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1、【摘要】随着电力电子技术及控制技术的发展，使得交流变频调速在工业电机拖动领域得到了广泛应用。由于PLC的功能强大、容易使用、高可靠性，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机上可开发出友好人机界面，通过PLC可以对自动化设备进行“智能”控制。经过研究分析确定在本系统中采用通用变频器MM420对电机进行转速调节，实现了能源的充分利用和生产的需要。此变频器的F卵加减速功能和转矩提升功能，能很好的解决转速之间的切换。系统中PL0成数据的采集和对变频器、电机等设备的控制任务。基于S7-200PLC的编程软件STEP7,采用模块化的程序设计方法，减
2、少了软件的开发和维护。利用组态软件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PCM上就可以方便的浏览现场的工业流程、实现变频器的参数设置、故障诊断及电机的启动和停止。本文综述了组态软件、PL锻术、变频调速技术的概况。分析了PLC勺基本原理，变频调速的基本原理、变频器的结构及其控制算法等变频调速技术。关键词：PLC、变频调速、PID调节Abstract:Withthedevelopmentofelectricpowerandelectronictechnologyandcontroltechnology,ACfrequencyconversionvelocitymodulationt
3、echnologyiswidelyusedintheindustrymotordraggingfields.Becauseofthecharacteristicswithpowerfulfunction,easyoperationandhighdependability,PLCisusuallyusedforthefieldofdatagatheringandequipmentcontrol.Configurationsoftwaretechnologyisonesoftwareplatformtoolthatwithcustom-madefunction,friendlyhuman-mach
4、inewindows,whichcanbedevelopedonthePCmachine,usedthePLCtointelligentlycontroltheautomaticequipment.Throughtherigorouseresearchandanalysis,thissystemadjustsgeneraltransducerKASUGA+MiniMM420tocontrolthespeedofmotor,consequentlyactualizesthefulluseofenergyandtheneedofproduction.Thetransducersfunctionso
5、faddingordecreasingspeedinSformandpromotingtorquecansolvetheadjustmentofspeedswell.Inthissystem,PLCisusedtocollectdataandcontrolequipmentssuchaselectromotorandtransducer.BasedonS7-200PLCsprogrammingsoftwareSTEP7.whichadoptsthemodularizationmethodinprogrammingdesign,canreducethesoftwareexploitationan
6、dmaintenance.BythevirtueofHMIwithniceconfigurationsoftwareandstrongcommunicationability,thestaffcanconvenientlybrowsetheindustryflowFigonthelocale,settheparameterofthetransducer,diagnosethefault,andstartorstoptheelectromotoronthePCmachineinthecontrol-centerr00mThispapersummarizestheconfigurationsoft
7、waretechnology,PLCtechnologyandACfrequencyconversionforspeedadjustmenttechnology.Keywords:PLC,cold-rocoldrollingmill,Frequencyconversionvelocitymodulation,PIDregulator1绪论-1-2S7-200PLC的构成-2-2.1 S7-200CPU224型PLC的结构-2-2.2 CPU224型PLC的技术参数-4-2.3 S7-200PLC的构成-5-PLC的工作原理-13-3系统硬件选择-16-3.1 西门子S7-200型PLC-163
8、.2 EM235模拟量模块-163.3 MCRMSTER20变频器-18-PID调节原理-194PLC编程设计-20-3.1 梯形图-20-4.2语句表-24-4.3功能块图-26-结束语-30-致谢-31-参考文献-32-1绪论随着变频调速技术的应用日益广泛，应用水平的不断提高，对变频调速控制系统的精度要求也越来越高。目前,许多变频调速装置届于开环控制方式,不能满足有较高精度的控制要求。为提高开环变频调速器控制精度，本系统采用有编码器速度检测的闭环系统。设计目的：1.利用可编程控制器及其模拟量模块，通过对变频器的控制，实现电机的闭环调速。2.了解可编程控制器在实际工厂生产中的应用及可编程控制
9、器的编程方法。设计要求：电机的实际转速在较快的时间内接近给定目标转速，并且能够稳定运行。当改变给定速度时，电机能快速响应达到接近给定值。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反馈到PLCM拟量模块的电压输入端，在PLCJ部给定量经过运算处理后，通过PLC莫拟量模块的电压输出端输出一路DC0+10V压信号来控制变频器的输出，达到闭环控制的目的。方案：采用PID控制，对其设定整定的参数，只要给它控制信号，它将会输出理想的结果2S7-200PLC的构成西门子公司生产的SIMATICM编程控制器主要有S怫日S7W大系列。目前，早期的S5系列PL顷品已被
10、新研制生产的S7系列所替代。S7系列以结构紧凑、可靠性高、功能全等优点，在自动控制领域占有重要地位。SIMATICS探列PLCX分为S7-400、S7-300和S7-200共3个子系列，分别为S7系列的大、中、小（微）型PL莲统。SIMATICS7-200系列PLCM西门子公司生产的具有高性价比的小型可编程控制器，由丁它结构小巧，运行速度高，价格较低，因此在工业生产中得到广泛应用。本章以S7-200系列PL0例，介绍小型PLC系统的构成，编程用的元器件，寻址方式，I/O扩展，技术规范等PL用的基础知识。2.1 S7-200CPU224型PLC的结构CPU22演列PLW提供4个不同型号的多种基本
11、单元供用户选用，其类型及参数如表2-1所小。表2-1CPU22X系列PLC的类型及参数类型电源电压输入电压输出电压输出电流CPU221DC输入DC输出24VDC24VDC24VDC0.75A,晶体管DC输入继电器输出85-264VAC24VDC24VDC24-230VAC2A,继电器CPU222CPU224CPU226CPU226XMDC输入DC输出24VDC24VDC24VDC0.75A,晶体管DC输入继电器输出85-264VAC24VDC24VDC24-230VAC2A,继电器CPU22灯机的输入点为24VD散向光耦输入电路，输出有继电器和DC（MOS型）两种类型（CPU21麻列输入点为2
12、4VDCI向光耦输入电路，输出有继电器和DCACH种类型）。并且，具有30KH相速计数器,20KH旖速脉冲输出，RS-485通讯/编程口，PPI、MP通讯协议和自由口通讯能力。CPU222及以上CPUS具有PID控制和扩展的功能，内部资源及指令系统更加丰富，功能更强大CPU22卉机共有I0.0I1.5等14个输入点和Q0.0Q1.1等10个输出点。CPU224俞入电路采用了双向光电耦合器，24VDO性可任意选择，系统设置1M为I0字节输入端子的公共端，2祸I1字节输入端子的公共端。在晶体管输出电路中采用了MOSF迎率驱动器件，并将数字量输出分为两组，每组有一个独立公共端，共有1L、2L两个公共
13、端，可接入不同的负载电源。CPU22被卜部电路原理如图2-1示。24VDC电虱a：.El80S(SOOGGGOOGOGGS)MM&注：1. 实卬兀件KhJ能仃度心2. 可推嚼任何跋!！2,接顿凄图2-1CPU224AC/DC/继电器连接器端子图接地和输出漏fS7-200系列PLC勺I/O接线端子排分为固定式和可拆卸式两种结构。可拆卸式端子排能在不改变外部电路硬件接线的前提下，方便地拆装，为PLC勺维护提供了便利。CPU224PLCr6个高速计数脉冲输入端（I0.0I0.5）,最快的响应速度为30KH乙用丁捕捉比CPUm描周期更快的脉冲信号。CPU224PLCT2个高速脉冲输出端（Q0.0、Q0
14、.1），输出脉冲频率可达20KH%用丁PTO（高速脉冲束）和PWM宽度可变脉冲输出）高速脉冲输出。S7-200CPI#储器系统由RAM日EEPROM种存储器构成，用以存储用户程序、CP酬态（配置）、程序数据等。当执行程序下载操作时，用户程序、CPlfi态（配置）、程序数据等由编程器送入RAIW储器区，并自动拷贝到EEPROM，永久保存。系统还具有完善的数据保护功能。系统掉电时，系统自动将RA帕Mff储器的内容保存到EEPRO器。上电恢复时，用户程序及CPlfi态（配置）自动从EEPROM的永久保存区读取到RA附，如果研日时储区内容丢失时，EEPROM久保存区的数据会复制到RA帕去。CPU224
15、PL旋支持外扩存储卡，存储卡是用来扩展PLC勺数据存储资源的器件，也称扩展卡。扩展卡有EEPRO卡、电池和时钟卡等模块。EEPROM储模块，用丁用户程序的拷贝复制。电池模块，用丁长时间保存数据，使用CPU224内部存储电容数据存储时间达190小时，而使用电池模块数据存储时间可达200天。CPU224型PLC的技术参数技术性能指标是选用PLC勺依据，S7-200CPU勺主要技术指标见表2-2。表2-2CPU22X主要技术指标特性CPU221CPU222CPU224CPU226外形尺寸90X80X6290X80X62120.5X80X62190X80X62存储器程序2048字1024字4096字4096字用户数据1024字1024字2560字2560字用户存储器类型EEPROMEEPROMEEPROMEEPROM数据后备（超级电容）典型值50小时50小时190小时190小时输入输出啊I/O6入/4出8入/6出14入/10出24入/16出扩展模块数量无2个模块7个模块7个模块数字量I/O映像区大小256256256256模拟
