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2021年度基于PLC的风机控制系统设计设计

来源:爱问旅游网



摘要

可编程控制器(PLC)是一个以微处理器为关键,综合了计算机技术、自动控制技术和网络通信技术通用工业控制装置。它含有使用方便、

维护轻易、可靠性好、
性能价格比高等特点,广泛应用于工业控制众多领域。

煤矿主通风机是煤矿生产关键设备,通风机能否正常工作,
直接影响煤矿生产活动。所以对主通风机实现在线监控有很关键意义。

本文针对通风机工作环境和运行特点,PLC为主控设备,
介绍了可编程序控制器(PLC)在煤矿通风系统中应用;
探讨了通风机实现自动控制系统系统组成和设计;包含硬件设备选型和组态;编制了通风机实现自动控制梯形图;
并简明介绍了PLC和其它智能装置及个人计算机联网,组成控制系统。

本系统提升了主通风机设备自动化管理水平,有力地确保了主通风机设备经济、可靠运行,为设备管理和维修提供了可靠科学依据。

关键词:煤矿通风机; PLC; 在线控制



Designof Fan ControlSystem Basedon PLC

Abstract

Theprogrammable logic controller (PLC) is a microprocessor core, acombin ation of computer technology, automatic control technology andnetwork com munication technology, general industrial controldevices. It has easy to use,ea sy maintenance, reliability, high costperformance characteristics, widely used in many areas of industrialcontrol.The mine vertilator coal production equipm ent, the fan canwork a direct impact on coal production activities. Therefore, t

he main fan to

achieve online

monitoring of very

important significance.

Inthis paper, the working environment and operational characteristicsof the ventilator, the PLC as the master device to introduce aprogrammable logiccont roller (PLC) in the mine ventilation system;explore composition and designof fan system to achieve automaticcontrol system; involved in equipmentselectio n and configuration ofhardware; the preparation of the ventilator to achieve au tomaticcontrol ladder; and briefly describes the PLC and otherintelligentdevic es and personal computers networked control system composed of.

Thissystem improves the ventilator equipment automation management level, toensure the main ventilator equipment, economic, reliableoperation, andpro



videsa reliable scientific basis for the management and maintenanceofequipm ent.

Keywords:Coal mine ventilator; PLC; Online monitoring

目录

引言..............................................................................................................................11章绪论............................................................................................................2

1.1课题研究意义.......................................................................................................21.2PLC及风机控制系统发展情况...........................................................................2第二章总体方案设计...................................................................................................52.1控制系统要求......................................................................................................52.2系统组成及工作原理..........................................................................................52.3变频调速节能分..................................................................................................52.4变频调速依据......................................................................................................62.5离心风机控制原理分析......................................................................................63章系统硬件设计...................................................................................................10



3.1温度传感器选择................................................................................................10 3.2PLC选择.............................................................................................................10 3.2.1FP0系列PLC特点.......................................................................................10 3.2.2PLC控制系统设计步骤.............................................................................10 3.3变频器选择........................................................................................................114章系统软件设计...................................................................................................15

4.1PLC程序设计.....................................................................................................15 4.1.1离心风机转换过程分析.............................................................................18 4.1.2系统工作状态.............................................................................................18 4.1.3状态转换过程实现方法.............................................................................19 4.2程序设计梯形图................................................................................................195章系统可靠性设计及调试...................................................................................235.1系统可靠性设计.....................................................................................................235.2系统调试................................................................................................................23

5.21软件系统调试..................................................................................................235.22硬件系统调试..................................................................................................235.23软硬件结合调试..............................................................................................23结论和展望..................................................................................................................25致谢.............................................................................................................................26参考文件......................................................................................................................27附录A一篇引用外文文件及其译文..........................................................................28附录B部分源程序......................................................................................................33附录C:关键参考文件题录及摘要.............................................................................36



插图清单

2-1自动控制系统组成框图.........................................................................52-2变频调速在风机中节能分析..................................................................62-3变频器主电路原理图............................................................................72-4离心风机主电路图................................................................................82-5离心风机控制线路图............................................................................93-1KA-KM接线图....................................................................................103-2PLC控制系统设计步骤图....................................................................123-3PLC接线图..........................................................................................134-2变频器接线图......................................................................................174-3系统总控制步骤图..............................................................................214-4开启/停止程序....................................................................................214-5比较程序.............................................................................................224-6模拟量输出程序..................................................................................22



表格清单

3-1I/O分配表...........................................................................................144-1主电路端子及功效表...........................................................................164-2控制电路端子及功效表.......................................................................174-3系统工作状态表..................................................................................18



引言

在工业生产中锅炉燃烧系统、烘干系统、冷却系统、通风系统等场所,风机设备被大量应用,但不管生产需求大小,风机全部要全速运转,而运行工况改变则使得能量以风门、挡板节流损失消耗掉了,在生产过程中,不仅造成大量能源浪费和设备损耗,而且控制精度受到,从而造成生产成本增加,设备使用寿命缩短,设备维护、维修费用高居不下。

多年来,出于节能迫切需要和对产品质量不停提升要求,加之采取PLC和变频器易操作、免维护、控制精度高,

,

采取基于PLC变频器驱动方案开始逐步替换风门、挡板、阀门控制方案,从而大大降低生产成本,降低能量损耗和对环境污染,为企业带来
观经济效益和社会效益。

风机控制系统是风机关键组成部分,它负担着风机监控、自动调整、实现最大风能捕捉和确保良好电网兼容性等关键任务,它关键由监控系统、主控系统、变桨控制系统和变频系统(变频器)几部分组成。

部分关键功效以下:
监控系统(SCADA:监控系统实现对全风场风机情况监视和启、停操它包含大型监控软件及完善通讯网络。

主控系统:主控系统是风机控制系统主体,它实现自动开启、自动调向、自动调速、自动并网、自动解列、故障自动停机、

自动电缆解绕及自动统计和监控等关键控制、保护功效。

,

它和监控系统接口完成风机实时数据及统计数据交换,和变桨控制系统接口完成对叶片控制,实现最大风能捕捉和恒速运行,和变频系统(变频器)接口实现



有功率和无功功率自动调整。

变桨控制系统:和主控系统配合,经过对叶片节距角控制,实现最大风能捕捉和恒速运行,提升了风力发电机组运行灵活性。现在来看,变桨控制系统叶片驱动有液压和电气两种方法,电气驱动方法中又有采取交流电机和直流电机两种不一样方案。到底采取何种方法关键取决于制造厂家多年来形成技术路线及传统。

变频系统(变频)器:和主控制系统接口,和发电机、电网连接,

,




1 绪论

1.1课题研究意义

在工业生产、产品加工制造业中,风机设备关键用于锅炉燃烧系统、其它设备烘干系统、冷却系统、通风系统等场所,

温度等指标进行控制和调整以适应工艺要求和运行工况。而最常见控制手段则是调整风门、挡板开度大小来调整受控对象。这么,

,

,

而运行工况改变则使得能量以风门、挡板节流损失形式消耗掉了。

,

,

而且还造成大量能源浪费和设备损耗。从而造成生产成本增加,设备使用寿命缩短,设备维护、维修费用高居不下。为此,

,

以使系统多种性能达成合理要求。

多年来,出于节能迫切需要和对产品质量不停提升要求,加之采取PLC和变频器易操作、易维护、控制精度高,

,

采取基于PLC变频器驱动方案开始逐步替换风门、挡板、阀门控制方案。

从而大大降低生产成本,降低能量损耗和对环境污染,为企业带来观经济效益和社会效益。

伴随电子技术和微电子技术快速发展,PLC和变频器正成为通用、廉价和性能可靠控制和驱动设备,得到广泛应用。由PLC控制变频调速离心风机通风系统,含有较高可靠性和很好节能效果,易于组建成整体自控系统,很方便地实现多种控制切换和远程监控,



本文经过一个实例——基于离心风机矿井通风系统进行分析。煤矿矿井通风系统是煤矿矿井安全生产关键组成部分,煤矿矿井通风系统能否正常工作和矿井内工作环境条件、生产效率、安全生产亲密相关。伴随中国对各行各业安全生产监管力度不停加强,尤其对煤矿安全生产要求越来越高,对煤矿矿井通风系统进行技术改造,提升其运行稳定性、可靠性、节能降耗等势在必行。现在煤矿矿井通风系统中,大多仍采取继电、接触器控制系统,但这种控制系统存在着体积大、机械触点多、接线复杂、可靠性低、排除故障困难等很多缺点,且因工作通风机一直高速运行,备用通风停止,不能轮休工作,易使工作通风机产生故障,降低使用寿命。针对这一系列问题本系统将PLC和变频器有机地结合起来,

,

实现对电动机工作过程和运转速度有效控制使矿井中用离心通风机通风高

,

PLC控制系统含有对驱动风机电机过热保护、故障报警、

,

为煤矿矿井通风系统节能技术改造提供一条新途经。

1.2PLC及风机控制系统发展情况

经过几十年快速发展,PLC功效越来越强大,
应用范围也越来越广泛,其足迹已遍布国民经济各个领域,形成了能够满足多 种将需要PLC
应用系统。伴随市场需求不停提升PLC发展表现出以下趋势。

1.向小型化、微型化和大型化、多功效两个方向发展2.过程控制功效不停增强
3.大力开发智能型I/O模块



4.和个人计算机日益紧密结合
5.编程语言趋向标准化
6.通信和联网能力不停增强
多年来伴随科技飞速发展,PLC应用正在不停地走向深入,同时带动传统控制检测技术不停更新。PLC是采取大规模集成电路、微型计算机技术发展结果逐步形成含有多个优点和微型、小型、中型、

超大型等多种规格PLC系列产品应用于从继电器控制系统到监控计算机之间很多控制领域,它最适适用于以开关为主控制功效。经过模拟/数字,A/D)转换器和数字/模拟(D/A)转换器也能够控制模拟量比如控制温度、压力、流量、成份等参数。

基于PLC多路抢答器控制系统能够依据PLC修改程序方便这一特点随意

假如对外部电路稍加修改或在系统程序中加入分支能够把八路抢答器变为更

多路抢答器。比如十位、十六位或二十位等。

假如将手动按钮变为触摸屏能够使抢答器更为简单方便。

假如去除系统中限时功效还能够把抢答器改为呼叫器能够在医院病房、

宾馆客房、写字楼办公室、工厂生产车间等多个地方使用。

风机控制系统研究现实状况:风机控制系统是风机关键组成部分,

实现最大风能捕捉和确保良好电网兼容性等关键任务,它关键由监控系统、主控系统、变桨控制系统和变频系(变频器)几部分组成。

各部分关键功效以下:
监控系统(SCADA:监控系统实现对全风场风机情况监视和启、操作它包含大型监控软件及完善通讯网络。

主控系统:主控系统是风机控制系统主体,它实现自动开启、自动调向、自动调速、自动并网、自动解列、故障自动停机、



自动电缆解绕及自动统计和监控等关键控制、保护功效。

,

它和监控系统接口完成风机实时数据及统计数据交换,和变桨控制系统接口完成对叶片控制,实现最大风能捕捉和恒速运行,和变频系统(变频器)接口实现对有功功率和无功功率自动调整。

变桨控制系统:和主控系统配合,经过对叶片节距角控制,实现最大风能捕捉和恒速运行,提升了风力发电机组运行灵活性。现在来看,变桨控制系统叶片驱动有液压和电气两种方法,电气驱动方法中又有采取交流电机和直流电机两种不一样方案。

到底采取何种方法关键取决于制造厂家多年来形成技术路线及传统。

变频系统(变频)器:和主控制系统接口,和发电机、电网连接,直接负担着确保供电品质、提升功率原因,
满足电网兼容性标准等关键作用。风机控制系统发展趋势:
伴随中国企业所开发风机容量越来越大,
风机控制技术必需不停发展才能满足这一要求,如叶片驱动和控制技术、如更大容量变频器开发,全部是必需不停处理新课题,这里不进行具体叙述。

目前,因为风力发电机组在中国电网中所占百分比越来越大,
风力发电方法电网兼容性较差问题也逐步暴露出来,
同时用户对不一样风场、不一样型号风机之间联网要求也越来越高,这也对风机控制系统提出了

新任务。

1)采取统一和开放协议以实现不一样风场、
不一样厂家和型号风机之间方便互联。现在,
风机投资用户和电网调度中心对广布于不一样地域风场之间联网要求越来越迫切,即使各个风机制造厂家全部提供了一定手段实现风机互连,
不过因为采取方案不一样,



不一样厂家风机进行互联时还是会有很多问题存在,实施起来难度较大。所以,现实不一样风机之间方便互联是一个亟待处理关键课题。

2)需要深入提升低电压穿越运行能力(LVRT)。风力发电机组,尤其是双馈型风机,抵御电网电压跌落能力本身较差。当发生电网电压跌落时,以前做法是让风机从电网切出。当风机在电网中所占百分比较小时,这种做法对电网影响还能够忽略不计。不过,伴随在网运行风机数量越来越大,尤其是在风力发电集中地域,如国家计划建设六个千万千瓦风电基地,这种做法会对电网造成严重影响,甚至可能深入扩大事故。欧洲很多国家,如德国、西班牙、丹麦等国家,早就出台了相关标准,要求在这种情况下风机能保持在网运行以支撑电网。风机含有这种能力称为低电压穿越运行能力(LVRT,有国家甚至要求当电网电压跌落至零时还能保持在网运行。中国也于今年8月由国家电网企业出台了《风电场接入电网技术要求》,

穿

,

明确要求风电机组在并网点电压跌落至20%额定电压时能够保持并网运行625ms、当跌落发生3s内能够恢复到额定电压90%,风电机组保持并网运行低电压穿越运行要求。应该说,这还只是一个初步、相对较低运行要求。在以后可能还会出台更为严格上网方法。这些要求实现,关键靠控制系统中变频器算法及结构改善,当然和主控和变桨系统也有亲密联络。

3)实现在功率预估条件下风电场有功及无功功率自动控制。现在,风电机组全部是运行在不调整方法,也就是说,有多少风、发多少电,这在风电所占百分比较小情况下也没有多大问题。不过,伴随风电上网电量大幅度增加,在用电低谷段往往是风机出力最大时段,造成电网调峰异常困难,电网频率、电压均易出现较大波动。目前,电网对这一问题已相当重视,要求开展。



第二章总体方案设计

2.1控制系统要求

1)高可靠性,以适应工业现场十分恶劣和复杂工作条件。

2)含有实时响应处理能力,以满足工业生产过程实时控制要求。

3)有丰富可和工业现场信号相连接工业接口,方便实现在线监控。

4)控制系统结构应能组配灵活,易于扩展。

5)有优异系统环境和应用软件便于开发。

6)有自动/手动转换系统,确保在自动控制系统出现故障时,能够手动控制。

7)有可靠报警系统,在风机电机过热,变频器出现故障时能及时发出报警信号。

2.2系统组成及工作原理

工业离心风机工作要求是指在特定工作环境中,风机输出风量要伴随外界条件改变,保持在设定参数值上。这么,既可满足工作要求,又不使电动机空转,而造成电能浪费。为实现上述目标,本系统采取闭环控制方法。工业现场温度由温度传感器检测,变换成模拟输入反馈信号,A/D转换后和PLC中给定值比较,再经D/A转换变成模拟量输出信号,控制变频器调整风机转速,从而达成控制工厂车间温度目标系统组成简图图2-1所表示。



2-1自动控制系统组成框图

2.3变频调速节能分

变频调速应用于风机系统电机自动控制中,其节能效果显著。由流体力学基础定律可知:风机、泵类设备均属平方转矩负载,其转速n和流量Q,压力H和轴功率P含有以下关系:Qn,Hn2,Pn3,即流量和转速成正比,压力和转速平方成正比,轴功率和转速立方成正比。图2给出了风机中风门调整和变频调速两种控制方法下风路压力-风量(H-Q)关系及功率-风量(P-Q)关系。其中,曲线1是风机在额定转速下H-Q曲线,曲线2是风机在某一较低速度下H-Q曲线,曲线3是风门开度最大时H-Q曲线,曲线4是风机在某一较小开度下H-Q曲线。能够看出,

Q1

Q2

,

假如在风机以额定转速运转条件下调整风门开度,

沿

线

1

A

B

;

假如在风门开度最大条件下用变频器调整风机转速,则工况点沿曲线3A点移到C点。显然,B点和C点风量相同,C点压力要比B点压力小得多。所以,风机在变频调速运行方法下,风机转速可大大降低,节能效果显著。曲线5为变频控制方法下P-Q曲线,曲线6为风门调整方法下P-Q曲线。能够看出,在相同风量下,



变频控制方法比风门调整方法能耗更小,二者之差可由下述经验公式(2-l)表示:

P



0.4

0.6 Q Qe

( Q Qe

)

3



Pe

2-1

l)其中Q为风机运行时实际风量。

Qe为风门开度为最大,且电机运行在额定转速时风量。

Pe为风门开度为最大,且电机运行在额定转速时功率。

经过以上分析得出,采取转速进行调整风量,比起用挡板调整风量节省能源,风量调整幅度越大,节电效果越高。

,

其中大多数风机处于大马拉小车状态,用挡板进行运行流量调整,极大浪费了电能,若采取调速方法运行,则能够大量节省电能,并能在12年内收回投资成本。

2-2变频调速在风机中节能分析

2.4变频调速依据

变频调速技术基础原理是依据电机转速和工作电源输入频率成正比关系,如公式(2-2)所表示:

n

60 (1

s

) /

p

2-2

其中n表示电机转速;
f为电动机工作电源频率;



s为电机转差率;
p为电机磁极对数。

经过改变电动机工作电源频率达成改变电机转速目标。交流电动
机调速方法有三种,关键有:
1)变极对数调速,
2)变转差率调速,
3)变频调速,即改变电源频率来改变电机转速。这三种方法前两种有一定不足,而变频调速含有其它调速方法无可比拟优势,变频调速性能和经济指标己赶上直流调速系统。变频调速传动效率高,因变频调速属于电气调速,无中间机械设备,也就没有附加转差损耗,属于低损耗高效调速,而且其调速范围广,反应速度快,精度高,装置安全可靠,安装调试方便,轻易实现闭环控制,能达成自动调整。另外,

使

,

,

已开始在各行各业逐步得到推广和应用。变频系统主电路原理图图2-3所表示。

2-3变频器主电路原理图

2.5离心风机控制原理分析

三台大容量离心风机(1#,2#, 3#)依据工作状态不一样,含有变频、



,

所以每台离心风机均要求经过两个接触器分别和工频电源和变频电源输出相

QS1,

QS2,

QS3,

QS4

,

KM1,

KM2,

KM3为三台风机工频运行时交流接触器,KM4, KM5, KM6为三台风机变频运行时交流接触器,FR1, FR2, FR3为工频和变频运行时电机过载保护用热继电器,变频运行时由变频器也可实现电机过载保护。变频器主电路输出端子(U,V, W)经接触器接至三相电动机上,当旋转方向和工频时电机转向不一致时,需要调换输出端子(U,V, W)相序,不然无法工作。主电路见图2-4所表示 在控制电路设计中,必需要考虑弱电和强电之间隔离问题。

为了保护PLC设备,PLC输出端口并不是直接和交流接触器连接,而是在PLC输出端口和交流接触器之间引入中间继电器,
经过中间继电器控制接触器线圈得电/失电,进而控制电机或阀门动作。

经过隔离,可延长系统

使用寿命,增强系统工作可靠性。

,

这对于变频器安全运行十分关键。变频器输出端严禁和工频电源相连,也就是说不许可一台电机同时接到工频电源和变频电源情况出现。所以,在控制电路中,对各风机电机工频/变频运行接触器作了互锁设计;另外,变频器是按单台电机容量配置,不许可同时带多台电机运行,为此对各电机变频运行也作了互锁设计。为提升互锁可靠性,PLC控制程序设计时,深入经过PL
C内部软继电器来做互锁。

出于可靠性及检修方面考虑,设计了手动/自动转换控制电路。通过转换开关及对应电路来实现。电气控制线路图见图2-5所表示。

2-5,SA为手动/自动转换开关,KA为手动/自动转换用中间继电器,



打在位置为手动状态,打在位置KA吸合,为自动状态。在手动状态,经过按钮SB1-SB12控制各台风机起停。在自动状态时,

PLC

,

中间继电器KA6个常闭触点串接在三台风机手动控制电路上,控制三台风机手动运行。中间继电器KA常开触点接PLCX0,控制自动变频运行程序实施。在自动状态时,三台风机在PLC控制下能够有序而平稳地切换、运行。风机电机电源通断,由中间继电器KA1-KA6控制接触器KM1-KM6线圈来实现。HL0为自动运行指示灯。FR1,FR2, FR3为三台风机热继电器常闭触点,对电机进行过流保护。

2-4离心风机主电路图



2-5离心风机控制线路图



3章系统硬件设计

3.1温度传感器选择

本系统是将传感器安装在工厂车间中,经过实时检测车间内温度,换算出和设定温度之间调整值,经过变频器自动调整到适宜风机转速
,从而使车间内温度达成设定温度值。中间继电器KA1-KA6控制接触器KM1-KM6接线图图3-1所表示。

3-1KA-KM接线图
依据本系统具体情况,经认真比较最终选定热电偶传感器,它是工业测量中应用最广泛一个温度传感器,它和被测对象直接接触,不受中间介质影响,含有较高正确度;测量范围广,可从-50℃1600℃进行连续测量,当工作端被测介质温度发生改变时,热电势随之发生改变将热电势送入PLC进行处理,即可得到温度值。

3.2PLC选择

对于主控设备PLC选择,从搜集中国外多种PLC产品资料来看,充足考虑了工业离心风机工作情况和本控制系统特点和现有条件,最终选择了日本松下电工FP0系列PLC产品。

3.2.1FP0系列PLC特点

FP0系列PLC在小机壳内汇聚了优异功效和优异表现,包含脉冲捕捉,



两路脉冲输出,PID, PWM, 高速计数,网络通信,模拟量设定和时钟功效等。主机单元是集成了CPU,电源(AC),输入输出单元模块,可单独使用,也能够和扩展单元任意组合使用,最多可配置3个扩展模块。

I/O

10

128

使

主机和扩展单元全部有专门扩展接口,在扩展时能够直接连接,
不需要连接电缆。本设计依据需要,主模块选择FP0C32,扩展模块选择FP0E16,A/D转换模块采取FP0-A80模块。

3.2.2PLC控制系统设计步骤

PLC控制系统设计步骤图3-2所表示,在本系统设计中,使用了一个主模块,一个扩展模块,一个A/D转换模块,共使用19个输入口,12个输出口,I/O口使用上,充足考虑了系统在以后扩展需要,对部分有特殊用途端口如A/D转换模块接口尽可能不用或少用。为了提升系统可靠性,在软件设计时除了编制正常工作下自动控制程序外,还在PLC中编制了手动控制程序,这么做较之以往控制系统有三个好处:第一,能够在系统安装完成后,对各个设备进行单个调试,以检验设备是否工作正常;

,

,

用手动方法在PLC上控制系统运行;第三,当系统工作单元如电机出了故障时,

,

使

,

把没有故障电机切换入系统确保系统正常运行;正是因为有这些好处,PLC上用了12个输入口实现对手动控制程序支持,从而大大提升了系统可靠性。PLC模块接线图图3-2所表示,I/O分配
如表3-1所表示。

3.3变频器选择

本系统设计选择变频器为森兰BT12S系列,变频器连接端子图图3-3所表示。输入端R,S, T经过主电路接至电源,输出端U,V,



W经过主电路接至离心风机,使用时绝对不许可接反,控制端子FWD为正转开启端,为确保电动机单向正转运行,FWD和公共端CM相接。变频器功效预置为:
F01=5频率由X4,X5设定。

F02=1使变频器处于外部FWD控制模式。

F28=0使变频器FMA输出功效为频率。

F40=4设置电动机极数为4极。

FMA为模拟信号输出端,可在FMAGND两端之间跨接频率表,用于监视变频器运行频率。

F69=0选择X4,X5端子功效,即用于控制端子通断实现变频器升降速。

X5和公共端CM接通时,频率上升;X5和公共端CM断开时,频率保持。

X4和公共端CM接通时,频率下降;X4和公共端CM断开时,频率保持。 本系统中使用S1S2两个按钮分别和X4X5相接,按下按钮S2使X5和公共端CM接通,控制频率上升;松开按钮S2,X5和公共端CM断开,频率保持。一样,按下按钮S1使X4和公共端CM接通,控制频率下降;松开按钮S1,X4和公共端CM断开,频率保持。VRF,Y1接至PLC,接收和发送和PLC主机之间控制信号。

变频器频率参数设置为:
1)最高频率:风机属于平方转矩负载,转矩T和转速平方成正比当转速超出其额定转速时,转矩将按平方规律增加,造成电动机严重过载。所以,变频器最高频率只能和电动机额定频率相等。本系统中最高输频率设定为50Hz



1 2

3-2PLC控制系统设计步骤图



3-3PLC接线图



3-1I/O分配表

X0

系统开启

Y0

电源指示灯

X1

系统停止

Y1

温度过高指示灯

X2

变频器信号输入

Y2

接变频器VRF

X3

温度传感器1信号输入

Y4

变频器报警

X4

温度传感器2信号输入

Y5

电机线圈过热报警

X5

热电偶传感器信号输入

YA

1#风机工频运转

X6

连接上位机

YB

1#风机变频运转

X8

1#风机工频选择

YC

备用系统

X9

1#风机变频选择

YE

2#风机工频运转

XA

1#风机开启

YF

2#风机变频运转

XB

1#风机停止

Y22

3#风机工频运转

XC

2#风机工频选择

Y23

3#风机变频运转

XD

2#风机变频选择



XE

2#风机开启



XF

2#风机停止



X20

3#风机工频选择



X21

3#风机变频选择



X22

3#风机开启



X23

3#风机停止



1)上限频率:因为变频器内部含有转差赔偿功效,50HZ情况下电动机在变频运行时实际转速要高于工频运行时转速,
从而增大了电动机负载,所以实际预置频率应略低于额定频率。
本系统中上限频率设定为49.5HZ

2)下限频率:在风机系统中,转速过低,会出现电机全扬程小于基础扬程(实际扬程),形成电机空转现象。所以,在多数情况下,下限频率不能太低,可依据实际情况合适调整。

本系中下限频率设定为35HZ

4)开启频率:风机在开启时,存在一定阻力,在从0HZ开始开启一段频率内,实际上转不起来。所以,应合适预置开启频率值,使其在开启瞬间有一定冲击力。

本系统中开启频率设定为10HZ



4章系统软件设计
软件设计可包含以下几部分:初始化,风机开启/停止,信号显示,模拟量输入,测量值和设定值比较,模拟量输出等。

4.1PLC程序设计

风机控制系统能够实现关键功效有自动变频恒温运行、自动工频运行、

全自动变频恒温运行方法是系统中最关键运行方法,也是系统关键功效,是指利用PLC控制,经过变频调

,

其关键是依据恒温条件下风机系统中电机运行状态及转换过程中设计PLC控制程序;自动工频运行是指在变频器故障状态下,为维持温度相对恒定,系统依据温度高低自动调整工频运行电机台数,这种运行方法只是在特殊情况下一个备用方案,目标是提升系统可靠性冗余度;远程手动控制是指在控制室,经过计算机和PLC通信远程操控风机电机运行,是一个辅助方案;现场手动控制运行是指经过现场按钮,人工控制电机工频、变频运行,这一方法完全经过电气控制线路来实现,PLC不参与,关键用于检修、

PLC

PLC控制程序设计关键任务是接收来自温度传感器信号,判定目前温度状态,



经过程序处理,输出信号去控制变频器、继电器、接触器、信号灯等电器动作,进而调整风机运行,从而达成控制车间内温度目标。主电路端子及功效表如表4-1所表示,控制电路端子及功效表如表4-2所表示。变频器接线图图4-2所表示。

4-1变频器连接端子图,

4-1主电路端子及功效表

端子符号

端子名称

功效说明




R, S, T

交流电源输入端子

连接三相交流电源

U, V, W

变频器输出端子

连接三相电动机

P1, P+

直流电抗器连接端子

改善功率因数和抗干扰

P+, DB

外部制动电阻器连接端子

连接外部制动电阻

P+, N

制动单元连接端子

连接外部制动单元

PE

变频器接地端子

变频器机壳接地

4-2控制电路端子及功效表

端子符号

端子名称

功效说明

5V

电位器电源

DC稳压电源(最大输出电流: 10mA

VRF

电压输入

DC0~5VDC0~10V, 输入电阻10KΩ

IRF

电流输入

DC4~20mA输入电阻240Ω

GND

接地

端子5V, VRF, IRF, FMA公共端

FWD

正转运行设定

FWD-CM接通, 正转; 断开, 减速停止

REV

反转运行设定

REV-CM接通, 反转; 断开, 减速停止

THR

外部故障报警设定

THR-CM断开, 产生外部报警信号, 变频器立即关断输出

RESET

复位

RESET-CM接通, 变频器复位

FMA

模拟量输出

模拟信号输出(0~20mA, 0~10V

30A, 30B, 30C

故障输出

变频器故障输出, 常开30A, 30B闭合, 常闭30B, 30C断开

X1, X2, X3

多极转速选择

X1, X2,
X3ON/OFF组合能选择不一样频率

X4, X5

加减速时间选择

X4,
X5ON/OFF组合能选择不一样加减速时间

CM

公共端

控制输入端及运行状态输出端公共端




4-2变频器接线图

4.1.1离心风机转换过程分析

开启自动变频运行方法时,首先开启1#风机变频运行,当温度达成要求时,保持该频率,假如达成上限频率温度仍达不到设定要求,则延时10s,PLC给出控制信号,切换1#风机工频运行,2#风机变频运行。在2#风机

,

变频器依据温度改变经过PID调整器调整1#风机电动机转速来控制风量,使温度达成设定值。若温度仍然达不到设定值,则由PLC给出控制信号,2#风机和变频器断开,转为工频恒速运行,同时3#风机变频运行。系统工作于1#风机工频运行、2#风机工频运行、3#风机变频运行状态。若温度仍高于设定值,3台风机同时工频运行也不能满足要求时,将开启备用系统,直到满足温度要求。整个转换过程中,总是确保原来工作于变频运行状态风机转入工频恒速运行,新开风机运行在变频状态,确保只有一台风机运行在变频状态。

当外界温度降低时,变频器经过PID调整器降低风机电机转速来调整风量。

,

PLC

,

,

同时PID调整器将依据调整值自动升高变频器输出频率,加大风量,



,

系统继续按先起先停标准逐台关闭处于工频运行风机。

当系统处于单台风机变频运行状态时,如变频器输出频率达成下限频率,温度低于设定值时,则关闭变频器运行,此时三台风机全部已关停,系统经过温度传感器时时检测车间内温度值,一旦温度高于设定值,则启动风机进行温度调整。

4.1.2系统工作状态

工作状态之间转换条件是依据变频器输出频率是否抵达极限频率及温度是否达成设定值。设变频器输出频率达成极限频率时信号为X1,实际温度高于设定温度值信号为X2,实际温度达成设定温度值信号为X3实际温度低于设定温度值信号为X4。从停机到开启1#风机条件为:满足X2;保持现有工作状态条件为:满足X3;增开风机条件:同时满足X1,X2; 减开风机条件:同时满足X1,X4; 系统工作状态如表4-3所表示:

4-3系统工作状态表

状态符号

工作状态

S0

停机状态, 传感器检测。

S20

1#风机变频运行, 2#, 3#风机停机。

S21

1#风机工频运行, 2#风机变频运行, 3#风机停机。

S22

1#风机工频运行, 2#风机工频运行, 3#风机变频运行。

S23

3台风机全部工频运行, 备用系统开启。

S24

关闭备用系统, 3#风机变频运行。

S25

关闭1#风机, 2#风机工频运行, 3#风机变频运行。

S26

关闭2#风机, 3#风机变频运行。

S27

关闭3#风机, 传感器检测。

S28

系统异常, 出现故障。

4.1.3状态转换过程实现方法

1#

,

只需用变频器以起始频率起动1#风机电机运行即可;减开风机过程是在满足减开风机条件前提下,经过PLC控制,



以一号风机为例开启控制步骤图图4-3。增开风机过程实现相对复杂部分,首先要将运行在变频状态电机和变频器脱离后,再切
换到电网运行,同时变频器又要以起始频率起动一台新电机运行。切
换过程关键考虑三方面问题:
1)切换过程可靠性。决不许可出现变频器输出端和工频电源接连情况,这一点经过控制电路、
PLC内部软继电器互锁及PLC控制程序中动作时间前后次序来确保。

2)切换过程完成时间。时间太长,原变频运行电机转速下降
太多,首先造成温度升高快,其次在接下来切换到工频时冲击电流时间太短,切换过程可靠性下降。具体时间还需依据电动机容量大小来设定,容量越大,时间越长,通常情况下,500ms足够。

3)切换过程电流。因变频器输出电压相位和电网电压相位通常不一样,当电机从变频器断开后,
转子电流磁场在定于绕组中感应电压和电网电压往往也存在相位差。此时,切换到工频电网瞬间,假如二者刚好反相,
则将产生比直接起动时起动电流更大冲击电流,反过来对变频器造成冲击。

处理措施有:
1)电机定子绕组中接入三相灭磁电阻方法。这种方法通常需要延时2~3,时间太长,风机转速下降太多,不适宜。

2)相位判定法。经过相位判别电路,在电网电压和变频器输出电压相位一致时,快速切换。这种方法十分有效、可靠,对于100
kW以上大容量电机通常要求采取这一方法。

3)利用变频器自由停车指令BX来实现快速灭磁法。

这一方法实质是经过定子绕组中和变频器逆变桥上续流二极管组成回路来达成快速灭磁目标。其动作次序是,在电机从变频器断开前,
PLCY2给出动作信号,变频器VRF端子功效生效,自由停车命令BX生效,



变频器立即停止输出,经短暂延时(500ms)灭磁后,将电机从变频器断开,并立即投入电网。这种方法简单有效、控制方便,
此次设计中采取了这一方法。本控制系统主程序步骤图图4-4所表示。

4.2程序设计梯形图

1)开启/停止程序
开启/停止程序关键控制系统开启和停止,
按下开启按钮时自动控制系统开始运行,
按下停止按钮自动控制系统停止运行。程序梯形图见图4-5所表示。

2)模拟量输入程序
因为本控制系统采取两个温度传感器测量车间内不一样两点温度信号,所以要分别读两次模拟量值。按系统要求,
模拟量输入和比较采取以下程序设计方法,程序梯形图见图4-5所表示。

3)比较程序
将温度传感器两次测量值平均值分别和前次测量值进行滤波,
然后取平均值和设定值比较,和设定值不等则进行PID调整控制,此程序梯图图4-5所表示。

4)模拟量输出程序
把经过比较计算输出模拟量,输送到变频器中,从而调整风机转速,此程序梯形图图4-6所表示。



启动

系统初始化

调用检测子程序

N

=设定值

Y

1#风机运行

温度检测处理

输出值

N

<=设定值

Y

风机停止

4-3系统总控制步骤图

4-4开启/停止程序



4-5比较程序

4-6模拟量输出程序



5章系统可靠性设计及调试

5.1系统可靠性设计

系统中采取工控设备变频器和PLC均含有抗干抗能力强,可靠性
好特点。但作为一个完整系统,应用于工业现场,还是有必需考虑加强抗干扰方法,确保运行稳定性。

1)变频器和PLC应安装于专门控制柜中,
但一定要确保良好通风环境和散热,PLC四面留有50mm以上净空间。

环境温度最好控制在45℃以下,相对湿度在5~90%,尽可能不要安装在多尘、有油烟、有导电灰尘、有腐蚀性气体、振动、热源或潮湿地方。

2)控制柜和风机现场距离不要太远,尤其是信号传输电缆要尽可短,而且要尽可能远离那些会产生电磁干扰装置。

3)外围设备信号线、控制信号线和动力线应分开敷设,不能扎在一起,应采取屏蔽线且屏蔽层接地。

4)变频器和PLC均要可靠接地。接地电阻要小,
接地线须尽可能短和粗,而且应连接于专用接地极或公用接地极上,
不要使用变频器、PLC外壳或侧板上螺钉作为接地端。而且二者在接地时,应尽可能分开,不要
用同一接地线。

5)电动机在低速运行时,电机冷却效果下降,应确保电动机含有良好通风条件。

6)在电气设计和软件设计中,充足考虑电气设备之间互锁关系。

7)选择性能可靠继电器、接触器对于系统可靠运行也含有十关键意义。

8)要考虑防雷设计。如电源是架空进线,



在进线处装设变频器专用避雷器,
或按规范要求在离变频器20m远处预埋钢管做专用接地保护。

假如电源是电缆引入,则应做好控制室防雷系统,以防雷电窜入破坏设备。

5.2系统调试

5.21软件系统调试

软件系统调试关键是PLC程序调试,包含错误校验,逻辑性分析,控制要求合理性和正确性。

5.22硬件系统调试

硬件系统调试关键是各个装置调试,包含PLC,变频器,传感器,继电器等电气装置安装,连线,初始化设置等,检验其是否存在断线,连线,错线和设置错误。

5.23软硬件结合调试

软硬件结合调试是系统调试中最终一个步骤,实际上就是在装备正式投入运行前功效测试和安全性测试,这是最轻易出现问题一步,往往在单独进行硬件和软件调试时系统运行正常,但一旦结合起来,就会现多种多样问题,需要考虑多方面原因才能够处理。软硬件结合调试关键内容包含:PLC程序运行控制硬件是否达成预定要求,在非正常情况下是否有报警提醒和对应安全方法,系统抗干扰方法是否达成效果。这一阶段调试可分为以下几部分:
1)系统开启/停止调试。

2)系统自动/手动转换调试。

3PLC控制系统现场调试。

4)系统工作过程调试。

5)在线监控调试。



6)报警系统调试。

7)系统安全性能调试。



结论和展望
利用PLC来控制变频器实现离心风机变频调速自动控制是完全可行。

,

,

既不影响工作效果又能达成节能要求,满足了当初要求。

本系统利用PLC实现就地控制,并有自动/手动相互切换两种工作方法,既能在正常生产中实现自动控制确保工作效果,又能在突发事件(如断电自控元器件出现故障或需要检修调整自控系统且不影响生产等)出现时,切换到手动控制进行应急处理。而且系统抗干扰能力强,能在恶劣环境中可靠地工作,平均无故障时间长,故障修复时间短。系统控制程序可依据需要而改变,含有很好柔性。

本控制系统现在是针对工业车间内对温度特定要求而设计,以后能够考虑在其它系统如除尘系统中应用。在硬件选择时也留有一定扩展空间,现在只进行了温度测量来控制风机转速,以后还能够进行其它参数测量实现更多自动控制。在工业实际应用中,系统可连入工业控制网络,从而实现远程上位机控制,在本系统设计中,没有包含此方面具体探讨,可在以后系统设计中,再进行认真分析。



致谢

毕业设计除了针对我们理论课程掌握同时,也是对我们大学生进行综合性实践训练过程,是对整个专业知识综合,

使

,

在这次毕业设计过程中使我学到很多以前在书本和课堂上无法学到知识及技术能力,尤其是在查找资料过程中体会到很多乐趣,从而丰富了自己。在设计过程中,自己能在指导老师提点下分析问题、找出问题并处理问题,同时能够愈加用心思索每个细节,

,

使自己能够自天天学习过程中全部有新收获。我毕业论文设计能够顺利完成,是老师悉心指导结果。在开始时候,老师给了我整个制作大约框架和思绪,引导我该怎样去做。在我制作过程中,每次碰到不懂或不会地方,老师全部会给我一一讲解,使我每次全部有一个茅塞顿开感觉。老师以其严谨求实治学态度,高度敬业精神,兢兢业业工作作风和大胆创新进取精神对我产生关键影响。在此我向老师表示感谢。这次毕业设计我能够顺利准期完成,使我有了很大信心,让我了解专业知识同时也对本专业发展前景充满信心,我在此次设计中取得点滴进步全部是来自于你们各方面帮助和指导,感谢大家!



作者:

0613



参考文件
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附录A一篇引用外文文件及其译文

Communicationbetween PC and PLC design and application

V.A. Glebov, K. S. Gershtentsveig and I. D. Kanevskii

Sincethe mid-80s of the 20th century, with the automatic control,computer, communication, network technology in the development ofprogrammable logic controller (PLC) has developed into a controlfunction which provides a logical, process control, motion control,data processing function, multi-purpose communication networkcontroller, but because of its own limitations, the data of suchprocessing and human-computer interaction, can not meet the user hasgreater control request.This can be combined PLC



andhost computer, to the great advantage of the computer to complete PLCcontrol system. For control system design, there are manymanufacturers currently on the market to provide communicationsconfiguration software, but applied to some small high cost ofmonitoring system, so there are still a lot of users are stilldeveloping their own high-level language used automatic monitoringsystem. In this paper, using high-level language developed by VisualBasic 6.0 control interface and the development of PC communicationsprograms. Siemens PLC is used to provide a free port communicationmodel, the use of oral instructions to achieve freedom ofcommunication.

1.Monitoring task

Inindustrial production, often require different processing speed ofthe object on the road device settings and real-time monitoring. Thisdevice is PLC dedicated lane controlled object, by host computer andthe PLC communication to achieve the speed monitoring. PLC Timing thespeed sensor detects the speed of the value passed to host computerfor display and record; while PC recorded, using a monitoring programto speed settings downloaded to the PLC.

Accordingto various brands of PLC's cost, the plant's I/O points, and processrequirements, scanning speed, self-diagnosis function considerations,the system selected Siemens S7-200 series PLC. The series is a smalloverall structure of the PLC, its internal integration of the PPIinterface to provide users with a powerful communication feature,depending on the agreement this interface can communicate withdifferent devices or composition of the network.

2.CommunicationDesign



Inthe PLC communication with the host computer, PLC can start thecommunication has priority, but generally do not use this method, butusing computer data processing capa1bility of the characteristics ofa priority by way of PC. First, handshake signal sent by a computer,PLC received, the signal sent back to grip; computer back to hold thesignal received after the exchange of data the next step.

Readdata, host computer through the serial port data to the PLC to issueread commands, PLC is ready to respond to the data, then hostcomputer serial port can be read again, read the data needed. Writedata, the host computer to the PLC to issue write commands and data,PLC to receive. Computer to communicate with the PLC, it must firstinitialize the communication port, the initialization parameter mustbe the same with the PLC communication parameters. Meanwhile, whenthe communication program was written to note: In order to ensure theefficiency of the CPU to reduce PLC scan cycle, communication programdesigned short as possible.

2.PC Communication Program

PC

Communication

Program

in

Visual

Basic

6.0

development

environment.VB is a visual, object-oriented and event-driven approach using astructured high-level programming language, can be used to developvarious types of Windows environment applications. It is not onlyeasy to learn, and the system can be designed and built a number ofexternal control is, but Microsoft has designed the MSCommcommunication control allows VB in the development of visual controlsystem has its unique advantages. In the communication process, theprogrammer using this control, simply set, monitor MSComm controlproperties and events to complete the initialization of the serialport and data input and output work.



3.1Human Machine Interface
Fora practical application of the PLC control system is concerned, inaddition to hardware and control software, it should have aconvenient user-friendly human-machine interface. Users can interfacewith the computer machine, PLC to exchange information, to the PLCcontrol system input data, information and control commands, and PLCcontrol system can also man-machine interface through the computercontrol system to send back data and related information. Friendlyinterface, beautiful and easy to understand requirements, simpleoperation, with the guiding function and control equipment canreproduce the state of the real and accurate collection of datarequired parameters.

Inline with the principles of human-computer interface design, usingVB6.0 source code control combinations and monitoring system for anumber of interfaces. With this control interface, can be remotecontrolled object from the stop control and realize the communicationparameters set, inverter parameter settings, speed, real-timequeries, and historical data storage capabilities.

3.2Communication port to send data
Hostcomputer's data transmission include:
(1)Traffic control commands from the stop. Press the user interface onthe forward and backward and stop button, the Click event trigger toopen communication in the click event of mouth, sending thecharacters has a specific meaning. PLC received character, theimplementation of appropriate action.

(2)Real-time query speed command. Arrangements in the form timer controlTimer, when the regular time that the implementation of the timerevent



Timer(), time 2 seconds to send the speed of query command PLC, PLC toread the speed of a particular storage unit value, uploaded to theinterface The text box used to receive data to show the speed value.

4.PLC Programming
SiemensPLC S7-200 series has a variety of communication protocols, includingPPI protocol, MPI protocol agreement with the S7 is a company withinthe agreement, not public, but Siemens provides a free portcommunication mode. Free port mode allows application control S7-200PLC's serial port using a custom communication protocol with multipletypes of smart devices communicate, that in the free port model,S7-200 PLC is in RUN mode, the user can freely I send / receiveorders or send and receive interrupt instruction combined with thepreparation of custom process control communication protocolcommunication port operations. The system used this free port mode,this control system configuration can be more flexible andconvenient.

PLCcommunication program, including the main program, initializationroutines, check subroutine, subroutines, and receives read and writedata to complete, send the complete interruption procedure. PLC toachieve the main program which is to receive and send functions ofthe main frame.Initialization subroutine is used to set free portcommunication parameters. Subroutine uses a different verification orvalidation code, in order to prevent the data signal transmissionerrors, the data before it is sent and received must be used afterthe XOR will verify it. PLC to read and write data in the subroutineused to send the data to PC host computer and write data from thePLC. Receive completion interrupt program will restore the datareceived and stored, while



sendingthe completion of interrupt programs corresponding to complete thereset flag, checksum registers cleared and so on.

外文文件译文:
上位机和PLC通信设计及应用

20世纪80年代中期以来,伴随自动控制、计算机、通信、

,

可编程控制器(PLC)已发展成为一个可提供逻辑控制功效、过程控制功效、运动控制功效、数据处理功效、联网通信功效多功效控制器,但因为其本身不足,在数据计算处理和人机交互性等方面已不能满足用户更高控制要求。为此,能够将PLC和上位计算机结合,以计算机强大优势完成对PLC系统监控。对于监控系统设计,现在市场上有众多厂家提供通信组态软件,

,

所以现在仍然有很多用户还在自己用高级语言开发自动化监控系统。

Visual

Basic

6.0自行开发监控界面和编制上位机通信程序。PLC则采取了西门子企业提供自由口通信模式,利用自由口指令来实现通信。

1.监控任务
在工业生产中,
常常需要针对不一样加工对象对行车装置进行速度设定和实时监控。



本文以专用行车装置为PLC被控对象,
经过上位计算机和PLC通信来实现对行车速度监控。

PLC定时把速度传感器检测到速度值传给上位机以供显示和统计;
同时上位机依据统计情况,利用监控程序把速度设定值下载到PLC
依据各个品牌PLC性价比、被控对象I/O点数和工艺要求、扫描速度、自诊疗功效等方面考虑,系统选择了西门子企业S7-200系列PLC

该系列属于小型整体结构PLC,
其内部集成PPI接口为用户提供了强大通信功效,
依据不一样协议此接口能够和不一样设备进行通信或组成网络。

2.通信程序总体设计
PLC和上位机通信中,PLC能够含有优先权开启通信,
但通常不使用这种方法,而是利用计算机数据处理能力强特点,
采取上位机有优先权方法。首先由计算机发送握手信号,PLC收到后,发送回握信号;计算机收到回握信号后,进行下一步数据交换。

读数据时,上位机经过串行口向PLC发出读数据命令,
PLC响应并将数据准备好,这时上位机再次读串行口就可读到需要数据。写数据时,上位机向PLC发出写命令及数据,PLC接收。

计算机在和PLC通信时,首先必需对通信端口进行初始化,
其初始化参数必需和PLC通信参数相同。同时,编写通信程序时要注意:为了确保CPU工作效率,缩短PLC扫描周期,通信程序应尽可能设计得短小。

3.上位机通信程序设计
上位机通信程序是在VisualBasic 6.0环境下开发。VB是一个可视化、面向对象和采取事件驱动方法结构化高级程序设计语言,
可用于开发Windows环境下各类应用程序。它不仅简单易学,
而且可设计系统内置及外挂控件更是众多,



Microsoft企业设计MSComm通信控件使得VB在开发可视化监控系统方面有其独特优势。在通信过程中,程序员应用该控件时只需设置、
监视MSComm控件属性和事件即可完成对串行口初始化和数据输入输出工作。

3.1系统人机界面
对于一个有实际应用价值PLC控制系统来讲,除了硬件和控制软件之外,还应有便于用户操作方便人机界面。用户能够经过人机界面和计算机、PLC进行信息交换,PLC控制系统输入数据、信息和控制命令,
PLC控制系统又能够经过人机界面在计算机上回送控制系统数据和相关信息。友好人机界面要求美观易懂、操作简单、

含有引导功效而且能真实再现控制设备状态和正确地采集所需参数数据。

本着上述设计人机界面标准,
采取VB6.0控件组合及原代码能够为监控系统设计众多界面。

经过此监控界面,能够对被控对象进行远程起停控制,实现通信参数设定、变频器参数设定、速度实时查询和历史数据存放等功效。

3.2通信口发送数据
上位机数据发送关键包含:
1)行车起停控制命令。按下操作界面上正转、反转和停止按钮时,引发Click事件,从而在单击事件中打开通信口,发送含有特定含义字符。PLC接收到字符后,实施对应操作。

2)实时查询速度命令。在表单上安排定时器控件Timer,
当定时时间到,实施定时器事件Timer(), 定时2秒向PLC发送速度查询命令,PLC读取特定单元内存放速度值后,
上传到界面上用于接收数据文本框以显示速度值。

4PLC程序设计



西门子S7-200系列PLC拥有多个通信协议,其中PPI协议、
MPI协议和S7协议属企业内部协议、不公开,
但西门子提供了自由口通信模式。自由口模式许可应用程序控制S7-200PLC串行通信口使用自定义通信协议和多个类型智能设备通信,
即在自由口模式下,S7-200 PLC处于RUN方法时,
用户能够用自由口发送/接收指令或发送接收中止指令结合自定义通信协议编写程序控制通信端口操作。本系统选择了这种自由口模式,
这么能够使控制系统配置愈加灵活、方便。

整个PLC通信程序包含主程序、初始化子程序、校验子程序、读写数据子程序和接收完成、发送完成中止程序。

其中主程序是PLC实现接收、发送功效主框架。

初始化子程序用于设置自由口通信相关参数。

校验子程序采取是异或校验码,为了预防数据信号传输错误,数据在发送前和接收到后全部要采取异或运算进行校验。

读写数据子程序用于将PLC中数据发给上位机和把上位机传来数据写入PLC。接收完成中止程序会将接收到数据还原并保留,
而在发送完成中止程序中要完成复位对应标志位,
校验码寄存器清零等工作。



附录B部分源程序





现场手动调试程序清单



附录C:关键参考文件题录及摘要

[1]邹金慧.可编程控制器及其系统[M].重庆:重庆大学出版社,.11.

摘要:本书以最新三菱FX2N系列和欧姆龙CQM1H系列PLC为背景机,具体介绍了PLC组成机构、工作原理、指令系统、编程方法、网络通信和PLC在控制系统中实际应用等内容,另外,还介绍了MEDOC

GPP

for

Windows

CX-

Programmer三种编程软件使用方法和人机界面等内容。

[2]付焕森,李祺,于晶晶.基于PLC新型多功效八路抢答器设计[J].大众科技,.5
摘要:本书关键介绍基于三菱FX系列PLC在现代智力竞赛抢答器中应用,着重介绍了怎样利用编程优势来使硬件电路部分变得愈加简单

[3]石钰,宋希涛.基于欧姆龙CPM1A抢答器设计和应用[J].科技信息,.11

:

利用欧姆龙CPM1APLC设计出了八路抢答器,本文介绍PLC控制抢答器,思绪清楚,程序设计易于了解,方便制作,能正确、快速做出判定,含有很强实用性,尤其适合学生作为初步应用训练,既处理了实际问题又让学生得到了锻炼

[4]葛斌,赵静.PLC定时器应用[J].辽宁师范大学学报(自然科学版), .3 摘要:叙述了可编程控制器(PLC)产生和发展过程,概述了其特点、应用领域及以后发展趋势。鉴于PLC含有通用性强、使用方便,功效性强、使用面广,可靠性高、抗干扰能力强,编程方法简单、易掌握,体积小,功耗低等特点,而且PLC控制技术将成为以后工业自动化手段之一,提议将PLC内容纳入大学本科非电专业教学计划,以利于学生了解和掌握电机控制优异技术。



[5]郝战存.可编程控制器发展综述[J].河北工业科技,

:

本问关键介绍怎样用PLC编程实现对输入信号分频,常见实现方法有上升沿次

序接通、计数器和高级指令等。

[6]史国生.电气控制和可编程控制器技术[M].北京:北京化工工业出版社,.

摘要:本书经过对某化工系统过程要求分析,

叙述了采取可编程控制器实现化工过程控制原理,给出了步骤图,

介绍了化工过程控制系统信号原件及驱动电器和可编程控制器对应I/O接口地

,

具体介绍了应用逻辑设计方法设计可编程控制器梯形图程序思想和方法,

给出了各个控制步骤逻辑表示式,编写了实现过程控制提醒如程序,

表现了过程设计思想通常规律

[7]王文贤.工控组态软件现实状况及发展[J].安徽电子信息职业技术学院学报.

摘要:简明介绍了工业组态软件发展历史、

现实状况及其发展方向,对当今较为流行多个中国外组态软件作了部分简单介

绍。

[8]徐殿国,刘克彬.虚拟绝对式光电编码器设计和通信方法[J].传感器技术,.1.

:

介绍了虚拟绝对式光电编码器位置检测原理和经过外部倍频电路深入提升其

,

并给出了一个实用编码器和伺服驱动器之间串行通信协议设计。

[9]孙小权,钱少明基于PLCPID控制器设计和实现[J].应用科技,, 356:

30-35

:

便

PID

,

P

ID控制器难度,降低投资,经过对PID控制算法和PLC性能分析,



提出了基于PLCPID控制器3种实现方法,并以借助PLC内置PID指令为例,介绍了基于三菱可编程序控制器FX2N216M在温度控制中PID控制程序设计,给出了完整温度PID控制梯形图,经过试验,证实该方案可行,控制效果良好。

[10]毕汝男.应用组态软件和PLC控制智能抢答器[J].沈阳航空工业学院学报,.6
摘要:该文是巧妙利用组态软件,实现了安全竞赛需要。

在此次设计中要求智能抢答器系统采取组态王软件进行实时监控。



毕业设计(论文)原创性申明和使用授权说明

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