基于PLC控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計

1、課課程程設(shè)設(shè)計計說說明明書書 名稱 基于 plc 控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 2010 年 7 月 4 日至 2010 年 7 月 8 日共 1 周院 系 電子信息工程系 班 級 09 電氣（1） 姓 名 學(xué) 號 目錄目錄緒論緒論 .1第一章第一章 plcplc 的介紹的介紹.21.1 plc 的基本概念 .21.2 plc 的基本組成 .21.3 plc 的工作原理 .41.4 歐姆龍 cp1h 型 plc 的特性及功能簡介 .51.4.1 cp1h 型 plc 的基本特性 .51.4.2 cp1h 中斷功能 .61.4.3 模擬輸入/輸出功能.71.4.4 串行通信功能.7第第二二章章 vf0

2、vf0 變頻器變頻器 .82.1 變頻器的工作原理.82.2 vf0 變頻器的特點 .82.3 vf0 變頻器操作面板的介紹 .92.4 vf0 變頻器工作模式及控制方式 .102.4.1 vf0 變頻器工作模式 .102.4.2 vf0 變頻器的控制方式 .11第三章第三章 調(diào)速系統(tǒng)總體方案設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)總體方案設(shè)計 .143.1 vf0 變頻器主電路和控制電路的接線 .143.1.1 主電路的接線方法.143.1.2 控制電路的接線方法.153.2 系統(tǒng)電路接線 .163.3 i/o 地址分配 .173.4 梯形圖程序編寫 .18第四章第四章 調(diào)試過程及結(jié)果調(diào)試過程及結(jié)果 .194.1 vf

3、0 變頻器的調(diào)試說明.194.1.1 設(shè)定頻率 .194.1.2 正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)功能.194.1.3 功能組合設(shè)定.204.2 調(diào)試過程 .204.3 調(diào)試結(jié)果 .20第五章第五章 心得體會心得體會 .22參考文獻參考文獻 .23附錄附錄 .24梯形圖程序 .24緒論緒論可編程序控制器（programmable logic controller，簡稱 plc） 。它是一種新型的控制器件，集微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)于一體，在取代繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)多種設(shè)備的自動控制中，充分體現(xiàn)其諸多優(yōu)點，受到廣大用戶的歡迎和重視。plc 是一種以微處理技術(shù)為基礎(chǔ)，將控制處理規(guī)則存儲于存儲器中，應(yīng)用于以控制開

4、關(guān)量為主或包括控制參量在內(nèi)的邏輯控制、機電運動控制或過程控制等工業(yè)控制領(lǐng)域的新型工業(yè)控制裝置。用編寫的程序進行邏輯控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來控制機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。plc 具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點?？梢灶A(yù)料在工業(yè)控制領(lǐng)域中，plc 控制技術(shù)的應(yīng)用必將形成世界的潮流。plc 程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序，又有用戶自己開發(fā)的應(yīng)用程序，系統(tǒng)程序提供運行平臺，同時，還為 plc 程序可靠運行及信息與信息轉(zhuǎn)換進行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計。任何生產(chǎn)機械電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計，都包括兩個基本方面：一個是滿足生

5、產(chǎn)機械和工藝的各種控制要求，另一個是滿足電氣控制系統(tǒng)本身的制造、使用以及維修的需要。因此，電氣控制系統(tǒng)設(shè)計包括原理設(shè)計和工藝設(shè)計兩個方面。前者決定一臺設(shè)備使用效能和自動化程度，即決定著生產(chǎn)機械設(shè)備的先進性、合理性，而后者決定著電氣控制設(shè)備生產(chǎn)可行性、經(jīng)濟性、外觀和維修等方面的性能。要完成好電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)，除要求我們掌握必要的電氣設(shè)計基礎(chǔ)知識外，還要求我們必須經(jīng)過反復(fù)實踐，深入生產(chǎn)現(xiàn)場，將我們所學(xué)的理論知識和積累的經(jīng)驗技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計中來。本次課程設(shè)計正是本著這一目的而著手實施的實踐性環(huán)節(jié)，它是一項初步的模擬工程訓(xùn)練。通過這次課程設(shè)計，可以更深地了解一般電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計要求、設(shè)計內(nèi)容和設(shè)

6、計方法。第一章第一章 plc 的介紹的介紹1.1 plc 的基本概念可編程控制器 (plc)是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器 (programmable logic controller)，簡稱 plc，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱pc。但是為了避免與個人計算機 (personal computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱 plc。1.2 plc 的基本組成plc 實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型

7、計算機相同，其基本組成結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1-1 所示，主要由電源、 cpu 單元、存儲器、 i/o接口和通信單元等組成。系統(tǒng)總線電源單元單元編程器擴展存儲器輸入單元輸出單元/0單元通信單元現(xiàn)場設(shè)備 機終端設(shè)備圖 1-1 plc 的組成結(jié)構(gòu)示意圖a、電源plc 的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 plc 的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在 +10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將 plc 直接連接到交流電網(wǎng)上去 。b、中央處理單元 (cpu) 中央處理單元 (cpu)是 plc 的控制中樞。它按照 plc

8、系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、i/o 以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)plc 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入i/o 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入 i/o 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將i/o 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。 為了進一步提高 plc 的可靠性，近年來對大型 plc 還采用雙 cpu 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 cpu

9、的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個 cpu 出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。c、存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 d、輸入/輸出接口電路 、現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是plc 與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。 、現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用 plc 通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。 e、功能模塊 如計數(shù)、定位等功能模塊 。f、通信模塊 如以太網(wǎng)、rs485、profibus-dp 通訊模塊等。1.3 plc 的工作原理plc 運行時，需要進行大量的操作，

10、這迫使 plc 中的 cpu 只能根據(jù)分時操作原理，按一定的順序，每一時刻執(zhí)行一個操作。這種分時操作的方式，稱為cpu的掃描工作方式，是 plc 進行實時控制的常用的一種方式。 plc 采取按順序循環(huán)掃描的工作方式， 當(dāng) plc 投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間， plc 的 cpu 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。 (一) 輸入采樣階段在輸入采樣階段， plc 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 i/o 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新

11、階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， i/o 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 (二) 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段， plc 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 (梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)ram 存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 i/o 映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯

12、形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即 i/o 指令則可以直接存取 i/o 點。即使用i/o 指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從i/o 模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 (三) 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，plc 就進入輸出刷新階段。在此期間，cpu 按照 i/o 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是 plc 的真正輸出。1.4 歐姆龍 cp1h 型 plc 的特性及功能簡介歐姆龍公司cp1h型高功能plc的外形圖如圖1-2所示 圖1-2 cp1h型plc外形圖1.

13、4.1 cp1h 型 plc 的基本特性 處理速度：基本指令 0.1s；特殊指令 0.3s；i/o 容量：最多 7 個擴展單元，開關(guān)量最大 320 點，模擬量最大 37 路；程序容量：20k 步； 數(shù)據(jù)容量：32k 字 ；機型類別：本體 40 點，24 點輸入，16 點輸出，繼電器輸出或晶體管輸出可選； 4 軸脈沖輸出：100khz2 和 30 khz2（x 型和 xa 型） ，最大 1mhz（y 型） ；4 軸高速計數(shù)：單向 100khz 或相位差 50 khz4（x 型和 xa 型） ，最大1mhz（y 型） ；內(nèi)置模擬量： 4 輸入，2 輸出（xa 型） ；通信接口：最大 2 個串行通信

14、口（rs-232a 或 rs-422/485 任選） ；本體附帶一個usb 編程端口；2 位 7 段碼發(fā)光二極管顯示故障信息；支持歐姆龍中型機 cj1 系列高功能模塊（最大 2 塊） ；支持 fb/st 編程，可以利用歐姆龍的 smart fb 庫，與 cj1/cs1 系列程序統(tǒng)一，可以互換。 1.4.2 cp1h 中斷功能cp1h的cpu單元，通常周期性重復(fù)（公共處理運算處理i/o刷新外圍服務(wù)）的處理，運算處理中執(zhí)行周期執(zhí)行任務(wù)。與此不同，根據(jù)特定要求的發(fā)生，可以在該周期的中途中斷，使其執(zhí)行特定的程序。中斷功能種類如下：（1）輸入中斷（直接模式）cpu單元的內(nèi)置輸入發(fā)生offon的變化，或o

15、noff的變化時，執(zhí)行中斷任務(wù)的處理。耕具中斷接點中斷任務(wù)140147被固定分配。（2）輸入中斷（計時器模式）通過對向cpu單元的內(nèi)置輸入的輸入脈沖進行計數(shù)及計數(shù)達到，執(zhí)行中斷任務(wù)的處理。輸入頻率，作為所使用的輸入中斷（計時器模式）的合計為5khz以下。（3）定時中斷通過cpu單元的內(nèi)置定時器，按照一定的時間間隔執(zhí)行中斷任務(wù)的處理。時間間隔的單位時間可從10ms、1ms、0.1ms中選擇。（4）高速計數(shù)器中斷用cpu單元內(nèi)置的高速計數(shù)器來對輸入脈沖進行計數(shù)，根據(jù)當(dāng)前值，與目標(biāo)值一致、或通過區(qū)域比較來執(zhí)行中斷任務(wù)的處理?？赏ㄟ^指令語言分配中斷任務(wù)0255。（5）外部中斷連接cj系列的高功能i/o

16、單元、cpu高功能單元時，通過單元側(cè)的控制，指定中斷任務(wù)0255并執(zhí)行處理。 1.4.3 模擬輸入/輸出功能xa型的cp1h cpu單元內(nèi)置模擬輸入4點及模擬輸出2點。分辨率分為1/6000或1/12000兩種。輸入輸出分別刻選擇：05v、15v、010v、10v10v、020a、420a等6種方式。 1.4.4 串行通信功能cp1h cpu 單元支持串行通信功能有串行網(wǎng)關(guān)、串行 plc 鏈接、nt 鏈接 1：n、上位鏈接、工具總線等。第第二二章章 vf0 變頻器變頻器變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。它主要由兩部分電路構(gòu)成，一是主電路（整流模塊、電解

17、電容和逆變模塊），二是控制電路（開關(guān)電源板、控制電路板）。 cpu 就安裝在控制電路板上，變頻器的操作軟件燒錄在 cpu 上，同一型號的變頻器軟件是固定的，唯一例外的就是三晶變頻器，軟件可根據(jù)使用需求更改。2.1 變頻器的工作原理交流電動機的同步轉(zhuǎn)速表達式為：n60 f(1s)/p (1)式中 n 異步電動機的轉(zhuǎn)速；f 異步電動機的頻率；s 電動機轉(zhuǎn)差率；p 電動機極對數(shù)。由式(1)可知，轉(zhuǎn)速 n 與頻率 f 成正比，只要改變頻率 f 即可改變電動機的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率 f 在 050hz 的范圍內(nèi)變化時，電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、

18、高性能的調(diào)速手段。2.2 vf0 變頻器的特點松下 vf0 變頻器的特點如下：.小巧 為了滿足各類機器小型化的需要，其實現(xiàn)了同類產(chǎn)品中最小型化 體積僅是同類產(chǎn)品的 4056 .操作簡單 采用了新設(shè)計的調(diào)頻電位器，使調(diào)頻操作簡單輕松 而且用操作盤就可容易地操作正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn) .可由 plc 直接調(diào)節(jié)頻率 可直接接收 plc 的 pwm 信號并可控制電動機頻率 同時可與我公司 plc(fp0 等)配套使用，無需模擬 i/o 單元 .功能齊全2.3 vf0 變頻器操作面板的介紹數(shù)字操作器 lc-01/lc-02p 位于交流電機驅(qū)動器上方，可分為兩部分：顯示區(qū)和按鍵控制區(qū)。顯示區(qū)提供參數(shù)設(shè)定規(guī)劃模式及顯示

19、不同的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。按鍵控制區(qū)為使用者與交流電機驅(qū)動器溝通界面。操作面板如圖 2-1 所示，操作面板說明如表 2-1 所示。圖 2-1 vf0 變頻器的操作面板表 2-1 操作面板說明顯示部位顯示輸出頻率、電流、線速度、異常內(nèi)容、設(shè)定功能時的數(shù)據(jù)及其參數(shù)norun（運行）鍵使變頻器運行的鍵stop（停止）鍵使變頻器運行停止的鍵mode（模式）鍵切換“輸出頻率電流顯示” 、 “頻率設(shè)定監(jiān)控” 、“旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定” 、 “功能設(shè)定”等各種模式以及將數(shù)據(jù)顯示切換為模式顯示所有的鍵set（設(shè)定）鍵切換模式和數(shù)據(jù)顯示以及存儲數(shù)據(jù)所有的鍵。在“輸出頻率電流顯示模式“下，進行頻率顯示和電流顯示的切換 up（上升）

20、鍵改變數(shù)據(jù)或輸出頻率以及利用操作板使其正轉(zhuǎn)運行時用于設(shè)定正轉(zhuǎn)方向 down(下降)鍵改變數(shù)據(jù)或輸出頻率以及利用操作板使其反轉(zhuǎn)運行時用于設(shè)定反轉(zhuǎn)方向頻率設(shè)定鍵用操作板設(shè)定運行頻率而使用的鍵2.4 vf0 變頻器工作模式及控制方式2.4.1 vf0 變頻器工作模式 vf0 變頻器由下列四種模式構(gòu)成： 輸出頻率電流顯示模式 頻率設(shè)定監(jiān)控模式 旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定模式 功能設(shè)定模式通常情況下使用輸出頻率電流顯示模式。施加電源時即使這種模式。四種模式的關(guān)系如圖 2-2 所示。圖 2-2 vf0 變頻器四種工作模式的關(guān)系2.4.2 vf0 變頻器的控制方式低壓通用變頻輸出電壓為 380650v，輸出功率為 0.7

21、5400kw，工作頻率為0400hz，它的主電路都采用交直交電路。其控制方式經(jīng)歷了以下四代。 u/f=c 的正弦脈寬調(diào)制（spwm）控制方式其特點是控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，這種控制方式在低頻時，由于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。另外，其機械特性終究沒有直流電動機硬，動態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出矢

22、量控制變頻調(diào)速。 電壓空間矢量（svpwm）控制方式它是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為目的，一次生成三相調(diào)制波形，以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進行控制的。經(jīng)實踐使用后又有所改進，即引入頻率補償，能消除速度控制的誤差；通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速時定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環(huán)，以提高動態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多，且沒有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，所以系統(tǒng)性能沒有得到根本改善。 矢量控制（vc）方式矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動機在三相坐標(biāo)系下的定子電流 ia、ib、ic、通過三相二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流 ia1ib1，再通過按轉(zhuǎn)子磁

23、場定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流 im1、it1（im1 相當(dāng)于直流電動機的勵磁電流；it1 相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流），然后模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實現(xiàn)對異步電動機的控制。其實質(zhì)是將交流電動機等效為直流電動機，分別對速度，磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實現(xiàn)正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際應(yīng)用中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測，系統(tǒng)特性受電動機參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實際的控制效果難以達到

24、理想分析的結(jié)果。 直接轉(zhuǎn)矩控制（dtc）方式1985 年，德國魯爾大學(xué)的 depenbrock 教授首次提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)。該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。目前，該技術(shù)已成功地應(yīng)用在電力機車牽引的大功率交流傳動上。直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機的數(shù)學(xué)模型，控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動機等效為直流電動機，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計算；它不需要模仿直流電動機的控制，也不需要為解耦而簡化交流電動機的數(shù)學(xué)模型。 矩陣式交交控制方式vvvf 變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變

25、頻都是交直交變頻中的一種。其共同缺點是輸入功率因數(shù)低，諧波電流大，直流電路需要大的儲能電容，再生能量又不能反饋回電網(wǎng)，即不能進行四象限運行。為此，矩陣式交交變頻應(yīng)運而生。由于矩陣式交交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié)，從而省去了體積大、價格貴的電解電容。它能實現(xiàn)功率因數(shù)為 l，輸入電流為正弦且能四象限運行，系統(tǒng)的功率密度大。該技術(shù)目前雖尚未成熟，但仍吸引著眾多的學(xué)者深入研究。其實質(zhì)不是間接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量來實現(xiàn)的。具體方法是：控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器，實現(xiàn)無速度傳感器方式；自動識別（id）依靠精確的電機數(shù)學(xué)模型，對電機參數(shù)自動識別；算出實際值對應(yīng)定子阻抗、互感、磁飽

26、和因素、慣量等算出實際的轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈、轉(zhuǎn)子速度進行實時控制；實現(xiàn) bandband 控制按磁鏈和轉(zhuǎn)矩的 bandband 控制產(chǎn)生 pwm 信號，對逆變器開關(guān)狀態(tài)進行控制。第三章第三章 調(diào)速系統(tǒng)總體方案設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)總體方案設(shè)計本次課程設(shè)計任務(wù)是實現(xiàn)變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計，選用 plc 和變頻器的組合完成數(shù)字量的輸入，實現(xiàn)模擬量與數(shù)字量的輸出控制。通過改變輸入的頻率大小來實現(xiàn)對速度的控制，使速度變化更加平滑，達到精準(zhǔn)調(diào)速。被控變量是電動機的轉(zhuǎn)速，要求電動機能在變頻器頻率的控制下實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的變化，我們通過編寫梯形圖程序來實現(xiàn)對電動機運行速度的大小及運轉(zhuǎn)方向的控制。3.1 vf0 變頻器主電路和控制電路

27、的接線在課程設(shè)計開始之前，指導(dǎo)老師就給我們仔細地講解了vf0 變頻器主電路和控制電路的接線方法及其參數(shù)的設(shè)置，讓我們對松下的 vf0 變頻器有了初步的了解，有利于此次課程設(shè)計的順利進行。3.1.1 主電路的接線方法主電路接線方法如圖 3-1 所示：圖 3-1 主電路接線圖接線時的注意事項如下：.將電源連接到輸入電子（l,n）上，電動機連接到輸出端子（u,v,w）上。.電源和電動機的端子請使用帶套筒的圓形壓緊式端子。 （vf0 變頻器使用手冊）.主電路接線后，一定要確認(rèn)連接的是否牢固，否則一旦控制電路接線后會因電線的進出受到限制而不能重新擰緊主電路。.以最短方式連接到大容量電源變壓器時（500k

28、va 以上） ，在變頻器的輸入端一定要設(shè)置改善功率因數(shù)的扼流圈。.為了適應(yīng) ce 標(biāo)記的要求，變頻器的電源輸入端必須設(shè)置過電流、短路以及漏電的保護設(shè)備。3.1.2 控制電路的接線方法控制回路接線方法如圖 3-2 所示，各端子說明如表 3-1 所示：圖 3-2 控制回路接線圖表 3-1 各端子說明端子端子功能關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)1頻率設(shè)定用電位器連接端子（+5v）p092頻率設(shè)定模擬信號的輸入端子p093（1） 、 （2） 、 （4）（9）輸入信號的共用端子4多功能模擬信號輸出端子（05v）p58,595運行/停止、正轉(zhuǎn)運行信號的輸入端子p086正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)運行信號的輸入端子p087多功能控制信號sw1

29、的輸入端子p19,20,218多功能控制信號sw2的輸入端子pwm控制的頻率切換用輸入端子p1921p22249多功能控制信號sw3的輸入端子pwm控制時的pwm信號輸入端子p1921p222410開路式集電極輸出端子（c：集電極）p2511開路式集電極輸出端子（e：發(fā)射極）p25a繼電器接點輸出端子（no：出廠配置）p26b繼電器接點輸出端子（nc：出廠配置）p26c繼電器接點輸出端子（com）p263.2 系統(tǒng)電路接線plc 控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)接線圖如圖 3-3 所示。圖 3-3 中 plc 的輸入端 0.00 和0.01 分別接起動按鈕 sb1 和停止按鈕 sb2 的一端，兩個按鈕的另一

30、端均接到電源正極，電源的負極接到 plc 輸入模塊的 com 端上；plc 輸出模塊的前四個 com 端接變頻器控制回路的端子 3（com 端），plc 輸出端 100.00 和 100.01 分別接變頻器控制回路的端子5 和 6,其中端子 5 控制電機的運行與停止端子 6 控制電機的正反轉(zhuǎn)；變頻器多功能控制信號端子（sw1sw3）可以組成 8 種不同的組合，即對應(yīng)著 8 個不同的頻率，從而實現(xiàn)電動機的轉(zhuǎn)速在 8 個速度段中切換。變頻器的主回路接電動機。本設(shè)計中變頻器 p32p38 單元所設(shè)定的第 28 速頻率分別為10hz，20hz，25hz，305hz，35hz，40hz，45hz。圖 3

31、-3 plc 控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)接線圖3.3 i/o 地址分配本設(shè)計中將 p08 單元的參數(shù)設(shè)置為 4，即端子 5 得電，電機運行，失電則停止運行；端子 6 得電，電機反轉(zhuǎn)，失電則正轉(zhuǎn)。同時，面板有復(fù)位功能。其 i/o 地址分配如表3-2 所示。表 3-2 i/o 地址分配表輸入元件符號輸入地址輸出元件符號或功能輸出地址起動按鈕sb10.00端子 5運行/停止止100.00停止按鈕sb20.01端子 6正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)100.01端子 7sw1100.02端子 8sw2100.03端子 9sw3100.043.4 梯形圖程序編寫本次設(shè)計中采用 順序功能圖模版 編寫梯形圖（見附錄）。先讓電機加速正轉(zhuǎn)，

32、即輸出線圈 100.02、100.03、100.04 的得電狀況按頻率遞增的順序排列，當(dāng)頻率增到 45hz 后開始減速正轉(zhuǎn)，減到 0 后又開始加速反轉(zhuǎn)，此時 100.01 應(yīng)一直保持得電狀態(tài)，待頻率到達 45hz 后又開始減速反轉(zhuǎn)，就這樣循環(huán)執(zhí)行上述過程，且每種轉(zhuǎn)速保持時間均為 5s 鐘。停止按鈕 0.01 控制電機的停止。梯形圖程序見附錄。第四章第四章 調(diào)試過程及結(jié)果調(diào)試過程及結(jié)果硬件接線及內(nèi)部梯形圖程序的編寫均完成后，接下來便開始進行調(diào)試，并仔細觀察和記錄調(diào)試結(jié)果。4.1 vf0 變頻器的調(diào)試說明在操作板上設(shè)定頻率和正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)功能有兩方式。設(shè)定頻率： “電位器設(shè)定方式”、“數(shù)字設(shè)定方式”

33、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)：“正轉(zhuǎn)運行/反轉(zhuǎn)運行方式”“運行/停止旋轉(zhuǎn)方向模式設(shè)定方式”4.1.1 設(shè)定頻率 電位器設(shè)定方式（將參數(shù) p09 設(shè)定為“0”：出廠時設(shè)定）旋轉(zhuǎn)操作板上的頻率設(shè)定鈕的角度進行設(shè)定。min.的位置是停止，max.的位置是最大設(shè)定功率。 數(shù)字設(shè)定方式（將參數(shù) p09=設(shè)定為“1”）按下操作板上的 mode 鍵，選擇頻率設(shè)定模式（fr），按下 set 鍵之后，顯示出用上升鍵或下降鍵所設(shè)定的頻率，按下 set 鍵進行設(shè)定確定。另外，在運行過程中可以通過持續(xù)按著上升鍵或下降鍵而改變頻率（這種功能將稱為 mop 功能）。但是，當(dāng)參數(shù) p08 為“1”時，mop 功能不能使用。4.1.2 正轉(zhuǎn)/

34、反轉(zhuǎn)功能 正轉(zhuǎn)運行/反轉(zhuǎn)運行方式（將參數(shù) p08 設(shè)定為“1”）按下操作板上的鍵（正轉(zhuǎn)）或鍵（反轉(zhuǎn)）來選擇旋轉(zhuǎn)方向，按下 run 鍵則開始運行。按下 stop 鍵為停止運行。 僅按下 run 鍵時不會運行。 當(dāng)頻率設(shè)定為數(shù)字設(shè)定方式時，mop 功能不能使用。 運行/停止旋轉(zhuǎn)方向模式設(shè)定方式（參數(shù) p08 設(shè)定為“0”）最初按兩次 mode 鍵使其變?yōu)樾D(zhuǎn)方向設(shè)定模式，用 set 鍵顯示旋轉(zhuǎn)方向數(shù)據(jù)，用上升鍵或下降鍵改變旋轉(zhuǎn)方向，用 set 鍵進行設(shè)定。（出廠時已設(shè)定為正轉(zhuǎn)狀態(tài)）。然后，按下 run 鍵使其開始運行，按下 stop 鍵使其停止運行。4.1.3 功能組合設(shè)定“mop 功能”、“旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定模式”和正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)功能的組合如表 4-1 所示。表 4-1 “mop 功能”、“旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定模式”和正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)功能