PLC课程设计报告23281547.docx
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PLC课程设计报告23281547
苏州市职业大学
课程设计说明书
名称基于PLC控制的变频调速系统设计
2012年6月11日至2012年6月15日共1周
院 系电子信息工程系
班级10电气
（1）
姓名高陆明
学号
系 主 任张红兵
教研室主任邓建平
指导教师丁金林
目录
第一章绪论2
1.1PLC简介2
1.1.1PLC的组成2
1.1.2PLC的工作原理2
1.2变频调速原理2
1.3变频器简介3
1.4课程设计要求3
第二章硬件介绍及接线说明4
1.1欧姆龙CP1H型PLC介绍4
1.2松下VF0变频器4
1.2.1VFO变频器接线方法5
1.2.2VF0变频器工作模式及控制方式6
1.2.3VF0变频器的频率设定6
第三章硬件设计8
3.1总体设计要求8
3.2选择机型8
3.3变频器SW的设定8
第四章软件设计9
4.1设计步骤9
4.2程序设计流程图、I/O地址分配表、对应的梯形图及语句表9
第五章电路调试16
5.1组装电路16
5.2调试16
第六章结论17
参考文献18
第一章绪论
1.1PLC简介
PLC（ProgrammableLogicController），可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。
它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
是工业控制的核心部分。
1.1.1PLC的组成
一个完整的PLC由两部分组成，硬件系统和软件系统。
硬件系统主要由中央处理器CPU、存储器、输入/输出（I/O）口、通信接口和电源等组成，此外还有扩展设备。
软件系统是指管理、控制、使用PLC，确保PLC正常工作的一整套程序，包括系统程序和用户程序。
1.1.2PLC的工作原理
PLC运行时，需要进行大量的操作，这迫使PLC中的CPU只能根据分时操作原理，按一定的顺序，每一时刻执行一个操作。
这种分时操作的方式，称为CPU的扫描工作方式，是PLC进行实时控制的常用的一种方式。
PLC用于控制的还有中断方式，在中断请求被响应后，CPU停止正在运算的程序，转去执行相关的中断处理，待处理完毕，返回运行原来的程序。
显然在中断方式下工作，使PLC的资源得到了充分的利用。
处理中断时要分清各中断请求的轻重缓急，若所有工作都由中断方式来处理就使问题复杂化了，最好采用扫描加中断的处理方式。
除了中断，还可利用I/O立即刷新的方法加快对输入信号的响应，若将中断与立即刷新合并使用，可使输出得到更快的反应
1.2变频调速原理
变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：
n=60f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。
1.3变频器简介
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。
1.4课程设计要求
1.了解变频调速原理；
2．理解松下VF0变频器的工作模式及控制方式；
3.设计该调速系统实现框图；
4.合理选择PLC，并设计相应控制方案；
5.通过PLC控制（可组成网络）电动机先加速运行，然后能自由在8个频率段进行切换；
6.编写相应的梯形图程序或语句表程序并完成调试；
7.完成课程设计说明书。
第二章硬件介绍及接线说明
1.1欧姆龙CP1H型PLC介绍
CP1H的CPU单元包括X（基本型）/XA（带内置模拟输入/输出端子）/Y（带脉冲输入/输出端子）三种类型，它由40点输入/输出组成，其中，24点输入，16点输出，扩展I/O单元连接器最大可扩展7台PLC，即可扩展280点，因此，一台CP1H型PLC的CPU单元上最大可连接7个CPM1A系列的扩展I/O单元或扩展单元，即可扩展280点输入输出。
CP1H机型有中断功能、高速计数器功能、脉冲输出功能、快速响应输入功能、模拟输入/输出功能、串行通信功能、模拟电位器/外部模拟设定输入功能、7断LED显示功能、无电池运行功能、存储盒功能、程序保护功能、故障诊断功能。
图2.1CP1HXA40DT-D实物图
1.2松下VF0变频器
为了满足各类机器小型化的需要，实现了同类产品中最小型化的目标
◆0.2KW和0.4KW型，宽78mm×高110mm，体积仅松下公司过去产品的40%～50%
◆可与PLC直接调节频率、直接接收PLC的PWM信号并可控制电动机频率
◆采用了新设计的调频电位器，用操作盘就可容易地操作正转/反转
◆内装8段速控制制动功能（0.2KW无制动功能），再试功能等
图2.2松下VF0变频器
1.2.1VFO变频器接线方法
图2.3主电路接线图
图2.4控制电路接线图
1.2.2VF0变频器工作模式及控制方式
VF0由下列四种模式构成：
输出频率•电流显示模式、频率设定•监控模式、旋转方向设定模式、功能设定模式。
通常情况下使用输出频率•电流显示模式，施加电源时即是这种模式。
变频器控制方式：
U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式、电压空间矢量（SVPWM）控制方式、矢量控制（VC）方式、直接转矩控制（DTC）方式、矩阵式交—交控制方式等。
1.2.3VF0变频器的频率设定
正转运行/反转运行方式（将参数P08设定为“0”）：
按下操作面板上的上升键（正转）或下降（反转）来选择旋转方向,按下RUN键则开始运行.按下STOP键为停止运行，仅按下RUN键时不会运行。
当频率设定为数字设定方式,MOP功能不能使用。
运行/停止•旋转方向模式设定方式（参数P08设定为“1”）最初按两次MODE键使其变为旋转方向设定模式,用SET键显示旋转方向数据。
用上升键或下降键改变旋转方向,用SET键进行设定，然后,按下RUN键使用开始运行,按下STOP键使用停止运行。
电位器设定方式（将参数P09设定为“0”）：
旋转操作板上的频率设定钮的角度进行设定.Min的位置是停止,Max的位置是最大设定频率。
数字设定方式（将参数P09设定为“1”）：
按下操作面板上的MODE键,选择频率设定模式（Fr）,按下SET键之后,显示出用上升键或下降键所设定的频率,按下SET键进行设定确定.另外,在运行过程中可以通过持续按着上升键或下降键而改变频率（而称为MOP功能）.但是,当参数P08为“1”时,MOP功能不能使用.。
第三章硬件设计
3.1总体设计要求
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。
3.2选择机型
本次设计PLC控制变频调速系统设计系统中用OMRON-CP1H40DT-DPLC。
变频器采用松下公司的VF0变频器，电机选择380V,180W，1500r/min。
3.3变频器SW的设定
将SW功能设定为多速功能时的SW输入组合动作如下表所示
图3.1变频器SW的设定对应的电动机转速表
第四章软件设计
4.1设计步骤
1.根据设计要求分析出程序流程图；
2.写出I/O地址分配表；
3.根据程序流程图编写梯形图和语句表；
5.将外部的接线连接正确后下载程序看其工作情况。
4.2程序设计流程图、I/O地址分配表、对应的梯形图及语句表
1.程序设计流程图
图4.1PLC变频调速流程图
1、表4.1I/O地址分配表
输入元件
输入符号
输入地址
输出元件
输出符号
输出地址
启动按钮
SB1
0.00
正转继电器
KM1
100.00
停止按钮
SB2
0.01
反转继电器
KM2
100.01
SW1继电器
KM3
100.02
SW2继电器
KM4
100.03
SW3继电器
KM5
100.04
2、梯形图
按照PLC变频调速流程图编写梯形图
3、指令表
正转
LD0.00
OR100.00
ORT0015
ANDNOT0.01
ANDNOTT0014
OUT100.00
'反转
LD100.01
ORT0014
ANDNOT0.01
ANDNOTT0015
OUT100.01
@LD100.00
ORW200.01
@OR100.01
ANDNOT0.01
ANDNOTT0000
OUTW200.01
TIM0000#50
LDT0000
ORW200.02
ANDNOT0.01
ANDNOTT0001
OUTW200.02
TIM0001#50
LDT0001
ORW200.03
ANDNOT0.01
ANDNOTT0002
OUTW200.03
TIM0002#50
LDT0002
ORW200.04
ANDNOT0.01
ANDNOTT0003
OUTW200.04
TIM0003#50
LDT0003
ORW200.05
ANDNOT0.01
ANDNOTT0004
OUTW200.05
TIM0004#50
LDT0004
ORW200.06
ANDNOT0.01
ANDNOTT0005
OUTW200.06
TIM0005#50
LDT0005
ORW200.07
ANDNOT0.01
ANDNOTT0006
OUTW200.07
TIM0006#50
LDT0006
ORW200.08
ANDNOT0.01
ANDNOTT0007
OUTW200.08
TIM0007#50
LDT0007
ORW201.07
ANDNOT0.01
ANDNOTT0008
OUTW201.07
TIM0008#50
LDT0008
ORW201.06
ANDNOT0.01
ANDNOTT0009
OUTW201.06
TIM0009#50
LDT0009
ORW201.05
ANDNOT0.01
ANDNOTT0010
OUTW201.05
TIM0010#50
LDT0010
ORW201.04
ANDNOT0.01
ANDNOTT0011
OUTW201.04
TIM0011#50
LDT0011
ORW201.03
ANDNOT0.01
ANDNOTT0012
OUTW201.03
TIM0012#50
LDT0012
ORW201.02
ANDNOT0.01
ANDNOTT0013
OUTW201.02
TIM0013#50
LD100.00
TIM0014#700
LD100.01
TIM0015#700
LDW200.02
ORW200.04
ORW200.06
ORW200.08
ORW201.06
ORW201.04
ORW201.02
OUT100.02
LDW200.03
ORW200.04
ORW200.07
ORW200.08
ORW201.07
ORW201.04
ORW201.03
OUT100.03
LDW200.05
ORW200.06
ORW200.07
ORW200.08
ORW201.07
ORW201.06
ORW201.05
OUT100.04
第五章电路调试
5.1组装电路
按照设计要求将PLC、变频器、三相异步电动机及PLC的外部接线按要求接好，安装好的电路图如下：
图5.1变频调速硬件系统组装图
5.2调试
将变频器接上电源，1.先将PLC程序传入OMRON-CH1PLC中，只连接启动与停止开关，先不与变频器相连接，以免输出电压不正确导致变频器出错。
2.按下启动按钮，然后用万用表测CP1H模拟量I/0模块的A1、A2两点间的电压，看是否按照规定曲线运行，如果运行正确则证明PLC部分调试成功。
3.连接PLC的输出点与变频器的输入点，并且调试好变频器的参数设置，将变频器的最大频率设为50Hz，最小频率设为20Hz。
变频器的P32-P38的频段依次增加或减小5Hz，最后把变频器的输出与电机接好。
4.最后打开启动按钮，电机正常运行。
第6章结论
PLC的课程设计结束了，对于自己做的东西作出如下评价：
1、硬件接线方面，一开始并不是太懂，时不时得请教同学，然后便慢慢熟悉了，调试时也没有出现什么问题。
注意到不能带电操作，所以也没发生什么意外。
2、软件程序方面，自己的水平比较低，用的同学的程序，该程序按照顺序慢慢执行的，优点在于容易理解，而缺点在于程序很长，不够精简。
整体来说，还是比较满意，最后能够看到电动机在8个频率段变速运行。
每次课程设计都能学到很多，这次我又有了一些感想。
首先，PLC这门课绝对得理论实践相结合才能学好，关键就是自己动手，还要多问，不懂就问，不管问老师还是同学。
其次，对于一个产品，有时候并不需要我们了解他的原理，但必须学会如何使用它，就像这次试验中使用到的变频器，它是死的，但我们是活的。
还有两人一组，就要求相互协作，一个人的力量总是有限的。
最后，还要耐心，调试过程中绝不会一帆风顺，只有耐心的一遍遍的尝试，才能得到我们想要的结果。
参考文献
[1]CX-Programmer操作手册.
[2]可编程序控制器逻辑控制案例.北京：
高等教育出版社，2007.7，第1版.
[3]CP1H编程手册.
[4]CP1H用户手册.
[5]刘敏.可编程序控制器技术.北京：
机械工业出版社，2001.
[6]Panasonic变频器VF0使用手册.
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