基于S7200的变频调速控制柜设计与实现毕业论文.docVIP

基于S7-200的变频调速控制柜设计与实现毕业论文 目 录 1 1、绪论 1 1.1课题研究背景及其意义 1 1.2国内外研究现状 2 1.3论文研究的主要内容 3 2、控制系统硬件设计 4 2.1硬件总体框架 4 2.2 电动机概述与选取 6 2.2.1 电动机结构 6 2.2.2 电动机选取 7 2.3 PLC概述与选取 7 2.3.1 PLC特点及其工作过程 8 2.3.2 西门子200 PLC组件的选取 9 2.3.3模拟量输入输出模块（EM235） 12 2.4变频器结构与选型 16 2.4.1变频器概述 16 2.4.2西门子变频器选择 17 2.4.3 MM440变频器基本操作 19 2.5设计用到的变送器 22 2.5.1 压力变送器 23 2.5.2 温度变送器 24 2.6控制柜内部基本元器件 24 3、控制系统软件设计 26 3.1 STEP 7 Micro/WIN 编程软件介绍 26 3.2 USS通讯协议 26 3.2.1 USS通讯概述 27 3.2.2 USS 通讯的参数设置 28 3.2.3 USS库中指令介绍 28 3.3 PID算法介绍 33 3.3.1 PID控制算法 33 3.3.2 PLC中的PID实现 33 3.3.3 PID参数的自整定 37 3.4 程序设计 38 3.4.1 I/O分配及其内存地址分配表 38 3.4.2 梯形图编写 39 3.4.3 变频器基本参数设置 49 3.5 抗干扰措施 50 4、 控制系统组态设计 51 4.1组态软件介绍 51 4.2组态界面的设计 51 4.3 系统调试过程 57 结 论 58 致　谢 59 参考文献 60 前 言 1、绪论 系统构成灵活，以开关量控制；能进行连续过程PID回路控制；实现生产过程综合自动化。使用方便，编程简单，采用简的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，系统开发周期短，现场调试容易能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性，远于其他各种机型。 ⑴、启、停控制功能：变频调速柜面板上设置变频启动按钮，变频停止按钮，用于变频装置运行控制，便于现场操作。 ⑵、手动调整：变频柜面板上设置频率调整电位器，可以方便手动调节变频器的输出频率，用以手动控制电机转速 。 ⑶、表头显示：变频柜面板上设置电流表,电压表和各种指示灯如电源指示，运行指示，报警指示，工频指示，实现对变频器输入电压、输出电流和各种工作状态监测。 ⑷、备用工频切换：当变频模式满足不了系统要求时，自动将电动机切换至工频运行。 ⑸、多种控制功能：可根据系统工况在变频柜面板上设置多种控制按钮和指示灯如正转、反转、手动/自动、电机增速、电机减速、变频/工频、紧急停止等。 ⑹、PID连续调节：选用适当的压力变送器可实现系统恒压力的调节，本设计以某城市生活小区为例，对小区恒压供水的控制系统做了详细的设计与介绍。供水管道内的水压由压力传感器的信号4-20mA送入PLC控制器，利用S7-200软件内的PID编程向导，与用户设定的压力值进行比较，并将PID运算结果通过USS协议传送到变频器，以调整水泵电机的电源频率，从而实现控制水泵的转速。西门子软件内部自带的PID指令采用了优化算法，所以使水压的调节十分平滑和稳定。另外还有一路温度的采集，用于调节变频控制柜内部的温度，防止温度过高影响控制效果。 具体内容安排如下： ：详细概述课题研究背景、意义及其国内外目前的发展趋势。 第二章: 主要介绍本次设计的具体任务及硬件的选型部分。 第三章: 重点介绍控制系统的软件设计，包括用到的通讯协议、编程算法、PLC程序、变频器参数设置等等。 第四章：详细介绍了系统的组态设计过程。 第五章：结论与总结。 2、控制系统硬件设计 图2.1控制系统框图 Fig. 2.1 block diagram of control system 2.2 水泵与电动机的选取 本控制系统的自动模式可实现变频恒压供水功能，现以小区供水为例选取相应的水泵及其电动机具体型号。 2.2.1 水泵选择 理论依据：流量Q(m3/h)计算 Q=[(m×q)/t]×K （2.1） 即最大每小时流量(m3/h)={【(用水人数×用水标准)】/(用水时间×1000)}×小时变化系数 。 其中，K——变化系数(一般为1.5-2.5) q——用水标准(华南一般采用300升/人.日，高级住宅采用400升/人.日) ； t——用水时间(一般采用12小时/日)； m——用水人数(一般一户按4-5人计算)； 1000——升与m3/