基于变频器的多速系统设计

目录目 录摘 要IABSTRACTII第一章 绪 论11.1课题研究的背景及意义11.2国内外研究现状12.3 本课题研究的主要内容3第二章 系统的功能设计和总体思路52.1系统功能设计分析52.2设计要求52.3 设计思路6第三章 变频器设计73.1变频器的工作原理73.2变频器的综合技术特性73.3英威腾变频器的面板简介8第四章 控制设计114.1变频器硬件说明114.2变频器参数设置124.3变频器多段速设计134.4 PLC程序编程14第五章 实验调试和数据分析185.1程序调试、分析185.2运行结果20第六章 总结和体会22附录1：变频器控制回路接线图23附录2：硬件连接图242.1变频器外部接线图242.1 PLC外部接线图25附录3：PLC梯形图26参考文献28 摘要基于变频器的多速系统设计摘 要 随着工业自动化控制技术以及电气技术的发展，变频技术在工业自动化控制系统中得到了广泛的应用。 本次设计的主要任务是实现变频器多段速的PLC控制。通过PLC的给定数据调整PLC的输出控制，完成变频器的给定输入，最终实现变频器的多段速输出。关键词 ：变频器 变频调速 PLCI AbstractDesignofmulti-speedsystembasedoninverter.ABSTRACT With the development of industrial automation control technology and electrical technology, converter technique has been widely used in industrial automation control system. ThemaintaskofthisdesignistorealizethePLCcontroloffrequency converter.TheoutputcontrolofPLCisadjustedbythegivendataofPLC,andthegiveninput offrequencyconverteriscompleted,andthemulti-segmentspeedoutputoftheconverterisrealized. Key words: Variable-frequency Drive Frequency control PLCII 第一章 绪论第一章 绪 论1.1课题研究的背景及意义近年来，计算机和互联网的飞速发展下，各行各业的生产力都得到了巨大的提高，其中的提高不得不归功于PLC和变频调速技术的作用。PLC强大的运算速度，完善而强大的功能，方便迅捷的编程，和较高的抗干扰性，使得对需要进行现场采集的设备更好的控制。其中的组态软件技术可以帮助用户在电脑端定制出特定功能的控制界面，利用PLC实现更加方便的设备控制。由于各行业对降低劳动力、提高生产工艺，减少生产成本的要求越来越高，生产设备以及自动化系统往往扮演着重要的角色。由于闭环控制实现的变频节能系统有广泛的用途，它可以实现通过消除偏差来控制执行机构。目前通过PLC控制变频器，而变频器控制各种设备的多层控制方式的应用随处可见。目前另一种常见的方法是利用模拟信号来控制变频器，但在传输的过程中，由于模拟量的信号比较低，它的抗干扰能力和系统的稳定性都不太强，不能应用于对精度要求较高的系统中。而采用通信方式作为一种纯数字化的传输，是可以完成精确对变频器的精确控制的，再配合上FVC变频电机，整个系统的稳定性和抗干扰能力都很强大，并且PLC的操作系统简单便捷，功能完善，可以实现各种复杂的闭环控制，因而PLC与变频器的控制系统越来越多的被应用到了各个行业。1.2国内外研究现状1.2.1PLC的国内外现状随着PLC应用领域日益扩大，PLC技术及其产品结构都在不断改进，功能日益强大，性价比越来越高。（1） 生产规模双向发展。微型方面正致力发展反应快、性价比高而体积更小的PLC，来满足对小型机器的控制；大型方面正大力研究超高反应速度和存储器容量庞大的高性能大型PLC。在微机技术和计算机水平的飞速提高，PLC对信息的处理速度以及对用户容量的发展也是越来越快。（2）通信发展网络化控制系统网络化是指将PLC与各种电子设备形成通讯网络，进而构建成数据更通畅的网络系统。许多大型的额PLC生产厂家都已经拥有自己的专用通信模块和软件，使得PLC的网络通信能力更加强大。甚至各大PLC厂商之间也架构起通用的系统标准，进而形成厂商之间更为庞大的通信网络。目前，PLC在集散式控制系统中已经扮演了不可或缺的角色。（3）系统模块化、智能化随着工业自动化的发展，控制系统的要求也越来越高。为增加PLC的应用范围，加强PLC的功能和提高PLC系统的稳定性，许多智能化的模块被开发了出来。其中包括智能I/O模块、温控模块和PLC外部故障检测模块等。（4）编程语言和编程工具的多样化和标准化多种编程语言的并存、互补与发展是PLC软件进步的一种趋势。 PLC厂家在使硬件及编程工具换代频繁、丰富多样、功能提高的同时，日益向MAP(制造自动化协议)靠拢，使PLC的基本部件，包括输入输出模块、通信协议、编程语言和编程工具等方面的技术规范化和标准化 .曹历涛.PLC控制三相异步电动机正反转的设计D.2014.。1.2.2变频器的国内外现状国外的工业自动化比较发达，变频器在机械、化工、纺织、造纸、冶金、食品等各个行业以及风机、水泵等的节能场合都被广泛的应用，实现了很高的经济效益。目前国外的变频调速的现状有以下几点：(1)功率等级高。随着GTO和IGBT等功率器件对电压和电流承受能力的提高以及串联并联技术的发展，电压等级高、功率值大的变频器已经在实际中得到了应用；（2）控制技术领先。近年来，随着矢量控制和转矩控制等最近控制理论的问世，高性能变频器已经在工业生产中得到了应用；（3）微电子技术发展快。信号处理器（DSP）、16/32位的高速微处理器以及专用集成电路（ASIC）技术的发展，极大的提高了变频器的性能和相应速度，同时为变频器的多功能化提供了硬件手段. 韩焦.通过变频器调速系统关键技术研究D.2014.。现在我国已经拥有许多自己的变频器厂商，而且国内对变频器的理论的认知也和世界上的发达国家非常接近了，但更加客观的看待国内变频器的发展，依然和欧美与日本有不小的差距：（1）变频器的整体技术相对落后。（2）变频器适用的核心部件技术空白。目前完全国产化的变频器还没有出现，而半导体功率器件的制造业更是没有进展。（3）主要产品集中在低压产品和中低端市场。从V/F控制和电压控制来看，国内还处于手工加工的生产阶段，质量和安全性同国外相比难以保证，因此在国际上，仍是以欧美和日本品牌为主导。2.3 本课题研究的主要内容本设计系统主要由可编程序控制器PLC、变频器、电机几部分组成。按下启动按钮以后，PLC根据已经写好的程序进行循环扫描而执行相应的数字量输出，根据数字量输出的不同组合方式控制变频器的多段速输入，然后变频器再根据不同的输出，使电机在不同的频率下运行。本系统主要是利用PLC对变频器进行多段速控制，所以采用开环系统。具体流程图如下：电机机机器机变频调速系统PLC控制 速度给定 图1.1开环控制流程图因此，本课题的研究内容的关键技术就包括：PLC对变频器的控制、变频器的调速系统。其中PLC常常通过以下方法对变频器速率进行修改：（1） 模拟量控制，PLC利用模拟量输入模块采集变频器的反馈信号或者连接在电机上编码器的的信号，通过内部运算，利用模拟量输出模块对变频器进行模拟信号控制。（2） 串行总线通讯控制，通过编写PLC程序，利用Modbus串行通信协议所定义的串行通信中异步传输的帧内容及使用格式，达到通讯控制及数据采集。该方法有很高的性价比，操作方便，静差率小，稳定性好，调速范围广而且具有一定的精度，是目前很有前景的控制方法。（3） 开关量的非线性频率控制，该方法一般用于要求不是很高的场合，对于需要精确控制的情况很难控制。考虑到以上几种方法，我选择了第二种性价比最高的方式，即利用通信控制实现可编程控制器（PLC）对变频器的控制，进而完成对三相异步电动机的多段速控制。38 第二章系统的功能设计和总体思路第二章 系统的功能设计和总体思路2.1系统功能设计分析 随着工业自动化控制技术和理论的不断发展，交流变频调速模式已经广泛的应用于各种工业控制领域；可编程序控制器PLC作为新型控制仪器具有优良的工业特性，可靠性高、稳定性好，能适合较为恶劣的环境，系统的设计规律、安装方便、发现问题及时，修改方便，编程语言简单易学、体积小、能耗低，PLC通过对现场安装于设备上的仪器、仪表数据进行采集分析达到对现场设备的集中自动控制。PLC常常通过以下几种方式对变频器频率进行修改：（1）模拟量控制，PLC利用模拟量输入模块采集变频器的反馈信号或者连接在电机上编码器的的信号，通过内部运算，利用模拟量输出模块对变频器进行模拟信号控制。（2）串行总线通讯控制，现在市面上的主流变频器都已配备通信接口，像西门子的profibus DP；Modbus通讯协议；汇川、英威腾等品牌的RS485通信等，通过编写PLC程序，利用Modbus串行通信协议所定义的串行通信中异步传输的帧内容及使用格式，达到通讯控制及数据采集。其中通讯方式是利用数字化的信息传输方式来控制变频器的，它的精确度可以达到很高的水准，而且系统的稳定性、抗干扰能力都很好。（3）开关量的非线性频率控制，首先通过变频器内部进行频率多段速设置，然后通过PLC的数字量模块，对变频器的开关量端子进行控制及信号反馈，从而达到非线性频率控制。2.2设计要求根据Goodrive100变频器的参数说明，我们知道该变频器最多可以实现16级的不同速率的多段速控制，而我们要求做到8段速控制即可，加上初始速度，我们设计成7段固定频率控制档。设定七个档位，档位0，10Hz；档位1,15Hz；档位2，24Hz；档位3,35Hz；档位4,49Hz；档位5，40Hz；档位6,30Hz。 （1）按下启动按钮后，电动机运行，经过加速时间，频率有0爬升到档位0的频率。 （2）20S后，电动机运行档位1频率 （3）30S后，电动机运行档位2频率 （4）20S后，电动机运行档位3频率 （5）40S后，电动机运行档位4频率 （6）40S后，电动机运行档位5频率 （7）30S后，电动机运行档位6频率2.3 设计思路本设计系统由可编程序控制器PLC、变频器、电机三部分来实现。按下启动按钮以后，PLC根据已经写好的程序进行循环扫描而执行相应的数字量输出，根据数字量输出的不同组合方式控制变频器的多段速输入，然后变频器再根据不同的输出，使电机在不同的频率下运行。本系统主要是利用PLC对变频器进行多段速控制，所以采用开环系统。具体流程图见图1.1。 第三章 变频器设计第三章 变频器设计3.1变频器的工作原理变频器，英文名是Variable-frequency Drive，简称VFD是应用变频技术和微电子技术，变换成各种频率的交换电源，是一种将交流工频电源转换成电压、频率均可变得适合交流电动的电力电子变换装置。主要有以下几个部分构成整流、中间直流环节、逆变器和控制4个部分组成. 英威腾变频器CHV160 说明书.2013.,. INVT英威腾说明书CHE说明书(1.3版).2012.,. 变频器使用说明.2012.,. 英威腾IPR200系列工程型变频器.2016.。整流器就是是把交流电变成直流电的装置。中间直流环节就是为了抑制整流工作过程中产生的电压波动，主要采用电感和电容组合来吸收产生的电压波动。逆变器是把直流电能转变成交流电能，其实就是一种电压逆变的过程。控制电路是将信号传送同时并接收给整流器、中间电路和逆变器，它的主要功能就是监视变频器的工作状态，提供保护变频器正常运行的功能。3.2变频器的综合技术特性 （1）输入输出特性 输入电压范围：AC 3PH 380V（-15%）440V(+10%). 英威腾IPE200系列工程型变频器(V2.0).2017. 输入频率范围：50Hz或60Hz 输出电压范围：0额定输入电压 输出频率范围：0400Hz （2）外围接口特性 可编程数字输入：7路开关量输入，1路高速脉冲输入，支持PNP、NPN双极性光耦隔离输入。 可编程模拟量输入：AI：-10V10V，AI2：0-10V或4-20mA输入。 可编程开路集电极输出：1路输出（开路集电极输出或高速脉冲输出） 继电器输出：2路继电器输出 模拟量输出：2路输出，分别可选0/4-20mA或0-10V （3）技术性能特性 控制方式：空间电压矢量控制模式，无PG矢量控制模式 过载能力：150%额定电流 1分钟；180%额定电流10秒，200%额定电流1秒 调速比：异步电机1：100（SVC）. 英威腾变频器说明书.2016. （4）功能特性 频率设定方式：数字设定、模拟量设定、脉冲频率设定、Modbus设定、多段速及简易PLC设定、PID设定等，不同设定的组合和方式切换。 PID控制功能。 简易PLC、多段速控制功能。 瞬时停电不停机功能7。 稳压功能：当电网电压出现波动时，能够自动保持稳定电压输出，不会因为电压波动不稳，而造成电机输出不稳。 提供多种故障保护功能：提供三十多种故障保护功能。3.3英威腾变频器的面板简介键盘控制面板Goodrive100变频器、读取状态参数数据和调整参数。图3.1 变频器面板Goodrive100系列键盘的显示状态分为停机参数显示、运行状态参数显示、功能码参数编辑状态显示、故障报警状态显示等。表3.1 变频器面板说明3序号名称说明1状态指示灯RUN/TUNE灯灭时表示变频器处于停机状态；灯闪烁表示变频器处于参数自学习状态；灯亮时表示变频器处于运行状态FWD/REV正反转指示灯灯灭表示处于变频器正转状态，灯亮时表示变频器处于反转状态LOCAL/REMOT键盘操作，段子操作与远程通讯控制的指示灯。灯灭时表示键盘操作控制状态；灯闪烁表示端子操作控制状态；灯亮表示处于远程操作控制状态TRIP故障指示灯当变频器处于故障状态下，该灯点亮；正常状态下为熄灭；当变频器处于预报警状态下，该灯闪烁。 2单位指示灯表示键盘当前显示的单位。Hz频率单位RPM转速单位A电流单位%百分数V电压单位 3数码管显示区5位LED显示设定频率、输出频率等各种监视数据以报警代码。显示字母对应字母显示字母对应字母显示字母对应字母显示字母对应字母00112233445566778899AABBCCDDEEFFHHIILLNNnnooPPrRSSttUUvV.-4模拟电位器相当于AI1（P00.06，P00.07）5按钮区编程键进入或退出菜单确定键进入不同菜单页面和设定参数UP递增键数据或功能码的递增DOWN递减键数据或功能码的递减右移位键可以在修改参数时，移动数据位，进行快捷操作。运行键用于变频器处于键盘控制方式下操作停止/复位键变频器运行时，按此键可进行停机操作；该功能码受P07.04制约。故障时可以用来进行报警复位。快捷多功能键该键功能由功能码P07.02确定 第四章 控制设计第四章 控制设计4.1变频器硬件说明通过对变频器Goodriver100的参数说明，得到了输入输出特性： 输入电压范围：AC 3PH 380V（-15%）440V(+10%) 输入频率范围：50Hz或60Hz（2）外围接口特性 可编程数字输入：7路开关量输入，1路高速脉冲输入，支持PNP、NPN双极性光耦隔离输入。 可编程模拟量输入：AI：-10V10V，AI2：0-10V或4-20mA输入。 可编程开路集电极输出：1路输出（开路集电极输出或高速脉冲输出） 继电器输出：2路继电器输出 模拟量输出：2路输出，分别可选0/4-20mA或0-10V（3）技术性能特性 控制方式：空间电压矢量控制模式，无PG矢量控制模式 过载能力：150%额定电流 1分钟；180%额定电流10秒，200%额定电流1秒。图4.1 变频器控制回路接线图4.2变频器参数设置变频器功能参数见表4.1表4.1变频器参数一览表功能码名称参数详细说明出厂值设定值P00.00速度控制模式0：无PG矢量控制模式0此模式适用于中小功率场合。1：无PG矢量控制模式1适用于控制要求较高的场合，具有转速/转矩精度高且无需安装编码器的优点。2：空间电压矢量控制模式适用于对控制精度要求不高的场合。 1 1P00.01运行指令通道选择变频器控制指令的通道变频器控制指令包括：启/停、正/反转、点动、复位等。0：键盘运行指令通道1：端子运行指令通道2：通讯运行指令通道 0 1P00.06A频率指令选择0：键盘数字设定1：模拟量AI1设定2：模拟量AI2设定3：模拟量AI3设定4：高速脉冲HDI设定5：简易PLC设定6：多段速运行设定7：PID控制设定8：MODBUS设定 2 6P02.01异步电动机额定功率0.13000.0KW机型确定1.1KWP02.03异步电动机额定转速136000rpm机型确定1480rpmP02.03异步电动机额定电压01200V机型确定380VP02.04异步电动机额定电流0.86000.0A机型确定2.3AP05.01S1端子功能选择0：无功能1：正转运行2：反转运行3：三线式运动控制16：多段速端子117：多段速端子218：多段速端子319：多段速端子4116P05.02S2端子功能选择417P05.03S3端子功能选择718P05.04S4端子功能选择01P05.13端子控制运行模式0：两线制控制，使能和方向合一1：两线制控制，使能和方向分离004.3变频器多段速设计在第二章中的设计要求中，我们看到的是8段不同频率下变频器控制电机的运行。因此。我们需要根据设计要求对变频器的参数进行一些必要的调整。首先根据变频器产品说明书，我们可以知道该变频器最多可以实现16级的不同频率的多段速控制。而我们要求的为八段速控制，因为我们的根据产品说明书对以下参数进行调整。如4.2多段速控制参数一览表。表4.2多段速控制参数一览表功能码名称参数详细说明出厂值设定值P10.02多段速0Goodrive100变频器可设定16段速度，由多段速端子1-4的组合编码选择，对应多段速0至多段速15。当S1=S2=S3=S4=OFF时，频率的输入方式由代码P00.06或P00.07选择。0.0%20%P10.04多段速10.0%30%P10.06多段速20.0%48%P10.08多段速30.0%70%P10.10多段速40.0%98%P10.12多段速50.0%80%P10.14多段速60.0%60%P10.340-7段的加减速时间选择0x00000根据产品说明书的16段速度由端子1-4的组合编码选择，而我们的设计要求为8段速，因此我们只需要用到其中的三个端子即可完成设计要求，而这也就确定了PLC的输出端子。S1、S2、S3端子与多段速的关系如4.3表。表4.3端子与多段速的关系输入端子转速档次频率（Hz）S1（Q0.0）S2(Q0.1)S3(Q0.2)00001000100101150012251103351014500115401116304.4 PLC程序编程4.4.1 PLC硬件选型及说明目前市面上主流的品牌PLC厂家有西门子、ABB、三菱、欧姆龙、信捷、微控等。PLC的种类繁多，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选择PLC，对于提高PLC控制系统技术经济指标有着重要意义。下面从PLC的机型选择、容量选择、I/O模块选择、电源模块选择等方面中和考虑，我选择了西门子小型PLC Smart200系列下的ST20（输入电源DC24V），12点输入、8点输出。输出采用继电器输出：（1）PLC机型要做到在满足对控制变频器功能的要求情况下，系统的可靠性、维护方便性的性价比也要尽量达到最佳。（2）PLC的I/O容量选择：根据之前变频器的设计，可以知道系统需要2个输入端口来实现开关和6个端子输出来完成变频器的7个段速控制。而ST20拥有12个输入和8点输出，可以在有一定余量的情况下实现对变频器的控制。（3）I/O模块的选择：开关量输入模块的选择：常用的开关量输入模块有三种：直流输入、交流输入和交流/直流输入。其中交流输入模块接触可靠，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使用；直流输入模块的延迟时间较短，还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备链接。由于本设计的工作环境比较简单，而且对控制的即时性要求较高，选择了直流输入模块。输入接线方式选择：按输入电路接线方式的不同，开关量输入模块可分为汇点式输入和分组式输入两种。由于本设计只有开关两个输入点，因此采用最简单的汇点式输入接线。考虑到同时接通的输入点数量一般不要超过输入点数的60%，而ST20有12个输入端，完全满足设计要求。（4）开关量输出模块的选择：输出方式的选择：开关量输出方式有三种：继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出。由于继电器输出的价格便宜，可以完成交流负载和直流负载，而且适用的电压大小范围较宽，同时承受瞬时过的电压和电流能力较强，虽然其缺点是触点反应较慢而且可靠性不强，但是本系统不用频繁通断，选择了继电器输出. 许翏.王淑英.电器控制与PLC控制技术J.机械工业出版社.2005.11. 崔坚.西门子S7可编程控制器STEP7编程指南 M机械工业出版社，2007.412. 龚运新.PLC技术及应用基于西门子S7-200M清华大学出版社，2009.913. 龚仲华.S7-200/300/400PLC应用技术通用篇M电子工业出版社，2006.414.郑凤翼.图解PLC控制系统梯形图和语句表M.人民邮电出版社.2010-0615. 孙亚峰等.PLC与变频调速在桥式起重机中的应用J.江苏冶金，(2007).16.孙敏等.基于PLC控制技术在桥式起重机检测中的应用设计J.江西冶金，(2006).17.肖桃李.浅谈西门子PLC控制网络的配置策略与应用J.内燃机与配件. 2016(10) 18.刘天菊.西门子PLC技术在现代冶金工业上的应用J.电子技术与软件工程. 2017(09) 19.吕伟. 西门子PLC自动化的控制网络配置J.电子技术与软件工程. 2017(12) 20. 祝玉勇.西门子PLC组网技术的研究与应用J.中国设备工程. 2017(20) 21 朱洁.西门子PLC控制网络的配置策略与应用J.山东工业技术. 2015(24) 22.丁超.西门子PLC控制网络的配置策略与应用探析J. 数字技术与应用. 2017(03)23. 帅旗.基于西门子840D系统的数控机床PLC应用J.机械制造与自动化. 2014(05) 24.商丹丹. 西门子PLC控制网络的配置策略与应用J. 科技展望. 2016(15) 25.刘界武.西门子PLC在化工行业的应用与发展J. 科技创新与应用. 2016(30)26.施启迪;宋宏;刘钊.酸、碱废水电气自动控制中和处理技术的应用J. 热电技术. 2017.。4.4.2 PLC程序设计（1）PLC输入/输出地址分配变频器Goodrive100的数字输入S1、S2、S3、S4端口通过P05.01、P05.02、P05.03、P05.04参数设置为七段速固定频率控制端。每一段频率由S1、S2、S3组合设置决定。PLC的输入/输出分配地址见表4.3.3。表4.3.3PLC入输出分配表输入输出电路符号地址功能地址功能说明SB0I0.0停止按钮Q0.1S1多段速控制信号SB1I0.1启动按钮Q0.2S2Q0.3S3Q0.4S4变频器启停信号（2）PLC程序设计思路根据系统设计，可以计算出整个系统八个段速循环一次的时间为180S，而SMart-200 PLC内部的时间继电器T37T63的计数单位为100mS，因此整个循环系统的时间应该为1800mS。图4.2 PLC接线图当按下启动按钮后，变频器开始运行，同时M0.0得电，此时变频器的运行频率为10Hz，档位0；继续运行20S以后，M0.1得电，M0.0断电，此时变频器 的运行频率为15H，档位1；继续运行30S（即整个周期运行50S）以后M0.2得电，M0.1断电，此时变频器运行频率为24Hz，档位2；继续运行20S后（即整个周期运行70S）后，M0.3得电，M0.2断电，此时变频器运行频率为35Hz，档位3；继续运行40S（即系统运行110S）后，M0.4得电，M0.3断电，此时变频器运行频率为49Hz，档位4；继续运行40S（即系统运行150S）后，M0.5得电，M0.4断电，此时变频器运行频率为40Hz，档位5；继续运行30S（即系统运行180S）后，M0.6得电，M0.5断电，此时变频器运行频率为30Hz，档位6。当按下停机按钮后，整个系统继电器回复初始状态，变频器自由停车。此次设计思路忽略变频器的加减速时间。如果计算上变频器的加减速时间，那么相应的运行时间会缩短。当然也可以通过改变变频器的相关代码，计算出加减速时间，从而重新计算整个系统循环的周期以及各个段速阶段的运行时间。图4.3 程序流程图PLC梯形图见附录3。 第六章 总结和体会第五章 实验调试和数据分析5.1程序调试、分析由于Smart-200没有西门子公司开发的官方仿真软件，而S7-200的仿真软件对于Smart-200程序和S7-200程序可以通用，所以利用S7-200的仿真软件对Smart的程序进行仿真。不过首先在程序编程界面将程序导出*.awl格式，然后将软件打开进行仿真运行，点击菜单栏的程序，然后 装载导出的程序文件即可。图5.1 未启动时运行图此时PLC处于运行状态，但是并没有按下启动按钮，这个时候可以看到PLC的并没有输出。图5.2 0段速模式运行图当按下启动按钮之后，可以看到Q0.0（0段速模式）和Q0.4（变频器运行）同时运行，此时变频器处于运行状态，运行频率为10Hz，档位为0。此运行结果与设计结果一致。图5.3 档位3运行图通过仿真软件，当T37=859时，M0.3得电，PLC输出Q0.0、Q0.1得电，Q0.4保持通电，通过端子与多段速的关系表，可以发现当前正处于档位3，频率为35Hz。实际运行结果和理论设计相同。图5.4 档位4运行图通过仿真软件，当T37=1180时，M0.4得电，PLC输出Q0.0、Q0.3得电，Q0.4保持通电，通过端子与多段速的关系表，可以发现当前正处于档位4，变频器运行频率为50Hz。实际运行结果和理论设计相同。图5.4 档位7运行图通过仿真画面可以发现当时间继电器T37=8540时，PLC输出Q0.0、Q0.1、Q0.2得电，Q0.4保持运行。变频器处于档位7，运行频率为30Hz。通过对比端子与多段速理论数值相比较，完全符合。因为理论通过实际数据验证。图5.4 停止后继电器复位运行图点击停止按钮I0.0，可以看到变频器运行继电器Q0.4复位，其他继电器全部复位。变频器停止运行，时间继电器计数复位。5.2运行结果通过仿真软件所得实验数据和通过理论所得数据相比较，发现数据完全一样。这样就可以论证，该项目设计完全符合从理论到实验再到现实中的运用，并且可以得到完美的体现。再根据变频器的产品说明书，仔细调整变频器的参数设置，通过PLC为基础的调整变频器的多段速运行得到完美实现。第六章 总结和体会本设计以PLC和变频器为核心，通过PLC控制变频器带动电机调速系统的详细分析和仿真实验，完成了对硬件和软件系统的验证，实现了对电机的电气控制。主要的工作内容有通过Smart-200编程软件对PLC程序进行编写、同AutoCAD-2015对电气图纸进行绘制，调出程序文件POU，然后在S7-200仿真软件上进行程序的模拟仿真，并且得到了较好的结果。PLC是利用传统控制理论在微处理器上研发出来的一种控制装置，它融合了传统继电器电路、计算机技术以及通信技术。虽然PLC出现的时间不长，但是在工业自动化控制领域取得的效果是空前，大大的节省了人力、物力，并提高了产品的质量，有力的推动了工业自动化及社会的发展。随着工业领域的要求不断提高，工艺水平的不断改进，相信PLC在自动控制发展中会越来越好。针对本次设计中，还有很多功能没有做到位，在以后的工作中会继续的学习和讨论，以提高自己的技术水平。在进行这一次毕业设计的过程中，发现需要了解的知识和资料还有很多，对自己知识的储备有了清醒的认识，并且对自己的实际动手能力有了进一步的提高。由于第一次做这种大型的设计，其中难免有一些不足和需要改进的地方，还望老师批评指正。 附录1附录1：变频器控制回路接线图 附录3附录2：硬件连接图2.1变频器外部接线图2.1 PLC外部接线图附录3：PLC梯形图参考文献