生产流水线电气控制系统设计毕业论文

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毕业论文供参考基于生产流水线电气控系统设计TheDesignofTheElectricalControlSystemofProductionLineson

I

毕业论文供参考科技大毕业设计（论文）任务书学院名称：子信息学院学生姓名：指导教师：

专学职

业：号：称：

电气工及其自动化

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毕业论文供参考毕业设计（文）题目：的生产流水线电气控制系统设计产制的S7系列变

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毕业论文供参考二1.5字5000三年3月1320XX年日，12周。

IV

毕业论文供参考）:,3-Cheng,Ying-Lin,Ying-YuTzou,DesignofSensorlessCommutationICforDCMotors,IEEETransactionsonPowerElectronics,2002,157447524JianboGao,BinggangGao,WenzhiChen,NeuralNetworkControlofElectricVehicleBasedonP-SensorlessBrushlessDCMotor,-5-YaoCheng,ChenYuYuTzou.ASICImplementationofaProgrammableServoControlICwithDigitalPhase-LockedLoop.IEEE33rdAnnualPowerElectronicsSpecialistsConference,PESC’02,Cairns,Australia,2002:558-.Ⅹ,,,系(教（签章）

日日

V

毕业论文供参考摘

要生产流水线是在一定的线路上连续输送货物搬运机械，又称输送线或者输送机。可编程逻辑控制（PLC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被誉为当代工业自动化的主要支柱之一随着科学技术的发展以作为基本控制单元的电气控制系统在现代化自动生产流水线及管理中优越性越来越明显课题主要是研究利用西门子S7-200PLC配合西门子MICROMASTERVECTOR变频器、电机等设备实现生产流水线某一部分控制电机的正向反向以及多段调速运行使其具备启停调试单选等功能PLC使用方便编程简单现场调试容易环境要求低、抗干扰能力和可靠性能力强，结合以上特点，本课题采用软件与硬件相结合的方法，采用相对优越的设计思路，探求PLC、变频器、电机之间的控制关系，通过仿真实现以及硬件调试验证了可靠性。关键词：

PLC；变频器；多段调速；自动化；流水线

VI

毕业论文供参考AbstractTheproductionlineis,inacertainlinecontinuouslytransportingandhandlingmachinery,knownastheconveyingorconveyor.Programmablelogiccontroller(PLC),adigitalelectroniccomputersoperatingsystem,designedforapplicationsinindustrialenvironments,knownasoneofthemainpillarsofcontemporaryindustrialautomation.Withdevelopmentsciencetechnology,asthebasiccontrolunittothePLCelectricalcontrolsysteminmodernproductionlinesandmanagementsuperiorityisincreasinglyevident.ThemainsubjectofstudywithSiemensS7-200theSiemensMICROMASTERVECTORdrive,motorandotherequipmentachieveacertainpartoftheproductionlinecontrolmotorreverse,andmulti-speedithastostartstop,debugging,radioandotherfunctions.PLCeasytouse,simpletoprogram,easyon-sitecommissioning,lowenvironmentalrequirements,andstrong-interferenceabilityandreliabilitycapabilities,combinedwiththeabovecharacteristics,thesubjectusingacombinationsoftwareandhardware,theuseofrelativelysuperiordesignideas,andexplorethecontrolrelationshipbetweenPLC,frequencyconversionandmotor.hasbeenverifiedthereliabilitythroughsimulationandhardwaredebug.Keywords:

PLC;converter;multi-stagespeed;automation;pipeline

VII服

毕业论文供参考目

录第一章绪论

....................................................................................................................11.1研究背景....................................................................................................................1.2研究目的及意义........................................................................................................1.3本文的主要内容........................................................................................................第二章生产流水线电控制系统设

.............................................................32.1生产流水线简介........................................................................................................2.2设计目标....................................................................................................................2.3设计思路及实现........................................................................................................第三章控制系统的硬设计

.................................................................................3.1西门子S7-200PLC...................................................................................................3.1.1PLC的组成及工作原理......................................................................................3.1.2S7-200PLC简介..................................................................................................93.1.3I/O地址分配......................................................................................................3.1.4S7-200PLC接线图............................................................................................113.2西门子MICROMASTERVECTOR频器..........................................................3.2.1变频器的工作原理...........................................................................................3.2.2变频调速...........................................................................................................123.2.3MMV变频器简介.............................................................................................3.2.4参数设置...........................................................................................................143.2.5多段速控制.......................................................................................................143.2.6变频器接线图...................................................................................................第四章控制系统的软设计

...............................................................................4.1PLC程...................................................................................................................4.2编程软件简介..........................................................................................................184.3顺序控制继电器（SCR）指...............................................................................4.4程序设计..................................................................................................................4.5仿真结果..................................................................................................................4.6结论..........................................................................................................................32结语致谢

......................................................................................................................................................................................................................................................................参考文献

.........................................................................................................................35VIII

毕业论文供参考第一章论1.1研究背在可编程逻辑控制器（）问世之前，继电器在工业控制领域中占主导地位，继电器控制系统有体积大功耗多可靠性差等十分明显的缺点尤其当生产工艺发生变化时就必须重新设计与安装会造成时间和资金的严重浪费为了改变这种现状1969年美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一PLC。经40多年的发展可编程逻辑控制器在美国德国等工业发达国家已成为重要的产业之一生产厂家不断涌现，品牌不断翻新产值产量大幅度上升而价格则不断下降。目前PLC在机械制造、石油化工、轻工业等领域的应用得到了长足的发展。近年来我国在PLC方面的研制和应用发展很快应用方面作用尤为突出。20世纪70年代末代初，随着国外成套设备、专用设备的引进，我国引进了不少国外的PLC后在传统设备的改造以及新设备的设计中的应用逐年增多，并且取得了显著的经济效益。目前，PLC国内的应用越来越广泛，其在我国工业自动化领域的优势及作用越来越明显[21世纪PLC将会有更大的发展计算机技术的新成果必将更多地应用于可编程逻辑控制器的设计和制造上PLC也会有运算速度更快、储存容量更大、更智能的型号和品种出现，品种会更丰富、规模会更齐全。1.2研究目及意义随着科学技术的发展，PLC技术在许多领域得到了广泛的应用，尤其是在现代工业的系统控制方面，的功能强、可靠性高、编程简单、使用方便、体积小巧，被誉为当代工业自动化的主要支柱之一。随着当今社会越来越快的发展步伐产流水线控制系统将需要实现更多更加稳定的功能，以作为上位机、以为基本控制单元的集控制和管理于一身的控制系统在现代化生产流水线及管理中越来越显示出优越性，PLC易学易懂、控制简单，可以提高自动化生产流水线的生产效率PLC用存储逻辑代替了接线逻辑，这使得控制设备外部的接线大大的减少也使得控制系统设计的周期大大的缩短使同一设备经过改变程序从而改变生产过程成为可能这也很适合小批量多品种的生产领域。因为，流水线的自动化程度更高、生产效率更高。因此基PLC的生产流水

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毕业论文供参考线电气控制系统的研究具有非常实用的意义研究一定会有很大的发展和应用空间。此课题研究的目的是在掌握一定的PLC识的基础上培养掌握知识运用知识解决问题的能力养一定的工程意识和创新意识和熟悉一定的工程设计方法，为进一步的学习和能力的培养奠定基础。1.3文的主内容本文主要对生产流水线、PLC、变频器进行了相关介绍，对西门子S7-200PLC和MICROMASTER（MMV）变频器构成的控制系统做了详细阐述。通过对设计目标、设计思路的分析，采用了硬件与软件相结合并配合仿真的方法，利PLC、变频器以及电机之间的控制关系，研究设计了生产流水线某一控制电机的电气控制系统，其中硬件设计部分有PLC地址分配、S7-200线图、变频器多段速控制及参数设置、变频器接线图等；软件设计部分SCR指令的应用、程序的设计编写、仿真结果等。该控制系统具备启停、调试、单选等基本功能，电机带动的生产流水线某一部分工作台能实现正转反转以及多段速运行通过仿真验证了该系统的实际性与可靠性。

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毕业论文供参考第二章产流线气控制统设计2.1产流水简介生产流水线是在一定的线路上连续输送货物搬运机械，又称输送线或者输送机。生产流水线大致可以分为以下七类：皮带流水线、板链线、网带线、倍数链线、插件线、滚筒流水线及悬挂线。常用的有：（1）板链式装配流水线特点其承载的产品可以比较重因为和生产线同步运行所以可以实现产品的爬坡因为是以链板面作为承载所以生产的节拍不是很快可以实现产品的平稳输送。（2）滚筒式流水线特点：其可以承载类型广泛的产品，所受限制少；和阻挡器配合使用，从而可以实现产品连续积放以及节拍运行的功能采用了顶升平移的装置能实现产品的离线检测以及返修但不影响整个流水线的运行。（3）皮带式流水线特点能承载的产品比较轻是在形状方面限制少和生产线同步运行，所以可以实现产品的爬坡转向其以皮带作为输送载体可以实现产品的平稳输送并且噪音小；另外还可实现轻型物料或着较长距离产品的输送。（4）差速输送流水线特点采用倍速链牵引工装板可自由传送采用阻挡器定位使工件自由运动或停止，工件在两端可自动顶升，横移过渡，还可设旋转、检测设备、机械手等。流水线是加工量到了一定数量后的必然选择其输送能力大运距长可以减少工件的搬运，提高加工效率，有利于提高产品质量，减少加工费用，所以应用十分广泛。3~1号机

3~2号机图2-1某一生产流水线简易示意图

3~3号机

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毕业论文供参考参照图2-1当流水线需要启动时个电动机的启动顺序为3号号1号；当流水线需要停止时3个电动机的停止顺序为：1号、2号、3号。电机的启停由电气控制系统进行控制。2.2设计目生产流水线工作台由电机带动课题的电气控制系统设计针对生产流水线当中某一电机，最终需要实现电机的正向、反向以及多段速运行，使其具备启停、调试、单选等功能。电机多段速运行情况如下图所示。图2-2电多段速运行示意图具体目标如下电机启动当电机自动运行时将分五档速度连续运转正转一档速度（300r/min转二档速度900r/min转三档速度1500r/min转四档速度600r/min反转五档速度（电机进行调试时以一档速度（300r/min）运行，可实现正反转调试；此外，在单选状态下，电机可以以任意一级速度恒速正转运行；需要时电机可以随时停止。2.3设计思及实现根据公式f=nP/60知，对于一台电机，转速n与频率f一一对应关系，

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毕业论文供参考故可以利用变频器控制频率的变化从而来实现电机的多段速运行另一方面，通过对变频器工作原理的理解可知制变频器开关量的输入可以实现多个固定频率的输出。所以，合理运用PLC，其输出信号作为变频器开关量的输入控制信号，变频器控制电机运行于多档转速即可构成PLC配合变频器的电气控制系统过软件与硬件结合，即可达到设计目标。通过对设计目标的分析结合PLC输入开关元件该生产流水线某一部分控制电机的电气控制系统实现内容如下：按下SB1电动机启动；按SB12电动机自动多段速连续运行，工作台运行；按下SB2，电动机停止，工作台停止运行；按下，电动机正转；按下，电动机反转；按下SB3，调试，电动机以一档转速运行；按下，单选，电动机以任意一级速度恒速运行；按下SB7，电动机以一速运行；按下SB8，电动机以二速运行；按下SB9，电动机以三速运行；按SB10，电动机以四速运行；按下SB11，电动机以五速运行。根据以上分析产流水线中某一部分由和变频器组成的控制系统示意图如下：图2-3和频器组成的控制统示意图

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毕业论文供参考第三章制系的硬件计3.1西门子S7-200PLC3.1.1PLC的组成及作原理可编程逻辑控制器（PLC主要由中央处理单元、存储器、输入输出模块、电源和外部设备等几部分组成[（1）中央处理单元（CPU）与通用计算机中的CPU一样，PLC的CPU是整个系统的核心。其主要由运算器、控制器、寄存器以及地址总线、数据总线、控制总线构成，还有外围芯片、接口及有关电路。CPU定了整个系统的控制规模、工作速度、内存容量等。所配置的随机型不同而不同，一般有三大类：一类为通用微处理器，如8086、80286等类为单片微处理器8051有一类是位处理器AMD2900、AMD2903等。一般情况下，PLC次越高，CPU位数越多，储存容量也越大。有时，为了提高PLC控制性能，系统采用多个PLC其智能模块由单独的行控制。CPU中控制器控制PLC工作，它读取指令、解释指令、执行指令；运算器用于算术或逻辑运算由控制器指挥工作寄存器主要储存运算的中间结果也是由控制器指挥工作。PLC中CPU按系统程序赋予的功能，指挥进行工作，主要有：①接收从编程器输入的用户程序以及数据。②对PLC内部电路工作故障、电源以及编程存在的语法错误等问题进行诊断。③通过输入接口来接收现场的状态或数据且将其存入到数据寄存器或输入映像寄存器中。④从存储器中逐条一一读取用户程序，解释然后执行。⑤根据执行结果更新标志位的状态以及输出映象寄存器中的内容通过输出单元来实现输出控制。（2）存储器存储器主要用于存储程序以及数据，是不可缺少的组成单元。PLC中的存储器一般包括系统程序储存器和用户程序储存器两部分系统程序储存器存储系统的监控程序一般情况下采用只读存储（ROM具有掉电不丢失信

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毕业论文供参考息的特性用户程序存储器用于存储根据工艺要求或控制功能而设计的控制程序在早期一般采用随机读写存储（RAM需要后备电池用来在掉电后保存程序目前倾向于采用电可擦除的只读存储器（EEPROM）或闪存，从而免去了后备电池的麻烦。一般而言，多数PLC可以扩展存储器容量。系统程序是PLC的制造厂家编写的，和硬组成有关，其完成系统诊断、解释命令调用管理功能子程序逻辑运算及参数设定等各种功能提供运行的平台系统程序关系到PLC的性能在PLC使用过程中不会变动是由制造厂家直接固化在只读存储器中的，用户不能访问和修改。用户程序是随PLC控制的对象而定的由用户根据对象生产工艺控制要求而编制的应用程序。为方便读出、检查和修改，用户程序一般存于静态AM中。为防止干扰对RAM中程序的破坏用户程序运行正常并且不需要改变时可将其固化在只读存储器中。现在许多PLC直接采用EEPROM作为用户存储器。在PLC运行过程中经常变化以及存取的一些数据叫做工作数据，其存放在RAM中以适应随机存取的要求在PLC的工作数据存储器中有存放输入输出继电器定时器辅助继电器等逻辑器件的存储区用户程序的初始设置和运行情况决定了这些器件的状态。因为系统程序以及工作数据与用户没有直接联系，所以在PLC产品样本或者使用手册中列出的存储器形式及容量都是指用户程序存储器的用户存储器容量不够用时，许多PLC还提供存储器扩展功能。（3）输入/输出模块输入模块和输出模块通常也称为I/O块或I/O单元PLC与生产现场之间的连接部件。起着PLC与外部备之间传递信息的作用。PLC提供了具有各种工作电平、驱动能力和连接形式的块可供用户选用，如电气隔离、串并行变换、电平转换、开关量输入/出、数/模转换、模/转换及其他功能模块等。通过输入模块可以检测被控对象的数据，以这些数据作为PLC进行控制的依据，同时，又通过输出模块将处理结果送给被控对象从而实现控制目的。因为外部输入和输出设备所需要的信号电平是多样的内部CPU处理的信号只能是标准电平，所以要通过I/O模块实现这种转换I/O模块一般都有光电隔离和滤波功能来提高抗干扰能力。此外，I/O块上通常有状态显示，便于维护。

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毕业论文供参考I/O模块分为开关量输入、开关量输出、模拟量输入和模拟量输出等模块I/O模块上通常还有I/O接线端子排和状态显示便于用来链接和监视开关量模块按电压分有ACAC、24VDC规格；按照隔离方式分有晶闸管输出、继电器输出、晶体管输出等类型。模拟量模块按照信号类型分有电流型、电压型等规格；按照精度分有12位、14位等规格。（4）电源PLC中不同的电路单元需要不同的工作电源在整个系统中电源起着十分重要的作用。PLC一般都配有开关式稳压电源，用来PLC的内部电路以及各模块的集成电路提供工作电源有些机型还向外提供24V的直流电源用于给外部输入信号或传感器供电减少了外部连线为用户提供了方便在有些中把CPU与电源合二为一，而有些是分开的。在输出类型上，有110V或者220V的交流输入，还有的直流输入。（5）外部模块①编程设备。常见的有简易手持编程器、基于PC的编程软件、智能图形编程器等编程设备用于输入和编辑用户程序设定一些系统参数监控及其控制系统的状态编程设备是PLC在应用系统设计与调试监控运行检查维护中不可或缺的部件，但其不直接地参与现场控制。②其他外设。除了编程设备外PLC还有用来记录程序和信息的盒式磁带机、用来打印程序和报表的打印机来显示或监视系统中相关部分运行状态的图形监控器等外部设备。当PLC处于停止工作模式时PLC只进行内部处理和通信服务等内容。在运行模式下，PLC通过反复执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能，为了PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号用户程序不是只执行一次而是不断地重复执行，直至PLC停机或切换到STOP作模式。这种周而复始的工作方式称为循环扫描工作方式当PLC投入运行后它的工作过程一般分为三个阶段也就是输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶[完这三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。（1）输入采样阶段在此阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入

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毕业论文供参考I/O映象区中的相应单元内。采样结束后转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化I/O映象区中相应单元的状态和数据也不会改变。（2）用户程序执行阶段在此阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次扫描梯形图。在扫描每一条梯形图时又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路并按先左后右先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算然后根据逻辑运算的结果刷新系统RAM存储区中该逻辑线圈对应位的状态者刷新I/O映象区中该输出线圈对应位的状态，或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。在用户程序执行过程中有输入点在映象区内的数据和状态不会发生变化输出点和软设备在系统RAM存储区或者I/O映象区内的状态和数据都可能发生变化而且排在上面的梯形图其程序执行结果会对排在下面的梯形图起作用相反排在下面的梯形图其被刷新的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。（3）输出刷新阶段在扫描用户程序结束以后，PLC就会进入输出刷新阶段。在此阶段，CPU照I/O映象区内对应的数据和状态刷新所有的输出锁存电路经输出电路驱动相应的外部设备。这时才是PLC的真正输出。3.1.2S7-200PLC简介西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能强，可靠性高[其中，系是整体式的，CPU模块、模块和电源模块都在一个模块内为块一机上的模块之间是通过模块正上方的数据接头连接的。它的编程语言有三种，即语句表（STL形图（LAD功能块图（FBDS7-200PLC展至今，大致经历了两代：第一代产品，其块为21X，主机都可进行扩展，它具有四种不同配置的CPU单元：CPU212，CPU214，CPU215和216。第二代产品，其块为22X，主机都可进行扩展，具有五种不同配置的CPU单元：CPU221，CPU222，CPUCPU226和，除CPU221之外，其它都可加扩展模块，是目前小型主流产品。西门子PLC实时模式速度快，有较高的生产力，可以与其他控制器结合使用。

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毕业论文供参考S7-200硬件系统由基本单单元特殊功能模块相关设备组成。S7-200PLC具有以下特点：（1）集成的源。可直接连接到传感器，其中，CPU224出，可用作负载电源。（2信口中以及CPU224具有1个RS-485信口具有2个RS-485通信口，S7-200支持PPI通信协议，有自由口通信能力。（3）高速脉冲输出。S7-200具有两路高速脉冲输出端，频率达，可用于控制步进电机或者伺服电机。（4）中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿做出响应。（5）电池模块。用户数据可通过内部的超级电容存储大约5天。选用电池模块能延长存储时间到200天。电池模块插在存储器模块的卡槽中。（6）数字量输入/输出点。CPU221具有输/输出；CPU222具有8入/6输出；CPU224具有14输入/10输出；CPU226有24输入/16输出。（7）高速计数器。具有几个高速计数器，用于捕捉比CPU扫描频率更高的脉冲信号。S7-200PLC的应用领域从更换继电器和接触器一直扩展到单机、网络以及分布式配置更复杂的自动化领域。S7-200具有结构紧凑小巧、大容量程序和数据存储、实时响应快、操作顺序和过程控制快速和精确、易于配合STEP7-Micro/WIN32工程软件使用等优点。3.1.3址分配此次课题中使用的S7-200PLC的CPU224XPCN，其具有个输入点和10个输出点结合此设计需要满足的功能要求以及开关元件考虑与变频器之间的输入输出控制关系，S7-200I/O地址可按如下分配：表3-1I/O地址配表输入

输出功能启动停止调试正转反转单选

元件SB1SB2SB3SB4SB5SB6

地址I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6

功能DIN3DIN4DIN5DIN1DIN2

地址Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5

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毕业论文供参考一速二速三速四速五速自动

SB7SB8SB9SB10SB11SB12

I0.7I1.3I1.4I1.0I1.1IS7-200PLC接线图图3-1S7-200PLC（CPU224XPCN）DC源/DC输入DC输出端子接线图，DC输入端由、I0.0~I0.7成的第一组和由2M、I1.0I1.5构成第二组组成，1M和2M分别为各组公共端，DC的负极接公共端1M或者2M，输入开关的一端接DC24V的正极，输入开关的另一接CPUCN各输入端；DC输出端由1M、1L+、Q0.0~Q0.4构成的第一组和由2M、Q0.5Q1.1成的第二组组成1M和2M分别为各组公共端，DC24V的负极接1M、2M端，正极接、2L+端，Q0.1~Q0.4输出一端接CPU224XPCN各输出端，另一端分别与变频器端、端8、端16、端5连接。图3-1PLC接图

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毕业论文供参考3.2西门子MICROMASTERVECTOR变频器3.2.1变频器的作原理变频技术诞生背景是交流电机无级调速的广泛需求统的直流调速技术因体积大故障率高而应用受限变频器是通过整流斩波逆变等基本过程以及对电力半导体器件（如）的制等，将电压和频率固定不变的工频交流电电源变换为电压或频率可变的交流电电源最终实现对电机的调速运行变频器的组成单元有整流单元滤波单元逆单元制动单元动单元检测单元微处理单元等。变频器靠内部的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需的电源电压从而达到节能以及调速的目的另外变频器还有很多保护功能比如过流保护压保护过载保护等等频器具有调速范围宽调速精度高、动态响应快运行速率高控制灵活安装调试操作方便且易于同其他设备连接等一系列优点随着社会的不断进步与发展以及工业自动化程度的不断提高变频器得到了非常广泛的应用。变频器主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分电路大体上可以分为两类电压型和电流型电压型是将电压源的直流转换为交流的变频器其直流回路的滤波是电容电流型是将电流源的直流转换为交流的变频器其直流回路滤波是电感。变频器主电路的组成有三部分分别是整流器平波回路和逆变器整流器的作用是将工频电源转换为直流功率即将工作频率固定的交流电转换为直流电平波回路的作用是吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动逆变器由大功率开关晶体管阵列组成电子开关作用是将直流功率转换为交流功率将直流电转化成不同频率、宽度度的方波外主电路提供控制信号的回路叫做控制电路是由频率、电压的运算电路，主电路的电压、电流检测电路，电动机的速度检测电路，放大运算电路控制信号的驱动电路，以及逆变器和电动机的保护电路组成的。3.2.2变频调速变频调速是改变电动机定子电源的频率来改变其同步转速n的调速方法

。提供变频电源的变频器是变频调速系统的主要设备频器可分成交直交变频器和交交变频器两大类，目前我国国内大都使用的是交直交变频器8]。它的特点如下：

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毕业论文供参考(1)效率高，在调速的过程中没有附加损耗。(2)应用范围广泛，可运用于笼型异步电动机。(3)调速范围大，特性硬，精度高。(4)技术复杂，造价高，维护检修困难。(5)变频调速适用于对精度以及调速性能要求较高的场合。变频调速技术在国民经济和日常生活中有着很重要的地位：(1)应用面广，是工业企业和日常生活中普遍需要的新技术。(2)是节约能源的高新技术。(3)是国际上技术更新换代最快的领域。(4)是高科技领域的综合性技术。(5)是替代进口、节约投资的最大领域之一。变频调速以变频器向交流电动机供电从而构成开环或闭环系统变频器是把固定电压固定频率的交流电转换成可调电压可调频率的交流电的变换器是异步电动机变频调速的控制装置[3.2.3MMV变频器介MICROMASTERVECTOR(MMV)是具有免测速机矢量控制功能的通用型变频,用于控制三相电机的转速测速机矢量控制可以计算出所需输出电流及频率的变化量以维持所期望的电机转速,而不受负载条件变化的影响。MMV变频器具有如下特点：(1)安装、设定、调试简便。(2)矢量控制的起动转矩高并且速度精度高。(3)单相输入的MMV12-MMV300可提供内装滤波器选件。(4)快速电流限幅可以运用于无跳闸应用。(5)0°C到50°C的温度范围。(6)内部自带PID控制功能可以完成闭环过程控制为用于反馈的传感器提供15V、50mA供电。(7)可通过RS-485串口实现远程控制,此外使用通讯方式最多可以控制台变频器。(8)输出频率(即电机转速)可由以下方法控制：

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毕业论文供参考①前面板频率给定②外部电位计控制电机转速③高分辨率的模拟量给定值(电压或电流输入）④8个固定频率设定。⑤电动电位计功能⑥串行接口3.2.4参数设置变频器可以通过前面板上的薄膜型按键改变和设定参数调节出所需要的变频器特性例如最大和最小频率等被选定的参数号和设定的参数值通过四位显示屏显示出来。值得注意的是，如果间断性地按键，数值将一步一步地改变，如果长时间地按住键，数值将快速地改变[10]。参数能否读取，取决于的设定。按照生产流水线电气控制系统的设计要求，参数设置如下：表3-2MMV变频器参数设置参数P001P006P007P009P041P042P043P049P048P051P052P053

功能显示选择频率设定方式选择面板操作控制参数保护设定固定频率（HZ）固定频率（HZ）固定频率（HZ）固定频率（HZ）固定频率（HZ）选择控制功能选择控制功能选择控制功能

参数设置020310305020501217

说明/注释0=输出频率（）2=固定频率0=运行3=所有参数可被读写1=运行，向右转2=运行，向左转17=二进制固定频率控制P054

选择控制功能

17

17=二进制固定频率控制P055

选择控制功能

17

17=二进制固定频率控制3.2.5多段速控变频器的多段速是通过功能端子控制的些功能端子按照二进制的规律组合接通时，变频器输出各固定频率11]。MMV频器最多可以通过3个端子组合闭合控制生

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毕业论文供参考成种固定频率，根据f=nP/60知，从而得到8段速。表3-3中“1”表示该端子的控制闭合“0表示该端子的控制断开。由段速表可见，DIN3、DIN4功能端子按照表中的对应关系进行闭合时，得到种固定频率。表3-3二制编码固定频率表FF5）FF6）FF7）FF8）FF1）FF2）FF3）FF4）

DIN3（P053）00001111

DIN4）00110011

DIN5）01010101因此了使PLC与变频器相结合对电机进行控制从而达到生产流水线电气控制系统的控制要求，S7-200PLC输出点与MMV频器的对应关系应该如表所示。表3-4PLC输出点与变频器对应系Q0.1DIN3

Q0.2DIN4

Q0.3DIN5

Q0.4DIN1

Q0.5DIN2

速度

频率(r/min)

(HZ)FF1FF2FF3FF8FF7

11100

00111

01001

11100

00011

30090015006001500

10305020503.2.6变器接线图参照MMV变频器操作手册，接线图如图所示[

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毕业论文供参考图3-2变器接线示意图

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毕业论文供参考第四章制系的软件计4.1程随着社会的进步与快速发展，微处理器、计算机以及数字通信技术的发展飞速，如今计算机控制几乎已经扩展到了所有的工业领域在这种情况下现代社会要求制造业对市场需求作出迅速的反应要求生产出小批量多品种多规格并且低成本和高质量的产品因此为了满足这些要求生产设备以及自动化生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，PLC编程应运而生，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。PLC是采用“顺扫描，不断循环”的方式进行工作的。即PLC运行时，CPU根据按控制要求编制好并储存于用户存储器中的程序，按照指令步序(地址号)作周期性循环扫描，如果没有跳转指令，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，然后再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以及对输出状态的刷新等工作。PLC的用户程序，是设计人员根据控制系统的工艺控制要求，通PLC编程语言的编制规范按照实际需要使用的功能来设计的只要用户能够掌握某种标准编程语言，就能够使用PLC在控制系统中，实现各种自动化控制功能。根据国际电工委员会制定的工业控制编程语言标准IEC1131-3），PLC有五种标准编程语言：梯形图语言（、指令表语言（IL）、功能模块语言（FBD）、顺序功能流程图语言（SFC）、结构文化本语言（）。其中，梯形图语言是序设计中最常用的编程语言[是与继电器线路类似的一种编程语言它在形式上沿袭了传统的继电器—接触器控制图在原继电接触器控制系统的梯形图基础上演变而来的一种图形语言将PLC内部各种编程元件和各种具有特定功能的命令用专用图形符号、标号表示，并且按照逻辑要求及连接规律组合和排列，从而构成了表示PLC输入、输出之间控制关系的图形。因为它在原继电接触器的基础上加进了许多功能强大用灵活的指令并且将计算机的特点结合了进去得其逻辑关系清晰直观、编程容易可读性强可以实现的功能大大超过了传统的继电接触控制电路所以得到了广泛的欢迎和应用梯形图编程语言的特点是与电气操作原理图相对应具有直观性和对应性；与原有继电器控制相一致，电气设计人员易于掌握。梯形图的设计应注意到以下三点：

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毕业论文供参考（1）梯形图按从左到右、自上而下地顺序排列。每一逻辑行（或称梯级）起始于左母线，然后是触点的串、并连接，最后是线圈。（2）梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是概念电流，从左流向右，其两端没有电源个概念电流只是用来形象地描述用户程序执行过程中应该满足线圈接通的条件。（3）输入寄存器用来接收外部输入信号，而不能由PLC内部其它继电器的触点驱动。因此，梯形图中只出现输入寄存器的触点，而不出现其线圈。输出寄存器则输出程序执行结果给外部输出设备当梯形图中的输出寄存器线圈得电时就有信号输出但不是直接驱动输出设备而是要通过输出接口的继电器晶体管或者晶闸管才能实现。输出寄存器的触点也可供内部编程使用。4.2程软件介STEP7-Micro/WIN32是运行在计算机Windows统环境下的西门子S7-200系列PLC的编程软件，其界面简单、实用，功能强大，易于操作人员掌握和使用。其通过PC/PPI编程电缆连接计算机的RS-232串口和的RS-485信接口后，编程软件就可以向PLC下载或从PLC上载所编写的应用程序序运行过程中还可以对PLC运行的情况进行监控，或通过强制命令对进行调试。STEP7-Micro/WIN32的主界面中，系统菜单和工具栏提供各种功能，指令树结构列出了编辑资源，包括程序块、符号表、状态图、数据块、通信块等，还有所有可用指令。在编辑区，可进行程序编辑。这种编程结构使用了模块化编程体系，程序结构简单、组织方便、层次清楚，有利于编写规模较大的程序。编程软件有如下的具体功能：（1）可以用梯形图、语句表和功能块图编程。（2）可以进行符号编程，通过符号表来分配符号和绝对地址，也就是对编程元件定义符号名称，增加程序的可读性，使之易于理解，并可打印输出。（3）具有易于使用的组态向导，用于PID控制器、间数据传输的通信功能和高速计数器功能。（4）支持三角函数、对数运算功能。（5）可用于CPU硬件设置，如输入延时、实时时钟设置、通信系统的网络地址和CPU最近的错误状态。

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毕业论文供参考（6）可通过调制解调器支持S7-200程编程。（7）可进行故障检测和诊断、执行单次扫描、强制输出等。（8）可以同时打开多个窗口显示状态表和信号状态。（9）有可编辑的变量状态表，易于程序调试。（10）可导入和导出STEP7-Micro/DOS式的文件。4.3顺序控继电器（SCR）令在工业控制工程中用梯形图或语句表的一般指令编程程序简洁但需要一定的编程技巧特别是对于一个工艺过程比较复杂的控制系统如一些顺序控制过程各过程之间的逻辑关系内部连锁关系复杂其梯形图冗长通常要有熟练的电气工程师才能编制出控制程序时利用SCR令编制序控制程序清晰明了性强，适合初学者和不熟悉继电器控制系统的人员运用其中所谓顺序控制是使生产过程按工艺要求事先安排的顺序自动进行控制。各种型号PLC的编程软件，一般都为用户提供了一些顺序控制指令。S7-200系列PLC的编程软件有三条顺序控制继电器指令包括（程序段的开始程序段的转换（程序段的结束）指令，从开始到SCRE束的所有指令组成一个SCR程序段，一个SCR程序段对应一个顺序步。装载顺序控制继电器指令LSCR标记一个顺序控制继电器(SCR)程序段的开始。LSCR指令把S位（例如S0.1）的值装载到SCR堆栈和逻辑堆栈栈顶，堆栈的值决定该SCR段是否执行当SCR程序段的S位置位时允许该SCR程序段工作顺序控制继电器转换指令SCRT执行SCR程序段的转换，SCRT令有两个功能，一方面使当前激活的SCR程序段S位复位以使该SCR程序段停止工作另一方面使下一个将要执行的SCR程序段S置位以便下一个SCR程序段工作顺序控制继电器结束指令SCRE表示一个SCR程序段的结束它使程序退出一个激活的SCR程序段SCR程序段必须由SCRE指令结束。同一地址的S位不可用于不同的程序分区，例如不可把同时用于主程序和子程序中；在SCR段中不能使用JMP、LBL、NEXT、END指令，可以在段外使用JMP、LBL指令。SCR指令应用可以是对单支流程支流程和选择性分支流程的控制过分析，本课题中生产流水线电气控制系统设计即可运用指令单支流程控制SCR在应用

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毕业论文供参考中，每一个状态（即每一顺序步）由三个要素组成：一、驱动输出，即这一步要做什么；二、转移条件，即满足该条件时退出这一步；三、转移目标，即下一步状态是什么。4.4程序设按照生产流水线电气控制系统设计要求，根据作原理以及址分配，源程序梯形图设计如下：

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毕业论文供参考4.5仿真结利用S7-200的配套编程软件STEP7-Micro/WIN32，软件与硬件相结合，对程序进行仿真，结果如下：（1）按下启动按钮和自动运行按钮SB12程序段工作，、Q0.4置位，电机以一档转速正转运行，同时时间继电器启动。图4-1程序仿真图1

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毕业论文供参考图4-2程序仿真图2（2）T37时时间到，S0.5程序段工作，Q0.1、Q0.3、Q0.4置位，电机以二档转速正转运行，同时时间继电器T38启动。图4-3程序仿真图3

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毕业论文供参考（3）T38时时间到，S0.6程序段工作，Q0.1、Q0.2、Q0.4置位，电机以三档转速正转运行，同时时间继电器T39启动。图4-4程序仿真图4（4）T39时时间到，S0.7程序段工作，Q0.2、Q0.3、Q0.5置位，电机以四档转速反转运行，同时时间继电器T40启动。图4-5程序仿真图5

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毕业论文供参考（5）T40延时时间到，S1.0程序段工作，Q0.2、Q0.5位，电机以五档转速反转运行，同时时间继电器T41启动。图4-6程序仿真图6（6按下调试按钮，S0.3程序段工作Q0.1位按下正转按钮，Q0.4置位，电机以一档转速正转运行；按下反转按SB5，Q0.5置位，电机以一档转速反转运行。图4-7程序仿