plc与变频器在传送带的多速度控制系统设计
摘 要现代工业自动化发展迅速，传送带的应用在工业发展这个大环境下越来越重要。现在的生产机械、运输机械等基本都是运用传送带控制。和传统的工业控制相比，PLC控制系统主要是以应用为中心、将计算机技术知识作为系统的基础进行开发，再加上特定的设备就可以做到高质量的完成对控制的电动机给定相应的速度，这种控制系统广泛的适用于各种普通的电动机。变频器和PLC对于调节电动机的速度都具有很明显的效果，同时两者进行结合之后可以发挥出更好的效果，通过RS-485通讯就可以将两者进行组合，组合的控制系统具有良好的可扩展性和可维护性。因此基于PLC和变频器的多速度控制系统的发展越来越快。本课题就是在这种背景下，通过对PLC系统和变频器系统以及电动机的特性进行硬件和软件的综合研究、分析和设计，在此基础之上进行总结，得到更好的方法优化完善这一套控制系统，除了做到实现电动机的启动、停止以及多速度控制的要求，还要在此基础上做到远程监控运行状态以及减少能耗。
目 录
第 1 章 设计综述 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 开发的环境 1
1.3 课题的主要任务和论文的组织 3
1.3.1 课题的主要任务 3
1.3.2 论文的组织 3
第 2 章 变频器与 PLC 及RS485通信概述 4
2.1 变频器概述 4
2.1.1 变频器的组成和变频原理 4
2.1.2 变频器的特点 6
2.2 PLC 概述 6
2.2.1 PLC 的硬件组成 6
2.2.2 PLC 的工作原理 7
2.2.3 PLC 控制的优点 7
2.3 异步电动机调速 8
2.3.1 变频调速方法 8
2.3.2 变频调速控制的特点 9
2.4 RS—485 串行通讯 10
2.4.1 RS—485 串行通讯的特点 10
2.4.2 RS—485 串行接口标准 10
第 3 章 系统的硬件开发 12
3.1 变频器的选择 12
3.2 变频器参数设置 12
3.2.1 功
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
能与参数范围 12
3.2.2 频率给定功能 12
3.2.3 具体参数设置 14
3.3 PLC的选择 15
3.3.1 PLC的选择 15
3.3.2 I/O点数的分配 16
3.4 通信系统硬件组成 16
3.5 硬件之间的连接 17
3.5.1 变频器和电机的距离确定电缆和布线方法 17
3.5.2 PLC 与输入/输出设备的连接 17
第 4 章 系统的软件开发 19
4.1 RS485 通信软件的设计 19
4.2 速度控制软件的设计 20
第 5 章 系统的调试与实现 22
5.1 系统的调试 22
5.2 系统的实现 24
结束语 26
致谢 27
参考文献 28
第 1 章 设计综述
1.1 课题研究的背景
现代社会中，生产机械或者是运输机械在运行过程中都是需要进行调速设置的，对于速度的要求还是比较多的。第一就是机械开始运行就需要按照不同的要求根据相应的要求就会产生不同的启动时间，只有具备不同的速度控制才能满足相应的不同启动时间；由运行到准备停止的阶段，由于之前转动速度不一样，所以转动惯量也产生了差异，因此需要控制停车时间相等，那么就要在设计过程中采用相应的调速措施以便达到这个效果；最后，机械在运行期间，也需要根据不同的情况进行速度的调整以便于达到最优的运行状态。
一般情况下对于传统的电动机会有单速、双速、三速等不同的变化速度，但是这种电机的各种速度值是固定的，由于它不能完成各种速度之间的无级变化会导致电动机在变换速度时会有明显的冲撞。与此同时价格也会比单速电机高出许多，在接线上也复杂的多。还存在其他的不足之处就是当传感器检测到信号时电机启动或者停止往往有滞后现象，使物料不能按照指定的位置启、停，给生产带来了难以避免的误差。
与传统工业控制不同的区别在于PLC控制系统将微电子技术和计算机技术进行了结合，电动机对速度的各种要求在这个控制系统里都可以基本实现，因为这个系统本身就具有很多的优点：精度高、稳定性好、存储容量大，还有最重要的就是它具有良好的可扩展性和可维护性，大大的创新和改善了电机的发展。在这个系统中，变频器可以对 笼型异步电动机进行无级调速，PLC则可以做到对系统自动控制。
1.2 开发的环境
这个系统的开发环境分为硬件环境与软件环境两部分。
硬件开发环境有：计算机、三菱 PLC 、三菱变频器、电动机、按钮开关、电源、PLC 编程线缆等。主要硬件见图 11。
图 11 系统主要硬件
软件开发环境为对应的 PLC 编程环境，可以做到对PLC和变频器的开发与调试，在软件中可以进行程序的编写，调试下载运行，对于运行的过程可以进行监视，根据结果的变化检测程序是否正常。软件开发环境主界面见图 12。
图 12 PLC 编程主界面
1.3 课题的主要任务和论文的组织
1.3.1 课题的主要任务
课题研究的主要内容是以电脑和键盘对三菱 PLC 进行编程，通过 RS485 连接三菱变频器，根据 PLC 和变频器的通信协议，用程序控制变频器工作；根据变频器的的多种频率变化改变电动机的多种速度控制；电动机通过联轴器和传送带轴相连使传送带实现正转、反转、起动、停止、加速、减速等多种速度变化。
重点研究内容主要有：
学习了解电动机调速机械特性和调速原理，根据相应的原理进行控制的设计；
变频器的工作特点以及它的调速原理；
PLC 的优点和工作原理；
PLC 和变频器之间是如何进行连接以及硬件之间的通信协议；
PLC 控制变频器工作的程序设计以及电机多速度的实现；
1.3.2 论文的组织
论文的具体组织结构为：设计综述是第一章，主要是概括论文研究的背景及意义，同时对研究的内容和使用硬件进行简单介绍；变频器特点和原理以及PLC的知识点是第二章，对变频调速方法和控制的特点进行着重论述，RS485 通讯的特点和串行接口标准的介绍；变频器和PLC选择以及设置连接是第三章；软件介绍与开发是第四章；设计的调试与实现是第五章；最后一章是对这次论文设计的概括与总结。
第 2 章 变频器与 PLC 及RS485通信概述
目 录
第 1 章 设计综述 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 开发的环境 1
1.3 课题的主要任务和论文的组织 3
1.3.1 课题的主要任务 3
1.3.2 论文的组织 3
第 2 章 变频器与 PLC 及RS485通信概述 4
2.1 变频器概述 4
2.1.1 变频器的组成和变频原理 4
2.1.2 变频器的特点 6
2.2 PLC 概述 6
2.2.1 PLC 的硬件组成 6
2.2.2 PLC 的工作原理 7
2.2.3 PLC 控制的优点 7
2.3 异步电动机调速 8
2.3.1 变频调速方法 8
2.3.2 变频调速控制的特点 9
2.4 RS—485 串行通讯 10
2.4.1 RS—485 串行通讯的特点 10
2.4.2 RS—485 串行接口标准 10
第 3 章 系统的硬件开发 12
3.1 变频器的选择 12
3.2 变频器参数设置 12
3.2.1 功
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能与参数范围 12
3.2.2 频率给定功能 12
3.2.3 具体参数设置 14
3.3 PLC的选择 15
3.3.1 PLC的选择 15
3.3.2 I/O点数的分配 16
3.4 通信系统硬件组成 16
3.5 硬件之间的连接 17
3.5.1 变频器和电机的距离确定电缆和布线方法 17
3.5.2 PLC 与输入/输出设备的连接 17
第 4 章 系统的软件开发 19
4.1 RS485 通信软件的设计 19
4.2 速度控制软件的设计 20
第 5 章 系统的调试与实现 22
5.1 系统的调试 22
5.2 系统的实现 24
结束语 26
致谢 27
参考文献 28
第 1 章 设计综述
1.1 课题研究的背景
现代社会中，生产机械或者是运输机械在运行过程中都是需要进行调速设置的，对于速度的要求还是比较多的。第一就是机械开始运行就需要按照不同的要求根据相应的要求就会产生不同的启动时间，只有具备不同的速度控制才能满足相应的不同启动时间；由运行到准备停止的阶段，由于之前转动速度不一样，所以转动惯量也产生了差异，因此需要控制停车时间相等，那么就要在设计过程中采用相应的调速措施以便达到这个效果；最后，机械在运行期间，也需要根据不同的情况进行速度的调整以便于达到最优的运行状态。
一般情况下对于传统的电动机会有单速、双速、三速等不同的变化速度，但是这种电机的各种速度值是固定的，由于它不能完成各种速度之间的无级变化会导致电动机在变换速度时会有明显的冲撞。与此同时价格也会比单速电机高出许多，在接线上也复杂的多。还存在其他的不足之处就是当传感器检测到信号时电机启动或者停止往往有滞后现象，使物料不能按照指定的位置启、停，给生产带来了难以避免的误差。
与传统工业控制不同的区别在于PLC控制系统将微电子技术和计算机技术进行了结合，电动机对速度的各种要求在这个控制系统里都可以基本实现，因为这个系统本身就具有很多的优点：精度高、稳定性好、存储容量大，还有最重要的就是它具有良好的可扩展性和可维护性，大大的创新和改善了电机的发展。在这个系统中，变频器可以对 笼型异步电动机进行无级调速，PLC则可以做到对系统自动控制。
1.2 开发的环境
这个系统的开发环境分为硬件环境与软件环境两部分。
硬件开发环境有：计算机、三菱 PLC 、三菱变频器、电动机、按钮开关、电源、PLC 编程线缆等。主要硬件见图 11。
图 11 系统主要硬件
软件开发环境为对应的 PLC 编程环境，可以做到对PLC和变频器的开发与调试，在软件中可以进行程序的编写，调试下载运行，对于运行的过程可以进行监视，根据结果的变化检测程序是否正常。软件开发环境主界面见图 12。
图 12 PLC 编程主界面
1.3 课题的主要任务和论文的组织
1.3.1 课题的主要任务
课题研究的主要内容是以电脑和键盘对三菱 PLC 进行编程，通过 RS485 连接三菱变频器，根据 PLC 和变频器的通信协议，用程序控制变频器工作；根据变频器的的多种频率变化改变电动机的多种速度控制；电动机通过联轴器和传送带轴相连使传送带实现正转、反转、起动、停止、加速、减速等多种速度变化。
重点研究内容主要有：
学习了解电动机调速机械特性和调速原理，根据相应的原理进行控制的设计；
变频器的工作特点以及它的调速原理；
PLC 的优点和工作原理；
PLC 和变频器之间是如何进行连接以及硬件之间的通信协议；
PLC 控制变频器工作的程序设计以及电机多速度的实现；
1.3.2 论文的组织
论文的具体组织结构为：设计综述是第一章，主要是概括论文研究的背景及意义，同时对研究的内容和使用硬件进行简单介绍；变频器特点和原理以及PLC的知识点是第二章，对变频调速方法和控制的特点进行着重论述，RS485 通讯的特点和串行接口标准的介绍；变频器和PLC选择以及设置连接是第三章；软件介绍与开发是第四章；设计的调试与实现是第五章；最后一章是对这次论文设计的概括与总结。
第 2 章 变频器与 PLC 及RS485通信概述
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