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1、无 锡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书无锡职业技术学院毕业设计（论文）题目基于E-700系列变频交流系统的PLC控制系统设计（软件）英文并列题目 Design of PLC control system based on E-700 series frequency conversion AC system (software)院系班级学生姓名学号指导老师（1）职称指导老师（2）职称答辩委员会主任主答辩人1无 锡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书无锡职业技术学院毕业设计开题报告（2013 届）题 目 基于E-700系列变频交流系
2、统的 PLC控制系统设计（软件） 指导教师 系 班 级 学 号 姓 名 二一六年三月八 一、选题的意义 “基于E-700系列变频交流系统的PLC控制系统设计（软件）”课题以电机交流变频控制为研究对象，在变频控制转速以及正反转为研究背景，在多次试验和素材为基础的条件下完成。而PLC控制技术可以让调速控制更准确稳点和快速。二、研究的主要内容，拟解决的主要问题（阐述的主要观点）本课题主要内容有：E-700系列变频交流系统控制任务分析研究，E-700系列变频交流系统电气系统设计，E-700系列变频交流系统PLC硬件设计，E-700系列变频交流系统PLC软件及触摸屏工程设计，E-700系列变频交流系统安
3、装调试。拟解决的主要问题是：变频交流系统控制任务书，相关电气原理图与接线图，元器件清单，PLC原理图、外围接线图、驱动器接线，PLC控制程序，触摸屏工程，系统安装调试报告。三、 研究（工作）步骤、方法及措施（思路） E-700系列变频交流系统的PLC控制系统设计（软件），配置了人机界面，485通讯控制，可编程逻辑控制器以及三菱变频器所带动的线路图和电机 课题实施主要步骤为： 1：通过软件绘制一个带有按钮的人机界面（485通讯包含485正，485负） 2：plc编程（难点：通过网线而不是输出口连接） 3：变频器连接（参数设置控制调速与plc连接） 4：补充变频器与电机之间联系的线路图四、 毕业论
4、文（设计）提纲第1章 引言。主要内容为课题简介、预期成果、课题实施思路等。第2章 目录表第3章 人机界面的绘制选择，plc程序的设定，线路图的绘制第4章 通电调试第5章 课题小结。主要介绍课题成果与成效、存在问题及改进措施等。五、 主要参考文献PLC与变频器的RS_485串行通信控制_周宇PLC与变频器的通信控制_蒋金周PLC与变频器间的通信实现_黄金凤S7_200PLC与Danfoss变频器自由口通信的实现_孙晓明三菱变频器FR-E700 使用手册(应用篇)THMDTK-1型 电气原理图西门子触摸屏选型样本（后续添加）指导教师意见：签名：2010年 月 日系毕业设计（论文）工作指导小组意见：
5、 签名：年 月 日二级学院(直属系)毕业设计（论文）工作领导小组意见：签名：年 月 日 毕业设计（论文）任务书2016年 2 月 29 日毕业设计（论文）题目基于E-700系列变频交流系统的PLC控制系统设计（软件）题目来源自拟指导教师职称所在部门数控设备应用与维护系学生姓名学号班级数控设备11332课题需要完成的任务任务序号任务内容任务成果（论文附件）1E-700系列变频交流系统控制任务分析研究变频交流系统控制任务书2E-700系列变频交流系统电气系统设计相关电气原理图与接线图，元器件清单3E-700系列变频交流系统PLC硬件设计PLC原理图、外围接线图、驱动器接线4E-700系列变频交流系
6、统PLC软件及触摸屏工程设计PLC控制程序，触摸屏工程5E-700系列变频交流系统安装调试系统安装调试报告课题计划安排序号内容时间安排1熟悉毕业设计要求，三菱E-700系列变频交流系统结构、运动要求。2016.2.29-2016.3.62E-700系列变频交流系统控制任务分析，完成控制任务书。2016.3.7-2016.3.133E-700系列变频交流系统控制系统电气系统设计2016.3.14-2016.3.204E-700系列变频交流系统控制系统PLC硬件设计2016.3.21-2016.4.35E-700系列变频交流系统控制系统PLC软件及触摸 2016.4.4-2015.4.176毕业设
7、计论文写作及资料整理，答辩准备2016.4.18-2016.4.22计划答辩时间2016年4月23日、24日课题申报（指导教师）签名： 开题意见（学生）签名： 答辩小组审核意见签名： 摘要 近年来，便随着电力电子技术，计算机技术和自动控制技术的迅速发展，交流传动和控制技术成为目前发展最快的技术之一，电动机的调速也从继电器转变为PLC控制变频器调速。这种方式主要通过程序来控制的，从而实现自动控制。本文所研究的电机调速采用PLC控制变频器，充分发挥可编程控制器的可靠性、灵活性、通用性、扩展性等优点，再通过人机界面控制PLC来实现电机的多级调速，期间并通过RS485传输技术建立PLC与变频器的通讯进
8、而完成PLC控制变频器调速系统的方案设计，同时对软硬件调试。该设计具有思路明确、可靠性高、稳定性强等特点，并通过调试实现上述功能。 关键词：人机界面 交流调速系统 变频技术 异步电机 PLC控制技术 Abstract In recent years, with the power electronic technology, the rapid development of computer technology and automatic control technology, ac drive and control technology to become one of the fast
9、est growing technology at present, the speed of the motor is from relay to PLC control frequency converter speed control. Mainly through the program to control this way, so as to realize automatic control.This paper studied adopting PLC to control frequency converter motor speed, give full play to t
10、he reliability of the programmable controller, and the advantages of flexibility, generality, extensibility, again through the man-machine interface control PLC to implement the multistage speed of the motor, and through the RS485 during transmission technology of PLC and frequency converter communi
11、cation and then complete the PLC control of frequency converter speed control system design, and the hardware and software debugging. This design has ideas clearly, high reliability, strong stability and other characteristics, and realize the function through debugging.Keywords: human-computer inter
12、face ac asynchronous motor speed regulation system of frequency conversion technology of PLC control technology 目录叙述第一章 三菱变频器的叙述1.1三菱变频器的简介1.2 三菱E700变频器的操作板1.3 三菱E700变频器的接线总图第二章 三菱变频器的运用2.1三菱变频器面板操作重要参数简介第三章 可编程控制器（PLC）的简介3.1 PLC的定义和发展史3.2 PLC的基本组成和工作原理3.3 PLC的特点3.4 PLC的硬件组成3.5 PLC的软件组成（重点介绍）第四章 三菱变
13、频器与西门子PLC的通讯4.1变频器与plc的连接4.2 通讯协议4.3PLC 与变频器的通讯格式4.4变频器的通讯参数设置4.5PLC 的编程（问题？ 老师给与解答）4.6应注意的问题第五章 触摸屏与PLC的联机应用5.1触摸屏的选型5.2触摸屏组态软件介绍5.3设计触摸屏窗口5.4 PLC的编程（详细见4.4）第六章 联机调试6.1 接线外部总图6.2 安装系统及接线注意事项6.3 调试结果测定结论致谢参考文献 叙述 随着工业控制要求的不断发展，对电机的速度控制要求也越来越高，一般都需要进行闭环控制。交流电机调速的方法有很多，调压串级滑差变频等方式都不同程度地应用于各种各样的工控领域。随着
14、变频技术的发展，变频器越来越多的被应用于调速场合。可编程控制器是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置，将PLC应用于交流变频调速，不仅可靠性高，易于操作，而且还能降低能耗，节约能源。 三菱,在自动化领域应该是个相当有声誉的品牌，PLC、人机界面、变频器、伺服产品以及自动化仪表等等都是三菱公司的优势产品,在各行业中也都赢得了良好的口碑。 三菱变频器以其稳定的性能,丰富的功能,良好的力矩特性,以及较高的性价比,在变频器市场占据着重要的地位。并以其强大的品牌效应,在中国的市场份额也是在逐年增长。 本文所研究的交流电机调速系统采用PLC来控制变频器调速
15、，充分发挥可编程控制器的高可靠性、灵活性、通用性、扩展性等优点，通过PLC的开关量输入输出模块控制变频器的多功能输入端、实现电机的多级调速，期间并通过RS485传输技术建立PLC与变频器的通讯进而完成PLC控制变频器调速系统的方案设计和全部的控制系统设计。 第一章 三菱变频器的概述1.1三菱变频器的简介 三菱变频器是以电力电子技术、微电子技术和现代控制理论在交流调速系统中的应用基础上发展起来的智能型的调速设备。变频器不仅调速平滑、范围大、效率高、启动电流运行平稳，而且节能效果明显。变频器作为一种新型的调速节能设备，是目前最简便得一种速节能方式。 三菱变频器是通过对电力半导体器件的通断控制将电压
16、和频率固定不变的交流电电源变换为电压或频率可变交流电的电能控制装置。在实际应用时，不仅要实现调速，还要求调速系统能满足机械特性和调速指标。1.2 三菱E700变频器的操作板 如图1-1三菱E700变频器的操作面板1.3 三菱E700变频器的接线总图 第二章 三菱变频器的运用2.1三菱变频器面板操作重要参数简介 （1）Pr.79 操作模式选择 变频器的操作模式可以用外部信号操作 也可以用PU(旋钮 RUN 键)操作任何一种操作模式都可固定或组合使用（2）参数清零 （3）把Pr.30的设定值从 0 变到 1Pr.30 扩张功能显示选择 的设定值为 1 时 扩张功能参数有效。 第三章 可编程控制器（
17、PLC）的简介3.1 PLC的定义和发展史定义：PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 发展史：在可编程序控制器问世之前，继电器接触器控制在工业控制领域中占有主导地位。继电器接触器控制系统是采用固定接线的硬件实现控制逻辑。如果生产工艺发生变化，就必须重新设计，改变硬件机构，这样造成时间和金钱的浪费。另外，大型控
18、制系统用继电器接触器控制，使用的继电器多，控制系统的体积大，耗电多，工作频率低等缺点，为了解决这些问题，早在1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司，为了适应汽车型号的不断翻新，提出要用一种新型的控制装置取代它，为此，特定以下10项公开招标的技术要求，即：（1）编程简单方便，可在现场修改程序。（2）硬件维护方便，采用插件式结构。（3）可靠性高于继电器接触器控制装置。（4）体积小于继电器控制装置。（5）可将数据直接送入计算机。（6）用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。（7）输入可以是交流115V。（8）输出为交流115V，能直接驱动电磁阀，交流接触器等。（9）通用性强，扩展方便。（10）
19、成本上要有竞争力。也正是应为如此才加快了plc的发展。 当然它经历了可编程序 矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC（英文全称：Programmable Logic Controller）和 可编程序控制器PC几个不同时期。为与个人计算机（PC）相区别，现在仍然沿用可编程逻辑控制器这个老名字。3.2 PLC的基本组成及工作原理 PLC是以微处理器为核心的结构，其功能的实现不仅基于硬件的作用，更要靠软件的支持。FX系列PLC是由基本单元、扩展单元及特殊功能单元构成。基本单元包括CPU、存储器、I/O接口部件和电源，是PLC的主要部分。扩展单元是扩展I/O点数的装置，
20、内部有电源；扩展模块用于增加I/O点数和改变I/O口点数比例，内部电源，由基本单元和扩展单元供给。扩展单元和扩展模块内无CPU，必须与基本单元一起使用。特殊功能单元是一些特殊用途的装置，如进行模拟量控制的A/D、D/A转换模块，高速计数器模块（HC），过程控制模块（PID）等特殊功能单元。PLC的工作原理与计算机相比有较大的不同，PLC从0000号存储地址所存放的第一条用户程序开始，在无中断或跳转的情况下，按存储地址号递增的方向顺序逐条执行用户程序，直到END指令结束。然后再从头开始执行，并周而复始地重复，直到停机或运行（RUN）切换到停止（STOP）工作状态。PLC对输入、输出信号的处理与微
21、型计算机不同：微型计算机对输入、输出信号实时处理，而PLC对输入、输出信号是集中批处理。3.3 PLC的特点PLC是综合继电器接触控制的有点及计算机灵活、方便的优点而设计制造和发展 的，这就使PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点： （1）可靠性高，抗干扰能力强。 （2）配套齐全，功能完善，适用性强。 （3）易学易用，深受工程技术人员欢迎。 （4）系统设计、建造工作量小，维护方便。 （5）体积小，重量轻，能耗低。3.4 PLC的硬件组成主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。其中CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元式连接现场输入/输出设备
22、与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机的外设连接。3.5 PLC的软件组成系统程序由PLC制造厂商设计编写的，并存入PLC的系统存储器中，用户不能直接读写与更改。系统程序一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序、监控程序等。 PLC的用户程序是用户利用PLC的编程语言，根据控制要求编制的程序。在PLC的应用中，最重要的是用PLC的编程语言来编写用户程序，以实现控制目的。由于PLC是专门为工业控制而开发的装置，其主要使用者是广大电气技术人员，为了满足他们的传统习惯和掌握能力，PLC的主要编程语言采用比计算机语言相对简单、易懂、形象的专用语言。 PLC编程语言是
23、多种多样的，对于不同生产厂家、不同系列的PLC产品采用的编程语言的表达方式也不相同，但基本上可归纳两种类型：一是采用字符表达方式的编程语言，如语句表等；二是采用图形符号表达方式编程语言，如梯形图等。1.梯形图语言梯形图语言是在传统电器控制系统中常用的接触器、继电器等图形表达符号的基础上演变而来的。它与电器控制线路图相似，继承了传统电器控制逻辑中使用的框架结构、逻辑运算方式和输入输出形式，具有形象、直观、实用的特点。因此，这种编程语言为广大电气技术人员所熟知，是应用最广泛的PLC的编程语言，是PLC的第一编程语言。2. 语句表语言这种编程语言是一种与汇编语言类似的助记符编程表达方式。在PLC应用
24、中，经常采用简易编程器，而这种编程器中没有CRT屏幕显示，或没有较大的液晶屏幕显示。因此，就用一系列PLC操作命令组成的语句表将梯形图描述出来，再通过简易编程器输入到PLC中。虽然各个PLC生产厂家的语句表形式不尽相同，但基本功能相差无几。3. 逻辑图语言逻辑图是一种类似于数字逻辑电路结构的编程语言，由与门、或门、非门、定时器、计数器、触发器等逻辑符号组成。有数字电路基础的电气技术人员较容易掌握。4. 功能表图语言功能表图语言（SFC语言）是一种较新的编程方法，又称状态转移图语言。它将一个完整的控制过程分为若干阶段，各阶段具有不同的动作，阶段间有一定的转换条件，转换条件满足就实现阶段转移，上一
25、阶段动作结束，下一阶段动作开始。是用功能表图的方式来表达一个控制过程，对于顺序控制系统特别适用。5. 高级语言随着PLC技术的发展，为了增强PLC的运算、数据处理及通信等功能，以上编程语言无法很好地满足要求。近年来推出的PLC，尤其是大型PLC，都可用高级语言，如BASIC语言、C语言、PASCAL语言等进行编程。采用高级语言后，用户可以像使用普通微型计算机一样操作PLC，使PLC的各种功能得到更好的发挥。 第四章 三菱变频器与西门子PLC的通讯 4.1变频器与plc的连接 plc s7-200与三菱变频器通信采用rs485接口的串行方式。s7-200侧为九针接口，三菱变频器为rs485端子，
26、采用二线式连接。4.2 第五章 触摸屏与PLC的联机应用 5.1触摸屏的选型 人机界面是操作人员跟控制系统间进行对话和信息交换的专用设备。我的毕业设计选用Smart 700 IE触摸屏。它采用800480的高分辨率宽屏设计，64K色真彩色现实，节能的LED背光设计，高速外部总线，64MB的内存，400MHZ主频高端ARM处理器，所以画面切换更加快速流畅，同事它也支持趋势图、配方管理和报警功能，他的PackGo功能可以轻松实现项目更新和维护，32中语言的支持，5中可以在线进行转换。Smart 700 IE的价格在1000元左右，性价比很高。Smart LINE IE使用WinCC flexibl
27、e2008SP4组态。 Smart 700 IE集成的以太网端口和串口（RS-422/485）能自适应的切换，用以太网下载项目文件方便快速，串口通信速率最快高达187.5kbit/s，通过串口能链接S7-200和S7-200SMART。 5.2触摸屏组态软件介绍 组态软件又称组态监控软件系统软件，指一些数据采集与过程的专用软件。他们处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，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的通用层次的软件工具。他们的应用领域很广可以应用于店里系统，化工等领域的数据采集与见识控制以及过程控制等诸多领域。本次采用WinCC flexible Standard，工作界面如下图： 5.3设计触摸屏窗口