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1、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 李静 洪润娜 设 计 地 点 工科楼 设 计 学 时 2周 指 导 教 师 刘旭明等 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10 4.1 系统流程图 10 4.2 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
2、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，撰写一篇符合规范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、 设计思路本系统主要由控制信号、控制台、PLC、变频器、三
3、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F
4、X3U64M。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 电源电压允许范围：AC85264V 额定频率：50/60Hz 允许瞬时停电时间：对l0ms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内置电源：500m
5、A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) X006X007(3.3K) 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
6、：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/1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
7、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。3.2.1 变频器与PLC的接法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。3.2.2 变频器与电机的接法三相电机和变频器都是380V供电，对于平常觉得220V都是高压
8、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！3.2.3 变频器的端子介绍3.2.4 变频器的简单参数设定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，没办法只能请教刘老师。刘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
9、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 变更参数设定值按照上面的步骤就可以设置自己想要的数值3.3 I/O接线图设计3.3.1 I/O输入输出接线图3.3.2 I/O输入输出分配表输入变量输出变量信号名称备注X0Y4、Y5低速正转按钮X1Y62速按钮X2Y5、Y63速按钮X3Y74速按钮X4Y5、Y75速按钮X5Y6、Y76速按钮X6Y5、Y6、Y77速按钮X7停止按钮四、 系统软件设计4.1
10、 系统流程图。4.2 程序编制步骤。1设计原则1）最大限度的满足电机、变频器、PLC的控制要求；2） 在满足控制要求的情况下，力求使控制系统简单、经济；3） 保证控制系统的安全可靠；4） 考虑到变频调速的改进，在选择PLC容量时，应当留有余地。2设计内容1）拟定控制系统设计的技术要求；2）选择电动机执行元件；3）选定PLC型号：FX3U-64M；4）编制PLC的输入/输出端子接线图；5）根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后在用相应的编程语言进行程序设计,三菱的选用GX-Works2进行编程；6）设计开关按钮盒、端子排等非标准电器元件；7）编写设计说明书和使用说明书。3设计步骤1）分析被控
11、对象并提出控制要求详细分析被控对象电机的工作特点，了解被控对象机、电之间的配合，提出被控对象对PLC控制系统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。2）确定输入/输出设备根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备：按纽、转换开关，输出设备：接触器、电机、变频器，从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。3）选择PLCPLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择。4）分配I/O点并设计PLC外围硬件线路分配I/O点：画出PLC的I/O点与输入/输出设备的连接图或对应关系表。PLC外围硬件线路：画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入PLC的控制电路等。由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。5）程序设计程序设计：1）控制程序；2）初始化程序；3）检测、故障诊断和显示等程序；6）保护和连锁程序。6）硬件实施设计PLC、按钮、电机、热继电器等部分的电器布置图及安装接线图；设计系统各部分之间的电气互连图；根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查。由于程序设计与硬件实施可同时进行，因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短。7）联机调试联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序渐进，从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际
