本科毕业设计论文基于e700系列变频交流系统的plc控制系统设计软件.docx
《本科毕业设计论文基于e700系列变频交流系统的plc控制系统设计软件.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《本科毕业设计论文基于e700系列变频交流系统的plc控制系统设计软件.docx（19页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
本科毕业设计论文基于e700系列变频交流系统的plc控制系统设计软件
无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书
无锡职业技术学院
毕业设计（论文）
题目基于E-700系列变频交流系统的PLC控制系统设计（软件）
英文并列题目DesignofPLCcontrolsystembasedonE-700seriesfrequencyconversionACsystem（software）
院
系
班
级
学生姓名
学
号
指导老师
（1）
职
称
指导老师
（2）
职
称
答辩委员会主任主答辩人
1
无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书
无锡职业技术学院
毕业设计开题报告
（2013届）
题目基于E-700系列变频交流系统的
PLC控制系统设计（软件）
指导教师
系
班级
学号
姓名
二〇一六年三月八
一、选题的意义
“基于E-700系列变频交流系统的PLC控制系统设计（软件）”课题以电机交流变频控制为研究对象，在变频控制转速以及正反转为研究背景，在多次试验和素材为基础的条件下完成。
而PLC控制技术可以让调速控制更准确稳点和快速。
二、研究的主要内容，拟解决的主要问题（阐述的主要观点）
本课题主要内容有：
E-700系列变频交流系统控制任务分析研究，E-700系列变频交流系统电气系统设计，E-700系列变频交流系统PLC硬件设计，E-700系列变频交流系统PLC软件及触摸屏工程设计，E-700系列变频交流系统安装调试。
拟解决的主要问题是：
变频交流系统控制任务书，相关电气原理图与接线图，元器件清单，PLC原理图、外围接线图、驱动器接线，PLC控制程序，触摸屏工程，系统安装调试报告。
3、研究（工作）步骤、方法及措施（思路）
E-700系列变频交流系统的PLC控制系统设计（软件），配置了人机界面，485通讯控制，可编程逻辑控制器以及三菱变频器所带动的线路图和电机
课题实施主要步骤为：
1：
通过软件绘制一个带有按钮的人机界面（485通讯包含485正，485负）
2：
plc编程（难点：
通过网线而不是输出口连接）
3：
变频器连接（参数设置控制调速与plc连接）
4：
补充变频器与电机之间联系的线路图
4、毕业论文（设计）提纲
第1章引言。
主要内容为课题简介、预期成果、课题实施思路等。
第2章目录表
第3章人机界面的绘制选择，plc程序的设定，线路图的绘制
第4章通电调试
第5章课题小结。
主要介绍课题成果与成效、存在问题及改进措施等。
5、主要参考文献
PLC与变频器的RS_485串行通信控制_周宇
PLC与变频器的通信控制_蒋金周
PLC与变频器间的通信实现_黄金凤
S7_200PLC与Danfoss变频器自由口通信的实现_孙晓明
三菱变频器FR-E700使用手册（应用篇）
THMDTK-1型电气原理图
西门子触摸屏选型样本
（后续添加）
指导教师意见：
签名：
2010年月日
系毕业设计（论文）工作指导小组意见：
签名：
年月日
二级学院（直属系）毕业设计（论文）工作领导小组意见：
签名：
年月日
毕业设计（论文）任务书
2016年2月29日
毕业设计（论文）题目
基于E-700系列变频交流系统的PLC控制系统设计（软件）
题目
来源
自拟
指导教师
职称
所在部门
数控设备应用与维护系
学生姓名
学号
班级
数控设备11332
课题需要完成的任务
任务序号
任务内容
任务成果（论文附件）
1
E-700系列变频交流系统控制任务分析研究
变频交流系统控制任务书
2
E-700系列变频交流系统电气系统设计
相关电气原理图与接线图，元器件清单
3
E-700系列变频交流系统PLC硬件设计
PLC原理图、外围接线图、驱动器接线
4
E-700系列变频交流系统PLC软件及触摸屏工程设计
PLC控制程序，触摸屏工程
5
E-700系列变频交流系统安装调试
系统安装调试报告
课题
计划安排
序号
内容
时间安排
1
熟悉毕业设计要求，三菱E-700系列变频交流系统结构、运动要求。
2016.2.29-2016.3.6
2
E-700系列变频交流系统控制任务分析，完成控制任务书。
2016.3.7-2016.3.13
3
E-700系列变频交流系统控制系统电气系统设计
2016.3.14-2016.3.20
4
E-700系列变频交流系统控制系统PLC硬件设计
2016.3.21-2016.4.3
5
E-700系列变频交流系统控制系统PLC软件及触摸
2016.4.4-2015.4.17
6
毕业设计论文写作及资料整理，答辩准备
2016.4.18-2016.4.22
计划答辩
时间
2016年4月23日、24日
课题申报
（指导教师）
签名：
开题意见
（学生）
签名：
答辩小组
审核意见
签名：
摘要
近年来，便随着电力电子技术，计算机技术和自动控制技术的迅速发展，交流传动和控制技术成为目前发展最快的技术之一，电动机的调速也从继电器转变为PLC控制变频器调速。
这种方式主要通过程序来控制的，从而实现自动控制。
本文所研究的电机调速采用PLC控制变频器，充分发挥可编程控制器的可靠性、灵活性、通用性、扩展性等优点，再通过人机界面控制PLC来实现电机的多级调速，期间并通过RS485传输技术建立PLC与变频器的通讯进而完成PLC控制变频器调速系统的方案设计，同时对软硬件调试。
该设计具有思路明确、可靠性高、稳定性强等特点，并通过调试实现上述功能。
关键词：
人机界面交流调速系统变频技术异步电机PLC控制技术
Abstract
Inrecentyears,withthepowerelectronictechnology,therapiddevelopmentofcomputertechnologyandautomaticcontroltechnology,acdriveandcontroltechnologytobecomeoneofthefastestgrowingtechnologyatpresent,thespeedofthemotorisfromrelaytoPLCcontrolfrequencyconverterspeedcontrol.Mainlythroughtheprogramtocontrolthisway,soastorealizeautomaticcontrol.
ThispaperstudiedadoptingPLCtocontrolfrequencyconvertermotorspeed,givefullplaytothereliabilityoftheprogrammablecontroller,andtheadvantagesofflexibility,generality,extensibility,againthroughtheman-machineinterfacecontrolPLCtoimplementthemultistagespeedofthemotor,andthroughtheRS485duringtransmissiontechnologyofPLCandfrequencyconvertercommunicationandthencompletethePLCcontroloffrequencyconverterspeedcontrolsystemdesign,andthehardwareandsoftwaredebugging.Thisdesignhasideasclearly,highreliability,strongstabilityandothercharacteristics,andrealizethefunctionthroughdebugging.
Keywords:
human-computerinterfaceacasynchronousmotorspeedregulationsystemoffrequencyconversiontechnologyofPLCcontroltechnology
目录
叙述
第1章三菱变频器的叙述
1.1三菱变频器的简介
1.2三菱E700变频器的操作板
1.3三菱E700变频器的接线总图
第2章三菱变频器的运用
2.1三菱变频器面板操作重要参数简介
第3章可编程控制器（PLC）的简介
3.1PLC的定义和发展史
3.2PLC的基本组成和工作原理
3.3PLC的特点
3.4PLC的硬件组成
3.5PLC的软件组成（重点介绍）
第4章三菱变频器与西门子PLC的通讯
4.1变频器与plc的连接
4.2通讯协议
4.3PLC与变频器的通讯格式
4.4变频器的通讯参数设置
4.5PLC的编程（问题？
？
？
？
老师给与解答）
4.6应注意的问题
第5章触摸屏与PLC的联机应用
5.1触摸屏的选型
5.2触摸屏组态软件介绍
5.3设计触摸屏窗口
5.4PLC的编程（详细见4.4）
第6章联机调试
6.1接线外部总图
6.2安装系统及接线注意事项
6.3调试结果测定
结论
致谢
参考文献
叙述
随着工业控制要求的不断发展，对电机的速度控制要求也越来越高，一般都需要进行闭环控制。
交流电机调速的方法有很多，调压串级滑差变频等方式都不同程度地应用于各种各样的工控领域。
随着变频技术的发展，变频器越来越多的被应用于调速场合。
可编程控制器是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置，将PLC应用于交流变频调速，不仅可靠性高，易于操作，而且还能降低能耗，节约能源。
三菱,在自动化领域应该是个相当有声誉的品牌，PLC、人机界面、变频器、伺服产品以及自动化仪表等等都是三菱公司的优势产品, 在各行业中也都赢得了良好的口碑。
三菱变频器以其稳定的性能, 丰富的功能, 良好的力矩特性, 以及较高的性价比, 在变频器市场占据着重要的地位。
并以其强大的品牌效应, 在中国的市场份额也是在逐年增长。
本文所研究的交流电机调速系统采用PLC来控制变频器调速，充分发挥可编程控制器的高可靠性、灵活性、通用性、扩展性等优点，通过PLC的开关量输入输出模块控制变频器的多功能输入端、实现电机的多级调速，期间并通过RS485传输技术建立PLC与变频器的通讯进而完成PLC控制变频器调速系统的方案设计和全部的控制系统设计。
第一章三菱变频器的概述
1.1三菱变频器的简介
三菱变频器是以电力电子技术、微电子技术和现代控制理论在交流调速系统中的应用基础上发展起来的智能型的调速设备。
变频器不仅调速平滑、范围大、效率高、启动电流运行平稳，而且节能效果明显。
变频器作为一种新型的调速节能设备，是目前最简便得一种速节能方式。
三菱变频器是通过对电力半导体器件的通断控制将电压和频率固定不变的交流电电源变换为电压或频率可变交流电的电能控制装置。
在实际应用时，不仅要实现调速，还要求调速系统能满足机械特性和调速指标。
1.2三菱E700变频器的操作板
如图1-1三菱E700变频器的操作面板
1.3三菱E700变频器的接线总图
第二章三菱变频器的运用
2.1三菱变频器面板操作重要参数简介
（1）Pr.79操作模式选择
变频器的操作模式可以用外部信号操作也可以用PU（旋钮RUN键）操作任何一种操作模式都可固定或组合使用
（2）参数清零
（3）把Pr.30的设定值从0变到1
Pr.30扩张功能显示选择的设定值为1时扩张功能参数有效。
第三章可编程控制器（PLC）的简介
3.1PLC的定义和发展史
定义：
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。
发展史：
在可编程序控制器问世之前，继电器接触器控制在工业控制领域中占有主导地位。
继电器接触器控制系统是采用固定接线的硬件实现控制逻辑。
如果生产工艺发生变化，就必须重新设计，改变硬件机构，这样造成时间和金钱的浪费。
另外，大型控制系统用继电器接触器控制，使用的继电器多，控制系统的体积大，耗电多，工作频率低等缺点，为了解决这些问题，早在1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司，为了适应汽车型号的不断翻新，提出要用一种新型的控制装置取代它，为此，特定以下10项公开招标的技术要求，即：
（1）编程简单方便，可在现场修改程序。
（2）硬件维护方便，采用插件式结构。
（3）可靠性高于继电器接触器控制装置。
（4）体积小于继电器控制装置。
（5）可将数据直接送入计算机。
（6）用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。
（7）输入可以是交流115V。
（8）输出为交流115V，能直接驱动电磁阀，交流接触器等。
（9）通用性强，扩展方便。
（10）成本上要有竞争力。
也正是应为如此才加快了plc的发展。
当然它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC（英文全称：
ProgrammableLogicController）和可编程序控制器PC几个不同时期。
为与个人计算机（PC）相区别，现在仍然沿用可编程逻辑控制器这个老名字。
3.2PLC的基本组成及工作原理
PLC是以微处理器为核心的结构，其功能的实现不仅基于硬件的作用，更要靠软件的支持。
FX系列PLC是由基本单元、扩展单元及特殊功能单元构成。
基本单元包括CPU、存储器、I/O接口部件和电源，是PLC的主要部分。
扩展单元是扩展I/O点数的装置，内部有电源；扩展模块用于增加I/O点数和改变I/O口点数比例，内部电源，由基本单元和扩展单元供给。
扩展单元和扩展模块内无CPU，必须与基本单元一起使用。
特殊功能单元是一些特殊用途的装置，如进行模拟量控制的A/D、D/A转换模块，高速计数器模块（HC），过程控制模块（PID）等特殊功能单元。
PLC的工作原理与计算机相比有较大的不同，PLC从0000号存储地址所存放的第一条用户程序开始，在无中断或跳转的情况下，按存储地址号递增的方向顺序逐条执行用户程序，直到END指令结束。
然后再从头开始执行，并周而复始地重复，直到停机或运行（RUN）切换到停止（STOP）工作状态。
PLC对输入、输出信号的处理与微型计算机不同：
微型计算机对输入、输出信号实时处理，而PLC对输入、输出信号是集中批处理。
3.3PLC的特点
PLC是综合继电器接触控制的有点及计算机灵活、方便的优点而设计制造和发展的，这就使PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点：
（1）可靠性高，抗干扰能力强。
（2）配套齐全，功能完善，适用性强。
（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎。
（4）系统设计、建造工作量小，维护方便。
（5）体积小，重量轻，能耗低。
3.4PLC的硬件组成
主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。
其中CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元式连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机的外设连接。
3.5PLC的软件组成
系统程序由PLC制造厂商设计编写的，并存入PLC的系统存储器中，用户不能直接读写与更改。
系统程序一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序、监控程序等。
PLC的用户程序是用户利用PLC的编程语言，根据控制要求编制的程序。
在PLC的应用中，最重要的是用PLC的编程语言来编写用户程序，以实现控制目的。
由于PLC是专门为工业控制而开发的装置，其主要使用者是广大电气技术人员，为了满足他们的传统习惯和掌握能力，PLC的主要编程语言采用比计算机语言相对简单、易懂、形象的专用语言。
PLC编程语言是多种多样的，对于不同生产厂家、不同系列的PLC产品采用的编程语言的表达方式也不相同，但基本上可归纳两种类型：
一是采用字符表达方式的编程语言，如语句表等；二是采用图形符号表达方式编程语言，如梯形图等。
1.梯形图语言
梯形图语言是在传统电器控制系统中常用的接触器、继电器等图形表达符号的基础上演变而来的。
它与电器控制线路图相似，继承了传统电器控制逻辑中使用的框架结构、逻辑运算方式和输入输出形式，具有形象、直观、实用的特点。
因此，这种编程语言为广大电气技术人员所熟知，是应用最广泛的PLC的编程语言，是PLC的第一编程语言。
2.语句表语言
这种编程语言是一种与汇编语言类似的助记符编程表达方式。
在PLC应用中，经常采用简易编程器，而这种编程器中没有CRT屏幕显示，或没有较大的液晶屏幕显示。
因此，就用一系列PLC操作命令组成的语句表将梯形图描述出来，再通过简易编程器输入到PLC中。
虽然各个PLC生产厂家的语句表形式不尽相同，但基本功能相差无几。
3.逻辑图语言
逻辑图是一种类似于数字逻辑电路结构的编程语言，由与门、或门、非门、定时器、计数器、触发器等逻辑符号组成。
有数字电路基础的电气技术人员较容易掌握。
4.功能表图语言
功能表图语言（SFC语言）是一种较新的编程方法，又称状态转移图语言。
它将一个完整的控制过程分为若干阶段，各阶段具有不同的动作，阶段间有一定的转换条件，转换条件满足就实现阶段转移，上一阶段动作结束，下一阶段动作开始。
是用功能表图的方式来表达一个控制过程，对于顺序控制系统特别适用。
5.高级语言
随着PLC技术的发展，为了增强PLC的运算、数据处理及通信等功能，以上编程语言无法很好地满足要求。
近年来推出的PLC，尤其是大型PLC，都可用高级语言，如BASIC语言、C语言、PASCAL语言等进行编程。
采用高级语言后，用户可以像使用普通微型计算机一样操作PLC，使PLC的各种功能得到更好的发挥。
第四章三菱变频器与西门子PLC的通讯
4.1变频器与plc的连接
plcs7-200与三菱变频器通信采用rs485接口的串行方式。
s7-200侧为九针接口，三菱变频器为rs485端子，采用二线式连接。
4.2
第五章触摸屏与PLC的联机应用
5.1触摸屏的选型
人机界面是操作人员跟控制系统间进行对话和信息交换的专用设备。
我的毕业设计选用Smart700IE触摸屏。
它采用800×480的高分辨率宽屏设计，64K色真彩色现实，节能的LED背光设计，高速外部总线，64MB的内存，400MHZ主频高端ARM处理器，所以画面切换更加快速流畅，同事它也支持趋势图、配方管理和报警功能，他的Pack＆Go功能可以轻松实现项目更新和维护，32中语言的支持，5中可以在线进行转换。
Smart700IE的价格在1000元左右，性价比很高。
SmartLINEIE使用WinCCflexible2008SP4组态。
Smart700IE集成的以太网端口和串口（RS-422/485）能自适应的切换，用以太网下载项目文件方便快速，串口通信速率最快高达187.5kbit/s，通过串口能链接S7-200和S7-200SMART。
5.2触摸屏组态软件介绍
组态软件又称组态监控软件系统软件，指一些数据采集与过程的专用软件。
他们处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的通用层次的软件工具。
他们的应用领域很广可以应用于店里系统，化工等领域的数据采集与见识控制以及
过程控制等诸多领域。
本次采用WinCCflexibleStandard，工作界面如下图：
5.3设计触摸屏窗口
升级会员 