信息科学与工程学院 课程设计报告
( 2014～2015 学年 第 一 学期 )
课程设计题目： 西门子PLC 控制异步电机的调速
课程名称： 过程控制课程设计 专业年级： 自动化2011级 班 级： 11自动化1班 学 号： 1115103017 姓 名： 胡 可 指导教师： 金福江 李 平
目 录
第一章 实验目标 ······················································································ 2 1.1实验目标 ······························ 2 1.2控制过程概述 ···························· 2 第二章 系统硬件部分介绍 ·········································································· 3 2.1西门子 S7-200可编程控制器 ································································· 3 2.2 G120变频器 ······················································································· 4 2.3编码器 ······························································································ 5 2.4三相异步电机 ····················································································· 5 第三章 系统软件部分介绍 ·········································································· 6 3.1 S7-200部分 ······················································································· 6 3.2 上位机部分 ······················································································· 6 第四章 个人小结 ······················································································ 7 参考文献 ································································································ 7 附录 ······································································································· 8 附录 1：STEP 7--Micro/WIN 4.0 SP6程序 ···················································· 8
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第一章 实验目的
1.1 目的：
1. 了解常用过程控制装置的设计方法、步骤及设计原则，实现电机的转速控制和利用上位机状态监控以及参数调节（含PID）。
2. 学以致用，巩固书本知识。通过训练，使学生初步具有设计过程控制装置的能力。从而培养和提高学生独立工作的能力和创造能力。
3. 进行一次工程技术设计的基本训练。培养学生查阅书籍、参考资料、产品手册、工具书的能力；上网查寻信息的能力；运用计算机进行工程绘图的能力；编制技术文件的能力等等。从而提高学生解决实际工程技术问题的能力
1.2 控制过程概述：
该系统主要由可编程逻辑控制器件PLC、变频器和电机三个部分组成。 速度给定 +
PLC（PID） 变频调速系统 电机 _ 速度反馈信号 （上图：控制过程流程图）
通过设置给定输入给PLC，再通过PLC控制变频器，再经由变频器来控制电机，并将电机的转速反馈给PLC，经比较后输出给变频器从而实现无静差调速。
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第二章 系统硬件部分介绍
2.1 西门子 S7-200可编程控制器
西门子 S7-200可编程控制器拥有强大的性能、最优模块化和开放式通讯、结构紧凑小巧、拥有所有CPU型号中的基本和高级功能、大容量程序和数据存储器、杰出的实时响应，易于使用STEP 7-Micro/WIN工程软件，集成的R-S 485接口或者作为系统总线使用，极其快速和精确的操作顺序和过程控制，通过时间中断完整控制对时间要求严格的流程等优点。使之成为了我们设计控制系统的最终选择。
（组图：西门子 S7-200可编程控制器）
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（下图：S7-200工作流程图）
输入状态 执行程序 执行通讯处理 CPU自诊断 输出
2.2 西门子 G120变频器
西门子G120变频器是一个由多种不同功能单元组成的模块化变频器。三种主要的单元是：控制单元（CU），功率模块（PM）操作面板，功率模块支持的电机的功率范围为 0.37kW 至 250kW。功率模块由控制单元里的微处理器进行控制。高性能的 IGBT 电机电压脉宽调制技术和可选择的脉冲频率的采用，使得电机运行极为灵活可靠。多方面的保护功能可以为电机提供更高一级的保护。此外，还提供了许多可选的附件，例如:基本操作面板 (BOP)，可用于参数化、诊断、控制和参数拷贝， A和B级进线滤波器，进线电抗器； 制动电阻，输出电抗器等。
（上图：西门子G120变频器）
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2.3 编码器
编码器是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。
（左图：编码器）
2.4 三相异步电机
三相异步电机是靠同时接入380V三相交流电源（相位差120度）供电的一类电动机，由于三相异步电机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转，存在转差率，所以叫三相异步电机
（左图：三相异步电机结构）
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第三章 系统软件部分介绍
3.1 S7-200部分
使用软件：STEP 7--Micro/WIN 4.0 SP6
程序大致分为：主程序部分，高速计数器部分以及PID 控制部分 具体程序详见附录1。
3.2 上位机部分
使用软件：组态王
组态王kingview6.55是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向低端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效地获取信息，及时地做出反应，以获得最优化的结果。 组态王界面：
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第四章 个人小结
在老师和叶斌学长的指导帮助下，我们组顺利完成了此次课程设计。此次课程设计中，我们受益匪浅。不但学会了西门子S7—200 的基本知识，并掌握了S7—200的工作原理和一些指令的功能。还掌握了组态王相关的知识。
这次课程设计提高了我的自学能力，教会我从各个方面如何去搜寻自己需要的资料。通过这次课程设计使我意识到理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
同时，这次课程设计也锻炼了我与其他人交流协作的能力。事实证明，一个人自顾自努力的效率远远低于一个大整体互帮互助所产生的效率，小组成员间的相互合作非常重要，设计小组的氛围在很大程度上影响实验的进度。我们应该以团队为重，以完成任务做好实习为目的。
参考文献
1、邵裕森.过程控制工程（第2版）[M],机械工业出版社.2004.8
2、王永华.现代电气控制及PLC 应用技术[M],北京航空航天大学出版社,2005.3 3、北京亚控科技发展有限公司，组态王6.5 使用手册[M]，亚控公司，2003
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附录：STEP 7--Micro/WIN 4.0 SP6程序
主程序：
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PID 初始化：
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高速计数器：
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PID 中断：
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计数器中断：
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