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1、课程设计报告书课程名称： 交流调速系统与变频器应用课题名称： 起重机大、小车行走驱动系统设计系部名称： 自动控制系2018年 12月 20日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 14 页1 / 14 目录第1章总括1 1.1 引言1 1.2 方案的选择1 1.3 设计目的、要求及设备 2 第2章控制系统电气原理 3 2.1 硬件电路设计3 2.1.1 系统连接图3 2.2系统原理图4 2.3 变频器的参数及PLC的I/O地址分配5 第3章PLC软件设计及程序调试6 3.1USS协议指精选学习资料 - - - - - - - -
2、 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 14 页2 / 14 令6 3.1.1 USS_INIT指令6 3.1.2 USS_CTRL指令6 3.2 PLC程序设计7 3.3 程序的调试7 第4章力控组态的开发与调试 7 4.1 力控组态的开发7 4.2 力控组态的调试8 第5章心得体会9 附录110 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 14 页3 / 14 第 1 章 总括1.1 引言起重机的电机驱动主要有起升机构、大车、小车行走机构,电机主要采用绕线式异步电动机及鼠笼式异步电动机。起动时冲击电流大,设
3、备冲击严重 ,噪声大 ,影响设备使用寿命及定位精度。近年来随着变频器技术发展,以其优越的起制动控制特性,在各种行业得到了广泛应用。在起重机中起升机构采用变频器驱动后,可用鼠笼式异步电动机取代绕线式异步电动机。由于变频器驱动时,电机起动冲击电流小 ,转速变化非常平稳 ,起升、行走定位也较准确,提高了生产效率。1.2 方案的选择根据起重机驱动的特性和技术有要求，采用带测速反馈接口的MM440系列变频器作为起升机构的电机驱动，MM440作为大、小车行走机构的电机驱动，MM440是一种通用型矢量控制变频器，功能强，价格低，能够充分满足行走机构的要求。起重机大车运行方向有前后，小车运行方向有左右要求，根
4、据运行需要分为 1-3 档，采用一台三相异步电动机。起重机整个电气系统有S7-200 系列 PLC控制，变频器通过开关量端子接受PLC控制信号。1.3 设计目的、要求及设备设计目的：设计一个起重机大车和小车变频调速控制系统：大车两台电机，小车一台电机。电机速度选择均有高中低三档。控制大车两台电机的前后行驶，前后极限位置设有极限开关。控制小车电机的左右行驶，左右极限位置设有极限开关。设计要求：1、采用西门子 S7-200PLC和 MM440 变频器。2、 大车和小车高中低三段速度对应电机的供电频率分别为50Hz、40Hz 和30Hz。3、要求就地和远程控制，采用力控组态软件进行远程控制。设计所需
5、的设备：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 14 页4 / 14 1.设计所需的硬件设备主要是实验室常用的实验设备，详见表 1-1）。设 计 所 需 的 硬件设备三相交流异步电动机一台）西门子 S7_200PLC 西门子 MM440 变频器RS485 通讯数据线实验平台的I/O 数据点表 1-1 2.设计所需的软件设备设 计 所 需的 软 件 设备STEP7microWINE 力控组态软件表 1-2 在设计中，如果需要可以自选其他的实验设备，这里就不做过多的介绍。第 2 章 控制系统电气原理2.1 硬件电路设计2.1.1 系
6、统连接图大车行走驱动连接图，如图2-1所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 14 页5 / 14 图 2-1 小车行走驱动连接图，如图2-2所示。图 2-2 2.2 系统原理图大车行走驱动原理图，如图2-3 所示。图 2-3 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 14 页6 / 14 小车行走驱动原理图，如图2-4 所示。图 2-4 2.3 变频器的主要参数设置及PLC的 I/O 地址分配2.3.1 变频器的主要参数设置首先将电机铭牌上的所有参数输入P0
7、304-P03011,大车变频器应输入几个点电机的总电流和总功率，并且变频器带动电动机应工作在线性频率/ 电压特性，1-3 档速度变化采用固定频率设定。一档=30HZ ，二档 =40HZ,三档=50HZ 。主要参数设置如下表 2-5:参数号参数值说明 P0700 5 P1000 5 通过 COM 链路 USS设定P1001 30 一档频率 P1002 40 二档频率 P1003 50 三档频率表 2-5 2.3.PLC 的地址分配PLC的地址分配见下 2-6 表所示。参数地址说明参数地址说明I0.0 大车前行开关I1.3 小车一档I0.1 大车后行开关I1.4 小车二档I0.2 大车前行极限I
8、1.5 小车三档I0.3 大车后行极限M5.0 大车远程一档I0.4 小车左行开关M5.1 大车远程二档I0.5 小车右行开关M5.2 大车远程三档I0.6 小车左极限M5.3 小车远程一档I0.7 小车右极限M5.4 小车远程二档I1.0 大车一档M5.5 小车远程三档I1.1 大车二档VD4 大车输入频率I1.2 大车三档VD16 小车输入频率表 2-6 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 14 页7 / 14 第 3 章 PLC 软件设计及程序调试3.1 USS 协议指令3.1.1 USS-INIT指令 USS-INI
9、T 主要应用于允许和初始化或禁止MICROMASTER变频器通信。指令格式如图 3-1 所示：图 3-1该指令各点的介绍：EN:当 EN输入接通时，每一次扫描均执行该指令。Mode ：选择不同的通信协议。Baud：设置波特率。Active ：指示哪个变频器激活。3.1.2 USS-CTRL 指令 USS-CTRL 指令用于控制激活的MICROMASTER变频器。指令格式如图3-2 所示：INUSS-CTRLRUNOFF2OFF3F_ACKDIRTypeSpeedResp_RErrorStatusSpeedRun_END_DirFaultInhibitDriveEN图 3-2 该指令各点的介绍：
10、EN：接通使能 USS-CTRL。RUN：指示变频器是否接通。Resp-R:位应答来自于变频器的相应。F-ACK ：位用于应答变频器的相应。DIR:位指示变频器应向哪个方向运动。Drive：是 MICROMASTER 的变频器的地址。Dype:选择变频器的类型。Speed_SP: 变频器的速度。Error：错误字节。Status ：变频器返回的状态字的原始值。Speed ：变频器的速度。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 14 页8 / 14 RUN-EN：指示变频器是运行还是停止。D-Dir: 指示变频器运行的方向。Inh
11、ibit：指示变频器禁止位的状态。Fault：指示故障位的状态。3.2 PLC 程序设计该设计的 PLC 程序主要运用 STEP-7编程软件编写，详细程序见附录二。3.3 程序的调试首先，给计算机， PLC 等设备供电，然后将程序下载的PLC 中，打开软件的监视环境，依次打开I1.0-I1.5 各个 I/O 开关，观察大车和小车在不同的频率下的运行状态及它们的启停控制。同时可以通过状态环境更加形象直观地观察大车、小车电动机的并运行状态。对于状态的环境在下一章将进行详细的介绍。第 4 章 力控组态的开发及调试5.1 力控组态的开发力控组态直观的反映了工业现场的工作状态，在现在的工业生产中得到了广
12、泛的运用。这里就不做详细的介绍了。该设计的组态环境如图5-1所示：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 14 页9 / 14 图 5-1 在使用力控组态进行监控的时候，还需要进行各种I/O 点的分配如图5-2 所示，其它的这里就不做过多的介绍。图 5-2 5.2 力控组态的调试打开运行进入组态监控画面，出现如图5-3 所示的画面，然后进行调试就能出现相应的大车和小车的运行速度。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 14 页10 / 14 图 5-3 第 5
13、章 心得体会经过一个星期的课程设计，过程曲折可谓一言难尽。在此期间遇到了很多我们一时无法解决的问题。充分认识到了自己在学习和实践中的不足。同时认识我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致整项工作的失败。实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！同时对
14、张老师的指导表示真诚的感谢！附录一PLC的设计程序：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 14 页11 / 14 USS_INITENModeBaudActiveDoneError1960016#03Q0.0VB2000INUSS-CTRLRUNOFF2OFF3F_ACKDIRTypeSpeedResp_RErrorStatusSpeedRun_END_DirFaultInhibitDrive01VD4M1.7VB700VW10VD12M0.5M0.6M0.7M1.0SM0.0M0.0I0.0M0.4M0.1M0.2M0.3
15、M0.4I0.1I0.2I0.3INUSS-CTRLRUNOFF2OFF3F_ACKDIRTypeSpeedResp_RErrorStatusSpeedRun_END_DirFaultInhibitDriveSM0.0M1.1I0.4M1.5M0.5M1.2M1.3M1.4M1.5I0.5I0.6I0.7M1.6VB900VW22VD24M2.0M2.1M2.2SM0.0精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 14 页12 / 14 MOV_RENINENOOUTI1.0I1.1I1.260.0VD4MOV_RENINENOO
16、UTI1.1I1.0M5.0I1.2M5.180.0VD4MOV_RENINENOOUTI1.2I1.1I1.0M5.2100.0VD4MOV_RENINENOOUTI1.0I1.1I1.2M5.0M5.1M5.20.00MOV_RENINENOOUTI1.3M5.3I1.4I1.560.0VD16MOV_RENINENOOUTI1.4I1.3I1.5M5.480.0VD16MOV_RENINENOOUTI1.5I1.3I1.4M5.5100.0VD16DIV_RIN2IN1ENOOUTENVD12100.0#temp2LD0MUL_RIN2ENENOOUTIN11420.0VD40#temp2LD0SM0.0DIV_RIN2IN1ENOOUTENMUL_RIN2ENENOOUTIN1SM0.0100.0#temp2LD4#temp2LD41420.0VD44VD24（）I1.0I0.2I0.3Q0.1（）I1.3I1.4I1.5Q0.20.00精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 14 页13 / 14 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 14 页
