1、摘 要本课题是基于采用什么样的PLC与变频器的控制设计所进行的总结。当今的中国，工业自动化控制在日新月异的发展，借鉴了在工业控制中以全面应用的PLC及变频调速控制器的技术，旨是对PLC与变频调速控制器的接口信号进行一种分析性的研究。在文中对变频调速技术以及关于PLC控制系统进行了一系列的论述。深入的对变频器的控制方式、工作原理做出了阐述，同时探讨了PLC的工作原理、控制系统所做的设计方法。设计了变频器与PLC控制相结合的一整套方案。通过对本论文所进行地设计，提出了一套设计步骤，包括硬件选型，软件设计。在控制系统中，对PLC与变频调速器所进行的选择与设计得到了很多的经验。第1章对PLC控制技术和
2、变频调速技术的发展做了简单地概述；第2章介绍了变频调速技术的基础知识；第3章对可编程序控制器的基础知识进行了详细的介绍；第4章对于系统的硬件的选择；第5章软件系统设计；第6章对本论文内容的总结。关键词： 变频调速技术；可编程控制器；接口信号ABSTRACT This article are summed up about design on what kinds of PLC and inverter. todays China, the industrial automation control in the rapidly changing development, reference t
3、o industrial PLC control and frequency control of the full application controller technology, is designed to PLC controller and inverter interface signals an analytical study.In this paper, a series of discussion about the frequency control technology and frequency control technology. depth analysis
4、, about the control mode of the inverter and the working principle of the inverter, also discussed PLC the principle of work, and requirements on the control of the inverter. desingn the inverter and PLC control combined with a set of solutions.Through this paper carried out design, to proposed desi
5、gn steps .including hardware selection and software designed. in the control system, select and design the PLC and inverter got a lot of experience.Chapter 1 briefly outlines the development of PLC control and frequency control technology; chapter 2 introduces the basics of frequency control technol
6、ogy; chapter 3 introduces the basics of programmable logic controllers; Chapter 4 choices for hardware systems; Chapter 5 software system design;Chapter 6 summarizes the contents of this paper.Kerwords: Frequency control technology; Programmable logic controller; Interface signals目 录1 绪论11.1课题研究的目的1
7、1.2国内外PLC发展概述11.3国外变频调速技术现状11.4本课题研究的内容22 PLC基础知识22.1PLC的主要特点和功能22.2PLC的基本工作原理42.2.1 PLC的工作方式42.2.2I/O口的响应时间62.3PLC的系统组成72.4PLC控制系统的结构92.5PLC应用系统功能分析102.5.1PLC控制系统的设计内容及设计步骤102.5.2PLC控制系统硬件的设计112.5.3PLC控制系统软件的设计112.6梯形图的编程语言123 变频调速技术的基本知识133.1变频调速控制技术的基本工作原理133.2变频器的构成143.3通用变频器的外部接口电路153.4变频器的选择15
8、4系统硬件选择164.1变频器的选择174.1.1MM430型变频器性能特点及技术指标174.2压力变送器的选择184.3水泵机组的选择184.4接触器184.5PLC的选择194.5.1PLC的I/O端口配置204.5.2PLC的外接端口214.6电控系统的主电路225 系统软件设计235.1系统总体流程图235.1.1手动控制235.1.2自动控制分析水泵工频/变频的转换235.2程序流程图235.3软件编程275.3.1自动运行程序设计286 总结29参考文献31翻译部分32英文原文32中文译文37致 谢401 绪论1.1课题研究的目的本课题研究的意义主要有以下几个方面：1、了解一般变频
9、器的控制要求。2、了解一般PLC控制系统的设计步骤。3、根据变频器的控制要求分析研究其由PLC控制时的各种信号。1.2国内外PLC发展概述国外PLC的发展概述PLC诞生于美国。是由于先前的汽车制造方面的生产线所运用的继电器、接触器等控制系统，在当工艺制造方面发生改变的时候，就需重新进行设计，必要时还需对硬件中的结构，对其做改装。从而，在一定程度上，很难实现这一对汽车型号不断更新的这一需求，同时针对于计算机的一些原理、程序编写复杂等的一些原因，使得工作人员不能很好地对其进行操作。基于以上等原因带来的的不足，1969年，美国数字设备公司(DEC公司)成功得研制了世界第一台可编程控制器。由于微型处理
10、器的问世，相继而然的大规模的和超大的规模的器件不断涌现，使得PLC不断更新与发展。其发展大致分为三个阶段：早期的PLC20世纪70年代的初期到中期，可编程控制器虽具备了计算机所具有的的优点，但实际上仅能对其进行运算、定时等方面的一些控制功能。中期的PLC70年代中期时候，由于微处理器的产生，给PLC带来了巨大程度上的变化。在软件这方面，除了早期的PLC所具有的一些功能之外，还具有了如算术运算、数据处理和传送等一些功能。在硬件这方面，增加了一些特殊模块，包括模拟模块、远程I/0模块等，这些都使得PLC进一步扩大。近期的PLC由于超大规模的集成电路的相继涌现，各厂家为了适应市场上的一些需求，开发了
11、专用的逻辑处理的一种芯片，进一步对PLC的处理速度进行了改进，从而使其实现了更高的功能化。包括：PLC逻辑控制、过程控制、数据处理等各类的功能。成为工业控制上的支柱。国内PLC的概述70年代中期的时候，我国使用了针对美国公司的一位机方面的集成芯片，成功研制出了我国的第一台PLC。但是由于各种局限性，其中包括芯片技术掌握在外国公司等，还是受到不少的限制。然而各企业仍在积极探索，获得了良好的收益。1.3国外变频调速技术现状变频器调速技术具有调速的性能好、功率因数高、可实现软启动等优点。目前，在工业控制领域中应用相对广泛。变频器已经从简单的整流逆变装置发展为集驱动控制与I/O逻辑现场编程以及网络等连
12、接为一体，广泛的被应用于许多领域中。国外变频调速技术发展随着工业化的发展，网络化将在生产过程中起着主导作用。变频器为了在网络化这一方面得到广泛的应用，而设计了通信外部接口，并支持各种类型方面的协议。总的来说，为了满足工艺上及网络化上的一些需求，变频器在一定程度上已经实现了智能化。1.4本课题研究的内容本论文主要对PLC与变频调速控制器的接口信号进行了研究。全文共分为五章。第一章为绪论。对课题研究的意义、国内外PLC与变频器的发展及相关的技术做了简单的概述。第二章为PLC基础知识。对可编程控制器的组成、特点、工作原理等内容作了介绍。第三章为变频调速技术的基础知识。对变频器的原理、分类、控制方式等
13、内容作了介绍。第四章是系统硬件的选择。第五章是软件系统的设计。第六章对本论文内容的总结。2 PLC基础知识2.1PLC的主要特点和功能可编程控制器是一种数学运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计。它采用一类可编程序的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向拥护的指令，并通过数字式和模块式输入/输出，控制各种类型的机械和生产过程。可编程序控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充功能的原则设计。1、PLC的特点：(1)通用性强、使用方便PLC产品已经实现了模块化。用户不需要对硬件进行制造与设计，直接使用厂家为用户提供的各种
14、品种的I/O模块和配置部件。用户还可以根据不同的控制要求，进行配置。(2)可靠性高在I/O环节，PLC采用了光电隔离、滤波等多种措施。系统程序和大部分的用户程序都采用EPROM存储，一般PLC的平均无故障工作时间可达几万小时以上。(3)接线简单PLC只需将输入型的设备(如按钮、开关等)与输入端子进行连接，将输出型的设备(如接触器、电磁阀等)与输出端子进行连接。接线简单、工作量少。(4)编程简单、易学PLC大多采取梯形图进行编程，增强视觉上的立体感，更便于电气技术人员学习和编程。2、PLC的主要功能PLC系统一般由以下的基本功能构成，开关逻辑控制、定时计数控制、顺序控制、过程控制、模拟量控制、通
15、信及联网的一些功能。(1)开关逻辑控制PLC取代了传统的继电器和接触器这类器件，而是通过逻辑运算对开关进行控制。(2)定时、计数控制PLC具有强大的定时、计数的功能。编写程序的时候用户可设定计数时间、计数值。对于频率较高的一类信号，则采用高速计数模块。(3)顺序控制采用移位寄存器、PLC步进指令来实现顺序控制。(4)过程控制PLC一般都配置了PID模块，进行闭环过程的控制。(5)模拟量控制PLC中配置了如A/D模块和D/A模块。就是对现场的变量，经过A/D(D/A)转化为数字量(模拟量)，在微处理器的作用下进行控制。(6)数据处理PLC具有很强的数据处理能力。现代PLC技术，在过去算术运算、数据传送、排序的基础上实现了对数据比较、数据转换、数据通信和打印等处理数据的功能。(7)通信与联网现代PLC一般都具有通信及联网的功能。它可以对远程I/O进行控制，又能实现PLC与PLC或者是PLC与计算机之间的通信。3、PLC的分类PLC发展到今天，已经有了多种形式，而且功能也不尽相同，分类时，一般按以下原
