《《基于PLC的变频调速在物料搅拌中的应用论文》-公开DOC·毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《基于PLC的变频调速在物料搅拌中的应用论文》-公开DOC·毕业论文（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章 绪论淮安信息职业技术学院毕业论文题 目基于PLC的变频调速在物料搅拌中的应用学生姓名 学 号03系 部电气系专 业机电一体化班 级441030指导教师 顾问教师 二一二年十月 7摘要随着电力电子技术以及控制技术的发展，使得变频调速在工业电机拖动领域得到了广泛的应用。由于PLC的功能强大、容易方便、可靠性高等特点，所以常常被用来作为现场数据的采集和设备的控制。组态软件技术作为用户可定制功能的软件平台工具，在PC机上可以开发出人机界面，通过PLC技术可以对自动化设备进行“智能”控制。在本系统中，为了实现能源的充分利用和生产的需要，需要对电动机进行转速调节，考虑到电机的启停、运行、调速和制动
2、等特性。系统中由PLC来完成数据的采集和对变频器、电动机等设备的控制任务。基于S7 200 PLC的编程软件STEP 7/WIN3.2采用模块化的程序设计方法，大量采用代码的重用，以减少软件的开发和维护。利用组态软件Protool/Pro良好的人机界面和通信能力，使工作人员可以在中央控制室的PC机上方便而快捷的浏览现场的工业流程、实现变频器的参数设置、故障诊断和电机的启停。关键字：PLC 变频器 变频调速 组态软件第二章 变频调速在物料搅拌中的硬件设计目录摘要I目录II第一章 绪论11.1选题研究的目的及意义11.2 论文的主要内容11.3相关技术发展概况21.3.1 PLC技术发展概况21.
3、3.2变频调速技术的发展概况21.3.3组态软件组成4第二章 变频调速在物料搅拌中的硬件设计52.1可编程控制器PLC52.1.1PLC的定义52.1.2 PLC的组成及各部分的作用52.2变频调速的基本原理62.2.1变频器的基本结构62.2.2变频调速的工作原理82.3变频器的电气控制原理图10第三章 变频调速在物料搅拌系统的软件设计123.1系统的整体设计123.1.1用户需求分析123.1.2系统结构123.2 PLC程序设计123.2.1变频调速的控制流程图123.2.2变频调速在物料搅拌中的PLC程序设计14第四章 监控系统设计184.1监控系统结构184.2 监控系统硬件组成19
4、4.3监控系统功能设计194.4 PLC与组态软件之间的通信20结论23致 谢24参考文献25第一章 绪论1.1选题研究的目的及意义 随着电力电子技术和自动控制技术的飞速发展，电动机的调速已经从继电器控制时代发展到今天的由变频控制调速时代。并且在工业各个领域中都得到了极为广泛的应用。在现在的工业自动化控制系统中，最为常见的是由PLC控制变频器实现电动机的调速控制，该方法主要通过程序来控制电动机的变频调速从而实现自动控制。目前，我国的能源消耗仅次于美国，位列世界第二，但国民生产总值却排在第八位左右，其中最重要的原因之一就是单位产值能耗太大。所以为了加强资源综合利用，完善再生资源回收体系，我国开始
5、加大对变频调速技术的研究。变频调速已成为电动机调速的最新潮流，有其自身的特点和优点，随着交流电动机变频技术的日趋完善和推广使用，特别是在矿用大功率高压设备中的绞车、提升机、通风机、等矿用设备上的应用效果则更加显著。本课题以PLC和变频器控制调速为研究对象，设计出基于PLC的变频调速在物料搅拌中的实验装置。本论文的选题不论是从理论还是从实践上都有十分重要的意义。1.2 论文的主要内容 在各种异步电动机调速系统中，效率最高、性能最好的系统是变频调速系统。变压变频调速系统中，调速时，须调节定子电压和频率，在这种情况下，机械特性基本上平行移动，而转差率不变，它是当前交流调速的主要发展方向。 本文研究了
6、变频调速技术在生产中的应用，并且根据原有的控制结构，结合组态软件和PLC技术，提出了一个改进的系统控制结构，并且采用此体系结构实现了一个物料搅拌装置的变频调速系统。 论文首先介绍了PLC的定义以及它的组成和各部分的作用。然后对变频器的内部结构进行了详细的介绍，比较了电机调速的几种类型，深入探讨了变频调速的工作原理，最后介绍变频器的控制电气原理图。论文接着利用基于PLC的变频调速技术实现物料搅拌的控制。包括按钮模块、报警模块、变频器给定模块、变频器设定模块。本文采用德国西门子公司生产的S7-200型PLC及其扩展模块，利用其丰富和功能强大的指令，设计出梯形图。然后对组态软件技术进行了综述，探讨了
7、组态软件的基本结构和硬件组成。利用MCGS组态软件,采用模块的形式,制作出电动机转速的动态监控画面.工作人员通过该监控画面可以实时了解电动机的运行情况,进行故障检测及报警。 最后利用PLC与组态软件之间的通信，实现对现场的监控与管理。1.3相关技术发展概况1.3.1 PLC技术发展概况一、国外PLC发展概况PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美、德、日等工业发达国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种不断翻新。产量产值大幅度上升而价格则不断下降。目前，世界上有200多个厂家生产PLC，较有名的：美国：AB通用电气、莫迪康公司；日本：三菱、富士、欧姆龙、松下电工
8、等；德国：西门子公司；法国：TE 施耐德公司；韩国：三星、LG公司等。二、技术发展动向1. 产品规模向大、小两个方向发展。大： I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。小： 由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。2. PLC在闭环过程控制中应用日益广泛3. 不断加强通讯功能4. 新器件和模块不断推出高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。5. 编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化有各种简单或复杂的编程器及
9、编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的PLC指令系统。6. 发展容错技术采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。7.追求软硬件的标准化。三、国内发展及应用概况我国的PLC产品的研制和生产经历了三个阶段：顺序控制器（19731979）一位处理器为主的工业控制器（19791985）8位微处理器为主的可编程序控制器（1985以后）。在对外开放政策的推动下，国外PLC产品大量进入我国市场，一部分随成套设备进口。如宝钢一、二期工程就引进了500多套，还有咸阳显象管厂、秦皇岛煤码头、汽车厂等。现在，PLC在国内的各行各业也有了极大的应用，技术含量也越来越高。1.3.2变频调速技术的发
10、展概况 近年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术等的迅速发展流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速、计算机数字控制技术取代模拟控制技术已经成为当下的发展趋势。电机交流变频调速技术是当今改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和制动性能，高效率、高功率因数、节电效果、广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。深入了解交流传动与控制技术的走向，具有十分重要的意义.随着生产技术的不断革新，直流拖动的薄弱环节逐步的显露出来。由于换向器的存在，直流电机的维护
11、量加大，单机容量、最高转速以及使用环境都受到很大的限制。人们开始转向结构简单、运行可靠、维护方便、价格低廉的异步电动机。但是异步电动机的调速性能难以满足生产的需要。于是，从20世纪30年代开始，人们致力于交流调速技术的研究，可是进展非常缓慢。在相当长的时期内，直流调速一直以其优异的性能统治着电气传动领域。20世纪60年代以后，特别是70年代以来，电力电子技术、控制技术和微电子技术的飞速发展，使得交流调速性能可以与直流调速相媲美。目前，交流调速已进入逐步代替直流调速的时代。变频器技术的另外一个层面是应用技术。多年来，国家经贸委一直同国家有关部门致力于变频器技术的开发及推广应用，在技术开发及技术改
12、造方面给予了重点扶持，组织了变频调速技术的评测推荐工作，并把推广应用变频调速技术作为风机、水泵节能技术改造专项的重点投资方向，同时鼓励单位开展同贷同还方式，抓开发工程、抓示范工程、抓推广应用工程，还处理了风机、水泵节能中心，开展信息咨询和培训活动。19951997年，3年间我国风机、水泵变频调速技术改造投入资金3.5亿元，改造总容量达100万千瓦，可年节电7亿度，平均投资回收期约2年。据有关资料表明，我国变频调速技术应用已经取得了相当大的成绩，每年有数十亿元的销售额，说明我国的变频器应用已经非常广泛。从简单的手动控制到基于RS一485网络的多机控制，与计算机和PLC联网组成复杂的控制系统。变频
13、器的作用是电气传动控制，其控制的复杂性、控制精度和动态响应都有很高的要求，已经完全取代了直流调速技术。近年来，变频器在功能上，利用先进的控制理论，开发出了诸如卷取、提升、主从等控制功能，使应用系统的构成更加方便和简洁，同时使变频器的应用技术提高到了一个新的水平。变频调速这一技术正越来越广泛的深入到各行各业中。它的节能、省力、易于构成自控系统的显著优势应用变频调速技术也是改造挖潜、增加效益的一条有效途径。尤其是在高能耗、低产出的设备较多的企业，采用变频调速装置将使企业获得巨大的经济利益，同时这也是国民经济可持续发展的需要。1.3.3组态软件组成软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时
14、数据库和运行策略五部分构成，每一部分分别进行组态操作，完成不同的工作，具有不同的特性。1. 主控窗口主控窗口是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一个设备窗口和多个用户窗口，负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。主要的组态操作包括：定义工程的名称，编制工程菜单，设计封面图形，确定自动启动的窗口，设定动画刷新周期，指定数据库存盘文件名称及存盘时间等。2. 设备窗口设备窗口是连接和驱动外部设备的工作环境。在本窗口内配置数据采集与控制输出设备，注册设备驱动程序，定义连接与驱动设备用的数据变量。3. 用户窗口本窗口主要用于设置工程中人机交互的界面，诸如：生成各种动画显示画面、报警输出、数据与曲线图
15、表等。4. 实时数据库实时数据库是工程各个部分的数据交换与处理中心，它将MCGS工程的各个部分连接成一个有机的整体。在本窗口内所定义的不同类型和名称的变量，将作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。5. 运行策略本窗口主要完成工程运行流程的控制。包括编写控制程序(ifthen脚本程序)，选用各种功能构件，如：数据提取、历史曲线、定时器、配方操作、多媒体输出等。第二章 变频调速在物料搅拌中的硬件设计2.1可编程控制器PLC2.1.1PLC的定义 可编程控制器是在继电器控制技术和计算机控制技术的基础上为工业控制应用而设计制造并迅速发展起来的。早期的可编程控制器称做可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)它主要用来代替继电器实现逻辑运算、计数、定时等功能。随着技术
