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  课程设计任务书

                                                      学院:电气与自动化工程学院   专业 :自动化 班级:11-1 姓名:单田芳      

1.课程设计题目:利用PLC实现PWM直流调速                              

2.课程设计主要参考资料:

  (1)《电气控制技术与PLC》  徐文尚 陈霞 武超 编著                                                      

  (2)《案例分析 西门子S7-200系列 PLC应用程序分析》郑凤翼                                                                          

  (3)《PLC编程及应用 第3版》  廖常初   机械工业出版社                                                                                                                                 

3.课程设计应解决主要问题:

  1. 掌握S7-200系列型号为226的PLC的操作                                                      

  2. 利用利用产生PWM信号                                                      

  3. 利用产生的PWM信号来控制直流电机运转                                                                                                                

4.课程设计相关附件(如:图纸、软件等):

   1.实物线路连接图                                                              

   2. 程序清单                                                      

任务发出日期: 2014.6.10         课程设计完成日期:  2014.6.20      

  

             摘要

    

  目前,随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展,PLC已由最初一位机发展到现在的以16位和32位微处理器构成的微机化PC,而且实现了多处理器的多通道处理。如今,PLC技术已非常成熟,不仅控制功能增强,功耗和体积减小,成本下降,可靠性提高,编程和故障检测更为灵活方便,而且随着远程I/O和通信网络、数据处理以及图象显示的发展,使PLC向用于连续生产过程控制的方向发展,成为实现工业生产自动化的一大支柱。

  随着电压型逆变器在高性能电力电子装置,如交流传动、不间断电源和有源滤波器的应用越来越广泛,PWM控制技术作为这些系统的共用及核心技术,引起人们的高度重视,并得到深入研究。所谓PWM技术就是利用半导体器件的开通和关断把直流电压变成一定形状的电压脉冲序列,来实现频率、电压控制和消除谐波的一门技术。自关断器件的发展为PWM技术铺平了道路,目前几乎所有的变频调速装置采用这一技术。随着电力电子技术的发展,开关速度更快、控制更容易的全控型功率器件MOSFET和IGBT成为主流,脉宽调制技术表现出较大的优越性:主电路线路简单,需要用的功率元件少;开关频率高,电流容易连续,谐波少,电机损耗和发热都较小;低速性能好,稳速精度高,因而调速范围宽;系统快速响应性能好,动态抗扰能力强;主电路元件工作在开关状态,导通损耗小,装置效率较高;近年来,微型计算机技术发展速度飞快,以计算机为主导的信息技术作为一崭新的生产力,正向社会的各个领域渗透,直流调速系统向数字化方向发展成为趋势。在电动机直流调速方面,PWM越来越占据重要位置。

  而本次课程设计目的就是将两者结合起来,利用PLC产生PWM信号控制直流电机的运转和调速。


  关键词: PLC  、 PWM   、直流调速 

  

  目录

  1. 设计意义

  2. 硬件设计

  3. 软件设计

  4. 操作说明

  5. 总结

  6 .参考资料

  7 .附件

    7.1  电路连线图

    7.2  程序清单


  1. 设计意义

  在工业生产自动化领域中,PLC已占据重要位置,同时将其与PWM直流调速结合起来就会解决许多直流电动机的调速问题。将他们应用到实际生产中便会收到很好的成效。

    

  2. 硬件设计

     本实验需要S7-200系列226型号的PLC一台,24V/12V直流电动机一个,开关电源一个,PLC下载线一条,导线若干。将各部分按要求连接起来即可 

  3. 软件设计

     本次实验用到的编程软件为STEP 7-MicroWIN V4.0.9.25,这款软件STEP7-Micro/WIN32是西门子公司专为SIMATIC S7-200系列可编程序控制器研制开发的编程软件,它是基于Windows的应用软件,功能强大,既可用于开发用户程序,又可实时监控用户程序的执行状态。下面将介绍该软件的安装、基本功能以及如何应用编程软件进行编程、调试和运行监控等内容。以及仿真软件S7-200。

  我们是利用梯形图进行编程,软件使用细节不再介绍。

  

梯形图

                                    

  4  操作说明

  首先用下载线将PLC与电脑连接起来,给PLC供电,程序编译无误后下载到PLC中,直到在软件下方显示下载成功字样。

  然后检查总体电路连线无误后将开关电源打开,PLC开关拨至“RUN”。

  程序开始运行,打开I0.0,此时Q0.0输出正转PWM信号(若打开I0.1,此时Q0.1输出反转PWM信号);此时打开I0.3,电机将会加速旋转(若此时打开I0.4,电机将会加速旋转);此时打开I0.2,程序将会停止PWM输出,电机将会停止。

  注意:I0.0 与I0.1 或I0.3 与I0.4均是互锁设置,若同时打开便会致使电动机停止。 

  仿真结果: 输出正转PWM 、反转减速。

  

                                            

                                                                                                      

  5  总结  

  此次设计总体来说还算比较成功,由于用的是继电器型的PLC,所以输出PWM有些困难。仿真结果通过,实物测试也通过。我也从此次实验学习到了很多新知识与经验。我不仅熟练地掌握了PLC的使用,还掌握了编程软件的使用以及编程方法,同时掌握了如何收集、查阅、应用文献资料。再次,在精神方面锻炼了思想、磨练了意志,面对存在的困难首先分析问题根据目的要求确定可实现的部分,定出那不准的方面找同学和老师讨论研究,再完善、再修改、再发现问题、再解决培养了自己的耐心、恒心及遇事不乱的精神。总之,我们明白了理论和实践之间存在的距离只有靠不断的思考不断的动手才能将所学的知识真正运用到实践上来。我个人认为软件设计是个即灵活又细腻的工作,它要求耐心和细心去不断完善,同时还需要有良好的逻辑思维能力。通过这次课程设计,我们分析问题和解决问题的能力有所提高,也巩固了所学的知识,加深了对理论知识的理解,更重要的是锻炼自己的独立性,为我今后的工作和学习打下坚实的基础。

  6  参考资料

  (1)《电气控制技术与PLC》  徐文尚 陈霞 武超 编著                                                      

  (2)《案例分析 西门子S7-200系列 PLC应用程序分析》郑凤翼

  (3)《PLC编程及应用 第3版》 廖常初 机械工业出版社

  7  附件

    7.1  电路连线图

  

    

  7.2  程序清单