PLC与变频器控制电机多段速

成绩电气工程系统设计报告书题 目 基于PLC、变频器控制电机的多段速院部名称机电工程学院专业电气工程及其自动化班级11电气（一）班组长姓名周颖同组学生静洪润娜设计地点工科楼设计学时2周指导教师旭明等金陵科技学院教务处制目录一、设计任务和要求1二、设计思路 1三、系统硬件设计13.1 PLC13.2变频器33.3 I/O 接线图设计9四、系统软件设计104.1 系统流程图 104.2 程序编制步骤 10五、调试过程与结果 14六、总结与体会 14七、参考资料14八、附录15一、设计任务和要求电气工程系统设计是考察学生利用大学学过的专业知识，进行综合的系统方 案设计并最终完成系统硬件连接和软件调试，能够使学生对电气工程与自动化的 专业知识进行综合应用，培养学生的自主学习能力、工程实践能力、创新能力和 团队协作能力，撰写一篇符合规的设计说明书或技术总结报告文档，并参加答辩 为后续的毕业设计奠定基础。要求完成的工作量包括：1) 搭建所设计的系统硬件电路，完成系统调试，实现设计功能，并在验收 现场演示运行效果。2) 设计结束，对设计成果进行五分钟 PPT 汇报，并参与答辩。3) 设计结束，上交开题报告书及技术报告等相关设计材料。二、设计思路M控制信号控制台FX3U-64MPLCA700变频器本系统主要由控制信号、控制台、PLC、变频器、三相电动机组成，由图可 知，本文通过PLC控制变频器达到变频调速的目的，从而实现交流电机的正转、 起停、加速、减速控制以及速度的调节，并且能够在在控制台上进行操作，控制 电机调速。用PLC、变频器设计一个电动机的七速运行的控制系统。其控制要求如下：按下起动按钮，电动机以 15Hz 速度正传，按下功能 2 速键后转为 20Hz 速 度运行，按下功能3速键转为35Hz速度运行，按下4速键转为40Hz速度运行， 按下 5 速键变为 55Hz 速度运行，按下 6 速键变为 60Hz 速度运行，按下 7 速键 以频率为 75Hz 速度运行，也可进行减速调节，按停止按钮，电动机即停止。三、系统硬件设计3.1 PLC基本结构：本次实践采用的PLC型号为FX3U64M。可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：电 源、CPU运算和控制中心、存储器、输入输出接口电路、编程器。 电源电压：AC100240V 电源电压允许围：AC85264V额定频率：50/60HZ允许瞬时停电时间：对10ms以下的瞬 时停电会继续运行。电源电压为AC200V的系统时，可以通过用户程序,可在10100ms之间更改。电源保险丝：250V 3.15A冲击电流：最大30A 5ms以下/AC100V,最大65A 5ms以下/AC200V 消耗功率： 45W DC24V供给电源：600mA以下 DC5V置电源：500mA以下 输入形式：漏型/源型 输入点数： 32输入的连接方式：拆装式端子排（M3螺丝） 输入信号电压： AC 电源型： DC24V 10% DC 电源型： DC16.828.8V 输入阻抗:X000X005(3.9K Q) X006X007(3.3K Q) 输入信号电流： X000X005(6mA/DC24V) X006X007(7mA/DC24V) ON 输入感应电流：X000X005(3.5mA 以上)X006X007(4.5mA 以上) OFF输入感应电流：1.5mA以下输入信号形式：无电压触点输入 漏型输入时：NPN开集电极型晶 体管源型输入时：PNP开集电极型晶体 管输入回路隔离：光耦隔离输入动作的显示:光耦驱动时面板上的LED灯亮输入回路结构图 输出种类：继电器 输出点数： 32输出的连接方式：固定式端子排（M3螺丝）拆装式端子排（M3螺丝）外部电源：AC240V以下 最大电阻负载： 2A/1 点 每个公共端的合计负载电流如下:输出1点/I个公共端：2A以下输出4点/1个公共端：8A以下输出8点/1个公共端：8A以下最大感性负载：80VA最小负载：DC5V 2mA开路漏电流：无 输出响应时间：约 10mS 回路隔离：机械隔离输出动作的显示：继电器线圈通电时面板上的LED灯亮 输出回路结构图3.2 变频器本次实践采用的变频器型号为FR-A700。将电网电压提供的恒压恒频转换成 电压和频率都可以通过控制改变的转换器，使电动机可以在变频电压的电源驱动 下发挥更好的工作性能。RHRMRL频率001H1010H2011H3100H4101H5110H6111H7当然上图只是 PLC 与变频器的原理接线图，仅仅是对频率改变的接线图， 在具体的实践上端子STR （反转）、STF （正转）要与PLC的输出端相连。我们 的实验中不需要电机反转，所以多接了 STF。通过对 RL、 RM、 RH 置数，可以得到 23=8，除去“0、 0、 0”的可能性， 一共有七种频率，这就是我们要实现的七段速。380V三相电机和变频器都是 380V 供电，对于平常觉得 220V 都是高压的我们来 说，380 更是高压中的高压，所以我们要小心小心再小心。可是小心太过就会出 现小错误，接线时没有拔掉插头（380V啊，没拔掉也是蛮拼的），只把空气开关 断掉了，由于线头问题，导致空气开关短路，火花好吓人，这个教训我是吸取了， 下次一定要把电源断了！接线S屯山控制电路I乔I02:血行中4貯忡电J过鱼載回10(+5VJ卫II倾串设定逐及如童过雪 阿檔看I更川沖WRI.111SL121Pf.73 Pr.671可以克爱圧 干除入U用.卷品脛电任冗 讹输丸切堆布丟力测时尿 茂話凯豊TX初的电诟-1喪油矶阳豊H世尺JE时 yiumii.ni, svLfis脚用输入端于分配 CPr. 195 Pr. Ulfi) 可馭改匹诵子功能椀艇如抠地、脑 L TD-2-1接线2. L f議子接线图汪盘*干抗可楼导玫萌保动n：扯勺-所取悟号践要需动力线ig臥上.*棲扯时不安卄变轉巻内習下电线册屈.电SS切即可能令号致斥常-E.垢暹动柞塔牛.请球持变強豈的质洁, 左挖制抵上枯II时常銷嗒注R不.W炉掉也査扩4内旳：苗出沖有曲托二；腔削回嘶入馆号不Jt许输人电JB正转3.阪护起蜻山留咼还逍岸共电切币將脅曲篇SWB式书2贞徒选|艺“祈61停止:詔刚is于也町霰库为fifipEM于1硼.tiASt人仑具话Wi助戦入R5-iB5Xh 子lDC42Oi胡初堵佰览送誣尿铁尿桎收從牛栓口 2选譬按口 j:内逛件 :违捋用播口斥巍蓉5V富许负就审漁1艰 咗乐刘的电间X i.FRHiHR- ft LfF PR-P.的打跻片.0.4 -T.SK：-端平 iPMlO -?, ATHHttl4IU 的过背tft坏.览岸ilfi电寻 质林湖E起动自邑 悔祷邀择出推量电值曲岀 ara -io1巴盖挣入it堆电uMmu ts莒仍出；:利弟蛾丸猛子井配 CPr.l$:可臥茂变琳于功能.-递期耐於幵席臺电吸临岀苗技篦 J同爭悄号通宙丄爲OC轴Y电踝 :补品胆吳品惮苦唆出甲營乳诸: ！01！ ！! i k . a a x xaa.BAHxaa, .xaa. . . ；疑車遼走信号C4HKL1|期 土他1初隼伍i *5 :利用购入當子常配CPr.lflB-Fr. IN) 町以St变嘉干功緘宛军设走器 l-lkQ E如i(L历.呻潘 lVllVSVtAWSff X Itf, J 1/ t1 (DCT 5VntJ4* )叮据滋可眼严曙 点閒E子也可凰花为舐冲刘 IflA&i-f&fl JWU:冲 的客if邀ijR.BI电行.哺子抽a人滋舉“ 应盃入IXF学 嗥庐冉起话邃曲叶辭mba- 5V|4ffffi.为，厦畔軍怙号共举Dhir88i lm；.、e 萄 QF 切迪擠口 主电路+ 1 .gaH：3FfHEL：H計吝權押1秫以丄PIEfiffffUf.ir - FW-AMfrSMBiduMSufrfi 覽附砒.田攣设DC电矗日|去# gHtalT. 4HWL下苗仙誰 下.HI诉下科孑.丿+瓷目曲押醛片-同生ISSS主回蹈銘子 O陛刘回昭谓子_A网|PIP/1-4荊电孟q鼬2+福制回路瓯跆片3.2.4 变频器的简单参数设定功能容珠设定范围设定单恒祠蜡值越希页審户 设定值o o转矩提升o-3tn0.宦*1I2&Q 1丄MM率O IjKJHz0.01 Hz:120. U0HZ 癌1400 20-120Hz0.01 Hz0Hz140Q a星准烦李0-400Hz0. Q IMzMHz142a斗盖綾递设定高速）0-400Hz0.0 IHz50Hz1+BQ b穽段谨迎定中遷丿O-40UHZ0. 0 IMZ3XJHZ14&a e宝蜓遼设定低速）0-4O0Hz0.01 HzlOlzl+BO 7加遞时间0. IM. 0II&5/I5& *31豹0 a咸遽时间0-5KB/36C&0.1,0. OU515 & *3IMQ a电于诅电流碌护0 -500ZO-560QA 呃0. 01/D. 1A *2議定电腕ID直流乱动动作舐率0-120HZ-.朋弱0.01 Hz3Hzl011宜流制动动作时间0-10&. 8B80 IB0.5bl01Z直流制动动件电压a. m4/2/1 % 和i加13启动频率0-ecnz0.0 IHz0. 5Hz1S714适用负载進样0-5101+415歳前赠率0-40CHZ0.01Hz5HzISO1ft点动力R喊速吋问0 -S6OT/-teO&0.1.-0. OU0.5侃17啊S谕人选择0. 2. 41020718高週上II艮麺率12O-4D0HzO.QIHzIO.WHz 吨14019基淮频率电压0-1000V. BBBBi 99990. IV999914220加咸邃基准麵率l-40CHz0.01Hz5OlzIbb21加喊逵时问单彳立0. HI0Ibb22去速防止动件水平 *转矩垠制术平）0-400%0.呻150HIRLSB23倍遠时失速陆止动件水平宾系黴O-iOCft. 99990. 1方测呼歯翅24-27盖锻递设定4速7速）0-400Hz.弱弱0.01Hz啲9i燃实验中刚开始我们只设定了参数 4、5、6 的数值，可是执行时却只有显示低 速的频率即15Hz，电机一直以这个频率转动，不管按哪个按钮都不变，一直在 试着调节参数，可是还是不行，没办法只能请教老师。老师过来后首先就问了我 们对哪些参数设定了，我们只能把真实情况如实反映，老师翻出他的小册子，上 面记载了他的经验积累（让我受益匪浅啊），他问参数2427 有没有设定，我们 当然没有，立即设定变频器，把需要用的数值设定好后，给 PLC 上电后，按下 启动，再按下第二键的时候，奇迹发生了，我们需要的都实现了！好开心！所以 我们又有了新的技能， get。3.2.5 变更参数设定值燥作1.电睜接谧时画面銮为显示监视器.切换到pu运行樓比旋转 Q ,能够债取萇他的蜃蚊”，拧到P.滦取冃前设定的荫*初始值）-设定隹变更为“ S7u “-4ST -=? 血次显示谀定值.按两次说；,显示下一个秦嫁.-峻画次,憑回魏舉监观器是什么原IS -沪龍示了介矗?F 了 Er 己 l 1 .SB Jtr T r 3 韻示 T r y .是禁止写入错逞 是运行中写入错误 是校正错误. 是模式指定错误* 1.4按下M转盘按下晡盘4XD05 TP Rit-ilT一YOD5-HRL 低；Y007:RH = 按下6速按钮，输入X5,其他调速按钮均无信号输入，电机转速得到叠加, 输出 Y6 和 Y7。按下7速按钮，输入X6，其他调速按钮均无信号输入，电机转速得到叠加, 输出 Y5 和 Y6 和 Y7。按下5速按钮，输入X4,其他调速按钮均无信号输入，电机转速得到叠加, 输出 Y5 和 Y7。五、调试过程与结果运用GX Works2（三菱系列PLC编程软件）编写的梯形图程序，编译无错误后将程序导入到PLC中。程序编写完后首先要根据PLC的类型在对其类型进行修改，如：FX3U,这 是我们使用的型号；其次要确定 PLC 的数据线是否有用，在培训过程中我们使 用三菱 PLC 的小组的数据线只有唯一一根是有用的，所以当时同学之间的互相 帮助让我感触良深；接着就要连接目标，确定COM端口，保证电脑与PLC的相 连；最后在线对 PLC 写入程序，执行。六、总结与体会这次试验做的是PLC在多段系统的调速，收获到的东西真的是不幻其实一开 始我们的课题是想做关于风机节能，可能由于自身原因，怎么也搞不起来，这是后 来重新寻找的课题。在设计过程中，要完整的完成这次设计主要在三个方面，一个是对于变频器的 了解，另一个是对于可编程控制器的了解，还有一个就是对于将二者灵活运用。为 了让自己能很好的完成这次设计，我把老师给我们的变频器资料仔细看了一遍，对 于变频器有了比较清楚的认识，也在网上查阅了一些关于LC的资料，加深了对 于 PLC 的学习。在最后运行的时候，电机是成功转了，就是在频率上面没有任何 变化，只能请教老师，老师耐心地讲解了参数设置，我发现我们有一个漏掉了，后 来补上，再按下运行，控制速度，成功了！在这次设计中，还有一个很大的收获，那就是要把自己学到的知识用本子记下 来，这样急用的时候还有帮助，这是积累经验的好办法，感老师！学习永无止境， 自己应该更加努力，不断的学习。七、参考资料1 侯文霞.变频调速技术在中央空调控制中的应用J.机床电器.2002第二期.2 常.PLC编程及应用M.:机械工业,2005.3 马小军.可编程控制器及其应用.:东南大学， 2007.4 锡禄.变频器技术应用.：电子工业， 2009. 巫莉.电气控制与PLC应用.：中国电力，2008.八、 附录附录一：总电路图附录二：元件清单元件名称型号（规格）数量备注PLCFX3U-64M1220V变频器A7001380V电动机鼠笼三相电机1380V按钮4热继电器JR36-160 100-160A1空气开关1附录三：程序W06Y005RLfiXDO? XM3 XW XMEMil抿钮MS按迥应电按钮&1SEBYTHE-HHRL他006RM电連W) 了)RHSininrrnriiiiiiniir iimiiivniniimiiir niiinniiiillllllllllllf iiiiiiitiiii iiniiuiiii iiiiiifiiui iiniiuiiii iiiiiiiiiiiimi im nil ii inr:r:r:Illi Mil 1111 dill IlliBill Illifl11 Illi .Hill VIIH :-iini llllltUllllllllll Hilllllillllllll IIIIIIIIIIII illllllllllllllll Wmcimtigi miiiiiniiin, Kiitiiuiiif iiirHiinnr* llllflHOIffVI： SiiiimiihiL iiiinifiiiiiir iitiniiifiiiir iiiismiiiini,lllljHintmi ； w miairn mu irfi jiiij 般 ilvir 魯iiiiiiij j Hiij； Hl.itMJ jWwiiu JW j iTwi rinnik UflflflIIIIIIHIIV IIIHItnU minimi JIITH1IIH jinniifii nrjrHi nd-Fnin Kkjzw rmdEQiti ljiiiini B軒HU