【正文】 ...................... 19 A/D 轉(zhuǎn)換部分設計 ......................................................................................... 20 旋轉(zhuǎn)編碼器部分設計 ..................................................................................... 20 5 調(diào)試 .......................................................................................................................... 21 調(diào)試環(huán)境 ......................................................................................................... 21 調(diào)試步驟 ........................................................................................................ 21 6 總結(jié) .......................................................................................................................... 22 參考文獻 ...................................................................................................................... 23 附 錄 .................................................................................................................... 24 1 可編程控制器 (PLC)是集計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、通信技術(shù)為一體的新型自動控制裝置。 其性能優(yōu)越，已被廣泛地應用于工業(yè)控制的各個領域 。已成為工業(yè)自動化的三大支柱之一。 (PLC、工業(yè)機器人、 CAD/CAM) PLC 的應用已經(jīng)成為一個世界潮流。 隨著電力電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的日益發(fā)展，電動機的調(diào)速已經(jīng)從繼電器控制時代發(fā)展 到今天的由變頻器控制調(diào)速。且在工業(yè)各個領域中得到了極為廣泛的應用。在現(xiàn)在的在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，最為常見的是由 PLC 控制變頻器實現(xiàn)電動機的調(diào)速控制。該方法主要通過程序來控制了電動機的變頻調(diào)速，從而實現(xiàn)了自動控制。 課程設計的意義 電氣控制技術(shù)是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門重要的專業(yè)課，該課程不但有較高的理論基礎要求，而且工程實踐性很強，因此除安排上完理論課時外， 還安排了兩周的課程設計 。通過課程設計一方面可鞏固已學過的理論知識，更重要的是給學生一次獨立設計的時間機會，以培養(yǎng)其設計能力和實 際工作能力。 課程設計的內(nèi)容 通過 CPM1AMAD02CH 模擬量模塊將電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并通過特殊通道 13 傳遞給 PLC，再由 PLC 進行處理，分成 5 級，最后用其處理的結(jié)果對變頻器進行控制，實現(xiàn) 5 級頻率改變，進而實現(xiàn)異步電動機的調(diào)速；同時要用旋轉(zhuǎn)編碼器進行測速，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速可調(diào)可測。表 31 為調(diào)節(jié)結(jié)果要求。 表 31 調(diào)節(jié)結(jié)果要求 電壓范圍（ V） 轉(zhuǎn)化后對應數(shù)字量 變頻器輸出 02 00000020 25HZ 24 00200062 30HZ 46 00620093 35HZ 68 009300C4 40HZ 2 在設計控制系統(tǒng)時，首先要設計出一個基本構(gòu)架，并結(jié)合這個構(gòu)架來詳細的說明該控制系統(tǒng)的基本功能。 變頻調(diào)速控制系統(tǒng)說明 變頻調(diào)速系統(tǒng)由 A/D 轉(zhuǎn)換、變頻調(diào)速和旋轉(zhuǎn)編碼器測速三部分組成。先有模擬量模塊將傳入的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，數(shù)字量經(jīng)過 PLC 的處理，產(chǎn)生不同的頻率控制信號傳遞給變頻器，從而控制異步電動機調(diào)速，最終速度信號由旋轉(zhuǎn)編碼器采集并經(jīng) PLC 讀出。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說明 根據(jù)上述描述做出了 如圖 21的系統(tǒng)控制框圖，圖 中旋轉(zhuǎn)編碼器的測量信號雖然最終又返回 PLC，但并不是閉環(huán)控制系統(tǒng)，信號返回的目的是讀出異步電動機的轉(zhuǎn)速，所以本次設計為開環(huán)控制系統(tǒng)。 P L C 控 制 器模 擬 量 模 塊變 頻 器異 步 電 動 機 旋 轉(zhuǎn) 編 碼 器0 V 1 0 V電 壓 信 號數(shù) 字 量 圖 21 的系統(tǒng)控制框圖 3 該系統(tǒng)由模擬量模塊、 PLC 控制器、變頻器、異步電動機、旋轉(zhuǎn)編碼器構(gòu)成。 系統(tǒng)設計原則 硬件設計中，要進行輸入設備的選擇 (如操作按鈕、轉(zhuǎn)換開關及計量保護的輸入信號等 )，執(zhí)行元件 (如接觸器、電磁閥、信號燈等 )的選擇，以及控制臺、柜的設計等。具體設計時應注意結(jié)合幾點原則：可靠性、功能完善性、經(jīng)濟性，在保證以上幾點的基礎上，考慮系統(tǒng)的先進性和可擴展性，其中可靠性是最為重要的。為此，選用性能可靠但價格較高的產(chǎn)品相對于后期的維護費用來說，成本不是很高。 根據(jù)工藝流程，將所需的計數(shù)器、定時器及內(nèi)部輔助繼電器也進行相應的分配，然后進行軟件設計。 系統(tǒng)硬件選擇 本次課 程設計所選器件均為實驗室現(xiàn)有資源。 模擬量輸入 /輸出單元 圖 31 為外部端子分布圖： 14 12 10 6 8 9 5 3 1 4 7 2 11 13 電流輸入 1 電壓輸入 4 公共輸入 4 未使用 電壓輸入 2 公共輸入 2 電流輸入 3 電壓輸入 1 公共輸入 3 電流輸入 4 未使用 公共輸入 1 電流輸入 2 電壓輸入 3 14 12 10 6 8 9 5 3 1 4 7 2 11 13 電流輸入 1 電壓輸入 4 公共輸入 4 未使用 電壓輸入 2 公共輸入 2 電流輸入 3 電壓輸入 1 公共輸入 3 電流輸入 4 未使用 公共輸入 1 電流輸入 2 電壓輸入 3 ( a )( b ) 圖 31 外部端子分布圖 表 31為產(chǎn)品規(guī)格說明書： 4 表 31 產(chǎn)品規(guī)格說明書 輸入 通道數(shù) 4 輸入信號范圍 010V 15V 420mA 分辨率 010V 8位 15V 8位 420mA 8位 輸入形式 差動輸入 輸入阻抗 電壓輸入 1MΩ 電流輸入 250Ω 最大輸入信號 電壓輸入 177。 15V 電流輸入 177。 30mA 輸出 通道數(shù) 1 輸出信號范圍 1010V 010V 420mA 分辨率 1010V 9位 010V 8位 420mA 8位 最大輸出電流 電壓輸出 5mA 最大負載阻抗 電流輸出 350Ω 總輸出電流 21mA 共有 精度 177。 %(滿量程 ) 隔離方式 模擬量輸入、輸出端子之間 無隔離 模擬量輸入 /輸出端子和 CPU之間 DC500V 轉(zhuǎn)換速率 最大十毫秒一個 單元 (見注 ) 外部連接端子 兩個 14腳端子臺 (不可拆卸 ) 電流消耗 5V 最大 60mA (CPM A 5V最大提供 150mA) 24V 最大 80mA 重量 最大 250g 尺寸 86(W) 50(H) 90(D)mm 5 注 : 這個時間是指整個模塊的輸入輸出完成一次 刷新所需要的時間。 ? 只要總電流小于或等于 21mA,電壓輸出和電流輸出可以同時使用。 ? 啟動電壓或電流輸出時，寫入輸出通道的數(shù)據(jù)有效。 ? 啟動電壓或電流輸入時，從輸入通道讀數(shù)據(jù)有效。 ? 不用的輸入回路 ,將其電壓輸入端子 短接。 表 32/33為輸入 /輸出范圍設置，表 34為設定值： 表 32 輸入范圍設置 設置字（“ MAD02輸出通道 n” +“ 1”） 位 7 6 5 4 3 2 1 0 輸入 4 輸入 3 輸入 2 輸入 1 啟動 量程 啟動 量程 啟動 量程 啟動 量程 表 33 輸出范圍設置 設置字（“ MAD02輸出通道 n” +“ 1”） 位 15 14 13 12 11 10 9 8 不使用 輸入 4 輸入 3 輸入 2 輸入 1 輸出 1 1 1 平均值 啟動 量程 表 34 設定值 項目 內(nèi)容 輸入 量程 0:0~10V 1:1~5V/4~20mA 啟動位 0:不使用 1:使用 平均值 0:不使用 1:使用 輸出 量程 0:0~10V/4~20mA 1:10~+10V/4~20mA 啟動位 0:不使用 1:使用 注 :設定通道只能用于量程設定 ,不能作它用。 表 35為通道分配 表 35 通道分配 CPU 輸出 1 輸入 4 輸入 3 輸入 2 輸入 1 30CDR 12CH 低八位 03CH 高八位 03CH 低八位 02CH 高八位 02CH 低八位 40CDR 12CH 低八位 03CH 高八位 03CH 低八位 02CH 高八位 02CH 低八位 表 36為輸入通道的 IR 位分配表 6 表 36 輸入通道的 IR 位分配 “輸入通道 1” （ a） “輸入通道 1”＋ 1 （ b） 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 d d D d d d d d d d d d d d d d 輸入 4 輸入 3 表 37 為輸出通道的 IR 位分配 表 37 為輸出通道的 IR 位分配 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 S d d d d d d d d 不使用（ 0） 輸出 1 數(shù)據(jù)位 S：符號位 0：正電壓輸出 1：負電壓輸出 注：只有當使用177。 10V量程時，符號位才有用。 圖 32為輸出接線圖，圖 33為輸入接線圖 _ + + _ CPM 1 A MA D 0 2 CH 2 5 0 E 10K 0V V+ 電壓輸入 I+ CO M表3 6輸入通道的 IR位分配 2 5 0 E 10K 0V V+ 電流輸入 I+ CO M FG 屏蔽電纜 CPM1 A MAD02 CH V+ COM I+ 屏蔽電纜 電壓輸出 電流輸出 + 0V FG 圖 32 輸出端子接線圖 圖 33 輸入端子接線圖 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 d d D d d d d d d d d d d d d d 輸入 2 輸入 1 7 控制器 CPM2A 是一種緊湊的高速可編程序控制器 (PLC)，是為需要每臺 PLC 有 10～120 點 I/O 的系統(tǒng)控制操作而設計的。 CPM2A 在一個小巧的單元內(nèi)綜合有各種性能，包括同步脈沖控制、中斷輸入、脈沖輸出、模擬量設定和時鐘功能等。CPM2A CPU單元又是一個獨立單元，能處理廣泛的機械 控制應用，所以它是在設備內(nèi)用作內(nèi)裝控制單元的理想產(chǎn)品，完整的通信功能保證了與個人計算機、其他 OMRON PC 和 OMRON 可編程終端的通信。這些通信能力使用戶能設計一個經(jīng)濟的分布生產(chǎn)系統(tǒng)。 表 38CPM2A 一般功能 。 表 38CPM2A 一般功能 般規(guī)格 一般規(guī)格