PLC與變頻器控制電機(jī)多段速

1、.成績電氣工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告書題目基于 PLC、變頻器控制電機(jī)的多段速院部 名 稱機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)11 電氣（一）班組長 姓 名周穎同組 學(xué) 生靜洪潤娜設(shè)計(jì) 地 點(diǎn)工科樓設(shè)計(jì) 學(xué) 時(shí)2 周指導(dǎo) 教 師旭明等金陵科技學(xué)院教務(wù)處制.目 錄一、 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 1二、 設(shè)計(jì)思路 1三、 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 13.1 PLC 13.2 變頻器33.3 I/O 接線圖設(shè)計(jì) 9四、 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)104.1系統(tǒng)流程圖104.2程序編制步驟10五、調(diào)試過程與結(jié)果 14六、總結(jié)與體會(huì) 14七、參考資料14八、附錄15.一、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求電氣工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)是考察學(xué)生利用大學(xué)學(xué)過的專業(yè)知識(shí)，進(jìn)行綜合的系

2、統(tǒng)方案設(shè)計(jì)并最終完成系統(tǒng)硬件連接和軟件調(diào)試，能夠使學(xué)生對(duì)電氣工程與自動(dòng)化的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行綜合應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，撰寫一篇符合規(guī)的設(shè)計(jì)說明書或技術(shù)總結(jié)報(bào)告文檔，并參加答辯，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。要求完成的工作量包括：1) 搭建所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件電路，完成系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能，并在驗(yàn)收現(xiàn)場演示運(yùn)行效果。2) 設(shè)計(jì)結(jié)束，對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行五分鐘 PPT匯報(bào)，并參與答辯。3) 設(shè)計(jì)結(jié)束，上交開題報(bào)告書及技術(shù)報(bào)告等相關(guān)設(shè)計(jì)材料。二、設(shè)計(jì)思路控制信號(hào)FX3U-64MA700MPLC變頻器控制臺(tái)本系統(tǒng)主要由控制信號(hào)、控制臺(tái)、 PLC、變頻器、三相電動(dòng)機(jī)組成，由圖

3、可知，本文通過 PLC控制變頻器達(dá)到變頻調(diào)速的目的，從而實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)的正轉(zhuǎn)、起停、加速、減速控制以及速度的調(diào)節(jié)，并且能夠在在控制臺(tái)上進(jìn)行操作，控制電機(jī)調(diào)速。用 PLC、變頻器設(shè)計(jì)一個(gè)電動(dòng)機(jī)的七速運(yùn)行的控制系統(tǒng)。其控制要求如下：按下起動(dòng)按鈕， 電動(dòng)機(jī)以 15Hz速度正傳，按下功能 2 速鍵后轉(zhuǎn)為 20Hz 速度運(yùn)行，按下功能 3 速鍵轉(zhuǎn)為 35Hz速度運(yùn)行，按下 4 速鍵轉(zhuǎn)為 40Hz速度運(yùn)行，按下 5 速鍵變?yōu)?55Hz速度運(yùn)行，按下 6 速鍵變?yōu)?60Hz速度運(yùn)行，按下 7 速鍵以頻率為 75Hz速度運(yùn)行，也可進(jìn)行減速調(diào)節(jié)，按停止按鈕，電動(dòng)機(jī)即停止。三、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 PLC基本結(jié)構(gòu)：本

4、次實(shí)踐采用的PLC型號(hào)為 FX3U64M?？删幊踢壿嬁刂破鲗?shí)質(zhì)是一種專用.于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)， 其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：電源、CPU運(yùn)算和控制中心、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路、編程器。 電源電壓： AC100240V 電源電壓允許圍： AC85264V 額定頻率： 50/60Hz 允許瞬時(shí)停電時(shí)間： 對(duì) l0ms 以下的瞬時(shí)停電會(huì)繼續(xù)運(yùn)行。電源電壓為 AC200V的系統(tǒng)時(shí)，可以通過用戶程序， 可在 10100ms之間更改。 電源保險(xiǎn)絲： 250V 3.15A 沖擊電流：最大30A5ms 以下 /AC100V,最大 65A5ms 以下 /AC200V 消耗功率： 45W DC

5、24V供給電源： 600mA以下 DC5V置電源： 500mA以下 輸入形式：漏型 / 源型 輸入點(diǎn)數(shù)： 32 輸入的連接方式：拆裝式端子排(M3 螺絲 ) 輸入信號(hào)電壓： AC電源型： DC24V±10%DC 電源型： DC16.828.8V 輸入阻抗 :X000X005(3.9K ) X006X007(3.3K ) 輸入信號(hào)電流： X000X005(6mA/DC24V) X006X007(7mA/DC24V) ON 輸入感應(yīng)電流： X000X005(3.5mA以上 ) X006X007(4.5mA 以上 ) OFF 輸入感應(yīng)電流： 1.5mA以下 輸入信號(hào)形式：無電壓觸點(diǎn)輸入漏型

6、輸入時(shí)： NPN開集電極型晶體管源型輸入時(shí)： PNP開集電極型晶體管 輸入回路隔離：光耦隔離 輸入動(dòng)作的顯示： 光耦驅(qū)動(dòng)時(shí)面板上的 LED燈亮 輸入回路結(jié)構(gòu)圖 輸出種類：繼電器 輸出點(diǎn)數(shù)： 32. 輸出的連接方式：固定式端子排(M3 螺絲 ) 拆裝式端子排 (M3 螺絲 ) 外部電源： AC240V以下 最大電阻負(fù)載： 2A/1 點(diǎn)每個(gè)公共端的合計(jì)負(fù)載電流如下:·輸出 1 點(diǎn)/1 個(gè)公共端： 2A 以下·輸出 4 點(diǎn)/1 個(gè)公共端： 8A 以下·輸出 8 點(diǎn)/1 個(gè)公共端： 8A 以下 最大感性負(fù)載： 80VA 最小負(fù)載： DC5V 2mA 開路漏電流：無 輸出響

7、應(yīng)時(shí)間：約10mS 回路隔離：機(jī)械隔離 輸出動(dòng)作的顯示：繼電器線圈通電時(shí)面板上的LED燈亮 輸出回路結(jié)構(gòu)圖3.2變頻器本次實(shí)踐采用的變頻器型號(hào)為 FR-A700。將電網(wǎng)電壓提供的恒壓恒頻轉(zhuǎn)換成電壓和頻率都可以通過控制改變的轉(zhuǎn)換器， 使電動(dòng)機(jī)可以在變頻電壓的電源驅(qū)動(dòng)下發(fā)揮更好的工作性能。變頻器與 PLC的接法.COM1SDY2RHY3RMA700PLCY4RL變頻器RHRMRL頻率001H1010H2011H3100H4101H5110H6111H7當(dāng)然上圖只是 PLC與變頻器的原理接線圖， 僅僅是對(duì)頻率改變的接線圖， 在具體的實(shí)踐上端子 STR（反轉(zhuǎn)）、STF（正轉(zhuǎn)）要與 PLC的輸出端相連。

8、我們的實(shí)驗(yàn)中不需要電機(jī)反轉(zhuǎn)，所以多接了 STF。通過對(duì) RL、RM、RH置數(shù)，可以得到 23=8，除去“ 0、0、0”的可能性，一共有七種頻率，這就是我們要實(shí)現(xiàn)的七段速。變頻器與電機(jī)的接法. 380VFURSTSTFFRRLURMA700MV變頻器RHWSD三相電機(jī)和變頻器都是380V供電，對(duì)于平常覺得 220V都是高壓的我們來說，380 更是高壓中的高壓，所以我們要小心小心再小心?？墒切⌒奶^就會(huì)出現(xiàn)小錯(cuò)誤，接線時(shí)沒有拔掉插頭（ 380V 啊，沒拔掉也是蠻拼的），只把空氣開關(guān)斷掉了，由于線頭問題，導(dǎo)致空氣開關(guān)短路，火花好嚇人，這個(gè)教訓(xùn)我是吸取了，下次一定要把電源斷了！變頻器的端子介紹.變頻器

9、的簡單參數(shù)設(shè)定.實(shí)驗(yàn)中剛開始我們只設(shè)定了參數(shù) 4、5、6 的數(shù)值，可是執(zhí)行時(shí)卻只有顯示低速的頻率即 15Hz，電機(jī)一直以這個(gè)頻率轉(zhuǎn)動(dòng)，不管按哪個(gè)按鈕都不變，一直在試著調(diào)節(jié)參數(shù)，可是還是不行， 沒辦法只能請(qǐng)教老師。 老師過來后首先就問了我們對(duì)哪些參數(shù)設(shè)定了，我們只能把真實(shí)情況如實(shí)反映，老師翻出他的小冊子， 上面記載了他的經(jīng)驗(yàn)積累（讓我受益匪淺啊 ），他問參數(shù) 2427有沒有設(shè)定， 我們當(dāng)然沒有，立即設(shè)定變頻器，把需要用的數(shù)值設(shè)定好后，給 PLC上電后，按下啟動(dòng)，再按下第二鍵的時(shí)候，奇跡發(fā)生了，我們需要的都實(shí)現(xiàn)了！好開心！所以我們又有了新的技能， get 。.變更參數(shù)設(shè)定值按照上面的步驟就可以設(shè)置

10、自己想要的數(shù)值.3.3 I/O接線圖設(shè)計(jì)輸入輸出接線圖低速正轉(zhuǎn)X02速X13速X24速X35速X46速X57速X6停止X70VS/S24VLNFX3U-64MPLCY4Y5Y6Y7COM輸入輸出分配表輸入變量輸出變量信號(hào)名稱備注X0Y4、 Y5低速正轉(zhuǎn)按鈕X1Y62 速按鈕X2Y5、 Y63 速按鈕X3Y74 速按鈕X4Y5、 Y75 速按鈕X5Y6、 Y76 速按鈕X6Y5、Y6、Y77 速按鈕X7停止按鈕.四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)流程圖。系統(tǒng)初始化按下啟動(dòng)按鈕，電機(jī)以15Hz的頻率運(yùn)轉(zhuǎn)按下中速狀態(tài)按按下高速狀態(tài)按鈕鈕，電機(jī)以 30Hz的電機(jī)以 35Hz的頻率頻率運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)按下停止按鈕，電機(jī)

11、停轉(zhuǎn)結(jié)束4.2程序編制步驟。1 設(shè)計(jì)原則1）最大限度的滿足電機(jī)、變頻器、PLC的控制要求；2） 在滿足控制要求的情況下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)；3） 保證控制系統(tǒng)的安全可靠；4） 考慮到變頻調(diào)速的改進(jìn)，在選擇PLC容量時(shí)，應(yīng)當(dāng)留有余地。.2 設(shè)計(jì)容1）擬定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求；2）選擇電動(dòng)機(jī)執(zhí)行元件；3）選定 PLC型號(hào)： FX3U-64M；4）編制 PLC的輸入 / 輸出端子接線圖；5）根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求編寫軟件規(guī)格說明書，然后在用相應(yīng)的編程語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì) , 三菱的選用 GX-Works2進(jìn)行編程；6）設(shè)計(jì)開關(guān)按鈕盒、端子排等非標(biāo)準(zhǔn)電器元件；7）編寫設(shè)計(jì)說明書和使用說明書。3 設(shè)計(jì)步

12、驟1）分析被控對(duì)象并提出控制要求詳細(xì)分析被控對(duì)象電機(jī)的工作特點(diǎn)，了解被控對(duì)象機(jī)、電之間的配合，提出被控對(duì)象對(duì) PLC控制系統(tǒng)的控制要求，確定控制方案，擬定設(shè)計(jì)任務(wù)書。2）確定輸入 / 輸出設(shè)備根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設(shè)備：按紐、轉(zhuǎn)換開關(guān)，輸出設(shè)備：接觸器、電機(jī)、變頻器，從而確定與PLC有關(guān)的輸入 / 輸出設(shè)備，以確定 PLC的 I/O 點(diǎn)數(shù)。3）選擇 PLCPLC選擇包括對(duì) PLC的機(jī)型、容量、 I/O 模塊、電源等的選擇。4）分配 I/O 點(diǎn)并設(shè)計(jì) PLC外圍硬件線路分配 I/O 點(diǎn)：畫出 PLC的 I/O 點(diǎn)與輸入 / 輸出設(shè)備的連接圖或?qū)?yīng)關(guān)系表。PLC外圍硬件線路：畫

13、出系統(tǒng)其它部分的電氣線路圖，包括主電路和未進(jìn)入PLC的控制電路等。由 PLC的 I/O 連接圖和 PLC外圍電氣線路圖組成系統(tǒng)的電氣原理圖。 到此為止系統(tǒng)的硬件電氣線路已經(jīng)確定。5）程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)： 1）控制程序； 2）初始化程序； 3）檢測、故障診斷和顯示等程序； 6）保護(hù)和連鎖程序。6）硬件實(shí)施設(shè)計(jì) PLC、按鈕、電機(jī)、熱繼電器等部分的電器布置圖及安裝接線圖；設(shè)計(jì)系統(tǒng)各部分之間的電氣互連圖；根據(jù)施工圖紙進(jìn)行現(xiàn)場接線，并進(jìn)行詳細(xì)檢查。 由于程序設(shè)計(jì)與硬件實(shí)施可同時(shí)進(jìn)行，因此PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期可大大縮短。7）聯(lián)機(jī)調(diào)試.聯(lián)機(jī)調(diào)試是將通過模擬調(diào)試的程序進(jìn)一步進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。 聯(lián)機(jī)調(diào)試過程應(yīng)循

14、序漸進(jìn)，從 PLC只連接輸入設(shè)備、再連接輸出設(shè)備、再接上實(shí)際負(fù)載等逐步進(jìn)行調(diào)試。如不符合要求，則對(duì)硬件和程序作調(diào)整。通常只需修改部份程序即可。全部調(diào)試完畢后，交付試運(yùn)行。經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，如果工作正常、程序不需要修改，應(yīng)將程序固化到 EPROM中，以防程序丟失。梯形圖程序設(shè)計(jì)：按下起動(dòng)按鈕，輸入X0，電機(jī)以低速正轉(zhuǎn)，同時(shí)輸出Y4 和 Y5。按下 2 速按鈕，輸入 X1，其他調(diào)速按鈕均無信號(hào)輸入，電機(jī)以中速正轉(zhuǎn)，輸出 Y6。按下 3 速按鈕，輸入 X2，其他調(diào)速按鈕均無信號(hào)輸入，電機(jī)轉(zhuǎn)速得到疊加，輸出 Y5 和 Y6。.按下 4 速按鈕，輸入 X3，其他調(diào)速按鈕均無信號(hào)輸入，電機(jī)以高速正轉(zhuǎn)，輸出

15、 Y7。按下 5 速按鈕，輸入 X4，其他調(diào)速按鈕均無信號(hào)輸入，電機(jī)轉(zhuǎn)速得到疊加，輸出 Y5 和 Y7。按下 6 速按鈕，輸入 X5，其他調(diào)速按鈕均無信號(hào)輸入，電機(jī)轉(zhuǎn)速得到疊加，輸出 Y6 和 Y7。按下 7 速按鈕，輸入 X6，其他調(diào)速按鈕均無信號(hào)輸入，電機(jī)轉(zhuǎn)速得到疊加，輸出 Y5和 Y6和 Y7。.五、調(diào)試過程與結(jié)果運(yùn)用 GX Works2(三菱系列 PLC編程軟件 ) 編寫的梯形圖程序，編譯無錯(cuò)誤后將程序?qū)氲?PLC中。程序編寫完后首先要根據(jù) PLC的類型在對(duì)其類型進(jìn)行修改， 如：FX3U，這是我們使用的型號(hào)； 其次要確定 PLC的數(shù)據(jù)線是否有用， 在培訓(xùn)過程中我們使用三菱 PLC的小

16、組的數(shù)據(jù)線只有唯一一根是有用的， 所以當(dāng)時(shí)同學(xué)之間的互相幫助讓我感觸良深；接著就要連接目標(biāo)，確定 COM端口，保證電腦與 PLC的相連；最后在線對(duì) PLC寫入程序，執(zhí)行。六、總結(jié)與體會(huì)這次試驗(yàn)做的是 PLC在多段系統(tǒng)的調(diào)速，收獲到的東西真的是不少 , 其實(shí)一開始我們的課題是想做關(guān)于風(fēng)機(jī)節(jié)能，可能由于自身原因，怎么也搞不起來，這是后來重新尋找的課題。在設(shè)計(jì)過程中，要完整的完成這次設(shè)計(jì)主要在三個(gè)方面，一個(gè)是對(duì)于變頻器的了解，另一個(gè)是對(duì)于可編程控制器的了解，還有一個(gè)就是對(duì)于將二者靈活運(yùn)用。為了讓自己能很好的完成這次設(shè)計(jì)，我把老師給我們的變頻器資料仔細(xì)看了一遍，對(duì)于變頻器有了比較清楚的認(rèn)識(shí)，也在網(wǎng)上查閱了一些關(guān)于 PLC的資料，加深了對(duì)于PLC的學(xué)習(xí)。在最后運(yùn)行的時(shí)候，電機(jī)是成功轉(zhuǎn)了，就是在頻率上面沒有任何變化，只能請(qǐng)教老師，老師耐心地講解了參數(shù)設(shè)置， 我發(fā)現(xiàn)我們有一個(gè)漏掉了，后來補(bǔ)上，再按下運(yùn)行，控制速度，成功了！在這次設(shè)計(jì)中，還有一個(gè)很大的收獲，那就是要把自己學(xué)到的知識(shí)用本子記下來，這樣急用的時(shí)候還有幫助，這是積累經(jīng)驗(yàn)的好辦法，感老師！學(xué)習(xí)永無止境，自己應(yīng)該更加努力，不斷的學(xué)習(xí)。七、參考資料1侯文霞 .變頻調(diào)速技術(shù)在中央空調(diào)控制中的應(yīng)用J.機(jī)床電器 .2002第二期 .2 常. PLC 編程及應(yīng)用 M. ：機(jī)械工業(yè) ,2005.3 馬小軍 . 可編程控制器及其應(yīng)用 .: 東南大學(xué)