PLC的变频器调速系统设计毕业设计论文.docx

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PLC的变频器调速系统设计毕业设计论文

绪论2

任务3

一、设计题目3

二、设计的原始资料3

三、设计目的要求及步骤3

总体设计方案5

1.选择机型5

2.确定系统控制结构5

3.系统流程图5

4.系统原理接线图6

5.设计步骤7

硬件部分设计8

1.CS1W-MAD44模拟量I/0模块图8

2.CS1W-MAD44模拟量I/0功能块8

3.模拟量输出回路9

4.输出规格9

5.标度转换9

6.数据交换概要10

7.I/O刷新数据10

8.固定数据10

9.模拟量I/0模块的软件设置过程10

软件部分设计14

1.程序的主体主要由以下三部分组成14

2.I/0分配表14

3.程序助记符14

4.程序说明16

5.调试过程：

6.调试结果：

总结18

参考文献18

绪论

近年来,随着我国经济的发展,城市的交通拥挤问题日趋严重,因此提高城市路网的通行能力、实现道路交通的科学化管理迫在眉睫。

传统的十字路口交通控制灯,通常的做法是：

事先经过车辆流量的调查,运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好。

然而,实际上车辆流量的变化往往是不确定的,有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异。

即使是经过长期运行、较适用的方案,仍然会发生这样的现象：

绿灯方向几乎没有什么车辆,而红灯方向却排着长队等候通过。

这种流量变化的偶然性是无法建立准确模型的,统计的方法已不能适应迅猛发展的交通现状,更为现实的需要是能有一种能够根据流量变化情况自适应控制的交通灯。

目前,有多种对十字路口交通灯的改良设计,有一种用PLC对道路十字路口交通灯作自适应模糊控制的方法,较好地解决了车辆流量不均衡、不稳定的问题。

因此,十字路口交通灯控制的设计还存在非常广阔的前景。

任务

一、设计题目

PLC的变频器调速系统设计

二、设计的原始资料

1.变频调速器受0~10V输入电压控制；

0V输出频率为0HZ，对应同步转速为0r/min；

5V输出频率为18HZ，对应同步转速为1500r/min；

10V输出频率为36HZ，对应同步转速为3000r/min；

输入电压与输出频率按线性关系变化。

2.要求输出转速按函数变化，编写梯形图控制程序，并完成调试。

3.改变输出转速~时间的变化函数，重复上述过程.

三、设计目的要求及步骤

（一）设计目的

通过课程设计使学生将课本中所学的专业知识应用于设计实践，以巩固课堂学的专业知识，为今后的毕业设计打下良好的基础。

1.了解PLC控制变频调速系统。

2.了解OMRON-CS系列CPU加CS1W-MAD44模拟量I/0模块和ID模块。

3.了解电气控制系统设计的基本原则、内容与一般步骤。

掌握PLC控制变频调速系统调试基本过程及方法。

（二）设计要求

1、要求每个学生独立完成设计任务。

2、要正确运用设计资料。

3、确定控制方案，选择PLC和变频器及电动机型号。

4、画出电气控制线路原理图，画出PLC端子接线图及控制梯形图

5、设计程序。

6、完成PLC控制系统梯形图软件的编制任务。

7、完成PLC端子接线工作，并利用编程器输入梯形图控制程序。

8、在实验室条件下，通过试验调试初步验证其程序的正确性。

9、完成毕业设计说明书。

10、要求提交成果。

（1）设计报告书一份；

（2）PPT答辩书（电子版）一份。

（三）设计步骤

（1）使用PLC的OD模块的两个输入点作为系统的启动和停止信号的输入点；

（2）使用PLC的ID模块的一个输出点作为使电机正转启动的输出信号，接到变频器的S0端子上；

（3）连接CS1W-MAD44模拟量I/0模块的A1+、A2-至变频器的电压输入端；

（4）调节变频器使其输出频率受模拟量输入电压控制；

（5）然后编制输出按时间函数循环的梯形图程序；

（6）最后调试并运行。

（7）整理报告书、制作PPT。

总体设计方案

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。

1.选择机型

本次设计PLC控制变频调速系统设计系统中可以用OMRON-CPM2APLC加模拟量扩展单元,也可以用OMRON-CS系列CPU加CS1W-MAD44模拟量I/0模块.在这里选用OMRON-CS系列CPU加CS1W-MAD44模拟量I/0模块和ID模块.变频器采用欧姆龙公司的变频器，电机选择380V,3000W，3000r/min。

2.确定系统控制结构

由PLC和变频器组成的开环控制系统，模拟量输入端由两输入，开始与停止按钮；PLC输出端是从0—10V的模拟量作为变频器的输入。

实现如下控制：

0V输出频率为0Hz，对应同步转速为0r/min;5V输出频率为18Hz，对应同步转速为1500r/min;10V输出频率为36Hz，对应同步转速为3000r/min。

当PLC模拟量输出0—10V变化时，变频器输出频率为36Hz；电机经过20s速度由0—3000r/min；电机以最大速度运行10s，PLC模拟量输出由10V将到5V，变频器输出频率为18Hz，对应同步转速降为1500r/min经历10s达到一定值速度运行20s后，PLC模拟量输出由5V降到0V，变频器输出为0Hz，电机转速为0r/min。

3.系统流程图

4.系统原理接线图

5.设计步骤

（1）使用PLC的OD模块的两个输入点作为系统的启动和停止信号的输入点；

（2）使用PLC的ID模块的一个输出点作为使电机正转启动的输出信号，接到变频器的S0端子上；

（3）连接CS1W-MAD44模拟量I/0模块的A1+、A2-至变频器的电压输入端；

（4）调节变频器使其输出频率受模拟量输入电压控制；

（5）然后编制输出按时间函数循环的梯形图程序；

（6）最后调试并运行。

硬件部分设计

1.CS1W-MAD44模拟量I/0模块图

2.CS1W-MAD44模拟量I/0功能块

3.模拟量输出回路

4.输出规格

如果设置值超过下面提供的规定，将发生输出设置错误，并将输出有输出保持功能规定的输出量。

根据设计要求选取输出范围:

0~10V：

5.标度转换

输出范围:

0~10V所对应的16进制数为:

0000H~0FA0H

6.数据交换概要

数据通过特殊I/O单元区域（用来操作单元的数据）和特殊I/O单元DM区域（用来进行初始设置的数据）在CPU单元和CS1W-MAD44模拟量I/O单元之间交换。

7.I/O刷新数据

模拟输入转换值，模拟输出设置值，和其它用来操作单元的数据根据单元号在CPU单元的特殊I/O单元区域里分配，并在I/O刷新过程中交换。

8.固定数据

单元的固定数据，如模拟量输入信号范围和模拟量输出信号范围，根据单元号在CPU单元的特殊I/O单元DM区域里分配，并在电源接通或单元重启动时交换。

9.模拟量I/0模块的软件设置过程

（1）根据下表，特殊I/0单元域地址CIO2040-CIO2049,特殊I/0单元DM区域地址D20400-D20499。

开关设置

单元号

特殊I/O单元区域地址

特殊I/O单元DM区域地址

单元#0

CIO2000～CIO2009

D20000～D20099

单元#1

CIO2010～CIO2019

D20100～D20199

单元#2

CIO2020～CIO2029

D20200～D20299

单元#3

CIO2030～CIO2039

D20300～D20399

单元#4

CIO2040～CIO2049

D20400～D20499

单元#5

CIO2050～CIO2059

D20500～D20599

单元#6

CIO2060～CIO2069

D20600～D20699

单元#7

CIO2070～CIO2079

D20700～D20799

单元#8

CIO2080～CIO2089

D20800～D20899

单元#9

CIO2090～CIO2099

D20900～D20999

单元#10

CIO2100～CIO2109

D21000～D21099

—

单元#n

CIO2000+（nx10）～

CIO2000+（nx10）+9

D20000+（nx100）～

D20000+（nx100）+99

—

单元#95

CIO2950～CIO2959

D29500～D29599

（2）根据系统原理接线图，A1A2电压输出1和CIO区中转换可用字表设置2040为:

0001H

在CIO区域中字和位的分配表示在下表中

I/O

字

位

输出（CPU到单元）

未使用

峰值保持

转换可用

输入

n+1

输出1设置值

163

162

161

160

n+2

输出2设置值

n+3

输出3设置值

n+4

输出4设置值

Input（unittoCPU）

n+5

输出1装转换值/回路1设计结果

163

162

161

160

n+6

输出2装转换值/回路2设计结果

n+7

输出3装转换值/回路3设计结果

n+8

输出4装转换值/回路4设计结果

n+9

报警信号标志

断开检测

输出设置错误

输入

（3）根据输入使用设置表，设置D20400为:

0001H

DM分配内容下表表示普通和调试模式下DM字和位的分配

DM字

位

D（m）

比率转换使用设置

输入使用设置

输出使用设置

回路4

回路3

回路2

回路1

输入4

输入3

输入2

输入1

输入4

输入3

输入2

输入1

D（m+1）

I/O信号范围设置

输出信号范围设置

输入4

输入3

输入2

输入1

输出4

输出3

输出2

输出1

D（m+2）

未使用

输出1：

转换停止时的I/O状态

D（m+3）

未使用

输出2：

转换停止时的I/O状态

D（m+4）

未使用

输出3：

转换停止时的I/O状态

D（m+5）

未使用

输出4：

转换停止时的I/O状态

D（m+6）

输入1：

均值处理设置

D（m+7）

输入2：

均值处理设置

D（m+8）

输入3：

均值处理设置

D（m+9）

输入4：

均值处理设置

（4）根据输入信号范围表，设置D20401为:

0001H

输入信号范围

00：

-10～10V

01:

0～10V

10：

1～5V/4～20mA（见注1）

11:

0～5V

上面的所有设置在程序的1~3条完成。

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