河南机电高等专科学校课程设计报告书
课程名称：《交流调速系统与变频器应用》课题名称：起重机大、小车行走驱动系统设计系部名称：自动控制系
专业班级：电气自动化103班
姓名：胡永辉
学号：101415331
2012年6月15日
设计任务书
设计目的：
设计一个起重机大车和小车变频调速控制系统：大车两台电机，小车一台电机。

电机速度选择均有高中低三档。

控制大车两台电机的前后行驶，前后极限位置设有极限开关。

控制小车电机的左右行驶，左右极限位置设有极限开关。

设计要求：
1、采用西门子S7-200PLC和MM440变频器。

2、大车和小车高中低三段速度对应电机的供电频率分别为50Hz、40Hz和30Hz。

3、要求就地和远程控制，采用力控组态软件进行远程控制。

4、论文采用A4纸，在“页面设置/页边距”中设置参数为：上3 cm，下3 cm，左3 cm，右3 cm，装订0 cm，页眉2.5 cm，页脚2.5 cm。

在“页面设置/文档网格”中设置“只指定行网格”和每页“33”行。

5、正文字号和字体：汉字：各章标题和目录、摘要、谢辞、参考文献、附录等部分的标题用小3号黑体；各节标题用4号黑体；各条标题、各款标题用小4号黑体，正文段落文字小4号宋体；图题和表题用5号宋体，表格内和插图中的文字一般用5号宋体，根据需要在保证清楚的前提下也可用更小号的字体；页眉和页码用小5号字。

英文：英文字体和数字采用TIMES NEW ROMAR字体，与中文混排的英文字体应与周围的汉字大小一致。

目录
一、设计思路、方案选择；
二、绘制控制系统电气原理图。

（包括变频器及PLC硬件电路、I/O 地址分配）；
三、PLC软件设计；
四、程序调试；
五、力控组态调试；
六、心得体会；
附录1、参考文献
附录2、程序清单
附录3、变频器参数
一、设计思路方案选择
1.1设计思路
起重机的电机驱动主要有起升机构，大车，小车行走机构电机主要采用线绕式异步电动机及鼠笼式异步电机。

尤其是行走机构一般采用鼠笼式异步电机，启动时冲击电流大，设备冲击严重，影响设备使用寿命及定位精度。

近年来随着变频器技术的发展，其可靠性大大提高，生产成本降低，以及优越的启动控制特性，在各种行业得到了广泛的应用。

在起重机的升起机构中采用变频器驱动后，就可以用鼠笼式异步电机取代绕线式异步电动机。

鼠笼式异步电机结构简单，防护等级高，维护动作量小，可控性高，适合在较恶劣环境下工作。

由于变频器在驱动时，频率和电压都是按一定比例一定频率逐步上升或下降，因此使电机启动冲击电流小，速度变化非常平稳，操作人员操作非常舒适。

起升，行走定位也比较准确，提高了生产效率。

1.2 方案选择
根据起重机驱动的特性和技术有要求，采用带测速反馈接口的MM440系列变频器作为起升机构的电机驱动，MM440作为大、小车行走机构的电机驱动，MM440是一种通用型矢量控制变频器，功能强，价格低，能够充分满足行走机构的要求。

起重机大车运行方向有前后，小车运行方向有左右要求，根据运行需要分为1-3档，采用一台三相异步电动机。

起重机整个电气系统有S7-200系列PLC控制，变频器通过开关量端子接受PLC控制信号。

二、绘制控制系统电气原理图
2.1系统原理图：
图1 大车行走驱动原理图
图2 小车行走驱动原理图2.2 系统连接图
图3 大车行走驱动连接图
图4 小车行走驱动连接图2.3 I/O地址分布
三、PLC软件设计
3.1 USS协议指令
3.1.1 USS-INIT指令
USS-INIT主要应用于允许和初始化或禁止MICROMASTER变频器通信。

指令格式如图5所示：
图5
该指令各点的介绍：
EN:当EN输入接通时，每一次扫描均执行该指令。

Mode：选择不同的通信协议。

Baud：设置波特率。

Active：指示哪个变频器激活。

3.1.2 USS-CTRL指令
USS-CTRL指令用于控制激活的MICROMASTER变频器。

指令格式如图6所示：
图6
该指令各点的介绍：
EN：接通使能USS-CTRL。

RUN：指示变频器是否接通。

Resp-R:位应答来自于变频器的相应。

F-ACK：位用于应答变频器的相应。

DIR:位指示变频器应向哪个方向运动。

Drive：是MICROMASTER的变频器的地址。

Dype:选择变频器的类型。

Speed_SP:变频器的速度。

Error：错误字节。

Status：变频器返回的状态字的原始值。

Speed：变频器的速度。

RUN-EN：指示变频器是运行还是停止。

D-Dir:指示变频器运行的方向。

Inhibit：指示变频器禁止位的状态。

Fault：指示故障位的状态。

四程序调试
首先，给计算机，PLC等设备供电，然后将程序下载的PLC中，打开软件的监视环境，依次打开I1.0-I1.5各个I/O开关，观察大车和小车在不同的频率下的运行状态及它们的启停控制。

同时可以通过状态环境更加形象直观地观察大车、小车电动机的并运行状态。

五力控组态调试：
5.1 设备组态设置
点击I/O设备组态，选择PLC仿真驱动，设置相关参数：图7：
5.2 I/O数据组态
设置大小车电动机正向启动、反响启动，低、中、高三段速度切换开关，为数字量，转速为模拟量。

分别给出寄存器地址
图8
5.3组态显示画面
图9
六、心得体会；
在选择起重机后，自己想了好久还是对这一个课程设计有一点陌生。

我这时知道自己在面临一个挑战，那我只有接受它。

在写课程设计时，我深有体会变频器是一个大综合，里面的内容有很多，例如：电机，PLC等等。

我认为这个课程设计不好写。

现在起重机采用变频器驱动后使整机性能有了较大的提高，在很多生活方面有很大的用处。

变频器自身保护功能非常齐全;变频器还具有限流作用,有利于其它设备的正常运。

经过一个星期的课程设计，让我充分认识到了自己在学习和实践中的不足
这次课程设计也正好锻炼我这一点，这是非常宝贵的。

对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。

挫折是一份财富，经历是一份拥有。

这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！
同时也要感谢我的授课老师田老师！
附录1、参考文献
（1）变频器原理与应用国防科技大学出版社杨一平著
（2）变频器及其控制技术机械工业出版社肖朋生张文王建辉著
（3）交流调速系统与变频器应用机械工业出版社田效伍著
附录2、程序清单
附录三、变频器参数。