plc变频调速系统设计.docx
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plc变频调速系统设计
目录
一概述……………………………………………3
编程控制器（PLC）定义……………………3
调速传动系统目的……………………………3
功能设计分析及总体思路……………………3
二设计的内容……………………………………5
三系统控制方式…………………………………9
四PID控制………………………………………13
五上位机监控系统设计………………………….14
六附录……………………………………………15
参考资料文献………………………………………16
一概述
编程控制器（PLC）定义
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。
调速传动系统目的
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。
功能设计分析及体思路
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。
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
二设计的内容
1使用变频器BOP控制面板控制电机开环运行
任务：
了解变频调速原理
熟悉变频器的使用
使用BOP面板控制MM420变频器
MM420变频器是西门子生产的控制交流异步电机的通用变频器
如果所用的变频器是刚刚出厂的变频器，则需对它进行快速调试，设计中所使用的变频器已经完成快速调试。
注意：
P0010=0快速调试功能必须关闭才能控制变频器运行
三相异步电动机铭牌参数：
额定电压
380VAC
额定电流
0.16A
额定功率
60W
额定频率
50Hz
额定转速
1400rpm
参数设置为:
P0700=1选择控制命令源为BOP基本操作面板
P1000=1用电位计控制频率升降
设置结束后，控制电机起动、停止、正反转、点动
注意：
将面板后面的频率设定值开关拨至电位计输入，旋转电位计即可调速
2使用PLC模拟量输出模块控制变频器驱动电机开环运行
任务：
熟悉模拟量控制模块的使用
掌握PLC编程控制变频器运行的方法
模拟量控制模块的使用
模拟量输入输出模块EM235输出0～10V电压信号,将此信号接入变频器，可控制电机运行频率0～50Hz
主程序
中断程序
3基于光电编码器反馈的闭环变频调速系统
构成闭环系统就要把速度信息反馈给输入。
速度的测量可以通过光电编码器和PLC来实现。
速度采集：
S7-200具有高速脉冲采集功能，采集频率可以达到30KHz，共有6个高速计数器（HSC0~HSC5）工作模式有12种。
在固定时间间隔内采集脉冲差值，通过计算既可以获得电动机的当前转速。
例如：
设采样周期为100ms即是每隔100ms采集脉冲一次，光电开关每转发出8个脉冲，那么就可以得到速度为
其中
为采样周期内接受到的脉冲数。
转速的单位为
。
闭环控制就是将速度信号反馈给PLC，再通过与给定量比较，输出给PID控制部分，从而调节速度使其能达到设定要求。
三系统控制方式
启动CPU后对回路表中值的组态：
置设定值SPn=过程变量PVn
置过程变量前值PVn-1=过程变量当前值PVn
置积分项前值MX=输出值M
●回路输入变量的转换和标准化
由上位机输入
设定值：
过程变量：
●回路输出变量的数据转换
•选择回路控制类型—比例、积分回路控制
PLC地址分配表
输
入信号
光电编码器冲
I0.0
起动按钮SB1
I0.1
停止按钮SB2
I0.2
输出信号
变频器DIN1
Q0.0
变频器AIN1
V0
四PID控制
为控制系统稳定可靠的运行，必须使系统闭环运行，PID算法是最基本的闭环控制算法。
在这里主要介绍在S7-200中PID功能如何实现
S7-200中PID功能的核心是PID指令。
PID指令需要为其指定一个以V变量存储区地址开始的PID回路表，以及PID回路号。
PID回路表提供了设定值和过程变量（反馈值）以及PID参数等数据入口，PID运算的结果也在回路表输出
五上位机监控系统设计
上位机监控系统设计:
1进入组态王工程开发环境，建立“变频调速系统”的工程
2定义外部设备
3定义数据变量
4创建工程组态画面，并建立“按钮”、“模拟量输入”、“模拟量输出”、“实时趋势曲线”的动画连接和通讯
如图;
六附录
变频器内部原理框图
参考资料
1.王富良等主编.高性能电工实训台实验指导书（第四版）.江苏大学工业中心，2009
2.吴中俊，黄永红主编.可编程控制器原理及应用（第2版）.北京：
机械工业出版社，2004
3.马秀坤等编著.S7-200PLC与数字调速系统的原理及应用.北京：
国防工业出版社，2009
4.SIEMENSMICROMASTER440通用型变频器使用大全
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