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文檔簡介
1、課 程 設 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 機電學院 專 業(yè)、班 級 機械設計制造及其自動化 B1102 學 號0612110231 學 生 姓 名鄒 睿 指 導 教 師 趙業(yè)平 名 稱數(shù) 量課程設計任務書1份課程設計報告書1份2014年 06 月 14 日課 程 設 計 任 務 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 機電學院 專 業(yè)、班 級 機械設計制造及其自動化 B1102 學 號0612110231 學 生 姓 名鄒睿指 導 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、設計任務學生根據(jù)控制要求,明確設計任務,擬定設計方案與進度計劃,運用所學的理論知識,進行多段速運
3、行控制系統(tǒng)設計、硬件系統(tǒng)設計、軟件系統(tǒng)設計、變頻器參數(shù)設定設計,提高理論知識工程應用能力、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)新設計;6. 進行系統(tǒng)調(diào)試,實現(xiàn)多速段運行控制要求。 三、設計報告課程設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 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 機電學院 專 業(yè)、班 級
4、 機械設計制造及其自動化 B1102 學 號0612110231 學 生 姓 名鄒 睿 指 導 教 師趙業(yè)平2014 年 06 月 14 日目 錄1 課程設計任務書12 總體設計23 硬件系統(tǒng)設計54 程序設計75 程序調(diào)試及結(jié)果分析96 總結(jié)127 參考文獻12遼東學院1 課 程 設 計 任 務 書課程設計題目:手動選擇實現(xiàn)12段速運行控制系統(tǒng)(PLC)課程設計時間:自 2014年6月1日起至 2014年6月14日。課程設計要求: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。學生簽名: 2014年 6 月14 日課程設計評閱意見項目課程設計態(tài)度評價10%出勤情況評價10%任務難度、量評價10%創(chuàng)新性評價10%綜合設計能力評價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)矩負載下功率 0.12kW 至 3kW 變轉(zhuǎn)矩負載下功率 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設置實現(xiàn)多頻段控制。每一頻段的頻率分別由P1001P1015參數(shù)設置,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)所設置的頻率正負決定的。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)設置值必須與端口的控制功能相對應。表2-1 固定
9、頻率選擇對應表頻率設定端口8(DIN4)端口7(DIN4)端口6(DIN4)端口5(DIN4)P1OO10001P1OO20010P1OO30011P1OO40100P1OO50101P1OO60110P1OO70111P1OO81000P1OO91001P1O101010P1O111011P1O121100P1O131101P1O141110P1O151111注: P0003設置參數(shù)訪問等級 : 1 標準級(只需要設置最基本的參數(shù)) 2 擴展級 3 專家級 參數(shù)過濾器P0004設置值說明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、頻率設定值 99 使能BICO參數(shù)化3 硬件系統(tǒng)設計綜上所述,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)對應頻率所設置的參數(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)號出廠值設置值說明P000311設用戶訪問級為標準級P000407命令,二進制I/OP070022命令源選擇由端子排輸入P000312設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設用戶訪問級為標準級P0004010設定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器P100023選擇固定頻率設定值P000312設用戶訪問級為擴展級P0004
13、010設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。第一段頻率設為2.5Hz,第二段
15、頻率設為5Hz,第三段頻率設為6.7Hz,第四段頻率設為26.7Hz,第五段頻率設為10Hz,第六段頻率設為16.7Hz,第七段頻率設為20Hz,第八段頻率設為30Hz,第九段頻率設為33.3Hz,第十段頻率設為40Hz,第十一段頻率設為45Hz,第十二段頻率設為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)恢復變頻器工廠默認值,設定P0010=30,P0970=1。按下“P”鍵,變頻器開始復位到工廠缺省值。(3)設置電動機參數(shù),如表2-1所示。然后,設P0010=0,變頻器當前處于準備狀態(tài),可正常運行。(4)設置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所對應的轉(zhuǎn)速上。2 第2頻段控制。當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)所設定的頻率為5Hz的第2頻段上,電動機運行在由5Hz所對應的
17、轉(zhuǎn)速上。3 第3頻段控制。當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所對應的轉(zhuǎn)速上。4 第4頻段控制。當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所對應的轉(zhuǎn)速上。5 第5頻段控制。當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)所設定的頻率為10Hz的第5頻段上,電動機運行在由10Hz所對應的轉(zhuǎn)速上。6 第6頻段控制。當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所對應的轉(zhuǎn)速上。7 第7頻段控制。當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)所設定的頻率為20Hz的第7頻段上,電動機
19、運行在由20Hz所對應的轉(zhuǎn)速上。8 第8頻段控制。當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)所設定的頻率為30Hz的第8頻段上,電動機運行在由30Hz所對應的轉(zhuǎn)速上。9 第9頻段控制。當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所對應的轉(zhuǎn)速上。10 第10頻段控制。當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)所設定的頻率為40Hz的第10頻段上,電動機運行在由40Hz所對應的轉(zhuǎn)速上。11 第11頻段控制。當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)所設定的頻率為45Hz的第11頻段上,電動機運行在由45Hz所對應的轉(zhuǎn)速上。12 第12頻段控制。當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)所設定的頻率為50Hz的第12頻段上,電動機運行在由50Hz所對應的轉(zhuǎn)速上。13 電動機停車。當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
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