西门子PLC课程设计PLC控制变频调速系统设计与调试
目录
第一章绪论 (1)
第二章课程设计内容 (2)
2.1 设计要求 (2)
2.2 设计任务和目的 (2)
2.3 系统控制求 (2)
2.4 控制系统的I/O点 (3)
第三章总体设计方案 (4)
3.1 选择机型 (4)
3.2 系统控制结构 (4)
3.2.1 系统主电路图 (4)
3.2.2 系统控制电路图 (4)
3.2.2 系统外围接线图 (4)
3.3 设计步骤 (5)
3.4 系统流程框图 (6)
第四章硬件部分设计 (7)
4.1 输出规格 (7)
4.2 标度变换 (7)
4.3 变频器参数设置表 (7)
第五章软件部分设计 (8)
5.1 程序的主体 (8)
5.1.1 控制主程序 (8)
5.1.2 0-20秒上升子程序...........................。.. (9)
5.1.3 3O-40秒下降子程序 (10)
5.1.4 60-65秒下降子程序 (10)
第六章调试过程和结果 (12)
6.1 调试过程 (12)
6.2 调试结果 (12)
第七章心得体会 (13)
第八章参考文献 (14)
第一章绪论
可编程控制器（PLC）是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发出来的，现已广泛应用于工业控制的各个领域。它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。
如今，PLC在我国各个工业领域中的应用越来越广泛。在就业竞争日益激烈的今天，掌握PLC设计和应用是从事工业控制研发技术人员必须掌握的一门专业技术。
任何生产机械电气控制系统的设计，都包括两个基本方面：一个是满足生产机械和工艺的各种控制要求，另一个是满足电气控制系统本身的制造、使用以及维修的需要。因此，电气控制系统设计包括原理设计和工艺设计两个方面。前者决定一台设备使用效能和自动化程度，即决定着生产机械设备的先进性、合理性，而后者决定着电气控制设备生产可行性、经济性、外观和维修等方面的性能。
在现代控制设备中，机-电、液-电、气-电配合得越来越密切，虽然生产机械的种类繁多，其电气控制设备也各不相同，但电气控制系统的设计原则和设计方法基本相同。
在最大限度满足生产设备和生产工艺对电气控制系统要求的前提下，力求运行安全、可靠，动作准确，结果简单、经济，电动机及电气元件选用合理，操作、安装、调试和维修方便。
要完成好电气控制系统的设计系统，除要求我们掌握必要的电气设计基础知识外，还要求我们必须经过反复实践，深入生产现场，将我们所学的理论知识和积累的经验技术应用到设计中来。本次课程设计正是本着这一目的而着手实施的实践性环节，它是一项初步的模拟工程训练。通过这次课程设计，我感到更深地了解一般电气控制系统的设计要求、设计内容和设计方法。
第二章课程设计内容
2.1 设计要求
1.确定控制方案，选择PLC和变频器。
2.画出电气控制线路原理图。
3.设计程序
4.完成PLC控制系统梯形图软件及其语句表的编制任务。
5.在实验室条件下，通过试验调试初步验证其程序的正确性。
2.2 设计任务和目的
1.了解PLC控制变频调速系统。
2.了解S7-200系列CPU加MM440变频器参数设置。
3.了解电气控制系统设计的基本原则、内容与一般步骤。
4.掌握PLC控制变频调速系统调试基本过程及方法。
2.3 系统控制要求
1.变频调速器受0~10V输入电压控制；
0V输出频率为0HZ，对应同步转速为0 r/min；
5V输出频率为50HZ，对应同步转速为1500 r/min；
10V输出频率为100HZ，对应同步转速为3000 r/min；
输入电压与输出频率按线性关系变化。
2.要求输出转速按函数变化，请编写梯形图控制程序，并完成调试。
图2.3 转速与时间的函数关系
3.改变输出转速~时间的变化函数，重复上述过程.
2.4 控制系统的I/0点
图2.4 控制系统I/0分配图
第三章总体设计方案
本次设计是实现控制变频调速系统，选用PLC和变频器的组合可完成数字量的输入，实现模拟量和数字量的输出控制。可以通过对频率的调节来实现对速度的控制，使得速度变化更加平滑和实现精确调速。
3.1 选择机型
本次设计采用西门子S7-200系列PLC进行控制，从以上分析可以知道，该系统只需开关量输入点2个，模拟量输出点1个。参照西门子S7-200产品目录及市场实际价格，选用主机为CPU224XP(2个模拟量输入，1个模拟量输出)，本系统变频器采用西门子MM440通用变频器。
3.2 系统控制结构
由PLC和变频器组成的控制系统，开关量输入端由两输入，开始与停止按钮；PLC输出端是从0—10V的模拟量作为变频器的输入。
实现如下控制：
0V输出频率为0Hz，对应同步转速为0r/min; 5V输出频率为50Hz，对应同步转速为1500r/min; 7.5V输出频率为75HZ,对应同步转速为2250r/min;10V输出频率为100Hz，对应同步转速为
3000r/min。
3.2.1 系统主电路图
图3.3.1 系统主电路图3.2.2 系统控制电路图
图3.3.2 系统控制电路图
3.2.3 系统外围接线图
图3.2.3 外围接线图
3.3 设计步骤
(1) 使用PLC的两个输入点I0.0和I0.1分别作为系统的启动和停止信号的输入点；
(2) 使用PLC的一个模拟量输出点AQWO作为使电机正转启动的输出信号，接到MM440变频器的AIN1+，AIN1-端子上；
(3) 调节变频器使其输出频率受模拟量输入电压控制；
(4) 然后编制输出按时间函数循环的梯形图程序；
(5) 最后调试并运行。
3.4 系统流程框图
图4.5 系统流程框图
第四章硬件部分设计
4.1 输出规格
图4..1 输出规格图
如果设置值超过下面提供的规定，将发生输出设置错误，并将输出有输出保持功能规定的输出量。
根据设计要求选取输出范围:0~10 V.
4.2 标度变换
输出范围:0~10V所对应的十进制数为:00000~32000
标度变换公式：V=AIWO/3200
4.3 变频器参数设置表
图4.3 变频器参数设置图
第五章软件部分设计
系统的软件设计是根据系统给定的时间函数运行的，所以软件的设计主要是以时间原则来设计。
5.1 程序的主体
（1）控制主程序
（2）0-20秒上升子程序
（3）30-40秒下降子程序
（4）60-65秒下降子程序
5.1.1 控制主程序
LD I0.0
AN I0.1
O M0.0
= M0.0
Network 2
LD M0.0
AN T37
TON T37, 650
Network 3
LD M0.0
AW<= T37, 200
CALL SBR_0:SBR0
Network 4
LDW>= T37, 200
AW<= T37, 300
MOVW 24000, AQW0
Network 5
LDW>= T37, 300
AW<= T37, 400
CALL SBR_1:SBR1
Network 6
LDW>= T37, 400
AW<= T37, 600
MOVW 8000, AQW0
Network 7
LDW>= T37, 600
AW<= T37, 650
CALL SBR_2:SBR2 5.1.2 0-20秒上升子程序
LD SM0.0
AN T96
TON T32, 5
R C3, 1
Network 2
LD T32
= M0.1
TON T96, 5 Network 3
LD M0.1
LD C1
CTU C1, 2000 Network 4
LD SM0.0 MOVD 12, VD70 DTR VD70, VD70 Network 5
LD SM0.0
ITD C1, VD60 DTR VD60, VD60 MOVR VD60, VD80 *R VD70, VD80 ROUND VD80, VD80 Network 6
LD SM0.0
DTI VD80, VW90 MOVW VW90, AQW0
5.1.3 30-40秒子下降程序
LD SM0.0
AN T96
TON T32, 5
R C1, 1
Network 2
LD T32
= M0.2
TON T96, 5
Network 3
LD M0.2
LD C2
CTU C2, 1000
Network 4
LD SM0.0
MOVD 16, VD20
DTR VD20, VD20
Network 5
LD SM0.0
ITD C2, VD10
DTR VD10, VD10
MOVR VD10, VD30
*R VD20, VD30
Network 6
LD SM0.0
MOVD 24000, VD50
DTR VD50, VD50
*R -1.0, VD30
+R VD50, VD30
ROUND VD30, VD30
Network 7
LD SM0.0
DTI VD30, VW40
MOVW VW40, AQW0 5.1.4 60-65秒下降子程序
LD SM0.0
AN T96
TON T32, 5
R C2, 1
Network 2
LD T32
= M0.3
TON T96, 5
Network 3
LD M0.3
LD C3
CTU C3, 500 Network 4
LD SM0.0
MOVD 16, VD120 DTR VD120, VD120 Network 5
LD SM0.0
ITD C3, VD110 DTR VD110, VD110 MOVR VD110, VD130 *R VD120, VD130 Network 6
LD SM0.0
MOVD 8000, VD150 DTR VD150, VD150 *R -1.0, VD130 +R VD150, VD130 ROUND VD130, VD130 Network 7
LD SM0.0
DTI VD130, VW140 MOVW VW140, AQW0
第六章调试过程及结果
6.1 调试过程
1.先将PLC程序传入S7-200PLC中，只连接启动与停止开关，先不与变频器相连接，以免输出电压不正确导致变频器出错。
2.按下启动按钮，然后用万用表测模拟量I/0模块的两点间的电压，看是否按照规定曲线运行，如果运行正确则证明PLC部分调试成功。
3.连接PLC的输出点与变频器的输入点，并且调试好变频器的参数设置。
4.最后打开启动按钮，电机正常运行，并且按照给定的时间函数循环运行。显示的最大频率是75HZ。
6.2 调试结果
系统按照给定的时间函数连续循环运行，如图所示，由此说明系统设计合理可靠，此设计完全符合设计要求。
第七章心得体会
通过本次课程设计，对S7-200系列PLC的特点有了更深的理解。利用了S7-200系列PLC的特点，对按钮、开关等输入/输出，模拟量输入/输出进行控制，实现了变频器在控制作用下的变频调速。
在本次课程设计的实践环节中，我更深刻地理解和掌握了电器控制及可编程控制器(PLC)的理论知识和动手技能。参阅了大量的电器控制及可编程控制器(PLC)系统设计的书籍资料，查询了大量的图表、程序和数据，使得课程设计的方案和数据更为翔实和准确，力求科学严谨，使本次以变频器为主题的课程设计精益求精。
经历第一周的查阅资料，让我了解了更多关于西门子S7-200和变频器方面的资料，让我了解了大概的选型和注意事项，第二周开始自己动手做，参照一些编程试着去编一个程序，资料上查到的是欧姆龙或者是三菱的编程语句，但是通过他们的编程思路，我们可以借鉴到自己的S7-200程序中，编程序的过程中遇到了很多问题，通过不断的问同学，反复的思考，调试，终于编出了调用子程序来达到控制的目的，此次课程设计让我收获颇多，在这个课程设计的过程中，既让我与同学加深了沟通，又让我学到关于西门子的一些知识，我知道这知识很少的一点，但我会在以后的学习中了解更多。由于本人资历有限，可能还有一些没有注意到的问题，还请老师赐教，深表感谢！
西门子S7-200PLC入门到精通
江西省南昌市2015-2016学年度第一学期期末试卷 （江西师大附中使用）高三理科数学分析 一、整体解读 试卷紧扣教材和考试说明，从考生熟悉的基础知识入手，多角度、多层次地考查了学生的数学理性思维能力及对数学本质的理解能力，立足基础，先易后难，难易适中，强调应用，不偏不怪，达到了“考基础、考能力、考素质”的目标。试卷所涉及的知识内容都在考试大纲的范围内，几乎覆盖了高中所学知识的全部重要内容，体现了“重点知识重点考查”的原则。 1．回归教材，注重基础 试卷遵循了考查基础知识为主体的原则，尤其是考试说明中的大部分知识点均有涉及，其中应用题与抗战胜利70周年为背景，把爱国主义教育渗透到试题当中，使学生感受到了数学的育才价值，所有这些题目的设计都回归教材和中学教学实际，操作性强。 2．适当设置题目难度与区分度 选择题第12题和填空题第16题以及解答题的第21题，都是综合性问题，难度较大，学生不仅要有较强的分析问题和解决问题的能力，以及扎实深厚的数学基本功，而且还要掌握必须的数学思想与方法，否则在有限的时间内，很难完成。 3．布局合理，考查全面，着重数学方法和数学思想的考察 在选择题，填空题，解答题和三选一问题中，试卷均对高中数学中的重点内容进行了反复考查。包括函数，三角函数，数列、立体几何、概率统计、解析几何、导数等几大版块问题。这些问题都是以知识为载体，立意于能力，让数学思想方法和数学思维方式贯穿于整个试题的解答过程之中。 二、亮点试题分析 1．【试卷原题】11.已知,,A B C 是单位圆上互不相同的三点，且满足AB AC → → =，则A BA C →→ ?的最小值为（ ） A ．1 4- B ．12- C ．34- D ．1-
西门子LOGO PLC 基础教程1
LOGO!Learn Advanced Introduction The LOGO!Learn – Advanced Training Kit is specially designed to match the features of the new LOGO! 0BA6 generation. It is mounted on a stable aluminum base. Eight push/latch buttons (4 of which are debounced) are available for signal inputs as well as 4 potentiometers for voltage setting (0 to 10 V) for analog value inputs. The signal output (status) is indicated by 4 LEDs (5 mm). In addition, you can connect external simulators (e.g., motor controller, traffic light, etc.) via a 24-pin interface plug connector. Four sliding switches on the board switch the digital inputs (I1, I2, I7 and I8) to analog inputs. The "IR receiver" sliding switch switches input I3 to IR receiving. This allows you to implement 10 different switching states on the LOGO! via the IR remote control. The "proximity simulation" sliding switch activates input I4. This allows a frequency of 60 Hz to 5 KHz to be linearly set via the potentiometer and fed to the LOGO! for internal processing. When the "signal encoder on/off" sliding switch is switched on or off, the acoustic signal encoder (i.e., buzzer/beeper) is also switched on or off as necessary. Expansion modules (e.g., Pt100 module, etc.) can be plugged into the LOGO! Learn Advanced and mechanically locked via the 8-pin socket strip. The LOGO! TD can be connected to the "Display" terminal. The small LOGO! controller (version: 0BA6) is mounted on the training PCB in accordance with industrial standards. It can be installed or removed at all times with a screwdriver.
《西门子PLC》课程标准
《可编程控制器技术》课程标准 一、课程基本信息 1、课程名称：可编程控制器应用技术 2、适用专业：机电技术应用 3、适用学制：三年制 4、课程学时：120 二、课程性质与作用 本课程是理论+实践课，它是机电技术应用专业的一门专业核心课程。它的任务是培养学生掌握可编程控制器的工作过程及其主要参数，掌握可编程控制器使用方法及电气控制系统设计方法，了解可编程控制系统应用范围和应用环境等。使学生具备从事工业电气控制工作所必需的PLC可编程控制器应用技术的基本知识及应用能力。 本课程根据电气自动化生产企业中可编程控制系统生产实际，设计教学情境，通过相应的教学载体，采用“教、学、做”一体化式教学方式组织教学，培养学生掌握可编程控制器技术的基本知识和基本技能，锻炼学生的可编程控制器技术的基本应用能力；使学生能够在生产现场进行简单的程序设计，能够完成控制系统电气设备安装、调试、运行、检修、维护等实践操作，初步形成解决生产现场实际问题的应用能力；培养学生能动脑会思考的思维能力和一丝不苟、踏实严谨的科学精神，培养学生探索新知识和新技术的学习能力；提高学生爱岗敬业、
团结友爱的综合素质和积极动脑、开拓进取的创新意识。 三、学习领域（课程）目标 （一）知识目标 1、掌握可编程控制器的概念、基本原理，了解其发展状况、分类、作用、应用领域等。 2、掌握可编程控制系统的基本组成和硬件配置。 3、掌握西门子S7-200系列PLC硬件系统安装、检修、维护方法。 4、掌握西门子S7-200系列PLC编程软件STEP7Micro/Win32的使用方法。 5、学会使用S7-200系列PLC进行程序的设计、编写、下载、调试和运行。 6、学会使用S7-200系列PLC控制三相异步电动机启动、正反转、停止等。 7、学会使用S7-200系列PLC对电气典型工程案例的控制方法。 8、学会S7-200系列PLC的主从站通信方法。 9、学会使用组态软件MCGS实时监控PLC电气系统运行。（二）能力目标 1、专业能力 （1）能够正确安装可编程控制器，正确完成硬件接线。 （2）能够编制、调试、运行程序并掌握S7-200系列编程软件的使用。
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第一章 S7-300/400的基本结构 1、 S7-300/400属于模块式PLC，主要由机架、CPU模块、信号模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备（工程师、操作员站和操作屏）组成。 图1-1 PLC控制系统示意图 PLC的主要生产厂家：德国的西门子(Siemens)公司，美国Rockwell公司所属的AB公司，GE-Fanuc公司，法国的施耐德(Schneider)公司，日本的三菱和欧姆龙(OMRON)公司。PLC的工作过程 表1-1 逻辑运算关系表 与或非 Q4.0=I0.0*I0.1 Q4.1 = I0.2+I0.3 Q4.2 =/I0.4 I0.0 I0.1 Q4.0 I0.2 I0.3 Q4.1 I0.4 Q4.2 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 在CPU模块上有存储器(用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其它一些信息)，包括ROM和RAM。可通过扩展槽扩展用户RAM。 l RAM：主程序区OB1+子程序区（FB、FCB、定时中断块等）断电时由锂电池供电（几年）以免RAM中信息丢失。锂电池电压< 规定值，灯报警，换电池（期间靠电容充电几分钟）。 l PLC采用循环执行用户程序的方式。 OB1是用于循环处理的组织块（主程序），它可以调用别的逻辑块，或被中断程序（组织块）中断。在起动完成后，不断地循环调用OB1，在OB1中可以调用其它逻辑块(FB, SFB, FC 或SFC)。 循环程序处理过程可以被某些事件中断。 在循环程序处理过程中，CPU并不直接访问I/O模块中的输入地址区和输出地址区，而是访问CPU内部的输入/输出过程映像区。批量输入、批量输出。 梯形图中Q4.0的线圈（称为内部线圈）“通电”时，对应的输出过程映像位为1状态。信号经输出模块隔离和功率放大后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈（外部线圈）通电，其常开触点闭合，使外部负载通电工作。 外部输入电路接通时，对应的输入过程映像位(例如I0.0)为1状态，梯形图中对应的输入位的常开触点接通，常闭触点断开。 某一编程元件对应的过程映像位为1状态时，称该编程元件为ON，过程映像位为0状态时，称该编程元件为OFF。 循环时间（Cycle time）: 是指操作系统执行一次图1-4所示的循环操作所需的时间，又称为扫描循环时间（Scan Cycle Time）或扫描周期。如0.7ms、1.7ms等 l 性能指标： I/O点数、扫描周期、指令数目、功能模块多少、