luò)1每次按鍵都復(fù)位LDI0.0OI0.1OI0.2OI0.3MOVW0,VW0AENOMOVWVW0,AQW0網(wǎng)絡(luò)2每次按鍵都清除中間狀態(tài)LDI0.0OI0.1OI0.2OI0.3RM0.0,8RQ0.0,6RM1.0,8RM2.0,8網(wǎng)絡(luò)3單環(huán)電壓輸出狀態(tài)鎖定LDI0.0OM0.0ANI0.1ANI0.2ANI0.3=M0.0=Q0.0網(wǎng)絡(luò)4循環(huán)電壓輸出狀態(tài)鎖定LDI0.1OM0.1ANI0.0ANI0.2ANI0.3=M0.1=Q0.1網(wǎng)絡(luò)5切斷所有狀態(tài)LDI0.2OM0.2OM1.6ANI0.1ANI0.0ANI0.3=M0.2網(wǎng)絡(luò)6外部電壓輸出狀態(tài)鎖定LDI0.3OM0.3ANI0.1ANI0.2ANI0.0=M0.3=Q0.2網(wǎng)絡(luò)7單環(huán)或循環(huán)電壓上升鎖定LDI0.0OI0.1OM1.6ANM2.0ANM2.1ANM2.2=M0.5網(wǎng)絡(luò)8單環(huán)或循環(huán)電壓平衡鎖定LDM0.5OM2.0LDM0.0OM0.1ALDANM1.7ANM0.6ANM0.7=M2.0=Q0.3網(wǎng)絡(luò)9單環(huán)或循環(huán)電壓下降鎖定LDM0.6OM2.1//M0.6和M2.1同時(shí)觸發(fā)電路LDNM2.6//M2.6用于空閑保持電路AM2.7OLDLDM0.0OM0.1//程序工作條件ALDANM2.6ANM1.7ANM0.5ANM0.7//程序動(dòng)作的互鎖以及用于切除程序工作=M2.1=Q0.4//驅(qū)動(dòng)狀態(tài)顯示網(wǎng)絡(luò)10LDM0.7OM2.2OM2.6//M0.7，M02.2M2.6用于觸發(fā)和鎖定程序工作。LDM0.0OM0.1//程序工作的條件（在M0.0或M0.1有效的情況下工作）ALDANM0.6ANM1.7ANM2.7ANM0.5//程序動(dòng)作的互鎖以及用于切除程序工作=M2.2=Q0.5//驅(qū)動(dòng)狀態(tài)顯示0-25秒上升子程序網(wǎng)絡(luò)11LDM0.0OM0.1ANM1.0TONT32,1網(wǎng)絡(luò)12LDM0.0OM0.1AT32=M1.0//網(wǎng)絡(luò)11和網(wǎng)絡(luò)12程序內(nèi)部的電壓上升頻率的設(shè)定網(wǎng)絡(luò)13LDM0.0OM0.1//程序工作條件（電壓?jiǎn)苇h(huán)或電壓循環(huán)輸出）AM2.0//程序工作條件（在電壓上升時(shí)刻）AM1.0//引入電壓動(dòng)作頻率+I20,VW0//電壓上升每次改變20數(shù)字量AENO//上一步執(zhí)行正確做下一步MOVWVW0,AQW0//將電壓送給模擬輸出口網(wǎng)絡(luò)14LDM0.0OM0.1//程序工作條件（電壓?jiǎn)苇h(huán)或電壓循環(huán)輸出）AM2.0//程序工作條件（在電壓上升時(shí)刻）AW>=VW0,23000//將現(xiàn)在的電壓值和設(shè)