PLC皮帶機變頻調速設計方案

1、PLC皮帶機變頻調速設計方案第一章 引言皮帶機現(xiàn)狀隨著國民經濟的快速發(fā)展，煤礦、冶金、鋼鐵、化工、制藥、倉儲、電廠等方 面對于皮帶輸送機有了許多高新的要求。皮帶輸送機俗稱帶式運輸機，是一種連 續(xù)性的帶式運輸機械，也是一種通用的機械，它既可以運送散狀物料，也可以運 輸件式成品物料。工作過程中噪音較小、結構簡單，皮帶輸送機可用于水平或傾 斜運輸。皮帶輸送機還用于裝船機、卸船機、堆取料機等連續(xù)運輸移動的機械上。 以前的皮帶輸送機的電氣控制部分為繼電器和接觸器控制，采用手工的操作方 式，存在勞動強度大、能耗高、維護量大、可靠性能差等缺點。隨著工業(yè)大發(fā)展 繼電器控制系統(tǒng)無法達到相應的要求， 且使用元件過

2、多，因此根據(jù)不同行業(yè)不同 用戶的要求，采用PLC控制皮帶輸送機是十分必要的。采用可編程控制器（PLQ控制的優(yōu)勢采用可編程控制器（PLC控制的優(yōu)勢有如下幾條：可靠性能高，皮帶機的綜合保護裝置以 PLC控制器為核心，系統(tǒng)具有高可 靠性和強抗干擾等特點，對環(huán)境要求不高，適用于較為惡劣的工作場所。配置靈活，PLC在組態(tài)系統(tǒng)時具有極大的靈活性，極強的處理能力，以及 極大的輸入輸出I/O擴容量，當現(xiàn)場發(fā)生變化時，只需改變程序即可，因此能夠 方便靈活地進行系統(tǒng)配置，組成不同規(guī)模、不同功能的控制系統(tǒng)，即可控制一臺 單機，也可控制一條生產線，即可現(xiàn)場控制，也可遠程集中控制。設備擴展性強，PLC具有很強的組網能力

3、和擴展能力，今后可以很方便的 添加新設備，如果與計算機PC控制相結合，則功能就更高了，它既可一通過MPI 又可以通過BUS總線與其它PC系統(tǒng)相連，從而避免了以前上套設備需要更換一 套控制設備的弊端，因此節(jié)省了大量的人力和財力。維護方便，模塊連接采用插拔式接線端子排，更換和維護都相當?shù)姆奖憧?捷。變頻器在皮帶機拖動上的應用特點.專業(yè).專注.優(yōu)越的軟起動、軟停止特性。隔爆變頻器的起動、停止時間是任意可調（0-10min）的，也就是說起動時的 加速度和停車時的減速度任意可調， 同時為了平穩(wěn)起動，還可匹配其具備的S型 加減速時間，這樣可將皮帶機起停時產生的沖擊減少至最小，這是其它驅動設備難以達到的。如

4、圖1.3.1 。驗帶功能煤礦的生產運輸系統(tǒng)多以皮帶機為主， 運輸系統(tǒng)檢驗維護的主要工作是皮帶機 的檢驗維護，低速驗帶功能是皮帶機檢驗的主要要求， 變頻調整系統(tǒng)為無極調速 的交流傳動系統(tǒng)，在空載驗帶狀態(tài)下，變頻器可調整電機工作在5%-100額定帶速圍的任意帶速。平穩(wěn)的重載起動皮帶機在運煤過程中任意一刻都可能立即停車再重新起動， 必須考慮“重載起 動”能力。由于變頻器采用無速度傳感器矢量控制方式，低頻運轉可輸出 1.5-2 倍額定轉矩，因此最適于“重載起動”。功率平衡煤礦井下皮帶機系統(tǒng)多為雙滾筒驅動或多滾筒驅動，為了保證系統(tǒng)的同步性 能，首先，要求位于機頭的各滾筒應同步啟停，在某一電機故障時能使系

5、統(tǒng)停機， 同時為了保證系統(tǒng)的運輸能力，應盡量保證各滾筒之間的功率平衡。通過調整相 應兩變頻器的速度給定來調整兩電機之間的速度差，便可以任意增大或減小兩驅 動電機的電流差值的大小，因此可以通過單獨的控制系統(tǒng)控制各電機的電流值， 通過調整各電機的速度來使各電機電流值逐步趨于平衡，這便形成了 一個動態(tài)的功率平衡系統(tǒng)。自動調速、節(jié)電效果明顯對應于煤礦的特殊生產條件，有時，煤的產量是極不均勻的，當然皮帶機系統(tǒng) 的運煤量也是不均勻的，在負載輕或無負載時，皮帶機系統(tǒng)的高速運行對機械傳 動系統(tǒng)的磨損浪費較為嚴重，同時電能消耗也較低速運行大的多，但因生產的需 要皮帶機系統(tǒng)又不能隨時停車，采用單獨的控制系統(tǒng)對前級

6、運輸系統(tǒng)的載荷、本 機運輸系統(tǒng)的載荷進行分別丈量，這樣可控制變頻器降速或提前升速。對于載荷 不均的皮帶機系統(tǒng)，可大大節(jié)約電能。降低膠帶力由于采用隔爆變頻器所產生的良好起動特性，至少可降低起動力30%如在初期設計選擇膠帶強度時可降低一個標號。在實際應用過程中，由于降低了起動沖 擊，皮帶機機械系統(tǒng)的設備損耗也隨之降低， 尤其托輾及滾筒的壽命成幾倍的延 長。具有工頻轉換功能為了不影響生產，萬一有故障，可以轉換到工頻旁路工作，檢驗時間維護變頻 器。在生產需要長期全速運行時，變頻器起動后也可選擇切換到工頻運行，這樣 可延長變頻器電解電容壽命。.專業(yè).專注.圖1.3.1變頻驅動時的三相異步電動機啟動時的特

7、征曲線第二章總體方案的確定方案比較就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)、單片 機控制、工業(yè)控制計算機控制、可編程序控制器控制。繼電器控制系統(tǒng)控制功能是用硬件繼電器實現(xiàn)的。繼電器用接在控制電路中根據(jù)主電路中的電 壓、電流、轉速、時間及溫度等參量變化而動作，以實現(xiàn)電力拖動裝置的自動控 制及保護，系統(tǒng)復雜，在控制過程中，如果某個繼電器損壞，都會影響整個系統(tǒng) 的正常運行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價格不太貴，但是 控制柜的安裝接線工作量大，因此整個控制柜價格非常高，靈活性差，響應速度 慢。單片機控制單片機作為一個越大規(guī)模的集成電路、機構上包括 CPU存儲器、定時

8、器和多 種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強的控制功能，成為功控領域、 尖端武器、日常生活中最廣泛的計算機之一。但是，單片機是一片集成電路，不 能直接將它與外部I/O接口電器上、硬件設計、制作和程序設計的工作量相當大。工業(yè)控制計算機控制工控機采用總線結構，各廠家產品兼容性強，有實時操作系統(tǒng)的支持，在要求 快速、實用性強、功能復雜的領域中占優(yōu)勢。但工控機價格較高，將它用于開關 量控制有些大材小用。且其外部I/O接線一般都用于多芯扁平電纜和插頭、插座， 直接從印刷電路板上引出，不如接線端子可靠。PLC控制.專業(yè).專注.可編程序控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇， 用戶不用自已設計和制作硬件

9、裝置，只須確定可編程序控制器硬件配制和設計外部接線圖， 同時采用梯形圖語 言編程，用軟件取代繼電器電器系統(tǒng)中的觸點和熱線， 通過修改程序適應工藝條 件的變化。可騙程控制（PL。從上個世紀70年代發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng)， 起 初它主要是針對開關量進行邏輯控制的一種裝置，可以取代中間繼電器、時間繼電器等構成開關量控制系統(tǒng)。隨著 30多年來微電子技術的不斷發(fā)展，PLC也通 過不斷的升級換代大大增強了其功能。現(xiàn)在PLC已經發(fā)展成為不但具有邏輯控制 功能、還具有過程控制功能、運動控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、 連網通訊功能等多 種性能，是名符其實的多功能控制器。由PLC為主構成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、

10、 控制功能強大、性價比高等優(yōu)點，是目前工業(yè)自動的首選控制裝置。方案確定通過對多種設計方案的比較，決定選擇可編程控制系統(tǒng)，相比于繼電器系統(tǒng)， 它性能可靠性高，接線很簡單，系統(tǒng)不復雜，易于維護，性能先進，易于改造。 和單片機系統(tǒng)相比，它編程簡單，易于掌握，連線簡單。工業(yè)控制計算機控制系 統(tǒng)性能先進，但是價格昂貴，系統(tǒng)復雜，對于本系統(tǒng)而言實在是大材小用。綜上所述，本次設計應選擇PLC控制更為合理。第三章硬件設計系統(tǒng)功能設計分析隨著電力電子技術以及控制技術的發(fā)展，交流變頻調速在工業(yè)電機拖動領域得 到了廣泛應用；可編程控制器 PLC作為替代繼電器的新型控制裝置，簡單可靠， 操作方便、通用靈活、體積小、使

11、用壽命長且功能強大、容易使用、可靠性高， 常常被用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和設備的控制。 在此，本次設計就是基于PLC的變頻器 調速系統(tǒng)來控制皮帶機運動。將現(xiàn)在應用最廣泛的PLC和變頻器綜合起來主要功 能實現(xiàn)了變壓變頻調速。電機的正反轉，加減速以及快速制動等。因此，該系統(tǒng) 必須具備以下三個主體部分：控制運算部分、執(zhí)行和反饋部分?？刂七\算主要由 PLC和變頻器來完成；執(zhí)行元件為變頻器和電機；反饋部分主要為速度反饋。系統(tǒng)主要由三個部分構成，即可編程邏輯控制器件 PLC變頻器和電機。首先 通過設置給定輸入給PLC再通過PLC控制變頻器，再經由變頻器來控制電機，.專業(yè).專注.隨后將電機的轉速反饋給PLG經比較后

12、輸出給變頻器從而實現(xiàn)無靜差調速。具體如下圖所示:可編程控制器（PLQPLC的簡介PLC即可編程邏輯控制器，是整個集控系統(tǒng)的核心。伴隨著計算機技術、通信網絡技術、微處理器技術、自動控制理論以及半導體集成技術的快速發(fā)展，1969年，首臺可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller , PLQ在美國應運而生，并成功完成了對汽車制造中自動裝配線上 的試用。隨后，PLC開始廣泛應用于食品、醫(yī)療、冶金、礦廠等工業(yè)領域。PLC不 僅能完成邏輯運算控制，還可以完成模擬量、脈沖量的算術運算，可以把它看做 是專門為工業(yè)環(huán)境下應用而設計的執(zhí)行數(shù)字運算操作的電子裝置。PLC采用了典型的

13、計算機結構，主要組成部分為：中央處理器（CPU）、存儲器、 輸入/輸出（I/O）接口、I/O擴展接口和電源等部分組成。PLC的基本組成結構如 下圖所示：圖 3.2.1 PLC 的基本組成結構.專業(yè).專注.PLC 的工作原理PLC的工作方式就是一個不斷循環(huán)的順序掃描方式。運行時，首先清除I/O映像區(qū)的容，接著進行自我診斷，然后與外部設備進行通信連接，確認正常后 開始掃描全部輸入端口，獲取并存儲信號。再順序執(zhí)行程序，對輸入信號進行運 輸后，再將結果輸出給外部。每一個PLC程序，CPU都是從第一條指令開始，按 順序逐條地不斷循環(huán)掃描用戶程序直到最后一條 32。通常，PLC上電后對系統(tǒng) 進行一次初始化

14、，包括硬件初始化和軟件初始化，然后在運行狀態(tài)(RUN)下開始進行掃描。一次掃描過程分為5個階段：自診斷處理階段、通信處理階段、輸入 采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。PLC的循環(huán)掃描過程如下圖所示：STOPRUN圖3.1.2 PLC工作原理PID 算法PLC的PID控制器設計是以連續(xù)系統(tǒng) PID控制規(guī)律為基礎，經采樣將其數(shù)字化 寫成離散形式PID控制方程，再根據(jù)離散方程進行控制程序設計。典型的 PID 算法包括3項，比例項、積分項和微分項。即：輸出=比例項+積分項+微分項。 計算機在周期性地采樣并離散化后進行 PID運算，算法如下：Mn=Kc* (SPn-PVr) +Kc* (Ts/Ti

15、) * (SPn-PVr) +Mx+Kc*(Td/Ts) * (PVn-1-PVn) 比例項Kc* (SPn-PVrj):能及時地產生與偏差(SPn-PVi)成正比的調節(jié)作用， 比例系數(shù)Kc越大，比例調節(jié)作用越強，系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定精度越高，但Kc過大會 使系統(tǒng)的輸出量振蕩加劇，穩(wěn)定性降低。積分項 Kc* (Ts/Ti ) * (SPn-PVr) +Mx與偏差有關，只要偏差不為 0, PID 控制的輸出就會因積分作用而不斷變化，直到偏差消失，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，所.專業(yè).專注. 以積分的作用是消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度，但積分的動作較慢，給系統(tǒng)的動 態(tài)穩(wěn)定帶來不良影響，很少單獨使用。積分時間常數(shù) T

16、i增大，積分作用越強， 消除穩(wěn)態(tài)誤差的速度減慢。微分項Kc* （Td/Ts） * （PVn-1-PVn）:根據(jù)誤差變化的速度（即誤差的微分） 進行調節(jié)，具有超前和預測的特點。微分時間常數(shù)Td增大時，超調量減少，動態(tài)性能得到改善，但Td過大，系統(tǒng)輸出量在接近穩(wěn)態(tài)時可能上升緩慢。許多控制系統(tǒng)，可能只需要P、I、D中的一種或兩種控制類型。如可能只要求 比例控制或比例與積分控制，通過設置參數(shù)可對回路進行控制類型進行選擇。存變量分配表1、程序地址分配地址說明VD238目標速度設定存放地址VD300當前實際速度存放地址2、PID指令回路表地址名稱說明VD100過程變量（PVrj）必須在0.01.0之間VD

17、104給定值（SPn）必須在0.01.0之間VD108輸出值（Mn）必須在0.01.0之間VD112增益（Kc）比例常數(shù)，口止可負VD116采樣時間（Ts）單位為s,必須是正數(shù)VD120采樣時間（Ti）單位為min,必須是正數(shù)VD124微分時間（Td）單位為min,必須是正數(shù)PLC 的選型在PLC系統(tǒng)設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設計選型。工藝流程的特點和應用要設計選型的主要依據(jù)。PLC及有關設備應是集成的、標準的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選 型所選用PLC應是在相關工業(yè)領域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應與裝

18、置規(guī)模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功.專業(yè).專注.能表圖及有關的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和圍確定所需的操作和動 作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、 外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設計相應的控制系統(tǒng)。綜合了輸入輸出（I/O ）點數(shù)、存儲器容量、各項控制功能和機型的考慮以 及性價比等各方面的因素，在此我為該系統(tǒng)設計選擇了S7-200 PLC一臺。圖3.1.3 S7-200 PLC CPU 的外形模型圖S7-200有5種CPU奠塊、6個有12種工作方式

19、的高速計數(shù)器和兩點高速計 數(shù)器/和脈沖寬度調制器、直接讀寫的模擬量I/O模塊、先進的程序結構、靈活 方便的尋址方式以及程序化的 PID編程控制。強大的通訊功能，它支持多種通信 協(xié)議。價格是它在所有品牌在同一功能區(qū)很有競爭力的。最重要的是它還提供了完善的的網上支持。這些都為實現(xiàn)本系統(tǒng)的設計提供很好的條件和方便。例如， 高速計數(shù)器可以用來測速從而實現(xiàn)速度反饋。而本實驗中應用的輸入端口很多，綜合考慮選用S7-200系列的CPU226CN（AC/DC/1電器）作為其控制器，其中 AC/DC雄電器表示該款CPia交流電源 供電，輸入是24VDC輸出為是繼電器輸出。具本機集成了 24點輸入/16點輸出，

20、共有40點數(shù)字量I/O。它可以連接7個擴展模塊，最大擴展至248點數(shù)字量I/O 或35路模擬量I/O。CPU226E有2個RS-485通信/編程口，具有PPI通信、MPI 通信和自由方式通信能力，是具有較強控制能力的小型控制器。為了配合采集現(xiàn) 場傳感器的模擬量輸入信號，還為 PLC擴展了一個擁有4個模擬輸入模塊，1個 模擬輸出模塊的EM235.專業(yè).專注.變頻器的選擇和參數(shù)設置變頻器的選擇正確選擇通用型變頻器對于傳動系統(tǒng)能夠正常運行時至關重要的，首先要明確使用通用變頻器的目的，按照生產機械的類型、調速圍、速度響應和控制精度、 啟動轉矩等要求，充分了解變頻器所驅動負載特性，決定采用什么功能的通用

21、變 頻器構成控制系統(tǒng)，然后決定選用哪種控制方式最合適。 所選用的通用變頻器應 是既滿足生產工藝要求，又要在技術經濟指標上合理。若對通用變頻器選型、系 統(tǒng)設計及使用不當，往往會使通用變頻器不能正常的運行、 達不到預期目標，甚 至引發(fā)設備故障，造成不必要的損失。另外，為了確保通用變頻器長期可靠的運 行，變頻器的地線的連接也是非常重要的。在本系統(tǒng)中，選用了由西門子生產的通用變頻器MM420變頻器MM420為我們提供了很好的BOP空制面板具體如下圖:IEMS150.00狀愈其示150.00OI01起動變頻器悴止文裝器HOP操作面板改變電動機 的轉動方向電動機.蔓動功能訪問參效增加/減小數(shù)值3.1.4變

22、頻器面板變頻調速原理交流電機的調速一直是業(yè)界的難題，目前，使用最廣泛，效果最好的還是變 頻調速。變頻調速的本質就是改變電動機定子供電頻率，以來改變同步轉速，從而對交流電動機實現(xiàn)調速。.專業(yè).專注.交流異步電動機的同步轉速為：60 f1 n0 TOC o 1-5 h z P(3.1)交流異步電動機的軸轉速為：60 f1n no(1 s) 1 (1 s)(3.2)P轉子與定子旋轉磁場轉差率：S (3.3)上三式中：no 異步電動機同步轉速；n異步電動機的軸轉速；fi定子供電頻率；p電動機的磁極對數(shù)；s轉差率，通常為5%o定子固有角速度；轉子相應角速度。由上式(3.1)、(3.2)和(3.3)可以看

23、出，因為p與s是定值，所以，如果能連續(xù) 地改異步電動機的供電頻率fi,就可以平滑地改變電動機的同步速度及軸轉速，以此實現(xiàn)異步電動機的無級調速，這就是變頻調速的基本原理。變頻器的工作原理變頻器的工作原理是把市電(380V、50Hz)通過整流器變成平滑直流，然 后利用半導體器件(GTO GTRl IGBT)組成的三相逆變器，將直流電變成可變 電壓和可變頻率的交流電。變頻器的快速設置(1)用基本操作面板(BOP更改參數(shù)的數(shù)值。下面說明如何改變 P0003 ”訪 問級”的數(shù)值。操作步驟如下：.專業(yè).專注.篋作步驟八顯7K結臬13I1按口BL訪問參如i-O-GOC1,Ip2按ISi鍵，直到顯示出P000

24、3PQOOi加工報口叨鍵，進入參數(shù)訪問飆廣I1把4 B國或 鍵，達到所要求的數(shù)值（例如：/315俺:鍵，確認并存儲參數(shù)的數(shù)值戶POOOi11a表3.3.1 修改訪問級參數(shù) P0003的步驟（2）改變參數(shù)數(shù)值的操作為了快速修改參數(shù)的數(shù)值，可以一個個地單獨修改顯示出的每個數(shù)字，操作步驟如下：當已處于某一參數(shù)數(shù)值的訪問級（參看“用BOP修改參數(shù)”）。1）按回 （功能鍵），最右邊的一個數(shù)字閃爍。2）按0購,修改這位數(shù)字的數(shù)值。3）再按堿（功能鍵），相鄰的下一位數(shù)字閃爍。4）執(zhí)行2至4步，直到顯示出所要求的數(shù)值。5）按,退出參數(shù)數(shù)值的訪問級。（3）快速調試如果所用的變頻器剛剛出廠的變頻器，則需對它進行快

25、速調試（把參數(shù) P070CK置為1,并將P1000勺參數(shù)設為1）,試驗中用到的變頻器都已經完成了快 速調試。如表3.3.2.專業(yè).專注.參數(shù)號出廠值設置值說明P000311 ；設用戶訪問級為標準級P001001快速調試P010000工作地區(qū)：功率以KW!示，頻率為50HzP0304230380電動機的額定電壓（V）P03053.250.2 電動機的額定電流（A）P03070.750.04電動機的額定功率（KWP030800電動機額定功率因數(shù)（由變頻器部計算電機的功率因數(shù)）P000311設用戶訪問級為標準級P000407命令和數(shù)字I/OP070022命令源選擇由端子排輸入P000312設用戶訪問

26、級為擴展級P000407命令和數(shù)字I/OP070111O酸通止轉，OF聆止P070212O酸通反轉，OFF?止P000311設用戶訪問級為標準級P0004010設定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器P100021由MOP（電動電位計）輸入設定值P108000電動機的最低運行頻率（Hz）P10825050電動機運行的最圖頻率（Hz）P1120105斜坡上升時間（s）P1121105斜城下降時間（s）P000312設用戶訪問級為擴展級P0004010設定通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器表3.3.2快速調試的容注：（1）設置參數(shù)前先將變頻器參數(shù)復位為工廠的缺省設定值（2）設定P0003=2允許訪問擴展參數(shù)（3）設定電機參數(shù)

27、時先設定 P0010=1（快速調試），電機參數(shù)設置完成設定P0010=0（準備）3.4傳感器的選型與布置.專業(yè).專注.傳感器用于實現(xiàn)對皮帶輸送機運行狀態(tài)的檢測，并將數(shù)據(jù)傳送到PLG作為保護系統(tǒng)的觸角，傳感器的可靠性、靈敏性的高低直接決定系統(tǒng)保護的成敗，所以 傳感器選型在此皮帶集控系統(tǒng)中占有十分重要的地位。以下的各個傳感器均適用于煤礦井下有煤塵、瓦斯爆炸危險的環(huán)境中，也適用于煤炭、冶金、化工、建材、 交通、電力、倉儲等行業(yè)地面使用環(huán)境。 跑偏傳感器：選用型號為GEJ25-40。它有兩級信號：1級跑偏（輕跑偏）信號、 2級跑偏（重跑偏）信號，兩級信號均會使電動機停車。主要技術參數(shù)：立輾偏轉角度：1

28、級角度分為100、120、200;2級角度分為300、350、450;觸點數(shù)量：一級和二級開關的動合、動斷接點各一個；復位方式：自動復位；觸點容量：DC24V 1A。速度傳感器：選用測速發(fā)電機與可變電阻器構成回路。主要技術參數(shù)：工作電壓：AC 110V;工作電流： 0.21A;信號輸出：05 Vt壓信號；測速圍：01900r/min ；撕裂傳感器：選用型號為 GVC2Q提供堆煤檢測功能。主要技術參數(shù)：動作力：20 N6 N;工作電壓：DC 20乂工作電流： 40mA工作溫度：0 c40 C ;濕度： 95% （+25C 時）；大氣壓力：80110 kPa ;工作環(huán)境：無滴水、無顯著振動和沖擊。

29、溫度傳感器（IRTP300L紅外線測溫傳感器）主要技術指標：測溫圍0150 C;響應時間150ms距離系數(shù)8:1 ;信號輸出420mA/05V/RS485電源為DC24V探頭尺寸22mme 85mm螺紋部分18mme 16mm煙霧報警器SS-168P主要技術指標：工作電壓9VDC/12VDC ;工作電流 靜電電流小于10ua報警工作電流10 30ma ；煙霧靈敏度符合ul217號標準測試值每英尺3.2%微弱灰煙探測器有反 應；工作環(huán)境-10 C50C；.專業(yè).專注.報警音量10英尺處為85分貝；報警輸出有線方式：現(xiàn)場聲光報警/有無輸出，報警排除自動斷開無線方式：報警發(fā)射頻率 F : 315M/

30、433M ,無線發(fā)射距離(屏蔽距離)：50M ,可定制圓形尺寸 R=105mm,H=38mrg 堆煤傳感器：選用型號為 GUJ25o主要技術參數(shù)：工作電壓：9.0V25.0 V DC ;工作電流： 10 mA；動作角度：與垂直方向夾角為25;復位角度：與垂直方向夾角0 100 ;動作方向：水平方向360 0 ;工作溫度：0 c40 C ;濕度： 95%大氣壓力：80110 KPa。接近開關(Autewell LJ12A3-4-Z/BY )主要技術參數(shù)如下：電源電壓圍為：直流1030VDC交流90250VAC檢測距離4mm ;輸出電流200mA輸出模式可選NPNS開、NPNT閉、PNF開、PNF

31、閉、二線常開、二線常閉、 交流常開、交流常閉。3.5 PLC外圍硬件電路的設計與硬件電路圖PLC 的I/O點分配本設計為可調速的雙滾筒皮帶機，包含工頻運行與變頻運行兩種選擇。運行過程 如下：A.當皮帶機需要在額定轉速下運行時，可采用兩種方式：a.直接利用自耦降壓的方式啟動，電動機啟動停止后將運行在額定轉速下。這樣可以使變頻器不用一直工作，可延長使用時間。b.調節(jié)變頻器，使變頻器的電動機運行的頻率設為50HZ通過變頻器啟動后，電動機同樣會運行在額定轉速下，且利用變頻器將對電動機進行閉環(huán)調節(jié)，使電動 機運行的更加平穩(wěn)。B.當皮帶機需要運行在額定轉速以下時，一定要用變頻器啟動，先在變頻器中設定轉速對

32、應的相應頻率再啟動電路。C.當皮帶機需要停止時，會出現(xiàn)兩種狀況：a.電動機運行在工頻狀態(tài)下，應先將工頻切換成變頻狀態(tài)，然后變頻停車。b.若電動機運行在變頻狀態(tài)下，直接進行變頻停車。D.若皮帶機發(fā)生故障時，運行狀態(tài)會打斷，進行緊急停車。因此，PLC的I/O點分配如下表3.5.1與表3.5.2 。西門子 PLC S7200(CPU226).專業(yè).專注.輸入端口( I)輸出端口 (Q)I0.0工頻正轉I1.0公變變(反轉)I2.0二號溫升Q0.0一號工頻正轉(KM1Q1.0變頻器復位I0.1變頻正轉I1.1變頻復位I2.1二號過速Q0.1二號工頻正轉(KM2)Q1.1變頻啟動(KM5)I0.2緊急停

33、止I1.2一號 FR1I2.2皮帶撕裂Q0.2一號工頻反轉(KM7)Q1.2KM朝合I0.3工頻反轉I1.3一號煙霧I2.3皮帶跑偏Q0.3二號工頻反轉(KM8)Q1.3KM相合I0.4變頻反轉I1.4一號溫升I2.4皮帶堆煤Q0.4自耦降壓正轉啟動(KM6)Q1.4I0.5工頻停車I1.5一號過速I2.5變頻器報警Q0.5自耦降壓反轉啟動(KM9)Q1.5I0.6變頻停車I1.6二號 FR2I2.6Q0.6變頻正轉|停車Q1.6I0.7工頻邊變頻(正轉)I1.7二號煙霧I2.7Q0.7變頻反轉|停車Q1.7西門子PLC擴展模塊EM235候擬輸入)EM235(模擬輸出)AIW0一號轉速反饋AQ

34、W0變頻器模擬控制信號AIW2二號轉速反饋AIW4給定值AIW6備用表 3.5.1 CPU226 I/O 分布表表 3.5.2 EM235I/O 口分布表3.5.2 PLC外部接線gjm 幃 D二力主桿 mN/0.070.1J0.2 e* 00 0Z0 4s。01ID.6Q02F*Q03dOdFi n二小三時半_S. 士 爺, 工二至三t五：-品玩主把AQ” 門工p 00.6 U -/lJ 工 QQ.7 7:01 / 5fl 6/I 701 2八。Q1.372 Aty )O1.+/2 52L72 5M +一n 1一導至霎J二號 FRM、L二并融1二號溫速1互置于EtX藝注丁一_五0浜_*和*

35、/ 二_4)AIWC圖3.5.1 PLC外部接線圖3.5.2實驗總電路圖.專業(yè).專注.12L+A +iifi S + j5 NV C + C 乂， Q+ LkN 口實驗總電路圖二二q 士宣工. h圖3.5.2實驗總電路圖控制電路圖圖3.5.3控制電路圖(3)功能分析.專業(yè).專注.當按下工頻正轉按鈕時，接觸器 KM3 KM4 KM硼合，電機M1, M2F始進行正 向自耦降壓啟動。延時10S后，接觸器KM3 KM4 KM蜥開，KM1 KM測合，電動 機M1, M2F始在額定轉速下的運轉。工頻正轉指示燈亮。當按下變頻正轉的按鈕時，接觸器 KM3 KM4 KM痢合，Q0.6上電，開始10S 的變頻啟動

36、，啟動完成后，開始變頻正向運轉。變頻工作指示燈亮。當按下緊急停止按鈕時，KM1KM9有接觸器均斷開，電動機自然停止。當按下工頻反轉按鈕時，接觸器 KM3 KM4 KM!合，電機M1, M2F始進行反 向自耦降壓啟動。延時10S后，接觸器KM3 KM4 KM蜥開，KM7 KM馴合，電動 機M1, M2F始在額定轉速下的反向運轉。工頻反轉指示燈亮。當按下變頻反轉的按鈕時，接觸器 KM3 KM4 KM痢合，Q0.7上電，開始10S 的變頻啟動，啟動完成后，開始變頻反向運轉。變頻工作指示燈亮。電動機處于工頻運轉狀態(tài)，按下工頻停車按鈕，接觸器 KM1 KM2 KM7 KM8 均斷開，接觸器KM3 KM4

37、 KM刪合，接入變頻器，使電動機進入變頻停車狀態(tài)。電動機處于變頻運轉狀態(tài)，按下變頻停車按鈕，Q0.6、Q0.7兩個輸出發(fā)生復位， 進入10S的變頻停車。按下變頻復位按鈕，變頻器會發(fā)生復位。電動機處于工頻運轉狀態(tài)，按下工頻邊變頻按鈕，接觸器 KM1 KM2 KM7 KM8 均斷開，接觸器KM3 KM4 KM刪合，接入變頻器，若電動機正轉，則為 PLC俞出 端Daoc處于上電狀態(tài)，經閉環(huán)調節(jié)作用，轉速將穩(wěn)定在變頻標準值附近。同理， 若電動機反轉，則為PLC俞出端口 Q0.7處于上電狀態(tài)，經閉環(huán)調節(jié)作用，轉速將 穩(wěn)定在變頻標準值附近。若系統(tǒng)發(fā)生故障時，電動機將進行自由停車。同時 PLC俞出DQ1.3

38、有電，故障 指示燈亮。.專業(yè).專注.第四章PLC程序設計STEP 7編程軟件簡介STEP 7是用于SIMATIC S每列PLC勺可編程邏輯控制程序的標準應用軟件，本系統(tǒng)采用的PLS7-200O所以，其編程環(huán)境為SIEMENS STEP7-Micro/WIN 現(xiàn)在STEP 7PLCl序的編寫的都采用模塊化方式，通常一個控制程序會根據(jù) 功能作用與任務性質劃分為一個主程序和多個子程序。主程序的作用主要是調度 和統(tǒng)籌整個控制任務，而各個子程序則相互獨立，功能具體且專一，針對性強。這樣實現(xiàn)具體的動作就是主程序調用具體的子程序，使結構清晰、思路簡單、工 作效率高，避免了重復勞動。模塊化編程一般采用自上向下

39、，逐步分解的步驟進 行。STEP 7主要有三種編程語言：LAD（梯形圖）、FBD能塊圖）以及STL（語句表）。 因為梯形圖具有形象、直觀、簡單和實用的特點，使用最為普遍，所以本設計以 它為主要的編程語言。程序編譯完成后，通過 PC/PPI電纜把程序下載到PLC進 而與計算機通信，執(zhí)行系統(tǒng)的控制操作。PLC程序編寫PLC程序結構圖定-1停止至二數(shù)字量輸入模塊PLC的CPU模塊數(shù)字量輸出模塊圖4.2.1 PLC 程序結構圖.專業(yè).專注.4.2.2主程序程序流程圖及容4.2,2.1主程序流程圖圖4.2.2電動機正轉主程序流程圖.專業(yè).專注. 主程序i網腳neH i？tw 近 2附口口T

40、40F4UNiwffidk 1叫內皿地PQD自耦減壓啟動.專業(yè).專注.工頻停車IQ411.5變頻正轉N0.1N0i2T37I1 / |in TunI 11每10S進行一次采樣，反饋進00后辿J行PID運算從而更加接近目標給定值。Ndwvik 9 TOC o 1-5 h z T37MQ5HIC )-30HMwnK 10T3ZMOLEIIC)N etwoek 111I二列口.1廊HIIE4MC.5.專業(yè).專注.變頗復位di o( )變頻復位*14I工厥妾去照比而M2.2C S )1M26C g )IN3.GM s)1同質15M3GM03-史1|1 / (JlFI TON 103- FT 100m.

41、專業(yè).專注.專業(yè).專注.專業(yè).專注.4.2.3 子程序部分.專業(yè).專注.4.2.4 中斷程序AW?.專業(yè).專注.AT CHEH ENO)1IMT_O-IOINTEMIT( EN|)AIWO輸入值標準化4.3軟件仿真利用西門子仿真軟件對各種狀態(tài)進行模擬仿真，仿真結果如下: (1)不上電狀態(tài)(Q0.0Q1.3均沒輸出)上附k no 配土on.專業(yè).專注.Matwcrt 22X 3(2)閉合KM6 KM3 KM4：頻自耦正向啟動Q0.5、Q1.2、Q1.3 導通。1=1。;。0=10.10=10 20=11,1 GMQ3 A。=1151 =W.OTH1*1PI1411 .專業(yè).專注.SIEMENSS

42、IMATICS7-00POfiTO POPTl4|puni it 北 ik it ft it n=FL F，= tn it it n it a n n n it i(3)工頻運行(10S延時啟動后)Tl1()“Mork 2i0123456701 2 3456701 23 4 567(4)變頻運行.專業(yè).專注.3SIEMENS到RUMr 1K KK KIK K K K KK K K Kit n 兼段重 n it it it mu t n it n n n 北北 mi 0 1234567012345G7IU1?345E7(5)工頻停車(按下I0.5 ,刀開關)SIMATKS7-20O SFRUNi

43、STOP.專業(yè).專注.(6)變頻停車(按下I0.6 ,刀開關)(7)工頻變變頻= M2*G)!S )0123156701234567 0 1234567.專業(yè).專注.Network 20I 0*10.50*10.7尸l1.1I I（）Nttwork 21-3=M：.O。二1 一之0*U2.1I I0U2 2T -：=.： iNmNwsrk 22口邛4口=Q1*：3：=.：=0=W2.ST IT MWfgric 23010.6OM3.303由f T f ）0113.4-1 I-5M3產注M3#-1 I-Network 240=M3 00=CL1T I ?.專業(yè).專注.S：EMEMSSI MATI

44、CS7-20CsrFUb1STOPP0RT1POfiTUit皺北北ik(9)變頻器復位0123456 7 01234567D1 2345G7(10)故障發(fā)生.專業(yè).專注.MlRW 3!O1 4Tl()W1.4-I 1c=r.s-1 I-I I-0=l：.4T 1.專業(yè).專注.4.4 PID 參數(shù)整定PID參數(shù)整定方法就是確定調節(jié)器的比例系數(shù) P、積分時間Ti和和微分時間 Td,改善系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性，使系統(tǒng)的過渡過程達到最為滿意的質量指標要 求。一般可以通過理論計算來確定，但誤差太大。目前，應用最多的還是工程整 定法：如經驗法、衰減曲線法、臨界比例帶法和反應曲線法。經驗法又叫現(xiàn)場湊試法，它不需要進行事先的計算和實驗，而是根據(jù)運行經驗, 利用一