1、課 程 設(shè) 計 所屬課程名稱 機電傳動控制（含PLC） 題 目手動選擇實現(xiàn)12段速運行控制系統(tǒng)分 院 機電學(xué)院 專 業(yè)、班 級 機械設(shè)計制造及其自動化 B1102 學(xué) 號0612110231 學(xué) 生 姓 名鄒 睿 指 導(dǎo) 教 師 趙業(yè)平 名 稱數(shù) 量課程設(shè)計任務(wù)書1份課程設(shè)計報告書1份2014年 06 月 14 日課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書所屬課程名稱 機電傳動控制（含PLC） 題 目手動選擇實現(xiàn)12段速運行控制系統(tǒng)分 院 機電學(xué)院 專 業(yè)、班 級 機械設(shè)計制造及其自動化 B1102 學(xué) 號0612110231 學(xué) 生 姓 名鄒睿指 導(dǎo) 教 師趙業(yè)平2014 年 06 月 14 日題目15 手

2、動選擇實現(xiàn)12段速運行控制系統(tǒng)（PLC） 一、控制要求：1.某型號精密車床，其主軸轉(zhuǎn)速共分12擋，分為：75r/min、150 r/min、200r/min、800 r/min、300 r/min、500 r/min、600r/min、900r/min、1000r/min、1200 r/min、1350r/min、1500 r/min，利用PLC控制變頻器實現(xiàn)手動設(shè)定選擇控制調(diào)速。手動選擇調(diào)速：按下啟動按鈕，根據(jù)所需轉(zhuǎn)速，選擇相應(yīng)轉(zhuǎn)速電動機控制按鈕實現(xiàn)以上12速控制。按下停車按鈕，電動機停車。 二、設(shè)計任務(wù)學(xué)生根據(jù)控制要求，明確設(shè)計任務(wù)，擬定設(shè)計方案與進度計劃，運用所學(xué)的理論知識，進行多段速運

3、行控制系統(tǒng)設(shè)計、硬件系統(tǒng)設(shè)計、軟件系統(tǒng)設(shè)計、變頻器參數(shù)設(shè)定設(shè)計，提高理論知識工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內(nèi)容包括：1. 設(shè)計出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖等；2. 系統(tǒng)有啟動、停止功能；3. 設(shè)計變頻器頻率變化曲線圖和參數(shù)表；4. 運用功能指令進行PLC控制程序設(shè)計，包括梯形圖和語句表；5. 程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設(shè)計；6. 進行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)多速段運行控制要求。 三、設(shè)計報告課程設(shè)計報告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整。課 程 設(shè) 計 報告書所屬課程名稱 機電傳動控制（含PLC） 題 目手動選擇實現(xiàn)12段速運行控制系統(tǒng)分 院 機電學(xué)院 專 業(yè)、班 級

4、 機械設(shè)計制造及其自動化 B1102 學(xué) 號0612110231 學(xué) 生 姓 名鄒 睿 指 導(dǎo) 教 師趙業(yè)平2014 年 06 月 14 日目 錄1 課程設(shè)計任務(wù)書12 總體設(shè)計23 硬件系統(tǒng)設(shè)計54 程序設(shè)計75 程序調(diào)試及結(jié)果分析96 總結(jié)127 參考文獻12遼東學(xué)院1 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書課程設(shè)計題目：手動選擇實現(xiàn)12段速運行控制系統(tǒng)(PLC)課程設(shè)計時間：自 2014年6月1日起至 2014年6月14日。課程設(shè)計要求：某型號精密車床，其主軸轉(zhuǎn)速共分12擋，分為：75r/min、150 r/min、200r/min、800 r/min、300 r/min、500 r/min、600

5、r/min、900r/min、1000r/min、1200 r/min、1350r/min、1500 r/min，利用PLC控制變頻器實現(xiàn)手動設(shè)定選擇控制調(diào)速。手動選擇調(diào)速：按下啟動按鈕，根據(jù)所需轉(zhuǎn)速，選擇相應(yīng)轉(zhuǎn)速電動機控制按鈕實現(xiàn)以上12速控制。按下停車按鈕，電動機停車。學(xué)生簽名： 2014年 6 月14 日課程設(shè)計評閱意見項目課程設(shè)計態(tài)度評價10%出勤情況評價10%任務(wù)難度、量評價10%創(chuàng)新性評價10%綜合設(shè)計能力評價20%報告書寫規(guī)范評價20%口試20%成績綜合評定等級評閱教師：2014年 月 日2 總體設(shè)計變頻器選用西門子MM440變頻器，變頻器的技術(shù)規(guī)格如下：輸入電壓1 AC 200

6、至 240V ± 10% 電源電壓及功率范圍 3 AC 200 至 240V ± 10% 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下功率 0.12kW 至 3kW 變轉(zhuǎn)矩負(fù)載下功率 5.5kW 至 45kW 輸入頻率 47 至 63 Hz 輸出頻率 0.12kW 至 75kW 0 Hz 至 650 Hz（v/f 控制方式）/ 0 Hz 至 200 Hz（矢量控制方式） 功率因數(shù) 大于 0.95 變頻器效率 96至 97 過載能力（恒轉(zhuǎn)矩） 150 過載持續(xù)時間 60 秒，200 過載持續(xù)時間3秒重復(fù)周期 300 秒過載能力（變轉(zhuǎn)矩） 5.5kW 90kW，140 過載持續(xù)時間3秒，110 過載持續(xù)時間6

7、0秒重復(fù)周期300秒 控制方式 矢量控制，U/F 控制，轉(zhuǎn)矩控制，平方 U/F 控制等 頻率設(shè)定分辨率 數(shù)字輸入和串行通訊輸入為 0.01Hz，10 位二進制模擬輸入 通訊接口 RS485 標(biāo)配，RS 232 可選，另有PROFIbus、DeviceNet、CANopen選件 電機電纜長度 不帶輸出電抗器 0.12kW75kW 最長 50m（屏蔽電纜），最長 100m（非屏蔽電纜） 防護等級 IP20 工作溫度 0.12kW75kW， -10 至 +50 攝氏度（恒轉(zhuǎn)矩），-10 至 +40 攝氏度（變轉(zhuǎn)矩） 存放溫度 -40 至 +70 攝氏度 相對濕度小于 95 RH 無結(jié)露 工作地區(qū)海拔

8、高度 0.12kW75kW 海拔 1000m 以下無需降額使用 保護功能 過電壓，欠電壓，過載，接地，短路，過溫MM440變頻器的六個數(shù)字輸入端口（DIN1 DIN6），通過P0701P0706設(shè)置實現(xiàn)多頻段控制。每一頻段的頻率分別由P1001P1015參數(shù)設(shè)置，最多可實現(xiàn)15頻段控制，各個固定頻率的數(shù)值選擇見表2-1。在多頻段控制中，電動機的轉(zhuǎn)速方向是由P1001P1015參數(shù)所設(shè)置的頻率正負(fù)決定的。六個數(shù)字輸入端口，哪一個作為電動機運行、停止控制，哪些作為多段頻率控制，是可以由用戶任意確定的，一旦確定了某一數(shù)字輸入端口的控制功能，其內(nèi)部的參數(shù)設(shè)置值必須與端口的控制功能相對應(yīng)。表2-1 固定

9、頻率選擇對應(yīng)表頻率設(shè)定端口8(DIN4)端口7(DIN4)端口6(DIN4)端口5(DIN4)P1OO10001P1OO20010P1OO30011P1OO40100P1OO50101P1OO60110P1OO70111P1OO81000P1OO91001P1O101010P1O111011P1O121100P1O131101P1O141110P1O151111注： P0003設(shè)置參數(shù)訪問等級 ： 1 標(biāo)準(zhǔn)級（只需要設(shè)置最基本的參數(shù)） 2 擴展級 3 專家級 參數(shù)過濾器P0004設(shè)置值說明0 全部參數(shù)2 變頻器參數(shù)3 電動機參數(shù)4 速遞傳感器5 工藝應(yīng)用對象或裝置7 命令、二進制I/O8 AD

10、C（模/數(shù)轉(zhuǎn)換）和DAC（數(shù)/模轉(zhuǎn)換）10 設(shè)定值通道/斜坡函數(shù)發(fā)生器12 驅(qū)動裝置的特征13 電動機的控制20 通信21 報警/警告/監(jiān)控22 工藝參量控制器（例如PID） P0701P0706設(shè)置值說明： 1 接通正轉(zhuǎn)/斷開停車 2 接通反轉(zhuǎn)/斷開停車 3 斷開按慣性自由停車 4 斷開按第二降速時間快速停車 9 故障復(fù)位 10 正向點動 11 反向點動 12 反轉(zhuǎn)（與正轉(zhuǎn)命令配合使用） 13 電動電位計升速 14 電動電位計降速 15 固定頻率直接選擇 16 固定頻率選擇 + ON 命令 17 固定頻率編碼選擇 + ON 命令 25 使能直流制動 29 外部故障信號觸發(fā)跳閘 33 禁止附加

11、頻率設(shè)定值 99 使能BICO參數(shù)化3 硬件系統(tǒng)設(shè)計綜上所述，將12段固定頻率所控制的狀態(tài)列成表3-1、將12段固定頻率所設(shè)的控制參數(shù)列成表3-212段固定頻率控制狀態(tài)表固定頻率7端口（Q0.3）6端口（Q0.2）5端口（Q0.1）4端口（Q0.0)對應(yīng)頻率所設(shè)置的參數(shù)頻率/Hz電機轉(zhuǎn)速/min10001P10012.57520010P1002515030011P10036.720040100P100426.780050101P1005103006 0110P100616.750070111P10072060081000P10083090091001P100933.31000101010P10

12、10401200111011P1011451350121100P1012501500OFF000000表3-112段固定頻率控制參數(shù)表參數(shù)號出廠值設(shè)置值說明P000311設(shè)用戶訪問級為標(biāo)準(zhǔn)級P000407命令，二進制I/OP070022命令源選擇由端子排輸入P000312設(shè)用戶訪問級為擴展級P000407命令，二進制I/OP0701117選擇固定頻率P0702117選擇固定頻率P0703917選擇固定頻率P0704151ON接通正轉(zhuǎn)，OFF停止P000311設(shè)用戶訪問級為標(biāo)準(zhǔn)級P0004010設(shè)定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器P100023選擇固定頻率設(shè)定值P000312設(shè)用戶訪問級為擴展級P0004

13、010設(shè)定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器P100102.5選擇固定頻率1(Hz)P100255選擇固定頻率2(Hz)P1003106.7選擇固定頻率3(Hz)P10041526.7選擇固定頻率4(Hz)P10052010選擇固定頻率5(Hz)P10062516.7選擇固定頻率6(Hz)P10073020選擇固定頻率7(Hz)P100830選擇固定頻率8(Hz)P100933.3選擇固定頻率9(Hz)P101040選擇固定頻率10(Hz)P101145選擇固定頻率11(Hz)P101250選擇固定頻率12(Hz)表 3-24 配線系統(tǒng)設(shè)計1. SIEMENS s7-200cn型號2. PLC理論西門子M

14、M440變頻器，實用MM420變頻器。3. WDJ24三相鼠籠式異步電動機。4. 導(dǎo)線若干。plc和變頻器的連接電路如圖4-1所示圖4-1PLC程序設(shè)計5 程序調(diào)試及結(jié)果分析12端頻率變化曲線12段速度變化曲線要實現(xiàn)12段固定頻率控制,需要4個數(shù)字輸入端口，圖4-1為12段固定頻率控制接線圖。圖4-1中，MM440變頻器的數(shù)字輸入端口“Q0.0”、 “Q0.1”、 “Q0.2”和“Q0.3”設(shè)為12段固定頻率控制端口，由帶鎖按鈕SSB1、SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、SB7、SB8、SB9、SB10、SB11、SB12分別開關(guān)，實現(xiàn)12段固定頻率控制。第一段頻率設(shè)為2.5Hz，第二段

15、頻率設(shè)為5Hz，第三段頻率設(shè)為6.7Hz，第四段頻率設(shè)為26.7Hz，第五段頻率設(shè)為10Hz，第六段頻率設(shè)為16.7Hz，第七段頻率設(shè)為20Hz，第八段頻率設(shè)為30Hz，第九段頻率設(shè)為33.3Hz，第十段頻率設(shè)為40Hz，第十一段頻率設(shè)為45Hz，第十二段頻率設(shè)為50Hz。十二段固定頻率控制狀態(tài)如表3-1所示。（1）按圖4-1連接電路，檢查線路正確后，合上變頻器電源空氣開關(guān)Q。（2）恢復(fù)變頻器工廠默認(rèn)值，設(shè)定P0010=30，P0970=1。按下“P”鍵,變頻器開始復(fù)位到工廠缺省值。（3）設(shè)置電動機參數(shù)，如表2-1所示。然后，設(shè)P0010=0，變頻器當(dāng)前處于準(zhǔn)備狀態(tài)，可正常運行。（4）設(shè)置12

16、段固定頻率控制參數(shù)，如圖3-2所示。（5）12段固定頻率控制：當(dāng)按下帶鎖按鈕SB0時，數(shù)字輸入端口“8”為“ON”，允許電動機運行。1 第1頻段控制。當(dāng)SB1按鈕開關(guān)接通時，變頻器數(shù)字輸出端口“Q0.0”為“亮”，端口“Q0.1”、“Q0.2”、“Q0.3”為“暗”，變頻器工作在由P1001參數(shù)所設(shè)定的頻率為2.5Hz的第1頻段上，電動機運行在由2.5Hz所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速上。2 第2頻段控制。當(dāng)SB2按鈕開關(guān)接通時，變頻器數(shù)字輸出端口“Q0.1”為“亮”，端口“Q0.0”、“Q0.2”、“Q0.3”為“暗”，變頻器工作在由P1002參數(shù)所設(shè)定的頻率為5Hz的第2頻段上，電動機運行在由5Hz所對應(yīng)的

17、轉(zhuǎn)速上。3 第3頻段控制。當(dāng)SB3按鈕開關(guān)接通時，變頻器數(shù)字輸出端口“Q0.0” 、“Q0.1”為“亮”，端口 “Q0.2”、“Q0.3”為“暗”，變頻器工作在由P1003參數(shù)所設(shè)定的頻率為6.7Hz的第3頻段上，電動機運行在由6.7Hz所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速上。4 第4頻段控制。當(dāng)SB4按鈕開關(guān)接通時，變頻器數(shù)字輸出端口“Q0.2”為“亮”，端口“Q0.0”、“Q0.1”、“Q0.3”為“暗”，變頻器工作在由P1004參數(shù)所設(shè)定的頻率為26.7Hz的第4頻段上，電動機運行在由26.7Hz所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速上。5 第5頻段控制。當(dāng)SB5按鈕開關(guān)接通時，變頻器數(shù)字輸出端口“Q0.0”、“Q0.2” 為“亮”，端

18、口“Q0.1”、“Q0.3”為“暗”，變頻器工作在由P1005參數(shù)所設(shè)定的頻率為10Hz的第5頻段上，電動機運行在由10Hz所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速上。6 第6頻段控制。當(dāng)SB6按鈕開關(guān)接通時，變頻器數(shù)字輸出端口“Q0.1”、“Q0.2”為“亮”，端口“Q0.0”、“Q0.3”為 “暗”，變頻器工作在由P1006參數(shù)所設(shè)定的頻率為16.7Hz的第6頻段上，電動機運行在由16.7Hz所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速上。7 第7頻段控制。當(dāng)SB7按鈕開關(guān)同時接通時，變頻器數(shù)字輸出端口“Q0.0” 、“Q0.1”和“Q0.2”為“亮”，端口“Q0.3”為“暗”，變頻器工作在由P1007參數(shù)所設(shè)定的頻率為20Hz的第7頻段上，電動機

19、運行在由20Hz所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速上。8 第8頻段控制。當(dāng)SB8按鈕開關(guān)同時接通時，變頻器數(shù)字輸出端口為“Q0.3”為“亮”，端口“Q0.0” 、“Q0.1”和“Q0.2”為“暗”，變頻器工作在由P1008參數(shù)所設(shè)定的頻率為30Hz的第8頻段上，電動機運行在由30Hz所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速上。9 第9頻段控制。當(dāng)SB9按鈕開關(guān)同時接通時，變頻器數(shù)字輸出端口為“Q0.0、“Q0.3”為“亮”，端口“Q0.1”和“Q0.2”為“暗”，變頻器工作在由P1009參數(shù)所設(shè)定的頻率為33.3Hz的第9頻段上，電動機運行在由33.3Hz所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速上。10 第10頻段控制。當(dāng)SB10按鈕開關(guān)同時接通時，變頻器數(shù)字輸出端口為

20、“”Q0.1、“Q0.3”為“亮”，端口“Q0.0” 和“Q0.2”為“暗”，變頻器工作在由P1010參數(shù)所設(shè)定的頻率為40Hz的第10頻段上，電動機運行在由40Hz所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速上。11 第11頻段控制。當(dāng)SB11按鈕開關(guān)同時接通時，變頻器數(shù)字輸出端口為“Q0.0” 、“Q0.1”和“Q0.3”為“亮”，端口和“Q0.2”為“暗”，變頻器工作在由P1011參數(shù)所設(shè)定的頻率為45Hz的第11頻段上，電動機運行在由45Hz所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速上。12 第12頻段控制。當(dāng)SB12按鈕開關(guān)同時接通時，變頻器數(shù)字輸出端口為“Q0.2”和“Q0.3”為“亮”，端口和“”Q0.0、“Q0.1”為“暗”，變頻器工作在由P1012參數(shù)所設(shè)定的頻率為50Hz的第12頻段上，電動機運行在由50Hz所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速上。13 電動機停車。當(dāng)SB1、SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、SB7、SB8、SB9、SB10、SB11、SB12按鈕開關(guān)都斷開時，變頻器數(shù)字輸入接口“Q0.0” 、“Q