控制系统课程设计-基于PLC的电机调速控制系统(7页).docx

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1、-控制系统课程设计-基于PLC的电机调速控制系统-第 7 页控制系统课程设计项目名称:以西门子S7-200为核心的电机速度监控系统学生姓名 / 学号:指导老师: 级 电气133专业名称 电气工程及其自动化提交日期 2016 年 12月 15 日答辩日期 2016 年 12月 15日一、 系统整体功能说明及软硬件选型1、通过PLC控制变频器,实现远程方式控制控制鼠笼式异步电动机的正反转及速度。2、将编码器中与转速相对应的输出电压采集到PLC中。3、通过PLC编写PID控制程序,控制电机的转速。4、应用触摸屏组态软件设计控制系统的界面,与PLC进行动态连接,可在界面中控制电机的转速,显示变频器的频

2、率、电机的正反转状态、实际转速等。5、设置电机的正常转速范围(上、下限),当电机转速超出正常范围时,停机并报警,并可复位报警信号。6、软硬件选型说明表如下:序号名称数量备注1西门子PLC编程软件STEP7软件2MCGS组态软件软件3PLC1台S7-200PLC4变频器1台欧姆龙变频器3G3JV 5电机1台鼠笼式电动机6下载电缆1根7通信电缆1根PC/PPI+二、 I/O点与输入输出设备对应关系表PLC与变频器对应接线表PLC端口变频器端口备注Q0.0S1控制电机正转Q0.1S2控制电机反转1LSC提供频率指令电源VFRV为PLC模拟电压输出端,FR为变频器模拟电压接收端(0-10V)MFC公共

3、端互连组态软件与PLC通信关系表组态参数PLC各寄存器备注正转按钮写M0.0控制电机正转反转按钮写M0.1控制电机反转电机转速输入写 VD0同步输入修改电机转速电机频率读 VD2实时显示电机频率电机转速读 VD4实时显示电机当前转速另外,变频器U、V、W端口分别接电机A、B、C三相,如图:三、 系统的原理图,包括主电路和控制电路。PC组态软件运行窗口西门子S7-200PLC欧姆龙变频器3G3JV鼠笼式异步电动机带有电压模拟输出的测速表四、 软硬件相关设置的说明1、 软件相关设置:MCGS组态软件与西门子s7-200PLC连接相关设置如下:2、 欧姆龙变频器参数设置:n01=08;n02=01;

4、n03=02;n32=0.4五、 程序功能的详细说明1、MCGS组态设计,设计的界面以及功能如下:(1)电机运转前必须先输入转速(例如800 r/min)然后点击正转或反转按钮,为了安全,在电机转向切换时,先按停止,待电机停下再进行转向变换。(2)该组态设置了电机转速报警,大于上限值(例如 |1200| r/min)时停机报警。(3)该组态可精准转换编码器转速对应频率。(4)PID控制参数于PLC程序中编好,采用效果最好的一组。(5)各参数设置详见上文第四硬件设置部分。2、西门子s7-200PLC原程序详细说明如下:(见下页)(1)主程序详解: /调用子程序SBR_0,初始化PID模块 /控制

5、电机正转 /控制电机反转(2)子程序SBR_2详解/将输入转速转化为01的大小,并保存至AC1(3)子程序SBR_0详解(PID模块初始化): /过程变量值PVn=0.75 /比例项增益Kc=50.0 /采样周期Ts=0.1s/积分时间常数 T1=10.0min /微分时间常数 Td=0.0 /将SMB35定时器 设置为100ms /使能、调用中断程序(4)中断程序INIT_0详解: /将模拟量输入值AIW0 转换为双整数 /将AC0双整数转换为 实数 /AC0/285.0=实际频率 保存至VD2 /AC0/10.81=实际转速 保存至VD4 /AC0/32000=“-1-1” /判断AC00

6、 若小于,则乘以 -1,变正数 /将AC0的值传送到VD100 过程变量值PVn处 /调用子程序SBR_2 /将AC1的值传送到VD104 给定值SPn处六、 调试过程:调试阶段的问题分析,解决措施,测试记录以及结果分析。1、 使用变频器直接控制转速,测得的一组实验数据如下表:转速V(r/min)模拟电压输入U(v)VIW0(AD转换值)VIW0/V(倍数)3061330010.786022650010.798933965010.80119041286010.81148351609010.8417285.831873010.84分析数据可得:(1) AD转换值与实际转速倍数大约在10.81;(

7、2) 1728r/min为最大转速,对应VIW0为18730;(3) 输入转速V/最大转速Vmax-“0-1”;(4) “0-18730”*1.7084-“0-32000”。2、由数据分析换算关系,可用于程序编写设计使用,使调速、速度监控更加准确。七、 小组成员收获体会、系统存在的问题和进一步的改进意见1、小组成员分工:(1)卢泽涛主要负责PLC程序设计编写;(2)吴钟森主要负责MCGS组态界面设计;(3)夏杰东主要负责硬件接线,变频器参数设置;(4)三人合作一起完成调试阶段,数据记录,问题分析,解决措施,改进建议,报告撰写等。2、 系统存在的问题及进一步改进:目前电机转速波动较大,在50r/

8、min左右。改进意见:可以在采样时进行滤波,即提高中断采样速度,每10才采样值相加,再去平均值,可较好的抑制波动。3、成员收获体会:(1)卢泽涛:本次课程设计我主要负责PLC程序编写,设计系统整体原理思路,撰写报告等。从本次控制系统的课程设计中,我对西门子s7-200的编程指令,功能模块(PID指令),系统原理设计等更加熟悉了,对变频器的基本参数设定、对MCGS组态界面设计,搭建与PLC的通信也有了一定的了解。基本掌握了使用组态PLC变频器的闭环PID系统控制。 总的来说,本次课程设计的编程技术,参数设定,通信技术以及报告的撰写我有学习到东西,收获颇丰!(2)吴钟森:随着老师验收结束,课程设计

9、也告一段落。在课程设计过程中,我体会颇多、收获颇多。这次控制系统课程设计内容是用西门子PLC做一个闭环调速的的电机控制系统,并使用组态软件实时操控电机。在确定课题后,当天晚上就翻查变频器说明书和PLC课本,自学PLC模拟量的使用以及组态软件的使用,确定大致的进度表,因为我觉得对待设计项目,必须树立一个严谨的态度,认真对待。次日先进行了变频器测试,直接用变频器控制鼠笼式电机,用旋钮调速。测试完就和组员讨论具体接线,我们之所以先确定接线,是为了方便同步进行组态软件的通信设置,这点细节也就成为了我们组进度较快的决定性因素。在完成基本编程任务后,我就主要负责组态搭建任务了。在自学组态的过程中,我遇到了

10、很多困难,通信失败,实时数据库理解有误。于是我请教老师,在老师的解说下逐渐摸索到要领,最后担起演示控制系统的任务。本次课设不仅巩固了了PLC的知识,还学习了组态的使用,掌握了欧姆龙变频器远程操作原理,提高了自身的学习能力,与组员共同解决问题的过程也感受到了喜悦。今后也将以严谨的态度对待各种挑战。(3)夏杰东:在这次课程设计中,我主要负责的是一些辅助性的工作,在贡献方面来说没有其他两位组员大,可是学到的东西同样很多,以前面试的时候提起PLC,专业人员都会说到触摸板,我当时连触摸板是什么概念都不太清楚。通过这次课程设计,让我学会了组态的使用,也了解触摸板对PLC的控制和使用,相信对我日后和工作和学习有很大的帮助。

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