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1、华南理工大学广州汽车学院电力系统实训报告设计题目：基于PLC的直流电机调速实验专业班级： 07 电气工程及其自动化1 班学生学号 : 200730881382 学生姓名：吴晓峰同组队员：黄晓星、叶庆维陈锦辉、廖珩指导教师：马永良 2011 年 01 月 10 日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 19 页 - - - - - - - - - 2 目 录一、实训目的及要求. 11.1 实训目的 . 11.2 实训要求 . 1二、 设计步骤 . 12.1 系统工作
2、原理说明. 12.2 系统原理图及相关说明. 12.2.1系统原理图 . 12.2.2PLC调试系统相关IO 说明 . 22.2.3技术参数 . 22.2.4PID 控制框图 . 32.3 各模块的工作原理. 32.3.1开机模块 . 32.3.2增速模块 . 42.3.3减速模块 . 62.3.4保护模块 . 72.3.5停机模块 . 9三、 总结与建议 . 10四、 参考文献 . 10名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 19 页 - - - - - - -
3、 - - 1 一、实训目的及要求1.1 实训目的1、了解变频调速控制系统的构成、变频调速的原理，以及变频器的使用。2、熟练掌握 PLC控制系统的 PID编程以及模拟量输入 / 输出模块的使用。1.2 实训要求1、能实现调速系统的启动、运行和停止三种状态。驱动设备上的运行指示灯。2、电机的启动必须采取相应的控制措施限制启动电流过大的问题。3、正确显示电机电枢电流和电机转速。往相应的变量存储器写数据，就能自动在TD200文本显示器上正确显示。4、保护功能实现：确保转速不超过1600 rad/min, 电流不超过额定电流值（额定功率为 3KW ） 。5、实现开环控制，确保直流电机转速为1500 ra
4、d/min 。正文均为小四号，宋体，行距1.5 倍，首行缩进 2 字符二、设计步骤2.1 系统工作原理说明我们把直流电机调速系统分成五个模块，分别是：开机、增速、减速、保护以及停机，以西门子 S7-224XP cn PLC为核心，通过采集直流电机电枢电流和电机转速，然后进行 PID 控制运算，再通过 D/A输出 010V控制电压控制整流模块，改变D/A的输出就可以控制直流电机电枢电压，最终能达到控制转速的目的。2.2 系统原理图及相关说明2.2.1 系统原理图系统原理图，如图2.2 1 所示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -
5、- - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 19 页 - - - - - - - - - 2 图 2.2 1 调速系统原理图2.2.2 PLC 调试系统相关 IO 说明PLC调试系统相关 IO 说明I0.0 自动/ 手动方式选择I0.1 启动/ 停止I0.2 增速I0.3 减速I0.4 并网信号I0.5 电源信号Q0.0 运行指示灯Q0.1 故障指示灯Q0.2 保护出口：过流保护，高电平保护动作2.2.3 技术参数地址注解1、电机转速（远方）VW86 送远方计算机的监视参数，PLC工程量数值，无符名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - -
6、 - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 19 页 - - - - - - - - - 3 号数，最高值为 32000。2、电机电流（远方）VW88 送远方计算机的监视参数，PLC工程量数值，无符号数，最高值为 32000。3、机组状态（远方）VW90 送远方计算机的监视参数。 0：停机、1：自启动、2：空 载、3：负 载、4：待机、 5：调相4、控制变量（远方）VW92 送远方计算机的监视参数。0：转速控制、 1：功率控制5、故障告警（远方）VW94 送远方计算机的监视参数。1：信号检测故障、 2：整流系统故障、 3：过流保护动作、
7、0：正常6、反馈模式（远方）VW96 送远方计算机的监视参数。1：开环、 2：闭环7、功率增量 VW98 十进制整数。8、Ukg_temp VW100 转速控制中间变量， 存放 AQW0 值， 最高值为 32000。2.2.4 PID控制框图PID 控制框图如图 2.2.4 1 所示：图 2.2.4 1 2.3 各模块的工作原理2.3.1 开机模块开机模块梯形图如图2.3.1 1 所示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 19 页 - - - - - - -
8、- - 4 图 2.3.1 1 开机模块流程图工作原理：根据 PLC调试系统相关 IO 说明，可知 I0.0 、I0.1 、I0.5 分别表示自动 /手动方式选择、启动 / 停止和电源信号，开机的时候，必须把自动/ 手动方式选择、启动/ 停止和电源信号这三个按钮按下，才能实现开机。开机时，必须将累加器、电压输入量和保护动作量统一清零，否则会对测试数据进行干扰。2.3.2 增速模块增速模块梯形图如图2.3.2 1 和图 2.3.2 2 所示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - -
9、第 6 页，共 19 页 - - - - - - - - - 5 图 2.3.2 1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 19 页 - - - - - - - - - 6 图 2.3.2 2 工作原理：运用T37 计时器，设定发电机的转速由0r/min升至额定转 1500r/min所需要的时间为 20S，同时运用 T38 计时器，设定每 0.2S 给出一个脉冲， 然后将累加后的数据寄存在VW2 里。而手动增速增可按升速按钮，用I0.2表示，按一下就输出一个脉冲
10、 P，然而使到累加器ADD 动作，每一次动作算50 给 PLC 。2.3.3 减速模块减速模块梯形图如图2.3.3 1 所示：图 2.3.3 1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 19 页 - - - - - - - - - 7 工作原理：减速模块的工作原理跟增速模块的原理基本上是一样的，把之前累加器所累加完毕的数据进行递减，按一下降速按钮（用I0.3 ）表示，出现一个脉冲，让SUB器每一次减少50，然后算进 PLC ，同时让起保护恒速作用的M2.0 复位。
11、而自动减速程序，则是在2.3.4 保护模块保护模块梯形图如图2.3.4 1 和图 2.3.4 2 所示：图 2.3.4 1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 19 页 - - - - - - - - - 8 图 2.3.4 2 工作原理：过速保护模块：扫描测速电机输给PLC的数值寄存到 VW4 中，然后对比速度值是否大于或等于26500，若满足要求则触发M0.5，满足 M0.5 或 M6.0 时则置位M2.0，触动 M2.0 后则给 VW2 赋值为 7000
12、。对于过流保护模块，则扫描分流器输给PLC的 AIW0值，然后赋值给VW10 ，若 VW10值大于或者等于 10666时，则输出 Q0.1 （为故障指示灯）， 从而触发 Q0.2 过流保护动作。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 19 页 - - - - - - - - - 9 而当 M0.6 得电时，复位 M0.0，同时给 VW2 和 VW14 赋值为 0，从而起到清零的作用。2.3.5 停机模块停机模块梯形图如图2.3.5 1 和图 2.3.5 2 所示
13、：图 2.3.5 1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 19 页 - - - - - - - - - 10 图 2.3.5 2 工作原理：对应开机模块而言，则是将M0.0 复位，然后置位M0.2，M0.2接通后则令到 T39计时器开始计时（设其时间为6S） ；通过自动累减程序实现停机（累加器计算每次减 1000， 累减器双字节数 ACO 转换成单字节数 VW2 ） ， 自动减速程序结束后， 将 M0.2和 Q0.0 复位。三、总结与建议在这次为期 4 周的
14、实训过程中，我基本上了解了变频调速控制系统的构成、变频调速的原理，以及变频器的使用，也熟练掌握PLC控制系统的 PID 编程以及模拟量输入 /输出模块的使用。在这个实训过程中，我们小组遇到很多困难，发现理论和实际运行总是存在很大的出入，通过多次的实测和计算，我们集合大家的智慧，一步一步慢慢把整个系统设计出来，虽然还是有多地方设计的不如人意，但是我们还是努力克服困难，最后设计出来的时候我觉得非常有成就感。在编程的过程中，我感觉最难的就是保护模块与显示模块，尤其是显示模块，要通过寄存和代换一些数据，才能成功有效地在显示屏上显示数据，感觉很麻烦。不管怎么说，经过个人与组员的合作跟讨论之下，我们最终还
15、是把完整的程序写出来了，然后把它写进PLC里面，成功运行了出来，不过在过流保护还有数据显示这两个部分上，我们还有所欠缺，我会带上这些问题，希望在今后的学习和工作上能够把其弄懂。通过这么多次的实际操作和仔细设计，我对PLC有了更进一步的了解，也对电机控制有了更深的认识。四、参考文献1 吴作明 . 工业组态软件与 PLC应用技术 . 北京：北京航空航天大学出版社.2007 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 19 页 - - - - - - - - - 11 2
16、 周淑珍，高鸿斌 . PLC 分析与设计应用 . 北京：电子工业出版社，2004. 3 王玉中 . 电气控制及 PLC应用技术 . 河南：河南科学技术出版社，2006. 4 孙平. 可编程序控制器原理及应用，北京：高等教育出版社，2003. 5 王成福主编，可编程序控制器原理及应用. 北京：机械工业出版社，2006. 附录：梯形图如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 19 页 - - - - - - - - - 12 名师资料总结 - - -精品资料欢迎
17、下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 19 页 - - - - - - - - - 13 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 19 页 - - - - - - - - - 14 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 19 页
18、- - - - - - - - - 15 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 19 页 - - - - - - - - - 16 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 19 页 - - - - - - - - - 17 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 19 页 - - - - - - - - -