基于PLC地铁售票机系统设计(完整资料)

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基于PLC的地铁自动售票机控制系统设计基于PLC地铁售票机系统设计(完整资料）(可以直接使用，可编辑优秀版资料，欢迎下载）摘要：随着社会经济的迅速发展，地铁列车也开始广泛出现于人们视野中。地铁列车具有形式速度快,价格低廉的优势，因此在各大城市中得到了较快的发展。PLC系统自推出以来，便在人们的生活与工作中得到了较好的发展，已受到人们广泛的关注.文章从PLC的角度出发，对地铁售票系统进行相应的科学设计，已此为地铁建设提供重要的帮助，促进地铁产业的发展。关键词：售票系统，优势，PLCAbstract：Withtherapiddevelopmentofthesocietyandeconomy,thesubwaytrainhasbeguntoappearinpeople'svision.Subwaytrainhastheadvantageoffastspeedandlowprice,soithasbeendevelopedrapidlyinmajorcities.SincetheintroductionofPLCsystem,ithasbeenwelldevelopedinpeople'slifeandwork。FromthepointofviewofPLC,thispapermakesascientificdesignofthesubwayticketingsystem,whichhasprovidedimportanthelpfortheconstructionofthesubway，andpromotedthedevelopmentofthesubwayindustry。Keywords:Ticketingsystem，advantage，PLC目录TOC\o"1-3"\h\u236051前言1157012。地铁售票机系统方案设计25132.1地铁售票机的设计要求2252862.2地铁售票机的方案比较及论证3162052。2。1继电器及可编程控制器的方案比较论证3193692.2。2单片机及可编程控制器的方案比较论证395842。2系统方案设计4116393.地铁售票机的系统分析5244433。1地铁售票机的功能分析532183。2地铁售票机的工艺流程图560373。3地铁售票机输入控制信息分析6278173。4地铁售票机输出控制信息分析7174793.5PLC输入输出表的设计7197883.6PLC的选型713564控制系统硬件设计971894.1系统总图设计9132004。2电器元件的选型9207464.2.1交流接触器的选型998674。2。2熔断器的确定与选择10202654。2.3按钮的确定与选择102884.3电气元器的选10128594。4控制柜的安装布置设计10109045控制系统软件设计11154615。1控制流程图设计11318755。2中间元件表11268925。3编程平台的介绍12134335.4控制程序设计1261496。监控系统软件设计15289526.1组态软件介绍1569586。1。1易控简介15316616。1.2易控功能介绍164806.2上位机监控界面17277526。3变量设置1863616.4I/0通信设置18258816.5易控与PLC的连接2027047。系统综合调试20160557。1综合调试的平台说明24110257.2综合调试的步骤24103097.3整体的综合调试2450758设计总结26270979.总结与体会27592810致谢2821704参考文献291前言地下铁道，简称地铁，亦简称为地下铁，狭义上专指在地下运行为主的城市铁路系统或捷运系统；但广义上，由于许多此类的系统为了配合修筑的环境，可能也会有地面化的路段存在，因此通常涵盖了都会地区各种地下与地面上的高密度交通运输系统.绝大多数的城市轨道交通系统都是用来运载市内通勤的乘客，而在很多场合下城市轨道交通系统都会被当成城市交通的骨干。通常，城市轨道交通系统是许多都市用以解决交通堵塞问题的方法.随着中国城市的迅速发展，地铁承担着越来越重要的任务——--缓解城市交通压力.可编程序控制器（PLC）是以微机技术为核心的通用工业控制装置,具有功能强大，环境适应性好、编程简单、使用方便等优点，因此，近年来在工业自动控制、改造传统产业等方面得到广泛的应用.易控组态软件是一种通用的工业监控软件，它集过程控制、现场操作以及工厂资源管理于一体,实现最优化管理。本设计就是一种采用了PLC实现的地铁售票机控制系统以及使用易控组态实现监控系统的设计。2.地铁售票机系统方案设计2。1地铁售票机的设计要求地铁自助售票机系统功能分要求:在本控制系统中，自助售票机根据乘客选择的起点站和终点站的不同，只售4种不同价格的车票：3元、4元、5元、6元。自助售票机设有两种投币口，纸币投币口可识别“1元”、“5元"“10元”的纸币;硬币投币口只能识别“1元"的硬币。退币设有一个出币口，当金额多于所需金额时可以退出“1元”、“5元”“10元"三种币。其控制原理是：首先由乘客从面板上点击“购票”，线路被激活，此时乘客可以从线路上选择起点站和终点站,车票张数默认为“一张"，如乘客需要，可以通过手动按钮来增加车票张数,当面板上显示“请投币”时,乘客根据“应付金额"的提示进行投币。若在30秒内为收到“应付金额”的钱币数,则系统自动回到初始界面。当投入钱币后，面板上显示出“确认”和“放弃”两个选项,当点击“确认”时，则输出车票;若此时点击“放弃”，则停止购票，直接退币。当乘客点击了“确认”，面板上显示“请取票”，乘客根据提示取出车票，若此时还有余额，则面板上显示出“继续购票”和“退币”两个选项，若点击“继续购票"，这再次进入购票。以两条地铁线,每条线9个站点为设计对象。2。2地铁售票机的方案比较及论证2。2.1继电器及可编程控制器的方案比较论证本次设计的题目为地铁售票机的控制方案设计，结合前期对皮带运输机的了解,以及通过专业课所学的知识考量，首先使用继电器作为地铁售票机的控制器。虽然地铁售票机控制简单，但是如果用继电器的话，会造成控制柜接线复杂,并且接线柜体积庞大，不利于在现场的安装，也不利于后期的修改维护.因此本次设计选用PLC作为控制器,目前国内常见的PLC有许多种，比如三菱，西门子，欧姆龙等，因为学校设计更多的PLC是三菱，因此本次选择三菱PLC作为控制器，型号为FX-2N-32MR，本次设计所选用的PLC为以后的升级改造留下了充足的I/O点余量.2。2。2单片机及可编程控制器的方案比较论证(1）单片机控制方案单片机本来抗干扰能力较低，从现在所要求的I/O总数来看,不论是MCS51系列还是MCS96系列单片机，都必须进行大规模的扩展，这样系统电路更加复杂，进一步降低了系统的可靠性.单片机的售价并不贵，以目前市场价，较有名气的ATMEL也不过十几元钱一片而已,但简单从这表面上看这个问题是不妥的,以本人几年来单片机开发经验可知，要购入单片机开发装置(如仿真器、烧录器、电源）和还要开模制版等，这都是一笔不小的费用。加上开发周期长所投入的人力物力，其价钱已远远地超过应用PLC开发的费用。另外由于设备是专用特殊设备，其控制系统专用性较强，通用性较差，为其投入过多的开发费用不值得。单片机的开发周期较长，从电路设计、开模制版、编程、仿真、调试等经历非常长的周期,工程师往往要花大部分的时间在硬件设计和编程调试处理上，对最为重要的工艺过程往往没有更多的时间考虑。利用单片机开发的设备往往是专用的特殊设备，在市场上往往不能找到可替代的备件，所以不便于维护，这是用户最不愿看到的。对于此种方案，本课程设计中方不合适（2）PLC控制方案PLC诞生就是应用于工业现场控制，PLC的可靠性得到了工控业界的认可.据最近行业统计显示，目前采用PLC控制的设备份额达90％。就此设备的控制来说,采用PLC来进行的设备开发和控制费用都要远远低于采用单片机或IPC的费用，其系统可大可小，小的几点,大的数千点，甚至上万点，很好解决工业控制问题，适用于很多场合。采用PLC进行设备控制,工程师无须花太多的精力在硬件的处理上，采用积木式结构很快可以形成系统电路，大部分精力集中在工艺的了解处理和程序的编写上，有利于设备的快速开发，程序的编辑、修改和调试也都可随时进行，缩短了开发时间.随着微电子控制技术的发展，PLC的处理能力也越来越强,其通讯能力、运算处理能力、容量（I/O容量和程序容量）等都有长足的发展.（3）方案选择如果使用单片机作为控制器,虽然同样可以实现地铁售票机的各项功能，但是单片机属于C语言编程，不利于前期开发，并且后期维护很难找到专业人员，往往坏了一个小小的电子元器件就需要更换整块电路板。并且单片机的稳定性远不如在工业上早已使用成熟的PLC。综上所述，本次设计采用PLC作为控制器。2。2系统方案设计本设计是一个基于PLC的地铁售票控制系统，系统主要核心是利用了PLC来进行地铁售票的整个流程控制，我们可以利用手动或者自动来进行控制.通过PLC的输出信号来驱动不同的执行机构，在地铁售票系统的工作过程中,应注重以下功能的实现：第一,对目标站点的准确解释;第二，对售卖票数的选择；第三，买票；第四；找零.但是，在地铁售票系统的正常运作过程中，其系统的稳定性应该如何确保？票价的确定与调整又该如何进行？这些问题都应在系统的编程过程中进行确定。在地铁售票系统中，,为避免出现混乱状况，应在整体程序中用输入继电器进行表示。如此一来,便需要输入端口16个，输出端口4个,还要预留备用端口为以后扩容所用.本次选择的硬件是三菱FX—2N—32MR,能够对设计的需求进行满足.。本设计在整个系统的运行过程中采用了上位机来进行监控,借助了计算机的组态软件易控来实现。3.地铁售票机的系统分析3。1地铁售票机的功能分析地铁售票机采用PLC控制，用上位机组态软件实现监控显示,在功能上，以两条地铁线，每条线9个站点为设计对象.使用者可以选择出发站点以及目的站点，也可以选择购买车票的数量。可售4种不同价格的车票：3元、4元、5元、6元.自助售票机设有两种投币口，纸币投币口可识别“1元”、“5元”“10元"的纸币；硬币投币口只能识别“1元”的硬币。退币设有一个出币口,当金额多于所需金额时可以退出“1元”、“5元”“10元”三种币。其控制原理是:首先由乘客从面板上点击“购票"，线路被激活，此时乘客可以从线路上选择起点站和终点站，车票张数默认为“一张”，如乘客需要，可以通过手动按钮来增加车票张数，当面板上显示“请投币”时,乘客根据“应付金额"的提示进行投币。若在30秒内为收到“应付金额"的钱币数，则系统自动回到初始界面.当投入钱币后，面板上显示出“确认"和“放弃"两个选项，当点击“确认”时,则输出车票；若此时点击“放弃”，则停止购票，直接退币.当乘客点击了“确认”,面板上显示“请取票”，乘客根据提示取出车票，若此时还有余额，则面板上显示出“继续购票"和“退币"两个选项,若点击“继续购票”，这再次进入购票.3。2地铁售票机的工艺流程图地铁售票机工艺流程图如图3—1所示:图3.1地铁售票机的工艺流程图3。3地铁售票机输入控制信息分析本次设计采用上位机组态软件进行系统的操作监控，在输入上极大地减少了PLC输入点的使用量，改为使用组态王直接对PLC程序中的中间继电器进行赋值.手动调试可以对售票机的功能进行出票手动调试，找零1元手动调试，找零2元手动调试，找零3元手动调试，方便设备的维护或者初期调试。在PLC方面，输入点主要有系统启动，系统停止,1元纸币识别，5元纸币识别，10元纸币识别，1元硬币识别，已找零检测，屏幕操作感应传感器，手动模式，自动模式,出票手动调试，找零1元手动调试，找零2元手动调试，找零3元手动调试，分别占用X0到X15这14个输入点。3。4地铁售票机输出控制信息分析在输出点部分，地铁售票机因为采用了上位机显示监控，因此输入点占用比较少，具体输出点包括出票口出票，退钱1元，退钱5元，退钱10元.3。5PLC输入输出表的设计PLC输入输出表的设置如图3-2所示图3-2：输入输出表序号I/O地址I/O地址名称1X0系统启动2X1系统停止3X21元纸币识别4X35元纸币识别5X410元纸币识别6X51元硬币识别7X6已找零检测8X7屏幕操作感应传感器9X10手动模式10X11自动模式11X12出票手动调试12X13找零1元手动调试13X14找零2元手动调试14X15找零3元手动调试15Y0出票口出票16Y1退钱1元17Y2退钱5元18Y3退钱10元3。6PLC的选型本次设计是基于PLC的地铁售票机控制系统设计,设计共占用15个PLC的输入点，5个PLC的输出点。并且输入与输出全部采用开关量继电器控制。出于成本考虑，首选国产品牌的PLC，比如台达,信捷，永宏，汇川。但是国产品牌的PLC运行不稳定，时间久了容易出故障，虽然价格要比进口的要便宜许多，但后期的维护成本却更高,而且地铁售票机在地铁站，属于基建工程,对使用要求比普通工业产品更高，地铁售票机设备长期频繁使用，时间长了之后很容易出现故障。除此之外，在地铁售票机使用年限到期后，安装在地铁售票机控制柜内的PLC可以拆下来回收利用，国产品牌的PLC市场价值更低。综上所述，本次设计不采用便宜的国产品牌的PLC，选择国际上的知名品牌.我们常用的知名品牌PLC有三菱，西门子，欧姆龙，施耐德，ABPLC等.每种PLC都有各自所擅长的控制领域。三菱适合做开关量以及定位控制,特别是开关量控制，对于三菱FX系列PLC，其控制稳定,编程简单，后期维护修理简单，并且价格低廉。西门子PLC在编程上都是模块化运行，程序看起来一目了然，方便简洁，特别适合做模拟量过程控制，在温度，压力，流量等工业控制领域占据半壁江山，与DCS平分秋色。结合前期对地铁售票机的详细调查与整体分析，本次选用三菱FX系列PLC作为机械手的控制器，共需要15个输入点,5个输出点，考虑后期的升级改造，选型时需留有一定的备用点余量,设计使用共32个输入输出点的PLC。该PLC的型号为FX—2N—32MR，继电器输出型,共有16个输入点以及16个输出点，在保证余量的同时,完全满足本次设计的需求。4控制系统硬件设计4。1系统总图设计在这次设计中的地铁售票控制系统中,主接线采用的是220V电源供电，PLC模块的输出信号端采用24V供电，在主接线配电装置中采用了断路器、熔断器以及紧急按钮。考虑到乘客购票时，投入不同的金额，通过PLC控制相对应的控制回路得电。如图4—1所示（主接线回路、电源回路、PLC控制回路）图4—1系统总体设计电路图4.2电器元件的选型4。2。1交流接触器的选型接触器是一种适用于远距离频繁接通和分断交直流主电路和大容量控制电路的自动切换电器。在PLC控制系统中，接触器在此作为输出执行元件,用于控制电动机、加热器、加湿器等负载.因为该主触点电流性质为交流，所以选用交流接触器，主要控制电压为380V以下、电流为600A以下的交流电路的通断，频繁地起动和控制交流电动机。因交流负载频繁动作时则选用直流线圈的交流接触器。4。2。2熔断器的确定与选择熔断器用于供电线路和电气设备的短路保护的保护电器.使用时串接在被保护的电路中，当电路发生短路故障，通过熔断器的电流达到或超过某一规定值时,以其自身产生的热量使熔体熔断，从而自动分断电路,起到保护作用。4。2。3按钮的确定与选择本次设计中按钮按功能分有：急停按钮、手动按钮、自动切换按钮、开始按钮。按钮分为复合按钮开关和动合按钮开关,复合按钮开关，未按下时，常闭触点是闭合的，常开触点是断开的，按下按钮时，常闭触点首先断开，常开触点后闭合又称自锁型按钮;动合按钮开关未按下时，触头是断开的，按下时出头出头闭合接通；按钮开关在复位弹簧的作用下复位断开。4。3电气元器的选择主要电气元件选型如表4—2所示，表4—2：电气元件选型序号电气元器件名称型号品牌数量1PLCFX—2N—32MR三菱12交流接触器CJ20-10正泰43空气开关C65N-AC10A3P施耐德14按钮开关NP2正泰26熔断器RT14-20正泰2724V开关电源PBA150F—24苏剑14.4控制柜的安装布置设计本次课程设计选择的是三菱PLC的FX—2N-32MR,有PLC模块，开关电源,接触器、端子排、线槽等装置。根据以上的内容进行控制面板的设计。控制面板的设计图如图4—3所示：图4—3：控制面板的设计图5控制系统软件设计5。1控制流程图设计此次课程设计的程序采用的判断编程法来控制，通过对题目的分析可以列出相应的逻辑顺序来控制，然后根据该逻辑控制顺序来编写相应的程序。首先通过一段程序控制在开始时进入地铁售票机售票的过程，避免误操作而造成的干扰.在设备启动初始化后,当有乘客进行购票时，系统在确定选择的站点以及投入的金额多少后，进行不同程序。一段程序是判断投入的金额多少,另一段是所到站点所需投入金额，进行判断，投入金额足够购票成功，金额不足，退出投入的钱。5.2中间元件表主要元件表如图5—1所示:表5—1：中间元件表序号软元件地址软元件地址名称1M0系统启动中继2M11号线1站选择3M21号线2站选择4M31号线3站选择5M41号线4站选择6M51号线5站选择7M61号线6站选择8M71号线7站选择9M81号线8站选择10M91号线9站选择11M102号线1站选择12M112号线2站选择13M122号线3站选择14M132号线4站选择15M142号线5站选择16M152号线6站选择17M162号线7站选择18M172号线8站选择19M182号线9站选择20M19购票选择21M20手动模式中继22M21自动模式中继5。3编程平台的介绍我们所用到的编程平台是GXdeveloper.他是可以用于FX系列PLC汉化软件，可以使用梯形图和指令表。该软件是三菱PLC的专用编程平台，能够在线将程序写入PLC和调试程序，也可以用该软件对编写的梯形图进行仿真调试.可以观察到每一个程序中的变量值如X，Y,M，T等寄存器.5。4控制程序设计首先阐述的是地铁售票机的过程，这是本次设计的重点。在启动按钮X0开启后，中间接触M0置1，M0信号使机子保持运行，投入1元纸币，系统自动模式下识别，投币金额寄存器加1给D0,再投入5元,同上进行加入5元给D0。自动模式下程序设计,如图5—2所示:图5-2自动模式下程序设计在手动模式下时，中间接触M0置1，选择在1号线1站购票，将数据传送到站点地址寄存器中，同理2～9站购票也是将站点地址传送到寄存器中.如图5—3所示：图5。3购票程序设计图当MO置1同时处于自动模式下中继M21闭合，延时继电器进行延时操作，延时3S；若选择手动模式是X10闭合中间继电器M20的电，保持该状态；同理选择自动模式是中间继电器M21得电使此状态保持。如图5.4所示:图5。4购票程序设计图5。4程序的仿真调试当按下启动按钮后，PLC执行地铁售票机的启动程序,中间继电器M0得电并自锁.当处于自动模式下，投入5元纸币时,投币金额寄存器存入数值5，表示投入金额为五元。如图5。5所示。图5.5购票投入纸币设计程序点击按钮X10此时系统为手动模式，M20得电并自锁，手动模式下，操作者可对设备进行手动调试。如图5。6所示。图5.6模式设计程序图6。监控系统软件设计6.1组态软件介绍6.1.1易控简介易控（INSPEC）是一种面向工业自动化的通用数据采集和监控软件，即SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）软件，亦称人机界面或HMI/MMI(HumanMachineInterface/ManMachineInterface）软件，即“监视和控制”，是指通过计算机信号对自动化设备或过程进行监视、控制和管理。简单地说，易控(INSPEC）软件能够实现对自动化过程和装备的监视和控制。它能从自动化过程和装备中采集各种信息，并将信息以图形化等更易于理解的方式进行显示，将重要的信息以各种手段传送到相关人员，对信息执行必要分析处理和存储，发出控制指令等等。易控(INSPEC)软件提供了丰富的用于工业自动化监控的功能,用户根据自己工程的需要进行选择、配置等较为简单的工作来建立自己所需要的监控系统.易控（INSPEC)既可以完成对小型的自动化设备的集中监控，也能由互相联网的多台计算机或易控完成复杂的大型分布式监控。还可以和工厂的管理信息系统有机整合起来,实现工厂的综合自动化和信息化。易控以功能强大、性能稳定、图形精美等优点为自动化系统提供了理想的监控解决方案.易控以通信的方式和控制系统相连,能读写控制系统内部的信息,并以图形和动画等直观形象的方式呈现这些信息,以方便控制流程的监视。也可以通过易控直接对控制系统发出指令、设置参数干预控制流程，易控能对控制系统的数据进行运算处理，将结果返回给控制系统，协助控制系统完成复杂的功能.一空还能对从控制系统得到的以及自己产生的数据进行存储、报表等其他功能，从而延伸控制系统的能力和弥补控制系统的不足.比如易控可以作为中间桥梁，将控制系统和工厂的企业管理信息系统连接起来,将多个控制系统连接起来,使它们之间能交换数据、共享资源,协调和管理控制系统。从而在更大范围内优化了控制结构,提高综合自动化效率.易控可以应用于机械制造、化工、电力、冶金等任何自动化控制的领域,它本身没有行业的限制，只要它和控制系统之间进行数据交换即可。易控内置了对常见PLC、DCS、PC板卡、智能仪表等设备的通信支持。易控主要由开发环境和运行环境组成，两部分互相独立,又紧密相关.开发:在开发环境中建立并正确配置一个工程，并对配置的结果进行一定前期处理的过程，被称为“开发”。开发环境可以开发不同的工程，并对多个工程进行管理。运行：使一个开发完成的工程的各项功能，按照开发者所配置的要求工作起来,取得预期效果,并将工程配置的各个部分有机的结合到一起的过冲鞥称为“运行”一个工程.编译：对于已经开发完成的工程在运行之前所进行的预处理过程，以检查开发过程中可能出现的错误，并提高工程的运行效率。画面：画面是用户使用易控绘制的一幅图形，用以描述用户的监控对象。画面的基本构成元素称为“图形",或“图形对象".属性、动画、事件:属性使一个选定对象的固有特性；动画是画面上图形对象的一些诸如位置、颜色、大小、角度等特性可以随着系统的一些状态变化而变化的特性；事件是画面上图形对象的一些可以选择配置的特别属性，表明了当前图形对象上发生的一些诸如鼠标点击、拖动等操作后。系统中将发生哪些变化的属性。变量:变量即可以变化的数值.在易控中,变量是系统的核心驱动力量,比如变量的变化引起画面上图形对象的动画，图形队形的操作事件引起变量的改变等等.易控还包括：IO通道、用户程序、报警等相关应用以实现不同的功能。易控的核心研发团队具有丰富的组态软件开发、使用和大型自动化系统工程的经验。他们在上世纪九十年代初就开发过国内最早的组态软件，多年跟踪组态软件的发展，从事过国内外的大型自动化系统工程，真正了解最终用户的需求。其界面如图6。1所示:图6.1易控界面6。1。2易控功能介绍易控组态软件作为通用的监控软件,易控提供了对工业自动化系统进行监视、控制、管理和集成等一系列的功能。同时也为用户实现这些功能的组态过程提供了丰富和易于使用的手段和工具。利用易控，可以完成的常见功能有:（1)易控可以读写各种各样的PLC、DCS、仪表、智能模块和板卡，采集工业现的各种信号，从而对工业现场进行监视和控制。(2）易控可以对从控制系统得到的以及自己产生的数据进行记录存储。在工程发生事故和故障的时候,利用记录的运行工况数据和历史数据,可以对系统故障原因等进行分析定位，责任追查等。通过对数据的质量统计分析，还可以提高自动化系统的运行效率,提升产品质量.（3）易控可以通过因特网发布监控系统的数据，实现远程监控。（4)一切以用户为中心、友好、简单、容易、高效的设计原则(COFSEE设计）使易控上手容易、二次开发过程轻松愉快而且富于效率.界面简洁统一：风格简洁，所见即所得，配置统一，学一知二。概念规则简单：容易掌握，无需记忆。逻辑组织合理：快速定位工作点。信息分组分类：画面、数据库、动画和事件等分组或分类进行管理，方便高效。全程操作提示：指导用户快捷使用，避免误操作。表格数据输入：简单的表格式数据输入,方便易用。图形丰富：画面制作快捷.锁定功能：位置、正交、旋转和倾斜等的锁定，避免误操作。批量操作:大量重复性工作一次完成。导入导出:简化重复配置。错误检查：有问题配置，先期检查.向导指示:复杂操作按向导指示进行。编程图形化：无需记忆大量指令和编程技巧即可实现复杂功能.操作多元化：同一功能用不同的方式实现。设计人性化:大量的人性化细节设计，易学易用，事半功倍.（5)图形丰富、画面精美、易控无与伦比的图形处理能力，可媲美专业级图形处理软件，制作的画面质量高，图形精美，可完美呈现控制对象和过程.构成画面的图形工具丰富，轻松构成画面，图形工具仍在不断添加，甚至可由用户自己扩充.图形库提供更丰富的图形元素可供使用，用户可构建自己的图形库，供重复使用。丰富的线条、填充样式、对纹理、图案、渐变、字体效果、各种图片格式都具有很好的支持。开发期间对图形的操作方便灵活，功能强大。支持客户化的对象中心点、倾斜、旋转、对齐、翻转、镜像、组合和分解、层次处理、正交选项、属性提取等等功能.6。2上位机监控界面本次设计的基于PLC的地铁购票机系统设计，我们先建立好易控画面，我们很容易可以看出假如我们在站3，要去站7,此时我们按下站7的图标,画面上就会显示我们需要的信息，如票价和应付、应找的钱以及已经给了的钱和购得票数。如果消息正确，我们按下确定，然后出票，我们就完成了整个购票过程。本次设计的监控画面如图6.2所示：图6.2监控画面6.3变量设置本次设计的变量共设计了一个变量组，按照其功能可分为：购票投入金额的相关变量,购票余额相关变量，购票张数相关变量，购票站点相关变量，目的站相关变量。投入金额相关变量与纸币识别情况，具体如表6.3所示：表6.3投入金额变量投入金额相关变量找零关系具体如表6.4所示：表6.4投入金额相关变量与找零购票相关变量与退钱关系，具体如表6。5所示：表6。5相关变量与退钱其他相关变量如表6。6所示:表6。6其他变量6。4I/0通信设置选择工程下的“IO通信"，右键点击“新建串口"。如图6.6所示。图6。6新建通道设置以plc的输入输出来设置，分别读取plc的M寄存器的数据.按照输入接口从X0到X15口对应的按钮为：系统启动、1元纸币识别、5元纸币识别、10元纸币识别、1元硬币识别、已找零检测、屏幕操作感应传感器、手动模式、自动模式、出票手动调试、找零1元手动调试、找零2元手动调试、找零3元手动调试等；plc的输出接口从Y0到Y3对应：出票口出票，退钱1元,退钱5元，退钱10元。如表6。7所示。表6。7I/0通信设置6。5易控与PLC的连接选择工程下的“IO通信”，右键点击“新建串口”。如图6。6所示。图6.6新建通道点击下一步进行如下配置，如图6。7所示。图6。7配置通道点击下一步，“基本属性”选项卡中进行如下配置，并在“模拟器属性”选项卡中勾选“使用模拟器进行设备调试(S)”.如图6.8所示。图6.8新建设备完成配置后，新建FX系列编程口并配置，如表6。9所示。表6。9FX系列编程口配置图寄存器类型起始地址单元长度数据类型数据库变量读写方式查询周期X01开关型变量组1：启动读写100X11开关型变量组1；停止读写1007。系统综合调试7。1综合调试的平台说明易控是一套通用的监控和数据采集（SCADA)软件，亦称人机界面（HMI/MMI）软件，俗称组态软件。易控以通信的方式和控制系统相连,能读写控制系统内部的信息，并以图形和动画等直观形象的方式呈现这些信息，以方便对控制流程的监视。也可以通过易控直接对控制系统发出指令、设置参数干预控制流程。易控能对控制系统的数据进行运算处理，将结果返回给控制系统，协助控制系统完成复杂的控制功能。易控还能对从控制系统得到的以及自己产生的数据进行存储、报表等等其它功能，从而延伸控制系统的能力和弥补控制系统的不足.比如易控可以作为中间桥梁，将控制系统和工厂的企业管理信息系统联结起来，

将多个控制系统联结起来,使它们之间能交换数据、共享资源，协调和管理曾经是各自孤立的控制系统。从而在更大范围内优化了控制结构，提高综合自动化效率。

易控可以应用于机械制造、化工、电力、冶金等任何涉及自动化控制的领域,它本身没有行业的限制，只要它和控制系统之间能进行数据交换即可。易控内置了对常见PLC、DCS、PC板卡、智能仪表等设备的通信支持.程序模拟调试的基本思想是，以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的运行创造必要的环境条件。根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。1)硬件模拟法是使用一些硬件设备（如用另一台PLC或一些输入器件等)模拟产生现场的信号，并将这些信号以硬接线的方式连到PLC系统的输入端，其时效性较强.2）软件模拟法是在PLC中另外编写一套模拟程序，模拟提供现场信号,其简单易行，但时效性不易保证。模拟调试过程中，可采用分段调试的方法，并利用编程器的监控功能。本次设计调试采用软件调试.7.2综合调试的步骤本次设计先是进行程序的仿真调试,观察每个中间元件和继电器是否达到原选设计的要求；然后做好易控的动画关联，变量的关联和脚本程序；然后把编好的程序下载到PLC中，再通过他们的通信软件MX让他们之间进行通信。再是进行联机调试，是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调.联机调试过程应循序渐进,从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试.如不符合要求，则对硬件和程序作调整.通常只需修改部份程序即可。7.3整体的综合调试如图7。1所示图7.1上位机调试画面8设计总结两周的课程设计结束了,在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识,也培养了我如何去把握一件事情,如何去做一件事情,又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨,相互学习，相互监督.学会了合作,学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世.课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．在这次设计过程中，体现出自己编程的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节,从而加以弥补。在此感谢我们的郑萍老师，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样;老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。这次课程设计的每个实验细节和每个数据,都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。9。总结与体会通过本次的课程设计实践,我学到了不少曾经不会或者不熟悉的东西，巩固了课本的知识，拓展了视野，培养了动手能力、改正错误的能力,同时也学会了一种学习的态度，深刻认识到了模块化的意义,以及仿真在工程实践中的重要性。今后会恪守此种原则，优化方案，提高效率。理论要联系实践，当然实践也离不开理论，由于对课本的内容还不是很熟悉，所以在做这个课程设计前，我先把课本的重点知识复习了一遍,PLC编程、易控组态软件等，然后就是到书本上、网上查找相应的资料.这次课程设计也再次让我看到理论与实践的差别和联系,理论固然重要,然而我们要在实践中发现错误，并解决错误，也提高了自己的动手能力和实际解决问题的能力。也学会了一种学习态度:认真、严谨、独立思考的学习态度。这就是我的另一个收获,不仅仅是做课程设计,无论是做什么研究，都必须要有一种认真严谨的学习态度,比如说，独立思考独立完成，认真接线，仔细检查等，这些都是对我们自身能力的一种培养,在以后的学习甚至工作中，很多东西都只能靠自己去独立思考完成。看到了理论与实践结合的效果,自己把课程做出来的时候是非常高兴的，这种力量又驱使我去更加努力地学习，争取做出更大的成果.10致谢记过两周的不懈努力，终于完成了这次的课程设计，心情很兴奋激动！这次课程设计能够顺利的完成,离不开自己的努力,更离不开自始至终关心帮助我的老师和同学们。在此，我要感谢他们。首先，我要感谢那些给我以指导和帮助的郑萍老师。在整个设计过程中,从开始的不知所措、一头雾水到课程设计的顺利完成，老师给我的讲解PLC和易控组态相关知识点，是我茅塞顿开。其次,要感谢和我在一组的同学们！他们和我一起查找资料、讨论问题、解决问题以及相互的鼓励，不仅增加了我们的友谊，也对我们的团结协作能力进行了锻炼，培养了我们的合作精神.这些，对我们以后的工作、生活、学习有着不可估量的作用！在这里，我要对他们深深的说一声：谢谢！谢谢你们！再次感谢所有帮助过我并给我鼓励的老师，同学和朋友，谢谢你们！参考文献[1］鄂大辛.液压传动与气动传动.北京理工大学出版社，2007［2]孙开元，李长娜.机械制图新标准解读及画法示例.化学工业出版社，2006［3]郭洪江.工业机器人技术。西安电子科技大学出版社,2006[4]朱孝录.中国机械设计大典。江西科学技术出版社，2002[5］祁红志。机械制造基础.电子工业出版社,2005［6]韩鸿鸾.数控机床加工程序的编制.机械工业出版社,2005[7］袁锋。全国数控大赛试题精选.机械工业出版社，2005[8］宋德玉.可编程序控制器原理及应用系统设计技术.北京冶金工业出版社，2005［9］崔洪斌.中文版AutoCAD2005实用培训教材。清华大学出版社，2005[10］范次猛。可编程控制器原理与应用。北京:理工大学出版社，2006[11]徐灏。机械设计手册。北京机械工业出版社，1991[12］机电一体化系统设计第二版.北京:高教出版社,2001。8《电气控制与PLC》课程设计说明书基于PLＣ的变频调速系统设计ThevariablｅｆrｅquｅnｃyｓｐeedregulationｓysteｍbａｓedｏnPLCｄesiｇn学生姓名学生学号学院名称专业名称电气工程及其自动化指导教师2０13年１２月1日摘要本文主要介绍了研究和设计的基于可编程控制器的变频调速系统的成果，在本次的设计中，我的设计系统主要由PLC、变频器、电动机等几部分组成。经过本次设计和研究,使我对所有器件有了新的认识，尤其对PLC有了更多的了解：ＰLC是能进行行逻辑运算，顺序运算,计时,计数，和算术运算等操作指令，并能通过数字式或模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程的工业计算机.首先我们查阅各个器件的资料，先对其有个明确的认识,然后通过老师的指点明白了整个系统的大概工作原理框图后，通过学习资料与老师指点将硬件设备连接成功.本文综合应用电子学与机械学知识去解决基于可编程控制器的变频调速系统,本次设计选用三相异步交流电机，而PLC和交流电机无论在工业还是生活中都是应用最广，因此本次设计具有相当的实用价值.关键词PLC;变频器；电动机；调速目录ＴOC\ｏ"1-3"\h\z\uHYPERLINＫ\l_Ｔｏc１918３1引言PAGＥREＦ_Toｃ191８３1HYＰERLＩNK\l_Toc１9２5１1.1概述PAＧEREF_Tｏc192511HＹPEＲＬINＫ\l＿Ｔoc86041．2设计内容１ＨYPＥＲLＩNK\l_Ｔoc87592系统的功能设计分析和总体思路PＡGＥRＥF_Tｏc875９２HＹＰＥRＬINK\l_Tｏc14486２。１系统功能设计分析PＡGEREＦ＿Toc１４48６2HYPERLINK\l_Tｏｃ470２。２系统设计的总体思路PAGEＲEＦ_Ｔoc４702HYPERLＩNK\l_Ｔoc169３93ＰＬC和变频器的选择PＡGＥＲEF_Tｏｃ16９3９３3．１ＰLC的概述PAＧＥREF＿Toc1０5923HＹPＥＲLＩNK\l_Ｔoｃ178813.1.１PLＣ的基本结构ＰＡＧEREF_Toc1７8８13３．1。2PLC的工作原理ＰＡＧEREF＿Toc230６45ＨＹPERLINＫ\l_Toｃ1393.１。３PLC的型号选择ＰAGERＥＦ_Toc13９6３．2变频器的选择和参数设置PＡＧEREF_Toc1716８６3．2。1变频器的选择PAGEＲEＦ＿Toc3１6436ＨYPＥRＬIＮK\l＿Ｔｏｃ１14193.2.2变频调速原理PAGEＲEF_Toc11４１9７HYPERLINＫ\l_Toc14５643.2．3变频器的工作原理ＰAGＥREＦ_Tｏc1４56483.2．4变频器的快速设置ＰAGERＥF_Toｃ２6７798ＨＹＰERLＩNK\l_Toc11364开环控制设计及PLC编程ＰAGEREＦ_Toc11３694.１硬件设计PAＧEＲEF_Toc301９99HYPＥRLINK\l_Tｏc１6５134．2PＬＣ软件编程PＡGEREF_Toc165131０４.2．１设计步骤ＰＡGＥREF_Toc３０9651０４。2．２系统流程框图PAGＥＲEF＿Toc26３811０４.2。３程序的主体PAＧEREＦ_Ｔoc３05551１ＨYPERＬＩNK\l_Toｃ5０8７４.2。4控制程序T形图PＡGＥＲEF_Toc508711HYPＥＲLINＫ\l_Ｔｏc323735PLC系统的抗干扰设计PAGEＲEF_Ｔoc３2373１7HYPERLINK\l_Ｔｏc176６1５.１

变频器的干扰源PＡGEＲEＦ＿Toc176６11７ＨYＰERＬIＮK\l＿Toc１９０645。２干扰信号的传播方式PAGＥREＦ_Toc1906４17HYPERLINK\l_Toｃ110１２5．3

主要抗干扰措施PAGERＥF_Tｏc１1012１84745.３。１电源抗干扰措施PAGEＲEF_Toc4７41８HYPEＲLINＫ\l_Ｔｏｃ290785．3.2硬件滤波及软件抗干扰措施PＡGERＥF_Toc29０7818HYPERLＩＮK\l_Toc2７8025。３．3接地抗干扰措施ＰAGＥREF_Ｔoｃ２７8０218ＨＹPＥRLＩNK\l_Tｏc266４2结论与心得ＰAGEREF_Toc２６6４２193724参考文献PAGEＲEF＿Ｔoｃ37242０HYPERLＩＮＫ\l_Toc29996附录PＡGＥREＦ＿Toc299９6２11引言1．１概述调速系统快速性、稳定性、动态性能好是工业自动化生产中基本要求.在科学研究和生产实践的诸多领域中调速系统占有着极为重要的地位特别是在国防、汽车、冶金、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。调速控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性,因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论.ﻫ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。１。2设计内容（1）利用西门子S７—200PLC、EM２35、西门子MM420变频器等硬件设计一个变频系统,可以控制电动机的正反转和停止,另外能够平滑地调节电动机的转速;（２）用MＣGS上位机软件界面给出频率设定值。

２系统的功能设计分析和总体思路2.１系统功能设计分析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。２．２系统设计的总体思路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:-速度给定-速度给定速度反馈信号+PLC（PID）变频调速系统电机图2－1速度闭环控制的机构控制图3PLＣ和变频器的选择3。１PLC的概述３．1。１PLＣ的基本结构可编程序控制器简称为PLC（ProgｒaｍｍaｂleＬogicConｔroｌｌer）主要由ＣPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成。（如下图3－１所示）图3—1PLC控制系统示意图可编程序控制器实际上是一种工业控制计算机，它的硬件结构与一般微机控制系统相似，甚至与之无异。可编程序控制器主要由ＣPU(中央处理单元)、存储器（RAM和EPROM）、输入/输出模块（简称Ｉ/O模块)、编程器和电源五大部分组成。1)CPU模块CPU模块又叫中央处理单元或控制器，它主要由微机处理器（CＰU）和存储器组成。ＣPU的作用类似于人类的大脑和心脏。它采用扫描方式工作,每一次扫描要完成以下工作：(1)输入处理：将现场的开关量输入信号和数据分别读入输入映像寄存器和数据寄存器。（2)程序执行:逐条读入和解释用户程序，产生相应的控制信号去控制有关的电路,完成数据的存取、传送和处理工作，并根据运算结果更新各有关寄存器的内容。（3）输出处理:将输出映像寄存器的内容送给输出模块,去控制外部负载。２）Ｉ／O模块I/Ｏ模块是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和ＣＰU模块的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号。输入信号有两类:一类是从按钮、选择开关、数字开关、限位开关、接收开关、关电开关、压力继电器等来的开关量输入信号；另一类是由电位器、热电偶、测速发电机、各种变送器提供的连续变化的模拟量输入信号。可编程序控制器通过输出模块控制接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等执行器,可编程序控制器控制的另一类外部负载是指示灯、数字显示装置和报警装置等。CＰU模块的工作电压一般是5V,而可编程序控制器的输入/输出信号电压一般较高，如直流24V和交流22０Ｖ。从外部引入的尖蜂电压和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件,或使可编程序控制器不能正常工作，所以CＰU模块不能直接与外部输入/输出装置相连。I／Ｏ模块除了传递信号外，还有电平转换与噪声隔离的作用。3)编程器编程器除了用来输入和编辑程序外，还可以用来监视可编程序控制器运行时梯形图中各种编程元件的工作状态.编程器可以永久地连续在可编程序控制器上，将它取下来后可编程序控制器也可以运行。一般只在程序输入、调试阶段和检修时使用,一台编程器可供多台可编程序控制器公用。4）开关量I／O模块开关量模块的输入输出信号仅有接通和断开两种状态。电压等级有直流５Ｖ,12V，2４Ｖ,48V和交流110V，2２0V等。输入输出电压的允许范围很宽,如某交流220V输入模块的允许低电压为0～70V，高电压为７0～256V，频率为47～６3ＨZ。各I／O点的通/断状态用发光二极管或其它元件显示在面板上，外部I/O接线一般接在模块的接线端子上，某些模块使用可拆除的插座型端子板，在不拆去端子的外部连线的情况下，可以迅速地更换模.开关量I/O模块可能4，8，16,3２，64点。图３—２直流输入电路3.1.2PLC的工作原理ＰLC通电后,需要对硬件和软件做一些初始化工作.为了使PLC的输出及时地响应各种输入信号，初始化后PLC要反复不停地分段处理各种不同的任务,这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。1、初始化过程:与其它单片机运行一样,上电运行或复位时进行处理（1)硬件初始化，复位输出输入模块,清零（2）清除数据区(3）输出输入地址分配２、扫描过程(1）扫描输入，将输入口状态读入至输入口映像区（2）时钟处理，特殊寄存器更新(3）执行用户程序（4）输出，将输出口映像区输出至输出端口刷新（５)自诊断检查3、出错处理检查PＬC内部电路CＰU、电池电压、程序存储器、I／Ｏ、通讯异常致命错误，CPU强制STOP方式，所有扫描停止。图3-1所示为一小型PLC的典型工作过程SKIPＩF１〈0图3—3小型PLC的典型工作过程３.1．3PLC的型号选择在PＬC系统设计时,首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则选型所选用ＰLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统,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.熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细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，估算输入输出点数、所需存储器容量、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，在此我为该系统设计选择了Ｓ7—200PＬＣ一台。图3-4Ｓ7-２00PLCＣPU的外形模型图S7-2０0有5种CPU模块、6个有1２种工作方式的高速计数器和两点高速计数器／和脉冲宽度调制器、直接读写的模拟量I/O模块、先进的程序结构、灵活方便的寻址方式以及程序化的PIＤ编程控制.强大的通讯功能，它支持多种通信协议。价格是它在所有品牌在同一功能区内很有竞争力的。最重要的是它还提供了完善的的网上支持。这些都为实现本系统的设计提供很好的条件和方便。例如,高速计数器可以用来测速从而实现速度反馈。3．2变频器的选择和参数设置3．2.１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,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.变频器在调速系统中的优点：控制电机的启动电流;降低电力线路的电压波动；启动时需要的功率更低;可控的加速功能;可调的运行速度;可调的转矩极限；受控的停止方式；节能；可逆运行控制；减少机械传动部件。在本系统中，选用了由西门子生产的通用变频器MM４20。MｉcrｏMａsｔer420是全新一代模块化设计的多功能标准变频器。它有强大的通讯能力、精确的控制性能、模块化结构设计，具有更多的灵活性，操作方便。最新的ＩGBT技术，具有7个固定频率,4个跳转频率。灵活的斜坡函数发生器带有起始段和结束段的平滑特性,防止运行中不应有的跳闸,直流制动和复合制动方式提高制动性能。用BiCo技术，实现Ｉ／O端口自由连接。MIＣROＭＡSＴEＲ420是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列,从单相电源电压额定功率１20W到三相电源电压额定功率１1KW可供选用,由微处理器控制,用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管(ＩGＢT）作为功率输出器件。因此，具有很高的运行可靠性和功能的多样性。其脉冲宽度调制的开关频率是可选的，因而降低了电动机运行的噪声，全面完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。MICＲOＭASＴER420具有缺省的工厂设置参数,它是给数量众多的简单的电动机控制系统供电的理想变频驱动装置。由于ＭIＣRＯＭASTEＲ４20具有全面而完善的控制功能，在设置相关参数以后,它也可用于更高级的电动机控制系统。3。２.2变频调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。n＝60f（1—ｓ)/ｐ(式3。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。３.２．3变频器的工作原理变频器的工作原理是把市电（380V、５０Ｈz）通过整流器变成平滑直流，然后利用半导体器件(GＴO、GTＲ或IGBT）组成的三相逆变器,将直流电变成可变电压和可变频率的交流电。3.2。4变频器的快速设置如果所用的变频器刚刚出厂的变频器，则需对它进行快速调试，试验中用到的变频器都已经完成了快速调试。表３-1变频器的参数说明序号变频器参数出厂值设定值功能说明P030４2３0３80电动机的额定电压(3８0V)P03053。2５0。３５电动机的额定电流（0。3５A）Ｐ０30７0。750.06电动机的额定功率(60W）P0３1050.005０.00电动机的额定频率（50Hｚ）P031101430电动机的额定转速（１430r/min）P100021用操作面板（BＯP）控制频率的升降Ｐ１0800０电动机的最小频率(０Hz)P1082５050.0０电动机的最大频率（５０Hｚ)P11２01０10斜坡上升时间（10S)P1121101０斜坡下降时间(10S)P07002２选择命令源（由端子排输入）P０7011１０正向点动P０7021２１１反向点动P105８５。0030正向点动频率（30Hｚ）P1０595.0020反向点动频率(20Hz）Ｐ1０6010。0010点动斜坡上升时间（10S）Ｐ１０6１１０.00５点动斜坡下降时间（5S）注:（1）设置参数前先将变频器参数复位为工厂的缺省设定值;(2)设定P0003＝２允许访问扩展参数；(3)设定电机参数时先设定P0０1０＝1(快速调试)，电机参数设置完成设定P0０１0=0(准备)改变参数数值的一个数字。为了快速修改参数的数值，可以单独修改显示出的每个数字，操作步骤如下:1。按（功能键)，最右边的一个数字闪烁。 2.按/，修改这位数字的数值。 3.再按（功能键）,相邻的下一位数字闪烁.ﻩ4.执行2至４步,直到显示出所要求的数值。 ５.按,退出参数数值的访问级.4开环控制设计及PＬC编程４。1硬件设计在没有反馈信息的比较，通过直接给定控制信息的控制调速系统称之为开环调速系统。其控制思想的结构框图如下图所示:速度给定图4-1速度开环控制的结构控制图速度给定图4-1速度开环控制的结构控制图PLC变频调速系统开环控制的外部硬件连接图：图４—2硬件连接图4.2ＰLC软件编程4.2.1设计步骤(1）使用ＰＬＣ的各个输入点作为系统的各个控制信号；（2)使用ＰLC的一个模拟量输出点AQWO作为使电机转动的频率给定信号，接到MM44０变频器的ＡIＮ１＋，AIN1—端子上;（3）调节变频器使其输出频率受模拟量输入电压控制；(４）然后编制输出按时间函数循环的梯形图程序;（5）最后调试并运行.4。2.2系统流程框图启动和中间切换状态数据清除和初始化启动和中间切换状态数据清除和初始化YY根据不同的按键显示不同的状态并且锁定相应的程序通行位，并进行互锁状态和通行位有I0.2按下。停止运行根据不同的按键显示不同的状态并且锁定相应的程序通行位，并进行互锁状态和通行位有I0.2按下。停止运行有I0.3按下。读AIW0并将数据送给AQW0Y有I0.3按下。读AIW0并将数据送给AQW0YYYI0.0按下。点亮Q0.0并把单环运行状态通行位标记并判断是否与其他按键I0.0按下。点亮Q0.0并把单环运行状态通行位标记并判断是否与其他按键I0.1按下。点亮Q0.1并把循环运行状态通行位标记并判断是否与其他按键I0.1按下。点亮Q0.1并把循环运行状态通行位标记并判断是否与其他按键YYYY电压上升环，点亮Q0.3表状态，用定时器设定上升速度，用加法器设定上升幅度并判断电压值是否到达设定值，并置第一次电压平衡副状态位锁定并判断是否与其他按键电压上升环，点亮Q0.3表状态，用定时器设定上升速度，用加法器设定上升幅度并判断电压值是否到达设定值，并置第一次电压平衡副状态位锁定并判断是否与其他按键YY电压保持环节。点亮Q0.4熄灭Q0.3表状态，用定时器计算平衡时间，等待定时器动作，并置第一次电压下降副状态位锁定。并判断是否与其他按键电压保持环节。点亮Q0.4熄灭Q0.3表状态，用定时器计算平衡时间，等待定时器动作，并置第一次电压下降副状态位锁定。并判断是否与其他按键YY电压下降环，点亮Q0.5熄灭Q0.4表状态，用定时器设定下降速度，用减法器设定下降幅度并判断电压值是否到达设定值，并置第二次电压平衡副状态位锁定解除第一次电压下降副状态锁定位并判断是否与其他按键电压下降环，点亮Q0.5熄灭Q0.4表状态，用定时器设定下降速度，用减法器设定下降幅度并判断电压值是否到达设定值，并置第二次电压平衡副状态位锁定解除第一次电压下降副状态锁定位并判断是否与其他按键YY电压保持环节。点亮Q0.4熄灭Q0.3表状态，用定时器计算平衡时间，等待定时器动作，并置第二次电压下降副状态位锁定，解除第二次电压平衡副状态锁定位并判断是否与其他按键电压保持环节。点亮Q0.4熄灭Q0.3表状态，用定时器计算平衡时间，等待定时器动作，并置第二次电压下降副状态位锁定，解除第二次电压平衡副状态锁定位并判断是否与其他按键YY电压下降环，点亮Q0.5熄灭Q0.4表状态，用定时器设定下降速度，用减法器设定下降幅度并判断电压值是否到达设定值，解除第二次电压下降副状态锁定位并判断是否与其他按键电压下降环，点亮Q0.5熄灭Q0.4表状态，用定时器设定下降速度，用减法器设定下降幅度并判断电压值是否到达设定值，解除第二次电压下降副状态锁定位并判断是否与其他按键YY有循环状态锁定位有循环状态锁定位YY结束并等待并判断是否与其他按键结束并等待并判断是否与其他按键图４—3系统流程框图系统的软件设计是根据系统给定的时间函数运行的，所以软件的设计主要是以时间原则来设计。4。2．3程序的主体初始化变量及判断按键和锁定相应的状态位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秒下降子程序有循环位时启动下一次循环子程序外部电压给定子程序４.２.4控制程序T形图5PLC系统的抗干扰设计5.1

变频器的干扰源在变频器的输入输出电路中，除较低次的谐波成分外，还有许多频率很高的谐波电流,这些电流除了增加输入侧的无功功率,降低功率因数以外,还将以各种方式把自己的能量传播出去，形成对其他设备的干扰信号，严重的甚至使某些设备无法正常工作。变频器干扰其他设备的根本原因是因为输入和输出电流中具有高次谐波成分。变频器的输入电流中具有很大的高次谐波成分,这些高次谐波电流除了影响功率因数外,也可能对其他设备进行干扰。由于绝大多数逆变桥都采用ＳＰＷM调制方式，其输出电压为输出占空比按正弦规律分布的系列矩形波.又由于电动机定子绕组的电感性质,其定子电流十分接近正弦波，但其中与载波频率相等的谐波分量仍较大.5．2干扰信号的传播方式＝1＼＊GB2⑴电路传导方式=１\*GB3①通过电源网络传播。这时变频器输入电流干扰信号的主要传播方式.＝2\*GB3②通过漏电流传播。这是变频器输出侧干扰信号的主要传播方式.=2＼*GＢ2⑵感应耦合方式=1\＊ＧB３①电磁感应方式。这是电流干扰信号的主要传播方式。由于变频器的输入电流与输出电流中的高频成分要产生高频磁场,该磁场的高频磁力线穿过其他设备的控制线路而产生感应干扰电源。=２＼*GB３②静电感应方式.这是电压干扰信号的主要传播方式。是变频器输出的高频电压波通过线路的分布电容传播给主电路。=3\*ＧB2⑶空中辐射方式。频率很高的谐波分量具有向空中辐射电磁波的能力，从而多其他设备形成干扰。５。3

主要抗干扰措施５。3。1电源抗干扰措施在PＬC控制系统中，电源占有极重要的地位。电网干扰串入ＰＬC控制系统主要通过PＬC系统的供电电源(如CＰＵ电源、I／O电源等）、变送器供电电源与PLＣ系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在，对于PLC系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好电源，而对于变送器供电的电源和PＬC系统有直接电气连接的仪表的供电电源,并没受到足够的重视，虽然采取了一定的隔离措施,但普遍还不够，主要是使用的隔离变压器分布参数大,抑制干扰能力差,经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。所以,对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大(如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术)的配电器，以减少ＰLC系统的干扰.此外，为保证电网馈点不中断，可采用在线式不间断供电电源供电,提高供电的安全可靠性.并且ＵＰS还具有较强的干扰隔离性能，是一种PLC控制系统的理想电源。

5.3．2硬件滤波及软件抗干扰措施信号在接入计算机前,在信号线与地间并接电容，以减少共模干扰；在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。由于电磁干扰的复杂性,要根本消除迎接干扰影响是不可能的，因此在ＰLC控制系统的软件设计和组态时，还应在软件方面进行抗干扰处理,进一步提高系统的可靠性。常用的一些措施:数字滤波和工频整形采样，可有效消除周期性干扰；定时校正参考点电位,并采用动态零点，可有效防止电位漂移；采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位;采用间接跳转,设置软件陷阱等提高软件结构可靠性。5.3。3接地抗干扰措施接地的目的通常有两个，其一为了安全,其二是为了抑制干扰.完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。系统接地方式有：浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。对PLC控制系统而言,它属高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于１ＭＨz,所以PＬC控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置的PLC系统适于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。如果装置间距较大，应采用串联一点接地方式。用一根大截面铜母线(或绝缘电缆）连接各装置的柜体中心接地点，然后将接地母线直接连接接地极。接地线采用截面大于22SKIＰIF1＜０的铜导线，总母线使用截面大于６0SKIＰIF1〈０的铜排.接地极的接地电阻小于２Ω，接地极最好埋在距建筑物1０-１５m远处，而且PLC系统接地点必须与强电设备接地点相距１０m以上。信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PＬC侧接地;信号线中间有接头时,屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理,一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多