智能火灾报警系统,毕业论文

1、 本科毕业论文基于PLC的物料运送控制系统的设计题目:学院:机电工程学院专业:班级:姓名:学号:指导老师:完成时间:2015年4月摘要随着经济快速发展,各行各业对生产运输效率提出了越来越高的要求。各个企业为了提高生产效率和市场竞争力,采用了机械化流水线作业的生产运输方式。企业中原有的人力体力劳动需要被自动化设备替代。在各种生产运输企业中,物料运送控制系统是非常重要的环节。尤其在恶劣通用的环境以及特殊的条件要求下,自动化的设备运输显得尤为重要,自动化生产运输具有简单高效、操作精准、抗干扰能力强等优点。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P

2、LC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。关键词:物料运送控制系统;可编程控制器;变频器调速ABSTRACTWith the rapid development of economy, all walks of l

3、ife put forward higher requirements on the production of transportation efficiency. Individual enterprises in order to improve the production efficiency and the market competitive power, adopts the mechanized production line the production mode of transport. Enterprise original human manual labor ne

4、eds to be automated equipment replacement. Enterprise original human manual labor needs to be automated equipment replacement. In various production and transportation enterprises, material handling control system is a very important link. Especially in the harsh environment particularly important,a

5、utomation of production transportation has the advantages of simple operation, high precision, strong anti-interference ability etc.With the development of power electronic technology and control technology, AC variable frequency speed regulation is widely used in the field of industrial motor; prog

6、rammable controller PLC as the model to replace the relay control device, is simple and reliable, operation is convenient, universal and flexible, small volume, long service life and powerful, easy to use, high reliability, is often used for control of field data acquisition and equipment; configura

7、tion software technology as the user tool software development platform customization function, can display the motor speed, can realize remote speed control, can develop the friendly man-machine interface on the PC, through the PLC can be"smart" control of automation equipment. Here, the

8、design is based on the frequency control system of PLC. The most widely used PLC and together the main function of the realization of the variable frequency speed regulationKey words: material handling control system ;PLC;AC variable frequency speed regulation目录1.引言 (11.1本课题研究的内容及意义 (11.2物料运送的起源和发展

9、(21.3 系统设计的总体思路 (22.对PLC、变频器、电机的选型 (22.1 PLC的了解和选型 (32.1.1 PLC的组成 (32.1.2 PLC工作原理 (32.1.3 PLC的选择 (52.2 变频器的了解和选择 (72.2.1变频器的组成 (72.2.2变频器的调速原理 (82.2.3变频器的选择 (82.3电机的选择 (92.4检测元件选型 (102.4.1传感器量程的选择 (102.4.2传感器精度等级的选择 (102.4.3传感器环境适应性选择 (112.5低压电器选型 (122.5.1电磁式继电器的选择 (122.5.2熔断器的选择 (132.5.3塑壳式断路器的选用 (

10、152.6电源选型 (172.7 PLC控制变频器的启动、停止、调速 (172.7.1 地址分配图 (172.7.2变频器设置 (182.7.3控制系统的接线原理图 (192.7.4梯形图 (203.物料运送系统的设计 (223.1物料运送系统传送带实验模型图 (223.1.1 控制流程图 (233.2 程序设计思路 (243.3输入输出地址分配表 (243.4主机接线图. 错误!未定义书签。3.5 PLC主机及扩展模块接线图 (263.6梯形图 (274.控制系统软件设计 (334.1人机接口设计 (334.2显示操作界面设计 (34结束语 (40参考文献 (41致谢 (421引言随着各种先

11、进精确的诸多控制仪器的出现,机械工业手传送带工作单元的设计方案也越来越先进越来越趋于完美。随着我国工业生产的飞跃发展,自动化程度的迅速提高实现工件的拆卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业的自动化,已越来越引起人们的重视,同时也要求供料机构更加灵活、柔性化。对机械手的的控制系统提出了更高要求,原来的继电器控制方式已经逐渐不能满足生产的需要。可编程控制器PLC控制性更强、应变更灵活,已经逐渐取代继电器控制系统成为新的控制方式。可编程控制器(简称PLC由于其将系统的继电器技术,计算机技术和通信技术融为一体,以及其可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强,以及编程简单,维护方便,通讯

12、灵活等众多优点,广泛应用于工业生产过程和自动控制中。PLC不仅能实现复杂的逻辑控制,还能完成定时、计算和各种闭环控制功能。设置性能完善质量可靠、技术先进的可编程控制器PLC控制皮带运输系统,可实现高自动化的传送带机的集中控制及保护。1.1 本课题研究的内容及意义可编程控制器(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。本课题主要以PLC为控制核心,通过与变频器的连接进而控制电机的顺序启动逆序停

13、止。当出现故障时PLC能及时采集到故障信息从而进行判断做出下一步的指示,实现物料运送系统的自动化运行。PLC的相关设计是自动化专业的重要的实践性教学环节。本课程设计的目的是使我们掌握以西门子S7-200为控制核心,进而控制变频器和电机的运行,并能利用指令进行程序设计,初步掌握利用PLC进行控制系统设计、开发的方法。通过实验操作,能进一步巩固和加深我对所学理论知识的理解,不仅可以培养我的设计、制作PLC控制系统的能力和独立分析问题、解决问题的能力,还可以培养大学生调查研究、查阅技术文献、资料、手册以及编写技术报告的能力,理论知识应用于实践的能力。为今后工作打下坚实的基础。1.2物料运送的起源和发

14、展17世纪中,美国开始用架空索道传送散状物料;19世纪中叶,各种现代结构的传送带输送机相继出现。皮带式传送带设备1868年,在英国出现了皮带式传送带输送机;1887年,在美国出现了螺旋输送机;1905年,在瑞士出现了钢带式输送机;1906年,在英国和德国出现了惯性输送机。未来传送带设备将向着大型化发展、扩大使用范围、物料自动分拣、降低能量消耗、减少污染等方面发展。1.3 系统设计的总体思路1. PLC控制变频器和电机的正转、反转、停止、调速2. 物料运送系统的设计本设计用变频器来驱动物料运送的电机,外面接有称重传感器来检测外部信号,如果有故障产生,外部传感器会及时反馈外部信息,从而使PLC及时

15、做出相应的控制动作。设计采用报警电铃和信号灯的装置,工作信号指示灯及报警电铃安装在PLC输出端子,故障报警指示灯安装在变频器MM440开关量输出端NO、COM端,压力传感器连接PLC模拟量输入模块作为信号采集,其流程图如图1-1: 图1-1流程图2对PLC、变频器、电机的选型2.1 PLC的了解和选型2.1.1 PLC的组成1.中央处理单元,中央处理单元一般由控制器、运算器和寄存器组成,这些电路都集成在一个芯片内。CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与存储单元、输入/输出接口相连。2.存储器PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。系统存储器用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序,并固

16、化在ROM内用户不能随便更改。它使 PLC具有基本都是功能,能够完成 PLC设计者规定的各项工作。用户存储器包括用户程序存储器和用户数据存储器两部分。用户程序存储器用来存放用户针对具体任务用规定的 PLC编程语言编写的应用程序3.输入/输出单元PLC的输入和输出信号类型可以是开关量,模拟量。输入/输出接口单元包含两部分,一部分是与被控设备相连接的接口电路,另一部分是输入和输出的映像存储器。4.电源部分PLC一般使用220V的交流电源或24V直流电源,内部的开关电源喂plc 的中央处理器、存储器等电路提供5V、+-12V、24V等直流电源,整体式的小型PLC还提供一定容量的24V电源,供外部有源

17、传感器使用。5.扩展接口扩展接口用于将扩展单元活功能模块与基本单元相连,是 PLC的配置更加灵活,以满足不同控制系统的需要。6.通信接口些 PLC配有一定的通信接口。 PLC通过这些通信接口可以与显示设定单元、触摸屏、打印机相连,提供方便人机交互途径;也可以与其他plc、计算机及现场总线网络相连,组成多机系统或工业网络控制系统。7.编程设备使用编程软件可以在屏幕上直接生成和编辑梯形图、语句表、功能块图和顺序功能图程序,并可实现不同的变成语言的相互转换。8.其他部件需要时PLC可以存储卡、电池卡等。2.1.2 PLC工作原理PLC是按集中输入,集中输出,周期性循环扫描方式进行工作的。每一次的扫描

18、所用的时间叫扫描周期或者工作周期。PLC是采用“顺序扫描,不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时, CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序,按指令步序号(或地址号作周期性循环扫描,如无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序,直至程序结束。然后重新返回第一条指令,开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中,还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。PLC在输入采样阶段:首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入,并将其写入各对应的输入状态寄存器中,即刷新输入。随即关

19、闭输入端口,进入程序执行阶段。PLC在程序执行阶段:按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令,经相应的运算和处理后,其结果再写入输出状态寄存器中,输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。PLC输出刷新阶段:当所有指令执行完毕,输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中,并通过一定的方式(继电器、晶体管或晶闸管输出,驱动相应输出设备工作。其工作流程图如图2-1: 图2-1 PLC工作流程图2.1.3 PLC的选择PLC的选择要根据设计能容的要求标准,整个系统流程的特点及要求是选择PLC型号的关键。PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应,并且它要与工业

20、控制系统形成一个整体,易于扩充其功能。选择PLC 时,要分析工艺过程的特点、控制要求,明确控制任务和范围确定所需的操作和动作,然后根据控制要求,所需存储器容量、估算输入输出点数、确定PLC的功能、外部设备特性等,最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。综合了输入输出(I/O点数、存储器容量、各项控制功能和机型的考虑以及性价比等各方面的因素,由此选择了S7-200 PLC一台。S7-200系列PLC中可提供多种不同的基本型号的8种CPU供选择使用. S7-200系列PLC主要有6种扩展单元。S7-200系列PLC中可提供4种不同的基本型号的8种CPU供选择使用,其输入输出点数的分配

21、见下表:S7-200系列PLC中CPU的基本单元用户存储器容量的估算,根据经验,每个I/O点及有关功能元件占用的内存量大致如下: 开关量输入元件:10-20B/点;开关量输出元件:5-10B/点;定时器/计数器:2B/点;模拟量:100-150B/点;通信接口:一个接口一般需要300B以上。根据上面算出的总字节数再考虑增加25%左右的备用量,就可估算出用户程序所需的内存容量,从而选择合适的PLC内存。综上,根据I/O地址分配(6输入,9输出且输出选用继电器型输出,选用西门子S7200系列PLC,考虑到PLC还要外接一个4路模拟量输入模块和2个2路模拟量输出模块,所以选用的PLC必须能够扩展2个

22、以上模块。根据以上要求选用CPU224,型号为6ES7 214-1BD21-0XB0,模拟输入扩展模块选用EM231,其型号为6ES7 231-0HC22-0XA8,模拟输出扩展模块选用2个EM232,一个EM235,其型号为6ES7 232-0HB22-0XA8。几种不同型号如表:表2-1多种不同型号表 PLC外部模型如图2-2所示: 图2-2 模型图2.2 变频器的了解和选择2.2.1 变频器的组成整流器:整流器的作用是把三相或单相交流电变成直流电。中间直流环节:由于逆变器的负载为电动机,属于感应负载,其功率因数总不会为一,因此,在中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换,这种无功能量

23、需要考中间直流环节的储能原件来缓冲。逆变器:最常用的逆变器是三相桥式逆变电路,有规律的控制逆变器中主开关元器件的通与断,可以得到任意频率的三相交流电输出。控制电路:控制电路通常由运算电路、检测电路、控制信号的输入、输出电路和驱动电路等构成。其主要任务是完成对逆变器的开关控制,对整流的电压控制以及完成各种保护功能等。控制方法可以采用模拟控制或数字控制。高性能的变频器目前已经采用微机进行全数字控制,采用尽可能简单的硬件电路,主要靠软件来完成各种功能。由于软件的灵活性,数字控制方式常可以完成模拟控制方式难以完成的功能。变频器内部结构原理如图2-3所示:频率和电压 图2-3 原理图2.2.2变频器的调

24、速原理变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。如公(2-1式n=60f(1-s/p (2-1对于成品电机,其磁极对数p已经确定,转差率s变化不大,故电机的转速n与电源的频率f成正比,因此改变输入电源的频率就可以改变电机的同步转速,进而达到异步电机的调试目的。2.2.3变频器的选择正确选择通用型变频器对于传动系统能够正常运行时至关重要的,首先要明确使用通用变频器的目的,按照生产机械的类型、调速范围、速度响应和控制精度、启动转矩等要求,充分了解变频器所驱动负载特性,决定采用什么功能的通用变频器构成控制系统,然后决定选用哪种控制方式最合适。所选用的通用变频器应是既满足生产工艺要求,

25、又要在技术经济指标上合理。若对通用变频器选型、系统设计及使用不当,往往会使通用变频器不能正常的运行、达不到预期目标,甚至引发设备故障,造成不必要的损失。另外,为了确保通用变频器长期可靠的运行,变频器的地线的连接也是非常重要的。在本系统中,选用了由西门子生产的通用变频器MM440变频器可以通过6个数字输入端口对电动机进行正反转运行、正反转点动运行方向控制.可通过基本操作板,按频率调节按键可增加和减少输出频率,从而设置正反向转速的大小。也可以由模拟输入端控制电动机转速的大小。本变频器由微处理器控制,并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型(IGBT晶体管作为功率输出器件,因此它们具有很高的运行可靠

26、性和功能多样性。采用脉冲频率可选的专用脉宽调制技术,可使电动机低噪声运行。全面而完善的保护功能为变频器和电机提供了良好的保护。M440变频器在调速系统中的特点:1.内置多种运行控制方式;2.快速电流限制,实现无跳闸运行;3.内置式制动斩波器,实现直流注入制动;4.具有PID控制功能的闭环控制,控制器参数可自动整定;5.多组参数设定且可相互切换,变频器可用于控制多个交替工作的生产过程;6.多功能数字、模拟输入/输出口,可任意定义其功能和具有完善的保护功能。7.控制方式(V/F线性应用最多,自学其他种类8.保护功能(过压、欠压、过热、接地故障、短路保护、电机过热、过载保护等 2.3电机的选择1.为

27、电机提供电源的种类,如单相、三相、直流电等2.电机的工作环境,电机工作场所是否有特殊性,如潮湿、高温、化学腐蚀、粉尘等3.电机的工作方式,是连续工作还是短时工作或是其它工作方式4.电机的安装方式,如立式安装、卧式安装等等5.电机的功率及转速等,功率及转速应满足负载的要求6.其它困素,如是否需要变速、有无特殊控制要求、负载的种类等由于本设计是带动传送带电机,所以选择三相异步电动机即可,功率选择2.2Kw,额定电流5A,额定转速1400r/min。2.4检测元件选型2.4.1传感器量程的选择传感器的选型应根据应用情况入手,从传感器支撑点的数量、量程、精度等级、环境适应性等几个方面进行选择。根据经验

28、,一般应使传感器工作在其30%-70%量程范围内,但对于一些在使用过程中存在较大冲击力的衡器,如动态轨道衡、动态汽车衡、钢材秤等,在选用传感器时,一般要扩大其量程,使传感器工作在其量程的20%-40%范围内,使传感器的称量储备量增大,以保证传感器的使用安全和寿命,避免超载。按照使用量程60%-70%的建议,假设传感器个数为N,单只传感器量程为m,料仓自重加上满料重量的总重为,则在已知M和N的情况下,按如公式2-2计算m:M/(0.7×NmM/(0.6×N(2-2确定此范围后,在传感器规格里面选择满足此规格的传感器即可。2.4.2传感器精度等级的选择对传感器的等级必须满足下列

29、两个条件:1.要满足仪表输入的要求。称重显示仪表是对传感器的输出信号经过放大A/D转换等处理之后显示称量结果的。因此,传感器的输出信号必须大于或等于仪表要求的输入灵敏度值,即将传感器的输出灵敏度带入传感器和仪表的匹配公式(2-3:B(传感器输出灵敏度×E(激励电源电压×D(显示分度值/A(传感器最大量程×N(传感器个数仪表输入灵敏度(2-3计算结果要求大于或等于仪表要求的输入灵敏度。2.要满足整台电子秤准确度的要求。一台电子秤主要是由秤体、传感器、仪表三部分组成,在对传感器准确度选择的时候,应使传感器的准确度略高于理论计算值,因为理论往往受到客观条件的限制,如秤体

30、的强度差一点,仪表的性能不是很好,秤的工作环境比较恶劣等因素都直接影响到秤的准确度要求,因此从各方面提高要求,又考虑经济效益,确保达到目的。2.4.3传感器环境适应性选择用于称重系统中的传感器,一般都要长期工作在各种复杂的环境中,经受温度、湿度、粉尘、腐蚀等的考验,故事先必须对传感器密封型式做出较合理的选择。应考虑以下几点:1.注意工作温度范围对于高温环境下工作的传感器采用耐高温传感器;另外,苛刻的场合还须加有隔热、水冷或风冷等装置。2.选择适当的密封型式粉尘、湿度对传感器造成较大影响。应选择适当密封类型的传感器,并且在安装时注意避免粉尘、湿热对传感器的影响。3.选择适当的材质在酸、碱等腐蚀性

31、较高的环境下,应选择抗腐蚀性能好的不锈钢材质且密封性好的传感器。4.选择防爆型在易燃、易爆环境下工作的传感器对防爆性能提出了更高的要求,故必须选用防爆型传感器,注意电缆线引出头的防水、防潮、防爆性等。根据本设计要求及其工作环境,选择正常环境下的传感器即可,故选用LC5300单点传感器,其额定负载选择50Kg,量程选择0-10V,材质是铝合金。2.5低压电器选型2.5.1电磁式继电器的选择1.使用类别的选用继电器的典型用途是控制交、直流电磁铁,如用于控制交、直流接触器的线圈等,按GB245585规定,继电器使用类别为:AC-11控制交流电磁铁DC-11控制直流电磁铁由于使用类别决定了继电器所控制

32、的负载性质及通断条件,因此这是选用继电器的主要依据。2.额定工作电压、额定工作电流的选用继电器在相应使用类别下触头的额定工作电压UN和额定工作电流/IQ,表征了该继电器触头所能切换电路的能力。选用时,继电器的最高工作电压可为该继电器的额定绝缘电压,继电器的最高工作电流一般应小于该继电器的额定发热电流。选用电压线圈的电流种类和额定电压值时,应注意与系统要求一致。3.工作制的选用继电器一般适用于8小时工作制(间断长期工作制、反复短时工作制和短时工作制,工作制不同对继电器的过载能力要求也不同。当交流电压(或中间继电器用于反复短时工作制时,由于吸合时有较大的起动电流,因此它的负担反比长期工作制时为重,

33、选用时应充分考虑这一点,使用中实际操作频率应低于额定操作频率。4.返回系数的调节对于电压和电流继电器,应根据控制要求,进行继电器返回系数的调节。在实际工作中,通常采用增加衔铁吸合后的气隙、减小衔铁打开后的气隙以及适当放松释放弹簧等措施来达到增大返回系数的目的。2.5.2熔断器的选择熔断器选择包括熔断器类型选择和熔体额定电流确定两项内容。1.熔断器类型的选择熔断器类型应根据负载的保护特性和短路电流大小来选择。对于保护照明和电动机的熔断器,一般只考虑它们的过载保护,这时,熔体的熔化系数适当小些。对于大容量的照明线路和电动机,除过载保护外,还应考虑短路时分断短路电流的能力来选择。当短路电流较大时,还

34、应采用具有高分断能力的熔断器甚至选用具有限流作用的熔断器。此外,还应根据熔断器所接电路的电压来决定熔断器的额定电压。2.熔体与熔断器额定电流的确定熔体额定电流大小与负载大小、负载性质有关。对于负载平稳、无冲击电流,如一般照明电路、电热电路可按负载电流大小来确定熔体的额定电流。对于有冲击电流的电动机负载,为达到短路保护目的,又保证电动机正常起动,对笼型感应电动机其熔断器熔体的额定电流为:单台电动机INP=(1.5 2.5INM(2-4式中,INP为熔体额定电流(A;INM为电动机额定电流(A。多台电动机共用一个熔断器保护INP =(1.5 2.5INM max+ INM (2-5式中,INM m

35、ax为容量最大一台电动机的额定电流(A;INM为其余各台电动机额定电流之和(A。在式(2-4与式(2-5中,对于轻载起动及起动时间较短时,式中系数取1.5;重载起动及起动时间较长时,式中系数取2.5。熔断器的额定电流大于或等于熔体额定电流。3.校核熔断器的保护特性对上述选定的熔断器类型及熔体额定电流,还须校核该熔断器的保护特性曲线是否与保护对象的过载特性有良好的配合,使在整个范围内获得可靠的保护。同时,熔断器的极限分断能力应大于或等于所保护电路可能出现的短路电流值,这样才能得到可靠的短路保护。4.熔断器上、下级的配合为满足选择性保护的要求,应注意熔断器上下级之间的配合。一般要求上一级熔断器的熔

36、断时间至少是下一级的3倍,不然将会发生超级动作,扩大停电范围。为此,当上下级选用同一型号的熔断器时,其电流等级以相差2级为宜;若上下级所用的熔断器型号不同,则应根据保护特性上给出的熔断时间来选取。2.5.3塑壳式断路器的选用塑壳式断路器常用来作电动机的过载与短路保护,其选择原则是:1.断路器额定工作电压等于或大于线路额定电压。2.断路器额定电流等于或大于线路计算负荷电流。3.断路器通断能力等于或大于线路中可能出现的最大短路电流,一般按有效值计算。4.断路器欠压脱扣器额定电压等于线路额定电压。5.断路器分励脱扣器额定电压等于控制电源电压。6.长延时电流整定值等于电动机额定电流。7.瞬时整定电流:

37、对保护笼型感应电动机的断路器,其瞬时整定电流为(815倍电动机额定电流;对于保护绕线型电动机的断路器,其瞬时整定电流为(36倍电动机额定电流。8.6倍长延时电流整定值的可返回时间等于或大于电动机实际起动时间。按起动时负载的轻重,可选用可返回时间为1、3、5、8、15s中的某一档。本设计所用到的低压电器如表1.2所示,其中指示灯分成2组,4个绿色正常工作状态指示灯,4个红色报警指示灯。9.元件明细表如表2-2所示:表2-2 元件明细表 2.6电源选型本设计中PLC选的是继电器输出型,输出端为交流信号,电压大小为0-220V,输入端是直流信号,电压大小为0-24V。可编程控制器一般使用市电(220

38、V50Hz,电网的冲击,频率的波动都会对PLC的准确度和可靠性造成影响,因此作为控制生产线传输系统的PLC应有独立稳定的安全电源,还应设计一个独立开关,能够同时切断CPU、输入电路和输出电路的所有供电。如果使用开关电源为PLC提供直流24V电源,应对开关电源供电的交流电源采用隔离变压器与电源隔离2.7PLC控制变频器的启动、停止、调速2.7.1 地址分配图表2-3地址分配表 2.7.2变频器设置使用基本操作界面板对变频器进行设置,首先按下P键对变频器进行复位,是变频器的参数值回到出场状态。假设电动机的型号为JW7114,使用变频器前必须设置电动机的参数,使电动机与变频器相配。电动机的参数如表2

39、-4所示:表2-4 参数表 电动机参数完成设置以后,设置P0010为0,使变频器处于准备状态。然后设置变频器控制端口开关操作控制参数,如表2-5所示:表2-5 变频器参数表 2.7.3控制系统的接线原理图 图2-4 接线原理图2.7.4梯形图 图2-5 梯形图 图2-6 梯形图对PLC、变频器、电机的选型1、电动机正向运行及速度调节按下正传按钮SF1,I0.0为1,Q0.0也为1,变频器端口5为“ON”,电动机正转,调节电位器RA,则可以改变变频器的频率设定值,从而调节正转速度的高低,按下停车键按钮SF2以后,I0.1为1,Q0.0为失电,电动机停止转动。2、电动机反向运行及调节按下反转按钮S

40、F3以后,I0.2为1,Q0.1为1,变频器端口6为“ON”,电动机反转,调节电位器RA,则可以改变变频器的频率设定值,从而调节反转的速度高低。按下停车按钮SF2后,I0.1为1,Q0.1失电,电动机停止转动3 、互锁正转和反转之间在梯形图程序上设计有互锁控制。3物料运送系统的设计3.1物料运送系统传送带实验模型图 图3-1 传送带实验模型图本设计是基于PLC的四节传送带的控制系统设计。要求是:起动后,先起动最末的皮带机,5s后再依次起动其它的皮带机;停止时,先停止最初的皮带机, 5s后再依次停止其它的皮带机;当某条皮带机发生故障且传送带上无重物时,该机及前面的应立即停止,以后的每隔5s顺序停

41、止;当某条皮带机有重物时,该皮带机前面的应立即停止,该皮带机运行5s后停止,再5s后接下去的一台停止,依此类推。3.1.1 控制流程图 图3-2 控制流程图3.2 程序设计思路程序设计的总体思路是:先将皮带传送系统的正常的连锁起动和连锁停止用S7200编程软件设计出来,在其基础上添加故障处理控制,由于都是定时控制,因此用到许多PLC内部时间继电器,同时为了程序能够简介美观,也用到很多PLC内部软元件作为中间过渡。其具体软元件使用情况及其功能如表3-3所示:3-3 内部软元件表 3.3输入输出地址分配表表3-4 地址分配表 3.4主机接线N 图3-3 主机接线图3.5 PLC主机及扩展模块接线图

42、 图3-4 扩展模块接线图3.6 梯形图按下启动按钮SB1,逆序连锁启动电机。启动电机M4,M4,自锁,T37动作。 T37启动电机M3,T38得电动作。 T38启动电机M2,T39动作。 T39启动电机M1。 按下SB2,逆序停止电机。M0.0停止M1并自锁,T40动作,5S后停止M2。依次停止M3、M4 。 I0.1表示M1故障,Q1.1亮,报警铃响。此时AIW0为0.00,则Q0.0立即熄灭其他输出相继隔5s依次熄灭;若此时AIW0大于0.00,则Q0.0运行5s后熄灭,其他输出点同样相隔5s依次熄灭。 M2故障,若AIW2为0.00,立即停止M2、M1。5S后依次停止M3、M4。若AI

43、W2大于0.00,M2运行5S后,再依次停止后面的电机。 M3故障,若AIW4为0.00,立即停止M3、M2、M1。5S后停止M4。若AIW4大于0.00,M3运行5S后,再依次停止后面的电机。 M4故障,若AIW8为0.00,立即停止M4、M3、M2、M1。5S后停止M4。若AIW8大于0.00,M4运行5S后停止 如果出现故障,并且VD0、VD4、VD8、VD12任一个大于0.0,都会使其相对应线圈得电。 M1、M2、M3、M4任一个出现故障,警铃响。 4控制系统软件设计4.1人机接口设计人机界面(又称用户界面或使用者界面是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介,它实现信息的内部形式与人类

44、可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。人机界面产品由硬件和软件两部分组成,硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存储单元等,其中处理器的性能决定了HMI 产品的性能高低,是HMI的核心单元。根据HMI的产品等级不同,处理器可分别选用8位、16位、32位的处理器。HMI软件一般分为两部分,即运行于 HMI硬件中的系统软件和运行于PC机Windows操作系统下的画面组态软件(如JB-HMI画面组态软件。使用者都必须先使用HMI的画面组态软件制作“工程文件”,再通过PC 机和HMI 产品的串行通讯口,把编制好的“工程文件”下载到HMI的处理器中运行。4.2

45、显示操作界面设计西门子的HMI种类很多,文本显示器是其中的一种,它是专门为S7-200PLC 而设计的。TD400使用液晶(有背光LED能显示4行文本,每行最多12个中文符,分辨率为192×64.TD400支持两种显示字体和中英文显示。TD400C是新一代文本显示器,能够支持所有TD200功能。创新的定制化解决方案,用户可自定义面板背景颜色,图标及按键功能有15个按键,用户可自定义功能。以下是TD400设置步骤:1.单击菜单栏“工具”,选择文本显示向导,如图4-1:-图4-12.单击“下一步”出现图4-2对话框: 图4-23.选择“TD400 1.0版”单击下一步,如图4-3: 图4-34.单击“下一步”,出现图4-4所示:4.图4-45.语言中选择“中文”,单击“下一步”,如图4-5所示: 图4-56.单击“下一步”,TD配置完成,如图4-6所示: 图4-67.单击“下一步”,进行用户自定义设置,如图4-7所示: 图4-78.单击用户菜单进行