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1、 第四届“三菱电机自动化杯”技术报告（变频器系统）参赛队名称： 金科电气队队员姓名：指导老师： 南京金陵科技学院1目录第一部分 绪论11.1 前言11.2 国内外控制技术的发展概况分析11.2.1 可编程控制技术（PLC）11.2.2 变频调速技术21.3 三菱自动控制系统的发展现状3第二部分 三菱编程软件介绍42.1 GX Developer编程软件42.2 GT-Desiginer画面设计软件7第三部分 控制系统的设计103.1 系统设计框图及原理分析103.2 系统的硬件选择103.2.1 触摸屏概念及所选GOT1000触摸屏型号参数介绍103.2.2 CC-link模块113.2.3
2、可编程控制器（ FX2N PLC）113.2.4 FX-4D/A模块的基础及应用123.2.5 变频器（FR-700-740系列）123.2.6 旋转编码器的基本原理133.3 实际设备组成的系统模型图13第四部分 系统通信设计和调试144.1 计算机（PC）与触摸屏及PLC之间的通信144.1.1 RS232协议：144.1.2 PC与PLC和触摸屏之间的连接154.2 触摸屏与PLC之间的通信154.2.1 CC-link概要154.2.2 PLC与触摸屏之间的连接194.3 PLC与变频器之间的通信194.3.1 模拟量应用时的一些基本概念及基本指令194.3.2 D/A转换的原理224
3、.3.3 PLC与变频器的连接234.4 变频器控制电机234.4.1 变频器主要端子接线与端子接线图234.4.2 变频器接线注意事项254.4.3 变频器与电机的连接254.5 旋转编码器与PLC的连接254.5.1 旋转编码器测速原理254.5.2 旋转编码器与PLC的接线264.6 接触器与热继电器等设备之间的连接264.7 系统电气控制原理图27第五部分 控制系统调试与运行275.1 PLC系统控制流程图275.2 变频器主要参数配置及主要参数含义285.3 触摸屏界面图设计295.4 PLC系统编程配置图315.5 系统调试分析31第五部分 主要结论32参考文献33第一部分 绪论1
4、.1 前言目前，各种自动化技术手段并行发展、相互融合，为工业控制提供了多种可行的技术途径。作为全球自动化领域的领导厂商，三菱电机以其优秀的自动化产品和技术服务于全球各行业用户。在中国，三菱电机是最早进入的国际品牌之一，广泛应用于中国的各行各业。可编程序控制器技术、人机界面技术以及各种嵌入式控制器系统的快速发展进一步提升了工业自动化技术的发展水平。在工业自动化控制领域的发展过程中，变频器的使用越来越受人们的关注。变频器的使用最主要的一个特点就是节能和降低成本，许多传统的耗能设备都要进行技术改造。所以变频调速技术的推广有着十分重要的现实意义。同时，随着PLC的不断发展，使得工业自动化控制更加的准确
5、、方便、安全和可靠。如今通过D/A转换将PLC的反映速度的数字量转换为模拟量，变化的模拟量与变频器的模拟电压输入端相连从而带动电机马达以一定的曲线速度变化运行，并由马达连接的编码器将速度变为脉冲信号反馈到PLC中，然后在HMI上显示实际的速度曲线和实时速度。实现远程监视网络控制系统。在实际工程中，有的企业已实现了全车间或全厂的综合自动化，因此，通信与网络已经成为控制系统不可缺少的重要组成部分，也是控制系统的设计和维护的重点和难点之一。1.2 国内外控制技术的发展概况分析1.2.1 可编程控制技术（PLC） PLC的产生源于汽车制造业.可编程逻辑控制器（Programmable Logic Co
6、ntroller）简称为PLC，是20世纪60年代末逐步发展起来的一种以计算机技术为基础的新型工业控制装置。近几年来，PLC技术在各种工业过程控制、生产自动线控制及各类机电一体化设备控制中得到了极为广泛的应用，成为工业自动化领域中的一项十分重要的应用技术。由于PLC的结构紧凑、可靠性高、编程简单、灵活性强显著优点，因此其一经诞生，立即受到美国国内及世界上个工业发达国家的高度关注。PLC厂家众多，其技术特点各不相同。美国PLC生产厂家超过100家，产品约200种。其中A一B公司为代表，其PLc一5系列只使用梯形图，而不采用语句表。欧洲PLC技术，是在与美国PLC技术相互隔离的情况下，独自研究开发
7、而成，因此，欧洲的产品和美国的产品存在着明显的差异。其中德国西门子公司的s5系列PLc，此用结构化编程的方法，尽管也设有梯形图、逻辑图等多种编程语言，但对于稍微复杂一点的问题，就必须采用语句表，通过STEPS语言，调用各种功能模块。日本的PLC技术是从美国引进的，因此日本的PLC相对于美国产品，存在6承”的痕迹，但日本将自己的PLC主推产品定位在小型机上。在小型川c方面，日本在对美国的PLC技术继承的同时，更多的是发展，且青出于蓝而胜于蓝日本的微型、小型PLC产品相当有特色，其采用梯形图、语句表并重的编程手段，lrlJ且配置了包括功能指令在内的功能很强的指令系统。相比之下，美国、欧洲的小烈PL
8、C产品指令系统太弱。总的说来，目前世界上百家的PLC制造厂中，仍然是美、日、德、三国占有举足轻重的地位。它们的系列产品有其技术广度和深度，因此控制着全世界一半以土的PLC市场。1.2.2 变频调速技术变频调速装置发展迅速，特点是通用化、系列化和规模化生产。目前所有变频器几乎都采用二极管整流自关断器件 (GTRIGBT)逆变的交一直一交电压型PWM变频控制方式，输出正弦波电流。最新产品全部采用微机全数字化控制。在大功率交一交(循环变流器)变频调速技术方面，法国阿尔斯通己能提供单机容量达3万kw的电气传动设备用于船舶推进系统。在大功率无换向器电机变频调速技术方面，意大利ABB公司提供了单机容量为6
9、万kw的设备用于抽水蓄能电站。其控制系统已实现全数字化，用于电力机车、风机、水泵传动 。国内变频调速技术从总体上看较国际先进水平差距10一巧年。在大功率交一交、无换向器电机等大容量变频技术方面，国内只有少数科研单位有能力制造，但在数字化及系统可靠性与国外还有相当差距。而这方面产品在诸如抽水蓄能电站机组起动及运行、大容量风机、压缩机和轧机传动、矿井卷扬方面有很大需求。在中小功率变频技术方面，国内几乎所有的产品都是普通的V/F控制，仅有少量的样机采用矢量控制，品种与质量还不能满足市场需要，每年有大量的进口。1.3 三菱自动控制系统的发展现状目前，各种自动化技术手段并行发展、相互融合，为工业控制提供
10、了多种可行的技术途径。可编程序控制器技术、工业控制计算机技术、分布式控制系统、数控系统、人机界面技术以及各种嵌入式控制器系统的快速发展进一步提升了工业自动化技术的发展水平。随着PLC的不断发展，使得工业自动化控制更加的准确、方便、安全和可靠。把PLC和变频器结合起来一起对电机传动进行控制，实现远程监视网络控制系统。在实际工程中，有的企业已实现了全车间或全厂的综合自动化，即将不同厂家生产的可编程设备连接在单层或多层网络上，相互之间进行数据通信，实现分散控制和集中管理。因此，通信与网络已经成为控制系统不可缺少的重要组成部分，也是控制系统的设计和维护的重点和难点之一。 作为全球自动化领域的领导厂商，
11、三菱电机以其优秀的自动化产品和技术服务于全球各行业用户。在中国，三菱电机是最早进入的国际品牌之一，三菱电机的自动化产品正广泛应用于中国的各行各业。如今，成千上万的三菱PLC、变频器、伺服、CNC、网络化控制系统、低压电器等产品在中国工业的各个领域运行良好，为中国经济发展做出了杰出贡献。截止目前，三菱电机先后已经投入四千多万元与中国高校合作，为中国高校自动化和相关专业的人才培养发挥了重要的促进作用。第二部分 三菱编程软件介绍2.1 GX Developer编程软件GX Developer是三菱公司设计的在Windows环境下使用的PLC编程软件，支持当前所有三菱系列的PLC进行编程软件。该软件简
12、单易学，具有丰富的工具箱和直观形象的视窗界面。编程时，既可用键盘操作，也可用鼠标操作。操作时可联机编程，也可脱机离线编程。该软件可进行梯形图编程、指令表编程和SFC编程。此外，该软件还可对以太网、CC-link等网络进行参数设定，并具有完善的诊断功能，能方便地实现网络监控，程序上传、下载。该软件的部分功能及使用方法：1）新建一个工程，点击“工程”中“创建新工程”，在弹出的对话框中选择你所使用的PLC类型，即可创建一个新工程，如图2-1所示：图2-1 新建工程界面 2）点击如图2-2所示的功能指令即可编写梯形图：图2-2 功能指令菜单3）当进行通信时需将波特率设置成相同才可进行通信。PLC参数修
13、改如图2-3所示：图2-3 PLC通信参数修改界面4）在参数设定之后，要完成通信，还需设定计算机与编程软件的端口相同，点击“在线”下“传输设置”，设置端口，如图2-4所示：编程软件的端口设置：图2-4 传输设置界面双击端口设置，如图2-5所示：图2-5 端口设置界面 5）完成上述步骤后，点击图标“”将梯形图转换，然后按图2-6所示将PLC写入。图2-6 PLC写入 6）在弹出的对话框中选取所需写入的程序和参数，如图2-7所示，执行完成，即实现了将程序下载到PLC中。图2-7 PLC写入界面PLC写入步范围选择，如图2-8所示：图2-8 PLC写入步范围设置界面7）在程序下载至PLC中之后可以对
14、所写程序进行监控，来查看计数器计数，定时器定时是否正确。按下shift+f3，在弹出的对话框中将地二个勾去掉。这样就可监控到PLC中各元件的状态或数值。如图2-9所示：图2-9 监控模式选择界面2.2 GT-Desiginer画面设计软件GT-Desiginer是三菱公司所开发设计的，用于图形终端显示屏幕制作的Windows系统平台软件，支持所有的三菱图形终端。该软件功能完善，图形、对象工具丰富，窗口界面直观形象，操作简单易用，可以方便地改变所接PLC的类型，实时读取、写入显示屏幕，还可以设置保护密码。该软件的部分功能及使用方法：1)打开GT-Desiginer，会出现如图2-10所示的对话框，需新建工程时，选择新建即可。图2-10 新建工程界面2）在新建之后，点击下一步，出现图2-11所示的对话框，在对话框中选取触摸屏的类型，并根据步骤设置连接机器。图2-11 GOT类型选择界面 连接机器选择，如图2-12所示：图2-12 连接机器选择界面在I/F设置处选取触摸屏通信协议，如图2-13所示： 图2-13 触摸屏通信协议选择界面3）在完成上述设置后，出现GT-Desiginer画面设计界面，在工具栏中选取所需功能名称，例如设置数值输入功能 ，设置数值显示功能，选择所需图形与线形。4）在GT Designer 上通过
