西门子变频器和恒压供水系统plc设计

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1、山东轻工业学院电子信息与控制学院拖动控制系统大实验实验报告姓名 学号2006班级日期2010年3月8日至19日成绩拖动控制系统大实验内容安排1. PLC 变频器恒压供水系统设计方案（论证）恒压供水系统的基本结构、原理（附图）介绍一下PLC特别是变频器的原理、结构及特点，以西门子产品为例。2. 西门子MM440变频器的基本应用。操作手册：58.91利用BOP板对电动机进行调节、控制、操作及应用。3. 恒压供水系统PLC程序设计。（1）练习程序（启、保、停）（ 2）练习程序（引风机、鼓风机）（ 3）练习程序（温度显示）（ 4）三台泵的恒压供水系统程序设计4. 恒压供水系统组态设计山东轻工业学院实验

2、报告课程名称拖动控制系统大实验指导教师a 实验日期2010年3月12日院（系）电子信息与控制工程学院专业班级 自动化实验地点学生姓名 张学号 2006同组人 宋等实验项目名称 项目二 西门子MM440变频器的基本应用一、实验目的和要求掌握变频器的一些基本原理，对通用工业变频器的性能、功能及其应用领域有一个全面的认识，有机会进行实际操作，并且可以掌握有关 MM440 变频器的基本操作，了解其内部结构和简单的故障排除等重要内容。学习查阅和使用有关的文献资料，特别是进口调速设备的原始文件。二、主要仪器设备1 计算机（装有西门子变频器调试软件 driver monter）2 西门子 MM440 变频器

3、三、直接转矩控制、变频器V/F控制、矢量控制以及的原理1 直接转矩控制由于直接转矩控制没有通常的PWM脉宽调制信号发生器，所以他的控制结构简单，控制信号处理的物理概念明确、系统的转矩响应迅速且无超速，是一种具有高静、动态性能的交流调速控制方式。利用空间矢量、定子磁场定向的分析方法，直接在定子坐标系下分析异步电动机的数学模型，计算与控制异步电动机的磁链和转矩，采用离散的两点式调节器（BandBand控制），把转矩检测值与转矩给定值作比较，是转矩波动限制在一定的容差范围内，容差的大小由频率调节器来控制，并产生PWM脉宽调制信号，直接对逆变器的开关状态进行控制，以获得高动态性能的转矩输出。2 V/F

4、 控制在以节能为目的和对速度控制精度要求不高的场合V/F控制变频器以其优越的性价比而得到广泛的应用。常规 V/F 控制，电机的电压降会随着电机速度的降低而相对增加，这就导致由于励磁不足而使电不获得足够的转矩（特别是在低频率时）。另外，在V/F控制中，用户根据负载情况预先设定一种u/f 曲线，变频器在工作时就根据输出频率的变化，按照曲线特性调整其输出电压。V-F 控制的原理是产生一个震荡频率的电路叫做压控震荡器，是一个压敏电容，当受到一个变化的电压时候它的容量会变化，变化的电容引起震荡频率的变化，产生变频。把这个受控的频率用于控制输出电压的频率，使得受控的电机的转速变化。3 矢量控制由于矢量控制

5、可以使得变频器根据频率和负载情况实时的改变输出频率和电压，因此其动态性能相 对完善。可以对转矩进行精确控制；系统响应快；调速范围广；加减速性能好等特点。在对转矩控制要 求高的场合，以其优越的控制性能受到用户的赞赏。将测得变频器实际输出电流按空间矢量的方式进行分解，形成转矩电流分量与磁通电流分量两个 电流闭环，同时又可借助编码器或内置观测器模型来构成速度闭环，这种双闭环控制方式可以改善变频 器的动态响应能力，减小滑差，保证系统速度稳定，确保低频时的转矩输出。四、实验方法与步骤1 直接通过 BOP 面板快速调试。1.1 熟悉 BOP 面板的功能。1.2按照参数，运用BOP面板对西门子MM440变频

6、器进行参数设置。1.3 设置完后，电动机正常运转。2使用Drivemoniter与计算机通讯并进行快速调试。2.1打开DriveMoniter,点击新建，设置相应的参数。2.2点击Tools，ONLINE setings，设置相应的通信参数。2.3打开工具栏上的OnLine(Write RAM)或OnLine(Write EEPROM)，进入在线状态。打开Parameters下的Quick commissioning，开始快速调试。先设P0010为1,开始快速调试，相 应参数设置完毕后，令 P3900 为 1，结束调试。相应参数表详见手册。注意 P700、P1000、P1500 设为 USS

7、on BOPlink。2.4在窗口左侧底部可以找到Drive on按钮，点击Drive on，令电机运转，在旁边Setpoint Input 框中输入目标频率的百分数，如最大频率50HZ，欲目标频率为20HZ，则设为40。注意：也可直接在 Paramter List Complete 下进行调试，可以访问更多参数，进行复杂功能的调试。2.5依次设定频率的百分比，使频率由5Hz依次增大到50Hz(数据间隔10Hz),由DriveMoniter读相 应的电压,转速,电流,转矩,并记录数据.五、实验数据及曲线1 表格U=380 伏( Y )N序号f (hz)V (v)I (A)OLT (N.m)2n

8、(r/min)P (W)215490.480.351500.012151210.530.144500.013251940.500.097500.014352870.500.0711250.015453430.500.0713500.016503800.500.0715000.012 V/f 曲线山东轻工业学院实验报告课程名称 拖动控制系统大实验指导教师a 实验日期2010年3月14日院（系）电子信息与控制工程学院专业班级 自动化实验地点学生姓名张学号 2006同组人 宋等实验项目名称 项目三 恒压供水系统PLC程序设计一、实验目的和要求恒压供水系统实验采用变频与PLC技术，其控制方式的稳定性、

9、可靠性和节能性有了很大的提高，具有较好的经济效益和社会效益。本实验题目与自动化专业密切相关，通过实验同学可全面运用所学专 业知识，基本掌握工业自动化控制系统得设计方法。了解和熟悉恒压供水系统的工作过程、控制原理和控制指标。进一步掌握西门子PLC、变频器的系统结构、软件编程、通信特点以及使用设计方法。制定恒压供水系统的控制方案，编写、设计和仿真 调试控制程序。二、主要仪器设备1 装有 DriveMoniter 变频器参数设置软件和 step7-4.0PLC 编程软件的计算机。2 西门子 S7-200 PLC3西门子MM440变频器三、实验方法与步骤1通过DriveMoniter进行变频器参数设置

10、并进行USS通信。1.1将变频器恢复到工厂设定值，令参数P0010=30 （工厂设定值），P0970=l （参数复位）1.2令参数P0003=3，允许读写所有参数。1.3用P304、P305、P307、P310和P311分别设置电动机的额定电压、额定电流、额定功率、额定频率和额定转速。1.4令参数P0700=4,选择命令源为远程控制方式，即通过RS-485的USS通信接收命令。令P1000、P1500为4,设定源来自RS-485的USS通信。1.5 P2009为0时，频率设定值为百分比，为1时为绝对频率，一般设为0。1.6设置P2010串行RS485通信的传输速率。例如9600BIT/S为6,

11、设定值应与USS_INIT指令对应。1.7设置站地址P2011=031。1.8P2012=2.即USSPZD （过程数据）区长度为2个字长。P2013=127，即USS PKW （参数识别标记） 区的长度可变。1.9串行链路超时时间P2014=0-65535ms,是两个输入报文之间的最大允许时间间隔。收到了有 效的数据报文后，开始定时。如果在规定的时间间隔内没有收到其他数据报文，变频器跳闸并显示错误 代码F008，将该值设为0,将断开控制。1.10基准频率P2000=l650HZ,是串行链路或者模拟I/O输入的满刻度频率设定值、1.11P971=1,设置参数保存到MM440的EEPR0M中。1

12、.12退出参数设置方式,返回运行显示状态。2通过BOP链路的RS232接口，采用RS485RS232转换器连接。2.1安装USS指令库，插入USS_INIT指令并为其分配库存储区2.2对于USS_INIT指令Mode:选择通信协议。若输入值为1,则将端口 0分配给USS协议，为0,则分配给PPI协议Baud:用于设定波特率，单位为 bit/s，可选 1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600 和 115200ACTIVE:用于激活哪几台变频器。共32位（031位），每一位对应一台变频器。例如第一位为1 时，则表示激活0号变频器，第一位为0则不激活它。当USS_I

13、NIT指令被执行成功时，输出位Done变为1,输出字节Error包含指令执行情况的信息。2.3 对于 USS_CRTL 指令EN：必须接通使能USS_CTRL指令。该指令要始终保持使能。RUN：（RUN/STOP）指示驱动是否接通（1）或断开（0）。当RUN位接通时，MicroMas ter驱动接收 命令，以指定的速度和方向运行。使驱动运行，必须满足以下条件:-该驱动必须在USS_INIT中激活。- OFF2 和 OFF3 必须设为 0。- Fault 和 Inhibit 位必须为 0。当 RUN 断开时，命令 MicroMaster 驱动斜坡减速直至电机停止。 OFF2 位用来允许 Micr

14、oMaster 驱 动斜坡减至停止， OFF3 位用来命令 MicroMaster 驱动快速停止。F_ACK：（故障应答）位用于应答驱动的故障。当F_ACK从0变1时，驱动清除该故障（Fault）。 DIR：（方向）位指示驱动应向哪个方向运动。Drive：（驱动地址）是MicroMas ter驱动的地址，USS_CTRL命令发送到该地址。有效地址为0到 31。Type：（驱动类型）选择驱动的类型。对于3系列的（或更早的）MicroMas ter驱动，类型为0,对 于 4 系列的 MicroMaster 驱动，类型为 1。Speed_SP：（速度设定值）是驱动的速度，是满速度的百分比。Speed

15、_SP的负值使驱动反向旋转。范围是： -200.0%至 200.0%。Resp_R：（响应收到）位应答来自驱动的响应，轮询所有激活的驱动以获得最新的驱动的状态信息。 每次S7200接收到来自驱动的响应时，Resp_R位在一个循环周期内接通并且刷新以下各值。Error：错误字节，包含最近一次向驱动发出的通讯请求的执行结果。定义了该指令执行可能引起 的错误条件。Stat us:驱动返回的状态字的原始值。图11-3所示为标准状态字的状态位及主反馈。Speed:驱动速度，是满速度的百分比，范围是：一200.0%至200.0%。Run_EN：（RUN 使能）指示驱动是运行（1）还是停止（0）D_Dir

16、:指示驱动转动的方向。Inhibit：指示驱动上禁止位的状态（0 未禁止，1 禁止）。要清除禁止位，Fault （故障） 位必须为 0，而且 RUN、OFF2 和 OFF3 输入必须断开。Fault：指示故障位的状态（0 无故障，1 有故障）。驱动显示故障代码。要清除Fault,必 须排除故障并接通 F_ACK 位。四、PLC控制程序1练习程序（启、保、停）LD I0.0AN I0.1LD Q0.0=Q0.0OLD2 练习程序（引风机、鼓风机）LDSM0.1AT37OM0.0OM0.2LDT38ANM0.3AM0.3=M0.2OLDLDM0.2ANM0.1AI0.1=M0.0OM0.3LDM0

17、.0ANM0.0AI0.0=M0.3OM0.1TONT38, 80ANM0.2LDM0.1=M0.1OM0.2TONT37, 60OM0.3LDM0.1=Q0.0LD M0.2= Q0.13 练习程序（温度显示）Network 1 / 网络标题/ 网络注释LD SM0.0ITD AIW0, VD10AENODTR VD10, VD20AENOMOVR VD20, VD30AENO-R 6400.0, VD304 三台泵的恒压供水系统程序设计Network 1 / 网络标题/ 网络注释AENOMOVR VD30, VD40/R 256.0, VD40Network 2LDSM0.0AR=VD40

18、,8.0AR=VD40,8.0ARVD40,10.0=M1.2=M0.5Network 3LDSM0.0AR=VD40,8.0ARVD40,10.0=M1.2LDSM0.0AR=VD40,10.0LDM0.7=M1.2=L63.5Network 6LDM1.0LDSM0.1=L63.4CALLSBR2,1, 9600,2#111, M2.0, VB1LDM1.1Network 7=L63.3LDSM0.0LDL60.0=L60.0CALLSBR5,L63.7,L63.6,L63.5,L63.4,LDM0.0L63.3, 2,1, 100.0, M2.6, VB60, VW62, VD64,=L

19、63.7M2.7, M3.0, M3.1, M3.2LDM0.1Network 9=L63.6LDSM0.0LDM0.2=L60.0=L63.5LDM1.2LDM0.3=L63.7=L63.4LDM1.3LDM0.4=L63.6=L63.3LDM1.4LDL60.0=L63.5CALLSBR5,L63.7, L63.6, L63.5, L63.4,LDM1.5L63.3, 2,1, 100.0, M2.1,VB50, VW52, VD54,=L63.4M2.2, M2.3, M2.4,M2.5LDM1.6Network 8=L63.3LDSM0.0LDL60.0=L60.0CALLSBR5,L

20、63.7,L63.6,L63.5,L63.4,LDM0.5L63.3, 2,1, 100.0, M3.1, VB70, VW72, VD74,=L63.7M3.2, M3.3, M3.4, M3.5LDM0.6四、讨论、心得1 通过编写起保停，鼓风机/引风机，温度显示等练习程序复习和巩固了 PLC 的基本知识，进一步熟 悉了编成的基本思路和编程方法，重新熟悉了STEP-7的编程环境。2通过三台泵的恒压供水系统程序的编写，使我对较完整控制系统有一定的认识，熟悉了PLC在控 制系统中的应用，了解了一般系统设计的步骤和方法。3 了解了PLC和变频器的USS通讯协议，知道了用传感器、变频器、PLC实际

21、构成一个闭环系统的脸 先方式。4对西门子MM440变频器有了认识，能够对其进行简单的参数设置和通讯连接。山东轻工业学院实验报告课程名称拖动控制系统大实验指导教师a 实验日期2010年3月17日院（系）电子信息与控制工程学院专业班级 自动化实验地点学生姓名_张学号同组人 宋等一、实验目的和要求 组态王是目前比较流行的自动化监控组态软件，它具有良好的人机界面，使用户可以监控控制系统的各种运行状态，并可方便的对系统进行操作和控制。本实验应用组态王对恒压供水控制进行监控，其 系统稳定性、可靠性及可操作观测性有了较大的提高，具有很好的经济效益和社会效益。本实验题目与 自动化专业密切相关，通过设计同学可全

22、面运用所学专业知识，进一步提高自己的实践动手能力和解决 实际问题的能力以及自动控制系统的设计方法。二、主要仪器设备硬件及软件型号装有组太王软件的计算机，西门子 S7-200 PLC三、实验方法与步骤1 建立新的工程在工程管理器中点击“新建”按钮按工程向导逐步建立新的工程“ hengyagongshui ”2 建立画面在组态王开发系统中点击右边的“画面”，然后单击右边的新建，为工程建立一个画面，（四、）中 图所示。3 定义 I/O 设备选择工程浏览器右侧大纲中的“设备/C0M1 ” ,鼠标右击“新建”，按设备配置向导一步步定义10 设备。4 构造数据库 本次主要构建对应于各个输出的变量以监控各个泵停止和开启的变化。5 建立动画连接 双击图形对象即可打开动画连接对话框，变量名称要写已建立的对应输出和输入的变量名，而不是直接写输入输出。6 构造实施趋势曲线 本次试验要求区县能显示管网水压的实时变化，只需让曲线对应相应的变量即可。7 运行调试在组态王开发系统中，选“文件/切换到View”进入组态王运行系统。在运行系统中选“文件/打开”即可运行系统。四、 主要组态画面作出主要组太画面如下14