基于PLC實(shí)現(xiàn)的三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、 基于PLC實(shí)現(xiàn)的三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)院：電氣與控制工程學(xué)院 專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí)：1001 學(xué)號(hào)：0906060124 姓名：趙東兵一、實(shí)驗(yàn)名稱：基于PLC實(shí)現(xiàn)的三相異步電動(dòng)機(jī)七段變頻調(diào)速控制系統(tǒng)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 通過電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步了解可編程控制器在電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制中的應(yīng)用。2. 通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步了解PLC、變頻器及編碼器之間的配合關(guān)系。3. 通過實(shí)驗(yàn)線路的設(shè)計(jì)，實(shí)際操作，使理論與實(shí)際相結(jié)合，增加感性認(rèn)識(shí)，使書本知識(shí)更加鞏固。4. 培養(yǎng)動(dòng)手能力，增強(qiáng)對(duì)可編程控制器運(yùn)用的能力。5. 培養(yǎng)分析，查找故障的能力。6. 增加對(duì)可編程控制器外圍電

2、路的認(rèn)識(shí)。三、實(shí)驗(yàn)器件：220V PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)一套、380V變頻器實(shí)驗(yàn)臺(tái)一套、三相電動(dòng)機(jī)一臺(tái)（Nr=1400r/min，p=2）、光電編碼器一個(gè)（864p/r）、萬用表一個(gè)、導(dǎo)線若干。四、實(shí)驗(yàn)原理：1.實(shí)驗(yàn)原理：通過光電編碼器將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速采集出來并送入PLC中，通過實(shí)驗(yàn)程序?qū)⒉杉降男畔⑴cDM3X(加速)/DM4X（減速）區(qū)的設(shè)定值進(jìn)行比較，當(dāng)頻率滿足設(shè)定值時(shí)用PLC控制變頻器（變頻器工作在端子調(diào)速模式下），電動(dòng)機(jī)停止加速，保持勻速5S，5S后PLC控制變頻器加速端子繼續(xù)加速。從而實(shí)現(xiàn)完成七段速逐段加速。以15HZ為基準(zhǔn)加速頻率上限為45Hz（可以根據(jù)具體情況設(shè)定），并在最高段速保持10s,

3、此后電機(jī)開始減速，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的頻率時(shí)，PLC控制變頻器停止加速，保持勻速5S，5S后PLC控制變頻器減速端子繼續(xù)減速；反轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)過程與正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)過程相似。2.實(shí)驗(yàn)原理圖實(shí)驗(yàn)速度曲線如下圖：五、實(shí)驗(yàn)相關(guān)器件特點(diǎn)：1.歐姆龍CPM2AH：CPM2A在一個(gè)小巧的單元內(nèi)綜合有各種性能，包括同步脈沖控制，中斷輸入，脈沖輸出，模擬量設(shè)定，和時(shí)鐘功能等。CPM2A CPU單元又是一個(gè)獨(dú)立單元，能處理廣泛的機(jī)械控制應(yīng)用，所以它是在設(shè)備內(nèi)用作內(nèi)裝控制單元的理想產(chǎn)品，完整的通信功能保證了與個(gè)人計(jì)算機(jī)、其它OMRON PC和OMRON可編程終端的通信。這些通信能力使用戶能設(shè)計(jì)一個(gè)經(jīng)濟(jì)的分布生產(chǎn)系統(tǒng)。CPM2A計(jì)有五個(gè)

4、高速計(jì)數(shù)器輸入。一個(gè)響應(yīng)頻率為20 kHz/5 kHz的高速計(jì)數(shù)器輸入，與四個(gè)響應(yīng)頻率為2 kHz的高速計(jì)數(shù)器輸入（在計(jì)數(shù)器方式下）。高速計(jì)數(shù)器可以用在四種輸入方式中的任一種下；微分相位方式(5 kHz)，脈沖+方向輸入方式(20 kHz)，增/減脈沖方式(20 kHz)，或遞增方式(20 kHz)。當(dāng)計(jì)數(shù)與一設(shè)置值匹配或下降在一規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)，能觸發(fā)中斷。中斷輸入（計(jì)數(shù)器方式）可用遞增計(jì)數(shù)器或遞減計(jì)數(shù)器(2 kHz)并在計(jì)數(shù)與目標(biāo)值匹配時(shí)觸發(fā)中斷（執(zhí)行中斷程序）。2.光電編碼器：光電編碼器，是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應(yīng)用最多的傳感器， 光電

5、編碼器是由光柵盤和光電檢測(cè)裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。由于光電碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，通過計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差90º的兩路脈沖信號(hào)。3.變頻器：（）變頻器可以分為四個(gè)部分。通用變頻器由主電路和控制回路組成。給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，稱為主電路。主電路包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)（又稱平波回路）、逆變器。 整流器。它的作用是把工頻電源變換成直流電源。 平波回路（中間直流環(huán)

6、節(jié)）。由于逆變器的負(fù)載為異步電動(dòng)機(jī)，屬于感性負(fù)載。無論電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)還是發(fā)電狀態(tài)，起始功率因數(shù)總不會(huì)等于1。因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動(dòng)機(jī)之間總會(huì)有無功功率的交換，這種無功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件電容器或電感器來緩沖，所以中間直流環(huán)節(jié)實(shí)際上是中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。 逆變器。與整流器的作用相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率。逆變器的結(jié)構(gòu)形式是利用6個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件組成的三相橋式逆變器電路。通過有規(guī)律的控制逆變器中主開關(guān)的導(dǎo)通和斷開，可以得到任意頻率的三相交流輸出波形。 控制回路?？刂苹芈烦Ｓ蛇\(yùn)算電路，檢測(cè)電路，控制信號(hào)的輸入、輸出電路，驅(qū)動(dòng)電路和制動(dòng)電路等構(gòu)成。其主要任務(wù)是完成對(duì)

7、逆變器的開關(guān)控制，對(duì)整流器的電壓控制，以及完成各種保護(hù)功能?？刂品绞接心M控制或數(shù)字控。六、各器件參數(shù)設(shè)置：1.變頻器參數(shù)設(shè)置：端口設(shè)定值功能端口設(shè)定值功能F2001啟動(dòng)方式：端子控制F41114（OP4）反轉(zhuǎn)F2021停止方式：端子控制F41211（OP5）增速F2042端子調(diào)速控制F41312（OP6）減速F2062正反轉(zhuǎn)端子脈沖給定方向F4147（OP7）停止F4096（OP2)運(yùn)行F41013（OP3）正轉(zhuǎn)2.內(nèi)部寄存器參數(shù)設(shè)置：內(nèi)部端口設(shè)定值(十六進(jìn)制)內(nèi)部端口設(shè)定值（十六進(jìn)制）DM300242DM410790DM310336DM410730DM320420DM420650DM330

8、504DM430560DM340588DM440470DM350672DM450370DM360770DM46 0270DM66421142DM66420003高速計(jì)數(shù)器模式0：微分相位模式(5kHz)1：脈沖方向輸入模式(20kHz)2：增/減輸入模式(20kHz)；4：增量模式(20kHz)0407高速計(jì)數(shù)器復(fù)位模式0：Z相和軟件復(fù)位；1：僅軟件復(fù)位08150：Z相和軟件復(fù)位；1：僅軟件復(fù)位00：不使用任意功能；01：作為高速計(jì)數(shù)器使用；02：作為同步脈沖控制使用（10500Hz）03：作為同步脈沖控制使用（201kHz）04：作為同步脈沖控制使用（30020kHz）3.編碼器接口：顏色接

9、口棕色24V電源“+”藍(lán)色24V電源“-”黑色(A)0.00白色(B)0.01橙色(C)0.024.PLC端口配置：端口功能端口功能003正轉(zhuǎn)1103反轉(zhuǎn)004停止1004加速005反轉(zhuǎn)1005減速006加速1006停止007減速1102正轉(zhuǎn)1101運(yùn)行七、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：按照原理圖接好線經(jīng)檢查無誤后，上電下載編好的程序，并在編程模式下，打開PLC的內(nèi)存，在DM數(shù)據(jù)區(qū)從DM30DM36依次寫入0242、0336、0420、0504、0588、0672、0770七個(gè)加速比較的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)，DM40DM46依次寫入0780、0730、0650、0560、0470、0370、0270七個(gè)減速比較的十六進(jìn)制

10、數(shù)據(jù)，并在DM6642 數(shù)據(jù)區(qū)寫入0112，設(shè)置高速計(jì)數(shù)器工作模式。之后保存并在線傳送到PLC，再將PLC切換到運(yùn)行模式。按下正轉(zhuǎn)按鈕后，變頻器啟動(dòng)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)加速，頻率達(dá)到每一個(gè)階梯后延時(shí)5秒再加速，在45Hz左右后，開始減速，減速到停止；反轉(zhuǎn)類似于正轉(zhuǎn)。當(dāng)按下停止按鈕后，變頻器停止工作電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)勻速的頻率為：5.42Hz、14.89Hz、25.04Hz、35.26Hz、46.03Hz。比較接近預(yù)期值，符合實(shí)驗(yàn)要求。8、 力控PLC變頻器監(jiān)控平臺(tái)1、 I/O設(shè)備組態(tài)（采用host link協(xié)議）2、力控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)器件定義關(guān)聯(lián)點(diǎn)器件定義關(guān)聯(lián)點(diǎn)正傳按鈕20600二段指示20802反轉(zhuǎn)按

11、鈕20601三段指示20802停止按鈕20602四段指示20803加速按鈕20603五段指示20804減速按鈕20604六段指示20805一段指示20800七段指示20306一段指示20801增速指示20603減速指示20005運(yùn)行指示201083、監(jiān)控平臺(tái)九、程序流程圖及程序清單，流程圖2、 梯形圖程序變頻器調(diào)速程序清單LD P_OnOUT 200.00LD 200.00ANDNOT TIM000TIM 000 #1LD TIM000PRV(62) 0 0 DM0LDNOT TIM000DIFU(13) 200.01LD 200.01OUT 252.00LD 200.10OR 203.07O

12、R 200.08ANDNOT 200.03ANDNOT 203.00OUT 203.07LD 200.00OUT TR0AND 203.07CMP(20) DM30 DM0LD TR0LD P_LTOR P_EQANDLDOUT 201.00LD 201.00OR 203.00ANDNOT 200.03ANDNOT 203.01OUT 203.00LD 203.00OR 204.05OUT 208.00LD 203.01OR 204.04OUT 208.01LD 203.02OR 204.03OUT 208.02LD 203.03OR 204.02OUT 208.03LD 203.04OR 2

13、04.01OUT 208.04LD 203.05OR 204.00OUT 208.05LD 200.00OUT TR0AND 203.00CMP(20) DM31 DM0LD TR0LD P_LTOR P_EQANDLDOUT 201.01LD 201.01OR 203.01ANDNOT 200.03ANDNOT 203.02OUT 203.01LD 200.00OUT TR0AND 203.01CMP(20) DM32 DM0LD TR0LD P_LTOR P_EQANDLDOUT 201.02LD 201.02OR 203.02ANDNOT 200.03ANDNOT 203.03OUT 2

14、03.02LD 200.00OUT TR0AND 203.02CMP(20) DM33 DM0LD TR0LD P_LTOR P_EQANDLDOUT 201.03LD 201.03OR 203.03ANDNOT 200.03ANDNOT 203.04OUT 203.03LD 200.00OUT TR0AND 203.03CMP(20) DM34 DM0LD TR0LD P_LTOR P_EQANDLDOUT 201.04LD 201.04OR 203.04ANDNOT 200.03ANDNOT 203.05OUT 203.04LD 200.00OUT TR0AND 203.04CMP(20)

15、 DM35 DM0LD TR0LD P_LTOR P_EQANDLDOUT 201.05LD 201.05OR 203.05ANDNOT 200.03ANDNOT 203.06OUT 203.05LD 200.00OUT TR0AND 203.05CMP(20) DM36 DM0LD TR0LD P_LTOR P_EQANDLDOUT 201.06LD 201.06OR 203.06ANDNOT TIM004ANDNOT 200.03OUT 203.06LD 203.06TIM 004 #100LD 201.00OR 201.01OR 201.02OR 201.03OR 201.04OR 20

16、1.05OR 201.10ANDNOT TIM001OUT 201.10LD 0.03OR 206.00OUT 200.10LD 200.10OR 201.08OR 200.08ANDNOT 200.03OUT 201.08LD 201.08OUT 11.01LD 0.07OR 206.02OUT 200.03LD 200.03OUT 10.06LD 200.10OR 200.04ANDNOT 200.03ANDNOT 200.09OUT 200.04LD 200.04OUT 11.02LD 200.04OR 200.09ANDNOT 200.05ANDNOT 203.06ANDNOT 210

17、.00OUT 10.04OUT 206.03LD 201.10OR 201.12OR 200.05ANDNOT TIM001OUT 200.05LD 200.05TIM 001 #50LD TIM004OR 210.00ANDNOT 200.03OUT 210.00LD TIM004OR 210.01ANDNOT 204.00ANDNOT 200.03OUT 210.01LD 210.00OUT TR0AND 210.01CMP(20) DM40 DM0LD TR0LD P_GTOR P_EQANDLDOUT 202.00LD TR0AND P_LTOUT 205.00LD 202.00OR

18、204.00ANDNOT 200.03ANDNOT 204.01OUT 204.00LD 210.00OUT TR0AND 204.00CMP(20) DM41 DM0LD TR0LD P_GTOR P_EQANDLDOUT 202.01LD TR0AND P_LTOUT 205.01LD 202.01OR 204.01ANDNOT 200.03ANDNOT 204.02OUT 204.01LD 210.00OUT TR0AND 204.01CMP(20) DM42 DM0LD TR0LD P_GTOR P_EQANDLDOUT 202.02LD TR0AND P_LTOUT 205.02LD

19、 202.02OR 204.02ANDNOT 200.03ANDNOT 204.03OUT 204.02LD 210.00OUT TR0AND 204.02CMP(20) DM43 DM0LD TR0LD P_GTOR P_EQANDLDOUT 202.03LD TR0AND P_LTOUT 205.03LD 202.03OR 204.03ANDNOT 200.03ANDNOT 204.04OUT 204.03LD 210.00OUT TR0AND 204.03CMP(20) DM44 DM0LD TR0LD P_GTOR P_EQANDLDOUT 202.04LD TR0AND P_LTOUT 205.04LD 202.04OR 204.04ANDNOT 200.03ANDNOT 204.05OUT 204.04LD 210.00OUT TR0AND 204.04CMP(20) DM45 DM0LD TR0LD P_GTOR P_EQANDLDOUT 202.05LD TR0AND P_LTOUT 205