基于PLC模拟量方式变频闭环调速控制系统设计.doc

*****************************************基于PLC模拟量方式的变频闭环调速控制系统设计学生学号：**********学生姓名：******专业班级：*********指导教师：******职称：****起止日期：*********～***********************************************************************************************************************************-18--I-课程设计任务书一、设计题目：基于PLC模拟量方式的变频闭环调速控制系统设计二、设计目的：1.掌握S7-200SMARTPLC数据转换指令的使用及编程；2.掌握S7-200SMARTPLC模拟量控制MM440变频器进行闭环调速的接线、调试、操作；三、设计任务及要求：1.设计任务：用S7-200SMARTPLC控制西门子MM440变频器PLC根据模拟量输入端的给定值和过程变量值经过程序运算后由模拟量输出端输出值控制变频器运行。2.设计要求：2.1电机运行速度超出设定值时开始减速；2.2电机运行速度低于设定值时开始加速；四、设计时间及进度安排：设计时间共三周具体安排如下表：周安排设计内容第一周学习S7-200SMARTPLC数据转换指令的使用及编程及西门子MM440变频器工作原理学习交流电机调速系统设计原理。第二周对S7-200SMARTPLC及西门子MM440变频器等设备进行设计及接线。第三周完成基于PLC模拟量方式的变频闭环调速控制系统硬件设计调试和软件程序调试编写设计说明书。提交设计作品及设计说明书评定专业综合设计成绩。-17-目录第1章绪论1第2章系统设计22.1设计思路22.2系统硬件配置及组成原理32.3变频器4第3章MM440变频器简介53.1MM440变频器53.2MM440变频器的组成53.3主电路工作原理6第4章西门子S7-20074.1S7-200的介绍74.2S7-200SMART系列PLC结构84.3S7-200SMART的特点84.4CPU单元设计9第5章PLCPID变频调速系统结构105.1系统结构控制模型105.2PID调节11总结17参考文献18第1章绪论调速系统快速性、稳定性、动态性能好是工业自动化生产中基本要求。在科学研究和生产实践的诸多领域中调速系统占有着极为重要的地位特别是在国防、汽车、冶金、机械、石油等工业中具有举足轻重的作用。调速控制系统的工艺过程复杂多变具有不确定性因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。可编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机是继续计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力强价格便宜可靠性强编程简朴易学易用等特点在工业领域中深受工程操作人员的喜欢因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。目前在控制领域中虽然逐步采用了电子计算机这个先进技术工具特别是石油化工企业普遍采用了分散控制系统（DCS）。但就其控制策略而言占统治地位的仍旧是常规的PID控制。PID结构简朴、稳定性好、工作可靠、使用中不必弄清系统的数学模型。PID的使用已经有60多年了有人称赞它是控制领域的常青树。变频调速已被公认为是最理想、最有发展前景的调速方式之一采用变频器构成变频调速传动系统的主要目的一是为了满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改善生活环境等要求；二是为了节约能源、降低生产成本。用户根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件它们是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。在组态概念出现之前要实现某一任务都是通过编写程序来实现的。编写程序不但工作量大、周期长而且轻易犯错误不能保证工期。组态软件的出现解决了这个问题。对于过去需要几个月的工作通过组态几天就可以完成。组态王是海内一家较有影响力的组态软件开发公司开发的组态王具有流程画面过程数据记录趋势曲线报警窗口生产报表等功能已经在多个领域被应用。第2章系统设计2.1设计思路变频器控制电机电机上同轴连旋转编码器。编码器根据电机的转速变化而输出电压信号Vil反馈到PLC模拟量模块（Fx2n-3A）的电压输入端在PL