完整版基于PLC控制的变频器调速系统

完整版)基于PLC控制的变频器调速系统

目录第一章系统的功能设计分析和总体思路1.1概述本文旨在对系统的功能设计和总体思路进行分析和讨论，以确保系统的高效运行和稳定性。1.2系统功能设计分析在系统功能设计分析中，我们需要考虑系统的需求和目标，以及用户的使用惯和需求。在此基础上，我们可以确定系统的主要功能和模块，并对其进行详细的设计和实现。1.3系统设计的总体思路系统设计的总体思路包括系统的整体架构设计、模块之间的关系和数据流程，以及系统的系统性能和稳定性等方面。在设计过程中，我们需要充分考虑系统的可维护性和可扩展性，并采用合适的技术和工具来实现系统的设计。第二章PLC和变频器的型号选择2.1PLC的型号选择在PLC的型号选择中，我们需要考虑系统的需求和目标，以及PLC的性能和稳定性等方面。在此基础上，我们可以选择合适的PLC型号，并进行详细的参数设置和调试。2.2变频器的选择和参数设置在变频器的选择和参数设置中，我们需要考虑系统的负载和功率需求，以及变频器的性能和稳定性等方面。在此基础上，我们可以选择合适的变频器型号，并进行详细的参数设置和调试，以确保系统的高效运行和稳定性。第一章系统功能设计分析和总体思路1.1概述在工业自动化生产中，调速系统的快速性、稳定性和动态性能是基本要求。调速系统在国防、汽车、冶金、机械、石油等工业中具有举足轻重的作用。然而，调速控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此需要更为先进的控制技术和控制理论。1.2可编程控制器（PLC）可编程控制器（PLC）是一种工业控制计算机，它是继续计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。PLC具有抗干扰能力强、价格便宜、可靠性高、编程简单易学等特点，因此在工业领域中被广泛使用。尽管在控制领域中逐步采用了电子计算机这个先进技术工具，特别是石油化工企业普遍采用了分散控制系统（DCS），但在控制策略方面，常规的PID控制仍然占据主导地位。PID结构简单、稳定性好、工作可靠、使用中不必弄清系统的数学模型。PID的使用已经有60多年了，有人称赞它是控制领域的常青树。1.3变频调速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，同时也为了节约能源、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。1.4组态软件组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速的数据采集和过程控制功能。我们正在开发一个通用层次的软件工具，用于构建工业自动控制系统监控功能。在过去，实现某一任务需要编写程序，这不仅工作量大、周期长，而且容易出错，无法保证工期。但随着组态软件的出现，这个问题得到了解决。我们的组态软件——组态王，拥有流程画面、过程数据记录、趋势曲线、报警窗口、生产报表等功能，并已经在多个领域得到了应用。现在，只需要几天的时间就可以完成过去需要几个月才能完成的工作。随着电力电子技术和控制技术的发展，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，具有简单可靠、操作方便、通用灵活、体积小、使用寿命长且功能强大、易于使用和高可靠性等特点，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、远程调速控制和友好人机界面的开发。因此，我们的设计基于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，实现了变压变频调速、电机的正反转、加减速和快速制动等功能。该系统由控制运算部分、执行和反馈部分三个主体部分构成，其中控制运算主要由PLC和变频器完成，执行元件为变频器和电机，反馈部分主要为速度反馈。我们的系统主要由PLC、变频器和电机三个部分构成。首先，通过给PLC设置给定输入，再通过PLC控制变频器，再经由变频器来控制电机，最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。具体的机构控制图如下图所示：在选择PLC和变频器的型号时，我们需要根据实际情况进行选择。在PLC系统设计中，首先需要确定控制方案，接下来就是进行PLC工程设计选型。该选型应基于工艺流程的特点和应用要求，选择集成、标准的PLC及相关设备，以便与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能。选型所用的PLC应该是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，且硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。在进行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。综合考虑了输入输出（I/O）点数、存储器容量、各项控制功能和机型的因素以及性价比等各方面的因素，我选择了一台S7-200PLC作为该系统的设计选型。S7-200PLCCPU拥有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。其强大的通讯功能支持多种通信协议。此外，该PLC价格在所有品牌中在同一功能区内具有很强的竞争力，并提供完善的网上支持。例如，高速计数器可以用来测速从而实现速度反馈。在进行变频器的选择和参数设置时，正确选择通用型变频器对于传动系统能够正常运行至关重要。首先要明确使用通用变频器的目的，充分了解变频器所驱动负载特性，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，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运行，变频器的地线连接也是非常重要的。变频器在调速系统中具有很多优点，如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、可控的加速功能以及可调的运行速度。Tosetthemotorparameters。firstsetP0010=1forquickdebugging。Oncethemotorparametersareset。setP0010=0forn。Forexample。tomodifyparameterP0719.selectthecommandandsetthesourceto8.Changethevalueofonedigitbyfollowingthesesteps:1.Pressthenkey。andtherightmostdigitwillflash。2.Press/tomodifythevalueofthisdigit。3.Pressthenkeyagain。andthenextadjacentdigitwillflash。4.Repeatsteps2-4untilthedesiredvalueisdisplayed。5.Presstoexittheparametervalueaccesslevel.Thegeneralmethodforsettingthefrequency___:Chapter3:HardwareDesignandPLCProgramming3.1OpenLoopControlDesignandPLCProgramming3.1.1HardwareDesignAcontrolspeedsystemthatdirectlyprovidescontrolnwithoutfeedbackniscalledanopen-loopspeedcontrolsystem。Thecontrolideastructurediagramisshowninthefollowingfigure:SpeedsettingPLC(PID)frequencyconverterspeedcontrolsystemExternalhardwarendiagramofopen-loopcontrol:Structurecontroldiagramofspeedopen-loopcontrol3.1.2PLCareProgrammingThesystemusesopen-loopcontroltocontrolthemotorspeed。AccordingtotheoverallideaofPIDcontrol。thecontrol___。whenwritingtheprogram。itcanbedividedintothreeparts:mainerruptprogram。andsubroutine。Themainprogramismainlyusedtostarttheinterruptprogramandcontroltheinputandoutputofthecontrolquantity。TheinterruptprogramcallsthePID___PIDcontrolparameters.PIDalgorithmThedesignofthePLC'sPIDcontrollerisbasedonthecontinuoussystemPIDcontrollaw。whichisdigitizedbysamplingandwrittenintoadiscreteformPIDcontroln。andthenthecontrolprogramis___PIDalgorithmincludesthreeitems:nalegralitem。anddifferentialitem。Thatis。output=___item。ThecomputerperformsPIDnafterdicallysamplinganddigitizing。andthealgorithmisasfollows:Mn=Kc*(SPn-PVn)+Kc*(Ts/Ti)*(SPn-PVn)+Mx+Kc*(Td/Ts)*(PVn-1-PVn)___(SPn-PVn):___(SPn-PVn)。___。___。andthehigherthe___ofthesystem。However。ifKcistoolarge。theoutputofthesystemwilloscillateandthe___decrease.IntegralitemKc*(Ts/Ti)*(SPn-PVn)+Mx:relatedtothen。aslongasthenisnotzero。PID在这次课程设计中，我认为最重要的是自学能力。因为我们之前没有接触过一些知识，所以必须学会查找相关资料。同时，在遇到实际问题时，要认真思考并运用所学知识，一步一步探索解决问题。在设计程序的过程中，我走了很多弯路，这是因为我的知识不够扎实。但是，通过几天的努力，我最终完成了任务，并且做得不错。尽管我们设计的东西并不难，但在设计过程中，我学到了书本上没有教的东西。只有理论，没有实践，是很难做出好东西的。在调试过程中，遇到的问题往往无法直接通过书本上的知识解决。只有在扎实的专业知识基础上，我们才能做好工作。通过这次课程设计，我深刻认识到理论联系实践的重要性。通过动手实践，可以更好地理解研究中难以透彻理解的知识。这次课程设计虽然不长，但给我们带来了很多收获。它让我意识到自己的操作能力不足，在理论上还存在很多缺陷。因此，在以后的研究生活中，我会更加努力地加强理论联系实践的研究，提高自己的专业技能水平，使自己的知识在实践中不断增长，并