PLC皮帶機(jī)變頻調(diào)速設(shè)計方案

1、PLC皮帶機(jī)變頻調(diào)速設(shè)計方案第一章 引言皮帶機(jī)現(xiàn)狀隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤礦、冶金、鋼鐵、化工、制藥、倉儲、電廠等方 面對于皮帶輸送機(jī)有了許多高新的要求。皮帶輸送機(jī)俗稱帶式運(yùn)輸機(jī)，是一種連 續(xù)性的帶式運(yùn)輸機(jī)械，也是一種通用的機(jī)械，它既可以運(yùn)送散狀物料，也可以運(yùn) 輸件式成品物料。工作過程中噪音較小、結(jié)構(gòu)簡單，皮帶輸送機(jī)可用于水平或傾 斜運(yùn)輸。皮帶輸送機(jī)還用于裝船機(jī)、卸船機(jī)、堆取料機(jī)等連續(xù)運(yùn)輸移動的機(jī)械上。 以前的皮帶輸送機(jī)的電氣控制部分為繼電器和接觸器控制，采用手工的操作方 式，存在勞動強(qiáng)度大、能耗高、維護(hù)量大、可靠性能差等缺點。隨著工業(yè)大發(fā)展 繼電器控制系統(tǒng)無法達(dá)到相應(yīng)的要求， 且使用元件過

2、多，因此根據(jù)不同行業(yè)不同 用戶的要求，采用PLC控制皮帶輸送機(jī)是十分必要的。采用可編程控制器（PLQ控制的優(yōu)勢采用可編程控制器（PLC控制的優(yōu)勢有如下幾條：可靠性能高，皮帶機(jī)的綜合保護(hù)裝置以 PLC控制器為核心，系統(tǒng)具有高可 靠性和強(qiáng)抗干擾等特點，對環(huán)境要求不高，適用于較為惡劣的工作場所。配置靈活，PLC在組態(tài)系統(tǒng)時具有極大的靈活性，極強(qiáng)的處理能力，以及 極大的輸入輸出I/O擴(kuò)容量，當(dāng)現(xiàn)場發(fā)生變化時，只需改變程序即可，因此能夠 方便靈活地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同規(guī)模、不同功能的控制系統(tǒng)，即可控制一臺 單機(jī)，也可控制一條生產(chǎn)線，即可現(xiàn)場控制，也可遠(yuǎn)程集中控制。設(shè)備擴(kuò)展性強(qiáng)，PLC具有很強(qiáng)的組網(wǎng)能力

3、和擴(kuò)展能力，今后可以很方便的 添加新設(shè)備，如果與計算機(jī)PC控制相結(jié)合，則功能就更高了，它既可一通過MPI 又可以通過BUS總線與其它PC系統(tǒng)相連，從而避免了以前上套設(shè)備需要更換一 套控制設(shè)備的弊端，因此節(jié)省了大量的人力和財力。維護(hù)方便，模塊連接采用插拔式接線端子排，更換和維護(hù)都相當(dāng)?shù)姆奖憧?捷。變頻器在皮帶機(jī)拖動上的應(yīng)用特點.專業(yè).專注.優(yōu)越的軟起動、軟停止特性。隔爆變頻器的起動、停止時間是任意可調(diào)（0-10min）的，也就是說起動時的 加速度和停車時的減速度任意可調(diào)， 同時為了平穩(wěn)起動，還可匹配其具備的S型 加減速時間，這樣可將皮帶機(jī)起停時產(chǎn)生的沖擊減少至最小，這是其它驅(qū)動設(shè)備難以達(dá)到的。如

4、圖1.3.1 。驗帶功能煤礦的生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)多以皮帶機(jī)為主， 運(yùn)輸系統(tǒng)檢驗維護(hù)的主要工作是皮帶機(jī) 的檢驗維護(hù)，低速驗帶功能是皮帶機(jī)檢驗的主要要求， 變頻調(diào)整系統(tǒng)為無極調(diào)速 的交流傳動系統(tǒng)，在空載驗帶狀態(tài)下，變頻器可調(diào)整電機(jī)工作在5%-100額定帶速圍的任意帶速。平穩(wěn)的重載起動皮帶機(jī)在運(yùn)煤過程中任意一刻都可能立即停車再重新起動， 必須考慮“重載起 動”能力。由于變頻器采用無速度傳感器矢量控制方式，低頻運(yùn)轉(zhuǎn)可輸出 1.5-2 倍額定轉(zhuǎn)矩，因此最適于“重載起動”。功率平衡煤礦井下皮帶機(jī)系統(tǒng)多為雙滾筒驅(qū)動或多滾筒驅(qū)動，為了保證系統(tǒng)的同步性 能，首先，要求位于機(jī)頭的各滾筒應(yīng)同步啟停，在某一電機(jī)故障時能使系

5、統(tǒng)停機(jī)， 同時為了保證系統(tǒng)的運(yùn)輸能力，應(yīng)盡量保證各滾筒之間的功率平衡。通過調(diào)整相 應(yīng)兩變頻器的速度給定來調(diào)整兩電機(jī)之間的速度差，便可以任意增大或減小兩驅(qū) 動電機(jī)的電流差值的大小，因此可以通過單獨(dú)的控制系統(tǒng)控制各電機(jī)的電流值， 通過調(diào)整各電機(jī)的速度來使各電機(jī)電流值逐步趨于平衡，這便形成了 一個動態(tài)的功率平衡系統(tǒng)。自動調(diào)速、節(jié)電效果明顯對應(yīng)于煤礦的特殊生產(chǎn)條件，有時，煤的產(chǎn)量是極不均勻的，當(dāng)然皮帶機(jī)系統(tǒng) 的運(yùn)煤量也是不均勻的，在負(fù)載輕或無負(fù)載時，皮帶機(jī)系統(tǒng)的高速運(yùn)行對機(jī)械傳 動系統(tǒng)的磨損浪費(fèi)較為嚴(yán)重，同時電能消耗也較低速運(yùn)行大的多，但因生產(chǎn)的需 要皮帶機(jī)系統(tǒng)又不能隨時停車，采用單獨(dú)的控制系統(tǒng)對前級

6、運(yùn)輸系統(tǒng)的載荷、本 機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的載荷進(jìn)行分別丈量，這樣可控制變頻器降速或提前升速。對于載荷 不均的皮帶機(jī)系統(tǒng)，可大大節(jié)約電能。降低膠帶力由于采用隔爆變頻器所產(chǎn)生的良好起動特性，至少可降低起動力30%如在初期設(shè)計選擇膠帶強(qiáng)度時可降低一個標(biāo)號。在實際應(yīng)用過程中，由于降低了起動沖 擊，皮帶機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)備損耗也隨之降低， 尤其托輾及滾筒的壽命成幾倍的延 長。具有工頻轉(zhuǎn)換功能為了不影響生產(chǎn)，萬一有故障，可以轉(zhuǎn)換到工頻旁路工作，檢驗時間維護(hù)變頻 器。在生產(chǎn)需要長期全速運(yùn)行時，變頻器起動后也可選擇切換到工頻運(yùn)行，這樣 可延長變頻器電解電容壽命。.專業(yè).專注.圖1.3.1變頻驅(qū)動時的三相異步電動機(jī)啟動時的特

7、征曲線第二章總體方案的確定方案比較就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)、單片 機(jī)控制、工業(yè)控制計算機(jī)控制、可編程序控制器控制。繼電器控制系統(tǒng)控制功能是用硬件繼電器實現(xiàn)的。繼電器用接在控制電路中根據(jù)主電路中的電 壓、電流、轉(zhuǎn)速、時間及溫度等參量變化而動作，以實現(xiàn)電力拖動裝置的自動控 制及保護(hù)，系統(tǒng)復(fù)雜，在控制過程中，如果某個繼電器損壞，都會影響整個系統(tǒng) 的正常運(yùn)行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價格不太貴，但是 控制柜的安裝接線工作量大，因此整個控制柜價格非常高，靈活性差，響應(yīng)速度 慢。單片機(jī)控制單片機(jī)作為一個越大規(guī)模的集成電路、機(jī)構(gòu)上包括 CPU存儲器、定時

8、器和多 種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強(qiáng)的控制功能，成為功控領(lǐng)域、 尖端武器、日常生活中最廣泛的計算機(jī)之一。但是，單片機(jī)是一片集成電路，不 能直接將它與外部I/O接口電器上、硬件設(shè)計、制作和程序設(shè)計的工作量相當(dāng)大。工業(yè)控制計算機(jī)控制工控機(jī)采用總線結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品兼容性強(qiáng)，有實時操作系統(tǒng)的支持，在要求 快速、實用性強(qiáng)、功能復(fù)雜的領(lǐng)域中占優(yōu)勢。但工控機(jī)價格較高，將它用于開關(guān) 量控制有些大材小用。且其外部I/O接線一般都用于多芯扁平電纜和插頭、插座， 直接從印刷電路板上引出，不如接線端子可靠。PLC控制.專業(yè).專注.可編程序控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇， 用戶不用自已設(shè)計和制作硬件

9、裝置，只須確定可編程序控制器硬件配制和設(shè)計外部接線圖， 同時采用梯形圖語 言編程，用軟件取代繼電器電器系統(tǒng)中的觸點和熱線， 通過修改程序適應(yīng)工藝條 件的變化。可騙程控制（PL。從上個世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng)， 起 初它主要是針對開關(guān)量進(jìn)行邏輯控制的一種裝置，可以取代中間繼電器、時間繼電器等構(gòu)成開關(guān)量控制系統(tǒng)。隨著 30多年來微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC也通 過不斷的升級換代大大增強(qiáng)了其功能?，F(xiàn)在PLC已經(jīng)發(fā)展成為不但具有邏輯控制 功能、還具有過程控制功能、運(yùn)動控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、 連網(wǎng)通訊功能等多 種性能，是名符其實的多功能控制器。由PLC為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、

10、 控制功能強(qiáng)大、性價比高等優(yōu)點，是目前工業(yè)自動的首選控制裝置。方案確定通過對多種設(shè)計方案的比較，決定選擇可編程控制系統(tǒng)，相比于繼電器系統(tǒng)， 它性能可靠性高，接線很簡單，系統(tǒng)不復(fù)雜，易于維護(hù)，性能先進(jìn)，易于改造。 和單片機(jī)系統(tǒng)相比，它編程簡單，易于掌握，連線簡單。工業(yè)控制計算機(jī)控制系 統(tǒng)性能先進(jìn)，但是價格昂貴，系統(tǒng)復(fù)雜，對于本系統(tǒng)而言實在是大材小用。綜上所述，本次設(shè)計應(yīng)選擇PLC控制更為合理。第三章硬件設(shè)計系統(tǒng)功能設(shè)計分析隨著電力電子技術(shù)以及控制技術(shù)的發(fā)展，交流變頻調(diào)速在工業(yè)電機(jī)拖動領(lǐng)域得 到了廣泛應(yīng)用；可編程控制器 PLC作為替代繼電器的新型控制裝置，簡單可靠， 操作方便、通用靈活、體積小、使

11、用壽命長且功能強(qiáng)大、容易使用、可靠性高， 常常被用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和設(shè)備的控制。 在此，本次設(shè)計就是基于PLC的變頻器 調(diào)速系統(tǒng)來控制皮帶機(jī)運(yùn)動。將現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的PLC和變頻器綜合起來主要功 能實現(xiàn)了變壓變頻調(diào)速。電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，加減速以及快速制動等。因此，該系統(tǒng) 必須具備以下三個主體部分：控制運(yùn)算部分、執(zhí)行和反饋部分?？刂七\(yùn)算主要由 PLC和變頻器來完成；執(zhí)行元件為變頻器和電機(jī)；反饋部分主要為速度反饋。系統(tǒng)主要由三個部分構(gòu)成，即可編程邏輯控制器件 PLC變頻器和電機(jī)。首先 通過設(shè)置給定輸入給PLC再通過PLC控制變頻器，再經(jīng)由變頻器來控制電機(jī)，.專業(yè).專注.隨后將電機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋給PLG經(jīng)比較后

12、輸出給變頻器從而實現(xiàn)無靜差調(diào)速。具體如下圖所示:可編程控制器（PLQPLC的簡介PLC即可編程邏輯控制器，是整個集控系統(tǒng)的核心。伴隨著計算機(jī)技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微處理器技術(shù)、自動控制理論以及半導(dǎo)體集成技術(shù)的快速發(fā)展，1969年，首臺可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller , PLQ在美國應(yīng)運(yùn)而生，并成功完成了對汽車制造中自動裝配線上 的試用。隨后，PLC開始廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)療、冶金、礦廠等工業(yè)領(lǐng)域。PLC不 僅能完成邏輯運(yùn)算控制，還可以完成模擬量、脈沖量的算術(shù)運(yùn)算，可以把它看做 是專門為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的執(zhí)行數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。PLC采用了典型的

13、計算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要組成部分為：中央處理器（CPU）、存儲器、 輸入/輸出（I/O）接口、I/O擴(kuò)展接口和電源等部分組成。PLC的基本組成結(jié)構(gòu)如 下圖所示：圖 3.2.1 PLC 的基本組成結(jié)構(gòu).專業(yè).專注.PLC 的工作原理PLC的工作方式就是一個不斷循環(huán)的順序掃描方式。運(yùn)行時，首先清除I/O映像區(qū)的容，接著進(jìn)行自我診斷，然后與外部設(shè)備進(jìn)行通信連接，確認(rèn)正常后 開始掃描全部輸入端口，獲取并存儲信號。再順序執(zhí)行程序，對輸入信號進(jìn)行運(yùn) 輸后，再將結(jié)果輸出給外部。每一個PLC程序，CPU都是從第一條指令開始，按 順序逐條地不斷循環(huán)掃描用戶程序直到最后一條 32。通常，PLC上電后對系統(tǒng) 進(jìn)行一次初始化

14、，包括硬件初始化和軟件初始化，然后在運(yùn)行狀態(tài)(RUN)下開始進(jìn)行掃描。一次掃描過程分為5個階段：自診斷處理階段、通信處理階段、輸入 采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。PLC的循環(huán)掃描過程如下圖所示：STOPRUN圖3.1.2 PLC工作原理PID 算法PLC的PID控制器設(shè)計是以連續(xù)系統(tǒng) PID控制規(guī)律為基礎(chǔ)，經(jīng)采樣將其數(shù)字化 寫成離散形式PID控制方程，再根據(jù)離散方程進(jìn)行控制程序設(shè)計。典型的 PID 算法包括3項，比例項、積分項和微分項。即：輸出=比例項+積分項+微分項。 計算機(jī)在周期性地采樣并離散化后進(jìn)行 PID運(yùn)算，算法如下：Mn=Kc* (SPn-PVr) +Kc* (Ts/Ti

15、) * (SPn-PVr) +Mx+Kc*(Td/Ts) * (PVn-1-PVn) 比例項Kc* (SPn-PVrj):能及時地產(chǎn)生與偏差(SPn-PVi)成正比的調(diào)節(jié)作用， 比例系數(shù)Kc越大，比例調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定精度越高，但Kc過大會 使系統(tǒng)的輸出量振蕩加劇，穩(wěn)定性降低。積分項 Kc* (Ts/Ti ) * (SPn-PVr) +Mx與偏差有關(guān)，只要偏差不為 0, PID 控制的輸出就會因積分作用而不斷變化，直到偏差消失，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，所.專業(yè).專注. 以積分的作用是消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度，但積分的動作較慢，給系統(tǒng)的動 態(tài)穩(wěn)定帶來不良影響，很少單獨(dú)使用。積分時間常數(shù) T

16、i增大，積分作用越強(qiáng)， 消除穩(wěn)態(tài)誤差的速度減慢。微分項Kc* （Td/Ts） * （PVn-1-PVn）:根據(jù)誤差變化的速度（即誤差的微分） 進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有超前和預(yù)測的特點。微分時間常數(shù)Td增大時，超調(diào)量減少，動態(tài)性能得到改善，但Td過大，系統(tǒng)輸出量在接近穩(wěn)態(tài)時可能上升緩慢。許多控制系統(tǒng)，可能只需要P、I、D中的一種或兩種控制類型。如可能只要求 比例控制或比例與積分控制，通過設(shè)置參數(shù)可對回路進(jìn)行控制類型進(jìn)行選擇。存變量分配表1、程序地址分配地址說明VD238目標(biāo)速度設(shè)定存放地址VD300當(dāng)前實際速度存放地址2、PID指令回路表地址名稱說明VD100過程變量（PVrj）必須在0.01.0之間VD

17、104給定值（SPn）必須在0.01.0之間VD108輸出值（Mn）必須在0.01.0之間VD112增益（Kc）比例常數(shù)，口止可負(fù)VD116采樣時間（Ts）單位為s,必須是正數(shù)VD120采樣時間（Ti）單位為min,必須是正數(shù)VD124微分時間（Td）單位為min,必須是正數(shù)PLC 的選型在PLC系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要設(shè)計選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選 型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝

18、置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功.專業(yè).專注.能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和圍確定所需的操作和動 作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、 外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。綜合了輸入輸出（I/O ）點數(shù)、存儲器容量、各項控制功能和機(jī)型的考慮以 及性價比等各方面的因素，在此我為該系統(tǒng)設(shè)計選擇了S7-200 PLC一臺。圖3.1.3 S7-200 PLC CPU 的外形模型圖S7-200有5種CPU奠塊、6個有12種工作方式

19、的高速計數(shù)器和兩點高速計 數(shù)器/和脈沖寬度調(diào)制器、直接讀寫的模擬量I/O模塊、先進(jìn)的程序結(jié)構(gòu)、靈活 方便的尋址方式以及程序化的 PID編程控制。強(qiáng)大的通訊功能，它支持多種通信 協(xié)議。價格是它在所有品牌在同一功能區(qū)很有競爭力的。最重要的是它還提供了完善的的網(wǎng)上支持。這些都為實現(xiàn)本系統(tǒng)的設(shè)計提供很好的條件和方便。例如， 高速計數(shù)器可以用來測速從而實現(xiàn)速度反饋。而本實驗中應(yīng)用的輸入端口很多，綜合考慮選用S7-200系列的CPU226CN（AC/DC/1電器）作為其控制器，其中 AC/DC雄電器表示該款CPia交流電源 供電，輸入是24VDC輸出為是繼電器輸出。具本機(jī)集成了 24點輸入/16點輸出，

20、共有40點數(shù)字量I/O。它可以連接7個擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248點數(shù)字量I/O 或35路模擬量I/O。CPU226E有2個RS-485通信/編程口，具有PPI通信、MPI 通信和自由方式通信能力，是具有較強(qiáng)控制能力的小型控制器。為了配合采集現(xiàn) 場傳感器的模擬量輸入信號，還為 PLC擴(kuò)展了一個擁有4個模擬輸入模塊，1個 模擬輸出模塊的EM235.專業(yè).專注.變頻器的選擇和參數(shù)設(shè)置變頻器的選擇正確選擇通用型變頻器對于傳動系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行時至關(guān)重要的，首先要明確使用通用變頻器的目的，按照生產(chǎn)機(jī)械的類型、調(diào)速圍、速度響應(yīng)和控制精度、 啟動轉(zhuǎn)矩等要求，充分了解變頻器所驅(qū)動負(fù)載特性，決定采用什么功能的通用

21、變 頻器構(gòu)成控制系統(tǒng)，然后決定選用哪種控制方式最合適。 所選用的通用變頻器應(yīng) 是既滿足生產(chǎn)工藝要求，又要在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上合理。若對通用變頻器選型、系 統(tǒng)設(shè)計及使用不當(dāng)，往往會使通用變頻器不能正常的運(yùn)行、 達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，甚 至引發(fā)設(shè)備故障，造成不必要的損失。另外，為了確保通用變頻器長期可靠的運(yùn) 行，變頻器的地線的連接也是非常重要的。在本系統(tǒng)中，選用了由西門子生產(chǎn)的通用變頻器MM420變頻器MM420為我們提供了很好的BOP空制面板具體如下圖:IEMS150.00狀愈其示150.00OI01起動變頻器悴止文裝器HOP操作面板改變電動機(jī) 的轉(zhuǎn)動方向電動機(jī).蔓動功能訪問參效增加/減小數(shù)值3.1.4變

22、頻器面板變頻調(diào)速原理交流電機(jī)的調(diào)速一直是業(yè)界的難題，目前，使用最廣泛，效果最好的還是變 頻調(diào)速。變頻調(diào)速的本質(zhì)就是改變電動機(jī)定子供電頻率，以來改變同步轉(zhuǎn)速，從而對交流電動機(jī)實現(xiàn)調(diào)速。.專業(yè).專注.交流異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為：60 f1 n0 TOC o 1-5 h z P(3.1)交流異步電動機(jī)的軸轉(zhuǎn)速為：60 f1n no(1 s) 1 (1 s)(3.2)P轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)差率：S (3.3)上三式中：no 異步電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速；n異步電動機(jī)的軸轉(zhuǎn)速；fi定子供電頻率；p電動機(jī)的磁極對數(shù)；s轉(zhuǎn)差率，通常為5%o定子固有角速度；轉(zhuǎn)子相應(yīng)角速度。由上式(3.1)、(3.2)和(3.3)可以看

23、出，因為p與s是定值，所以，如果能連續(xù) 地改異步電動機(jī)的供電頻率fi,就可以平滑地改變電動機(jī)的同步速度及軸轉(zhuǎn)速，以此實現(xiàn)異步電動機(jī)的無級調(diào)速，這就是變頻調(diào)速的基本原理。變頻器的工作原理變頻器的工作原理是把市電(380V、50Hz)通過整流器變成平滑直流，然 后利用半導(dǎo)體器件(GTO GTRl IGBT)組成的三相逆變器，將直流電變成可變 電壓和可變頻率的交流電。變頻器的快速設(shè)置(1)用基本操作面板(BOP更改參數(shù)的數(shù)值。下面說明如何改變 P0003 ”訪 問級”的數(shù)值。操作步驟如下：.專業(yè).專注.篋作步驟八顯7K結(jié)臬13I1按口BL訪問參如i-O-GOC1,Ip2按ISi鍵，直到顯示出P000

24、3PQOOi加工報口叨鍵，進(jìn)入?yún)?shù)訪問飆廣I1把4 B國或 鍵，達(dá)到所要求的數(shù)值（例如：/315俺:鍵，確認(rèn)并存儲參數(shù)的數(shù)值戶POOOi11a表3.3.1 修改訪問級參數(shù) P0003的步驟（2）改變參數(shù)數(shù)值的操作為了快速修改參數(shù)的數(shù)值，可以一個個地單獨(dú)修改顯示出的每個數(shù)字，操作步驟如下：當(dāng)已處于某一參數(shù)數(shù)值的訪問級（參看“用BOP修改參數(shù)”）。1）按回 （功能鍵），最右邊的一個數(shù)字閃爍。2）按0購,修改這位數(shù)字的數(shù)值。3）再按堿（功能鍵），相鄰的下一位數(shù)字閃爍。4）執(zhí)行2至4步，直到顯示出所要求的數(shù)值。5）按,退出參數(shù)數(shù)值的訪問級。（3）快速調(diào)試如果所用的變頻器剛剛出廠的變頻器，則需對它進(jìn)行快

25、速調(diào)試（把參數(shù) P070CK置為1,并將P1000勺參數(shù)設(shè)為1）,試驗中用到的變頻器都已經(jīng)完成了快 速調(diào)試。如表3.3.2.專業(yè).專注.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P001001快速調(diào)試P010000工作地區(qū)：功率以KW!示，頻率為50HzP0304230380電動機(jī)的額定電壓（V）P03053.250.2 電動機(jī)的額定電流（A）P03070.750.04電動機(jī)的額定功率（KWP030800電動機(jī)額定功率因數(shù)（由變頻器部計算電機(jī)的功率因數(shù)）P000311設(shè)用戶訪問級為標(biāo)準(zhǔn)級P000407命令和數(shù)字I/OP070022命令源選擇由端子排輸入P000312設(shè)用戶訪問

26、級為擴(kuò)展級P000407命令和數(shù)字I/OP070111O酸通止轉(zhuǎn)，OF聆止P070212O酸通反轉(zhuǎn)，OFF?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P100021由MOP（電動電位計）輸入設(shè)定值P108000電動機(jī)的最低運(yùn)行頻率（Hz）P10825050電動機(jī)運(yùn)行的最圖頻率（Hz）P1120105斜坡上升時間（s）P1121105斜城下降時間（s）P000312設(shè)用戶訪問級為擴(kuò)展級P0004010設(shè)定通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器表3.3.2快速調(diào)試的容注：（1）設(shè)置參數(shù)前先將變頻器參數(shù)復(fù)位為工廠的缺省設(shè)定值（2）設(shè)定P0003=2允許訪問擴(kuò)展參數(shù)（3）設(shè)定電機(jī)參數(shù)

27、時先設(shè)定 P0010=1（快速調(diào)試），電機(jī)參數(shù)設(shè)置完成設(shè)定P0010=0（準(zhǔn)備）3.4傳感器的選型與布置.專業(yè).專注.傳感器用于實現(xiàn)對皮帶輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的檢測，并將數(shù)據(jù)傳送到PLG作為保護(hù)系統(tǒng)的觸角，傳感器的可靠性、靈敏性的高低直接決定系統(tǒng)保護(hù)的成敗，所以 傳感器選型在此皮帶集控系統(tǒng)中占有十分重要的地位。以下的各個傳感器均適用于煤礦井下有煤塵、瓦斯爆炸危險的環(huán)境中，也適用于煤炭、冶金、化工、建材、 交通、電力、倉儲等行業(yè)地面使用環(huán)境。 跑偏傳感器：選用型號為GEJ25-40。它有兩級信號：1級跑偏（輕跑偏）信號、 2級跑偏（重跑偏）信號，兩級信號均會使電動機(jī)停車。主要技術(shù)參數(shù)：立輾偏轉(zhuǎn)角度：1

28、級角度分為100、120、200;2級角度分為300、350、450;觸點數(shù)量：一級和二級開關(guān)的動合、動斷接點各一個；復(fù)位方式：自動復(fù)位；觸點容量：DC24V 1A。速度傳感器：選用測速發(fā)電機(jī)與可變電阻器構(gòu)成回路。主要技術(shù)參數(shù)：工作電壓：AC 110V;工作電流： 0.21A;信號輸出：05 Vt壓信號；測速圍：01900r/min ；撕裂傳感器：選用型號為 GVC2Q提供堆煤檢測功能。主要技術(shù)參數(shù)：動作力：20 N6 N;工作電壓：DC 20乂工作電流： 40mA工作溫度：0 c40 C ;濕度： 95% （+25C 時）；大氣壓力：80110 kPa ;工作環(huán)境：無滴水、無顯著振動和沖擊。

29、溫度傳感器（IRTP300L紅外線測溫傳感器）主要技術(shù)指標(biāo)：測溫圍0150 C;響應(yīng)時間150ms距離系數(shù)8:1 ;信號輸出420mA/05V/RS485電源為DC24V探頭尺寸22mme 85mm螺紋部分18mme 16mm煙霧報警器SS-168P主要技術(shù)指標(biāo)：工作電壓9VDC/12VDC ;工作電流 靜電電流小于10ua報警工作電流10 30ma ；煙霧靈敏度符合ul217號標(biāo)準(zhǔn)測試值每英尺3.2%微弱灰煙探測器有反 應(yīng)；工作環(huán)境-10 C50C；.專業(yè).專注.報警音量10英尺處為85分貝；報警輸出有線方式：現(xiàn)場聲光報警/有無輸出，報警排除自動斷開無線方式：報警發(fā)射頻率 F : 315M/

30、433M ,無線發(fā)射距離(屏蔽距離)：50M ,可定制圓形尺寸 R=105mm,H=38mrg 堆煤傳感器：選用型號為 GUJ25o主要技術(shù)參數(shù)：工作電壓：9.0V25.0 V DC ;工作電流： 10 mA；動作角度：與垂直方向夾角為25;復(fù)位角度：與垂直方向夾角0 100 ;動作方向：水平方向360 0 ;工作溫度：0 c40 C ;濕度： 95%大氣壓力：80110 KPa。接近開關(guān)(Autewell LJ12A3-4-Z/BY )主要技術(shù)參數(shù)如下：電源電壓圍為：直流1030VDC交流90250VAC檢測距離4mm ;輸出電流200mA輸出模式可選NPNS開、NPNT閉、PNF開、PNF

31、閉、二線常開、二線常閉、 交流常開、交流常閉。3.5 PLC外圍硬件電路的設(shè)計與硬件電路圖PLC 的I/O點分配本設(shè)計為可調(diào)速的雙滾筒皮帶機(jī)，包含工頻運(yùn)行與變頻運(yùn)行兩種選擇。運(yùn)行過程 如下：A.當(dāng)皮帶機(jī)需要在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時，可采用兩種方式：a.直接利用自耦降壓的方式啟動，電動機(jī)啟動停止后將運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速下。這樣可以使變頻器不用一直工作，可延長使用時間。b.調(diào)節(jié)變頻器，使變頻器的電動機(jī)運(yùn)行的頻率設(shè)為50HZ通過變頻器啟動后，電動機(jī)同樣會運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速下，且利用變頻器將對電動機(jī)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，使電動 機(jī)運(yùn)行的更加平穩(wěn)。B.當(dāng)皮帶機(jī)需要運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速以下時，一定要用變頻器啟動，先在變頻器中設(shè)定轉(zhuǎn)速對

32、應(yīng)的相應(yīng)頻率再啟動電路。C.當(dāng)皮帶機(jī)需要停止時，會出現(xiàn)兩種狀況：a.電動機(jī)運(yùn)行在工頻狀態(tài)下，應(yīng)先將工頻切換成變頻狀態(tài)，然后變頻停車。b.若電動機(jī)運(yùn)行在變頻狀態(tài)下，直接進(jìn)行變頻停車。D.若皮帶機(jī)發(fā)生故障時，運(yùn)行狀態(tài)會打斷，進(jìn)行緊急停車。因此，PLC的I/O點分配如下表3.5.1與表3.5.2 。西門子 PLC S7200(CPU226).專業(yè).專注.輸入端口( I)輸出端口 (Q)I0.0工頻正轉(zhuǎn)I1.0公變變(反轉(zhuǎn))I2.0二號溫升Q0.0一號工頻正轉(zhuǎn)(KM1Q1.0變頻器復(fù)位I0.1變頻正轉(zhuǎn)I1.1變頻復(fù)位I2.1二號過速Q(mào)0.1二號工頻正轉(zhuǎn)(KM2)Q1.1變頻啟動(KM5)I0.2緊急停

33、止I1.2一號 FR1I2.2皮帶撕裂Q0.2一號工頻反轉(zhuǎn)(KM7)Q1.2KM朝合I0.3工頻反轉(zhuǎn)I1.3一號煙霧I2.3皮帶跑偏Q0.3二號工頻反轉(zhuǎn)(KM8)Q1.3KM相合I0.4變頻反轉(zhuǎn)I1.4一號溫升I2.4皮帶堆煤Q0.4自耦降壓正轉(zhuǎn)啟動(KM6)Q1.4I0.5工頻停車I1.5一號過速I2.5變頻器報警Q0.5自耦降壓反轉(zhuǎn)啟動(KM9)Q1.5I0.6變頻停車I1.6二號 FR2I2.6Q0.6變頻正轉(zhuǎn)|停車Q1.6I0.7工頻邊變頻(正轉(zhuǎn))I1.7二號煙霧I2.7Q0.7變頻反轉(zhuǎn)|停車Q1.7西門子PLC擴(kuò)展模塊EM235候擬輸入)EM235(模擬輸出)AIW0一號轉(zhuǎn)速反饋AQ

34、W0變頻器模擬控制信號AIW2二號轉(zhuǎn)速反饋AIW4給定值A(chǔ)IW6備用表 3.5.1 CPU226 I/O 分布表表 3.5.2 EM235I/O 口分布表3.5.2 PLC外部接線gjm 幃 D二力主桿 mN/0.070.1J0.2 e* 00 0Z0 4s。01ID.6Q02F*Q03dOdFi n二小三時半_S. 士 爺, 工二至三t五：-品玩主把AQ” 門工p 00.6 U -/lJ 工 QQ.7 7:01 / 5fl 6/I 701 2八。Q1.372 Aty )O1.+/2 52L72 5M +一n 1一導(dǎo)至霎J二號 FRM、L二并融1二號溫速1互置于EtX藝注丁一_五0浜_*和*

35、/ 二_4)AIWC圖3.5.1 PLC外部接線圖3.5.2實驗總電路圖.專業(yè).專注.12L+A +iifi S + j5 NV C + C 乂， Q+ LkN 口實驗總電路圖二二q 士宣工. h圖3.5.2實驗總電路圖控制電路圖圖3.5.3控制電路圖(3)功能分析.專業(yè).專注.當(dāng)按下工頻正轉(zhuǎn)按鈕時，接觸器 KM3 KM4 KM硼合，電機(jī)M1, M2F始進(jìn)行正 向自耦降壓啟動。延時10S后，接觸器KM3 KM4 KM蜥開，KM1 KM測合，電動 機(jī)M1, M2F始在額定轉(zhuǎn)速下的運(yùn)轉(zhuǎn)。工頻正轉(zhuǎn)指示燈亮。當(dāng)按下變頻正轉(zhuǎn)的按鈕時，接觸器 KM3 KM4 KM痢合，Q0.6上電，開始10S 的變頻啟動

36、，啟動完成后，開始變頻正向運(yùn)轉(zhuǎn)。變頻工作指示燈亮。當(dāng)按下緊急停止按鈕時，KM1KM9有接觸器均斷開，電動機(jī)自然停止。當(dāng)按下工頻反轉(zhuǎn)按鈕時，接觸器 KM3 KM4 KM!合，電機(jī)M1, M2F始進(jìn)行反 向自耦降壓啟動。延時10S后，接觸器KM3 KM4 KM蜥開，KM7 KM馴合，電動 機(jī)M1, M2F始在額定轉(zhuǎn)速下的反向運(yùn)轉(zhuǎn)。工頻反轉(zhuǎn)指示燈亮。當(dāng)按下變頻反轉(zhuǎn)的按鈕時，接觸器 KM3 KM4 KM痢合，Q0.7上電，開始10S 的變頻啟動，啟動完成后，開始變頻反向運(yùn)轉(zhuǎn)。變頻工作指示燈亮。電動機(jī)處于工頻運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，按下工頻停車按鈕，接觸器 KM1 KM2 KM7 KM8 均斷開，接觸器KM3 KM4

37、 KM刪合，接入變頻器，使電動機(jī)進(jìn)入變頻停車狀態(tài)。電動機(jī)處于變頻運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，按下變頻停車按鈕，Q0.6、Q0.7兩個輸出發(fā)生復(fù)位， 進(jìn)入10S的變頻停車。按下變頻復(fù)位按鈕，變頻器會發(fā)生復(fù)位。電動機(jī)處于工頻運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，按下工頻邊變頻按鈕，接觸器 KM1 KM2 KM7 KM8 均斷開，接觸器KM3 KM4 KM刪合，接入變頻器，若電動機(jī)正轉(zhuǎn)，則為 PLC俞出 端Daoc處于上電狀態(tài)，經(jīng)閉環(huán)調(diào)節(jié)作用，轉(zhuǎn)速將穩(wěn)定在變頻標(biāo)準(zhǔn)值附近。同理， 若電動機(jī)反轉(zhuǎn)，則為PLC俞出端口 Q0.7處于上電狀態(tài)，經(jīng)閉環(huán)調(diào)節(jié)作用，轉(zhuǎn)速將 穩(wěn)定在變頻標(biāo)準(zhǔn)值附近。若系統(tǒng)發(fā)生故障時，電動機(jī)將進(jìn)行自由停車。同時 PLC俞出DQ1.3

38、有電，故障 指示燈亮。.專業(yè).專注.第四章PLC程序設(shè)計STEP 7編程軟件簡介STEP 7是用于SIMATIC S每列PLC勺可編程邏輯控制程序的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用軟件，本系統(tǒng)采用的PLS7-200O所以，其編程環(huán)境為SIEMENS STEP7-Micro/WIN 現(xiàn)在STEP 7PLCl序的編寫的都采用模塊化方式，通常一個控制程序會根據(jù) 功能作用與任務(wù)性質(zhì)劃分為一個主程序和多個子程序。主程序的作用主要是調(diào)度 和統(tǒng)籌整個控制任務(wù)，而各個子程序則相互獨(dú)立，功能具體且專一，針對性強(qiáng)。這樣實現(xiàn)具體的動作就是主程序調(diào)用具體的子程序，使結(jié)構(gòu)清晰、思路簡單、工 作效率高，避免了重復(fù)勞動。模塊化編程一般采用自上向下

39、，逐步分解的步驟進(jìn) 行。STEP 7主要有三種編程語言：LAD（梯形圖）、FBD能塊圖）以及STL（語句表）。 因為梯形圖具有形象、直觀、簡單和實用的特點，使用最為普遍，所以本設(shè)計以 它為主要的編程語言。程序編譯完成后，通過 PC/PPI電纜把程序下載到PLC進(jìn) 而與計算機(jī)通信，執(zhí)行系統(tǒng)的控制操作。PLC程序編寫PLC程序結(jié)構(gòu)圖定-1停止至二數(shù)字量輸入模塊PLC的CPU模塊數(shù)字量輸出模塊圖4.2.1 PLC 程序結(jié)構(gòu)圖.專業(yè).專注.4.2.2主程序程序流程圖及容4.2,2.1主程序流程圖圖4.2.2電動機(jī)正轉(zhuǎn)主程序流程圖.專業(yè).專注. 主程序i網(wǎng)腳neH i？tw 近 2附口口T

40、40F4UNiwffidk 1叫內(nèi)皿地PQD自耦減壓啟動.專業(yè).專注.工頻停車IQ411.5變頻正轉(zhuǎn)N0.1N0i2T37I1 / |in TunI 11每10S進(jìn)行一次采樣，反饋進(jìn)00后辿J行PID運(yùn)算從而更加接近目標(biāo)給定值。Ndwvik 9 TOC o 1-5 h z T37MQ5HIC )-30HMwnK 10T3ZMOLEIIC)N etwoek 111I二列口.1廊HIIE4MC.5.專業(yè).專注.變頗復(fù)位di o( )變頻復(fù)位*14I工厥妾去照比而M2.2C S )1M26C g )IN3.GM s)1同質(zhì)15M3GM03-史1|1 / (JlFI TON 103- FT 100m.

41、專業(yè).專注.專業(yè).專注.專業(yè).專注.4.2.3 子程序部分.專業(yè).專注.4.2.4 中斷程序AW?.專業(yè).專注.AT CHEH ENO)1IMT_O-IOINTEMIT( EN|)AIWO輸入值標(biāo)準(zhǔn)化4.3軟件仿真利用西門子仿真軟件對各種狀態(tài)進(jìn)行模擬仿真，仿真結(jié)果如下: (1)不上電狀態(tài)(Q0.0Q1.3均沒輸出)上附k no 配土on.專業(yè).專注.Matwcrt 22X 3(2)閉合KM6 KM3 KM4：頻自耦正向啟動Q0.5、Q1.2、Q1.3 導(dǎo)通。1=1。;。0=10.10=10 20=11,1 GMQ3 A。=1151 =W.OTH1*1PI1411 .專業(yè).專注.SIEMENSS

42、IMATICS7-00POfiTO POPTl4|puni it 北 ik it ft it n=FL F，= tn it it n it a n n n it i(3)工頻運(yùn)行(10S延時啟動后)Tl1()“Mork 2i0123456701 2 3456701 23 4 567(4)變頻運(yùn)行.專業(yè).專注.3SIEMENS到RUMr 1K KK KIK K K K KK K K Kit n 兼段重 n it it it mu t n it n n n 北北 mi 0 1234567012345G7IU1?345E7(5)工頻停車(按下I0.5 ,刀開關(guān))SIMATKS7-20O SFRUNi

43、STOP.專業(yè).專注.(6)變頻停車(按下I0.6 ,刀開關(guān))(7)工頻變變頻= M2*G)!S )0123156701234567 0 1234567.專業(yè).專注.Network 20I 0*10.50*10.7尸l1.1I I（）Nttwork 21-3=M：.O。二1 一之0*U2.1I I0U2 2T -：=.： iNmNwsrk 22口邛4口=Q1*：3：=.：=0=W2.ST IT MWfgric 23010.6OM3.303由f T f ）0113.4-1 I-5M3產(chǎn)注M3#-1 I-Network 240=M3 00=CL1T I ?.專業(yè).專注.S：EMEMSSI MATI

44、CS7-20CsrFUb1STOPP0RT1POfiTUit皺北北ik(9)變頻器復(fù)位0123456 7 01234567D1 2345G7(10)故障發(fā)生.專業(yè).專注.MlRW 3!O1 4Tl()W1.4-I 1c=r.s-1 I-I I-0=l：.4T 1.專業(yè).專注.4.4 PID 參數(shù)整定PID參數(shù)整定方法就是確定調(diào)節(jié)器的比例系數(shù) P、積分時間Ti和和微分時間 Td,改善系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性，使系統(tǒng)的過渡過程達(dá)到最為滿意的質(zhì)量指標(biāo)要 求。一般可以通過理論計算來確定，但誤差太大。目前，應(yīng)用最多的還是工程整 定法：如經(jīng)驗法、衰減曲線法、臨界比例帶法和反應(yīng)曲線法。經(jīng)驗法又叫現(xiàn)場湊試法，它不需要進(jìn)行事先的計算和實驗，而是根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗, 利用一