基于plc的電機變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計_圖文

1、中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書1 緒論1.1本課題研究目的和意義PLC 具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、性能優(yōu)越、靈活通用、使用方便、可靠性高、抗干 擾能力強、 壽命長等到一系列優(yōu)點 2。 可編程控制器 (PLC的核心微處理器, 通過將計算 機技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)有機結(jié)合起來,能夠?qū)崿F(xiàn)高度靈活、高可靠性的工業(yè)控 制。為了進一步提高設(shè)備的自動化程度,越來越多的企業(yè)將 PLC 技術(shù)應(yīng)用于其工廠設(shè)備 中。將原有電機控制系統(tǒng)的技術(shù)進行改造,引入電機控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)自動采集、監(jiān)控以 及變頻、組態(tài)技術(shù)完善并改進電機變頻調(diào)速機構(gòu)。該系統(tǒng)能對電機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)精確控制, 實用性強,具有一定的推廣價值隨著電力電子技術(shù)

2、以及控制技術(shù)的發(fā)展,交流變頻調(diào)速 在工業(yè)電機拖動領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用 5。交流調(diào)速取代直流調(diào)速和計算機數(shù)字控制技術(shù)取代模擬控制技術(shù)已成為發(fā)展趨勢。 電機交流變頻調(diào)速技術(shù)是當今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技 術(shù)進步的一種主要手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和起制動性能,高效率、高功率因數(shù) 和節(jié)電效果, 廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點而被國內(nèi)外公認為最有發(fā)展前途的調(diào)速方 式 3。本文對如何利用變頻器連接 PLC 和控制對象,利用軟件操作來控制電機的轉(zhuǎn)速,達 到遠程自動控制進行了討論 4。在工業(yè)生產(chǎn)中,電機交流變頻調(diào)速技術(shù)以其優(yōu)異的調(diào)速 和起制動性能,高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果,被公認

3、為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。 PLC 控制技術(shù)在自動控制系統(tǒng)中被普遍采用。本文構(gòu)建了一個變頻囂連接 PLC 和控制對 象,利用軟件操作來控制電機轉(zhuǎn)速.以達到遠程自動控制的系統(tǒng) 8。1.2 交流變頻調(diào)速技術(shù)的研究情況及其發(fā)展在 21世紀電力電子器件的快速發(fā)展,使交流變頻調(diào)速技術(shù)優(yōu)越的性能得到迅速發(fā) 展,同時控制理論進步,變頻調(diào)速以其調(diào)速精度高、調(diào)速控制范圍廣、回路保護功能完 善,響應(yīng)速度快、節(jié)能顯著等優(yōu)點,現(xiàn)在以廣泛的用于電力、制造、運輸?shù)葒窠?jīng)濟領(lǐng) 域 6。變頻調(diào)速技術(shù)現(xiàn)在被公認為是最理想、最有發(fā)展前景的調(diào)速方式之一,采用變頻器中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書構(gòu)成變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)的主要目的是為

4、了滿足提高勞動生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè) 備自動化程度、提高生活質(zhì)量及改善生活環(huán)境等要求以及節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本。用 戶根據(jù)自己的實際工藝要求和運用場合選擇不同類型的變頻器 1。國外交流變頻調(diào)速技術(shù)高速發(fā)展狀況:功率器件的發(fā)展:近年來高電壓、大電流的 GTR 、 GTO 、 IGBT 、 IGCT 等器件的生產(chǎn)以及并聯(lián)、串聯(lián)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用,使高低壓大功 率變頻器產(chǎn)品的生產(chǎn)及應(yīng)用成為現(xiàn)實?？刂评碚摵臀㈦娮蛹夹g(shù)的發(fā)展:矢量控制、磁通 控制、轉(zhuǎn)矩控制、模糊控制、適應(yīng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新的控制理論為高性能的變頻器提供了 理論基礎(chǔ) ,32位高性能微處理器及信號處理器和專用集成電路(ASIC , SLE45

5、20等的快 速發(fā)展,為實現(xiàn)變頻調(diào)速傳動設(shè)備高精度、多功能提供了硬件手段 10?；A(chǔ)工業(yè)和各種 制造業(yè)的高速發(fā)展,變頻調(diào)速傳動設(shè)備相關(guān)配套件實現(xiàn)了社會化、專業(yè)化生產(chǎn)使得交流 變頻技術(shù)廣泛應(yīng)用。國內(nèi)交流變頻技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀:從總體上看我國電氣傳動的技術(shù)水平較國際先進水平 差距 5-10 年。在大功率交-交變頻、無換向器電機等變頻技術(shù)方面,國內(nèi)只有少數(shù)科 研單位有能力制造,但在數(shù)字化及系統(tǒng)的可靠性方面與國外還有相當差距。而這方面產(chǎn) 品在諸如抽水蓄能電站機組啟動及運行、大容量風機、壓縮機和軋機傳動、礦井卷楊方 面有很大需求,發(fā)展前景比較樂觀。在中小功率變頻技術(shù)方面,國內(nèi)學者作了大量的變 頻理論的基礎(chǔ)研究,

6、 早在 80年代, 已成功引入矢量控制的理論, 針對交流電機的多變量、 強耦合、非線性的特點,采用了線性解耦和非線性解耦的方法,探討交流電機變頻調(diào)速 的策略控制 7。進入 90年代,隨著高性能單片機和數(shù)字信號處理器的使用,國內(nèi)學者緊 跟國外最新控制策略,針對交流感應(yīng)電機特點,采用高次諧波注入 SPWM 和空間矢量控 制(SVPWM 等方法,控制算法采用模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論對感應(yīng)電機轉(zhuǎn)子電阻、磁 鏈和轉(zhuǎn)矩進行在線觀測, 在實現(xiàn)無速度傳感器交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究上作了大量的基 礎(chǔ)研究。 隨著大功率變頻器的推廣應(yīng)用, 越來越多的企業(yè)在新的建設(shè)項目和技改項目中, 開始考慮 3KV 電壓等級以上的電機

7、變頻調(diào)速問題,市場開始升溫。在剛剛起步的高壓變 頻器領(lǐng)域,技術(shù)方案包括了高-低-高、高-低、高中多電平 H 橋主回路、三電平主回 路和直接串聯(lián)電流源型等多個技術(shù)流派。但總的來講,高壓變頻調(diào)速市場目前在我國仍 處于初級階段,市場容量較小,但是高壓變頻技術(shù)、因其特有的自身功耗小的優(yōu)勢,還 是吸引了包括國外許多企業(yè)不斷加大研發(fā)和生產(chǎn)、力度。 電氣傳動領(lǐng)域因變頻技術(shù)的中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書發(fā)展而煥然一新,電壓等級從 11010000V ,容量從數(shù)百瓦的伺服系統(tǒng)到數(shù)萬千瓦的特 大功率傳動系統(tǒng);從一般要求的調(diào)速系統(tǒng) 到精度、快響應(yīng)的高性能的調(diào)速系統(tǒng)。從單 機調(diào)速到多機協(xié)調(diào)調(diào)速傳動,幾乎無所不有

8、 , 實踐證明交流調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用為工農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)及節(jié)能方面帶來了巨大的社會效益 9?，F(xiàn)在交流調(diào)速系統(tǒng)以全面、逐步取代直流調(diào)速 系統(tǒng),交流調(diào)速在電氣傳動領(lǐng)域中占據(jù)了統(tǒng)治地位已是公認的事實。變頻器亦叫電動機 變頻調(diào)速器,是一種靜止的頻率變換器。中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書2 總體設(shè)計2.1 課題研究概述可編程序控制器原理及其應(yīng)用課程是一門實用性、工程性和綜合性很強的專業(yè)課, 與工程實際聯(lián)系緊密,應(yīng)當通過實驗、生產(chǎn)實習和課程設(shè)計等實踐性教學環(huán)節(jié),增強學 生的綜合運用能力。在目前很多的 PLC 的實習教學中,僅僅以可編程序控制器來進行實 驗教學,而沒有控制對象,學生對可編程序控制器進行編程之后,通

9、過觀察輸出口曠狀 態(tài)來確定程序的運行情況。在這類教學方式中學生往往只能進行驗證性實驗,沒有條件 進行外圍設(shè)備的連接和控制 11。本試驗系統(tǒng)采用 PLC 、變頻器和電機,構(gòu)建一個 PLC 控制電機變頻調(diào)速試驗系統(tǒng),通 過 PLC 編程、外圍設(shè)備之間的連線,可以使我們在試驗設(shè)計過程中培養(yǎng)實踐動手能力, 加深對變頻調(diào)速技及 PLC 控制技術(shù)的理解。本試驗系統(tǒng)要求在于研究開發(fā)對電機變頻調(diào) 速的正反轉(zhuǎn)五段調(diào)速。2.2 本課題系統(tǒng)功能的設(shè)計分析隨著電力電子技術(shù)以及交流控制技術(shù)的發(fā)展, 交流變頻調(diào)速在工業(yè)電機拖動領(lǐng)域得 到了廣泛應(yīng)用。可編程控制器 PLC 作為替代繼電器的新型控制裝置,簡單可靠,操作方 便、

10、通用靈活、體積小、使用壽命長且功能強大、容易使用、可靠性高,常常被用于現(xiàn) 場數(shù)據(jù)采集和設(shè)備的控制。 本次設(shè)計就是基于 PLC 的變頻器調(diào)速系統(tǒng)通過 PLC 和變頻器綜 合來實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)五段調(diào)速。 因此, 該系統(tǒng)必須具備以下三個主體部分:控制部分、 運算部分和執(zhí)行部分。控制運算主要由 PLC 和變頻器來完成,執(zhí)行元件為變頻器和電機。 本設(shè)計的主要內(nèi)容是基于松下系列 PLC 、變頻器完成對三相異步電機的變頻調(diào)速控制的 開發(fā),實現(xiàn)對電機的正反轉(zhuǎn)五段速控制 14。正反轉(zhuǎn)五段速控制為開環(huán)控制,通過外部 1 5檔和正反轉(zhuǎn)的控制按鈕來控制電機按照不同轉(zhuǎn)速正反轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)。2.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及選擇硬件系統(tǒng)主要由三

11、個部分構(gòu)成,即可編程邏輯控制器件 PLC 、變頻器和電機。首先通過 設(shè)置給定輸入給 PLC ,再通過 PLC 控制變頻器,再經(jīng)由變頻器來控制電機。中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書 圖 2.1 硬件電路圖表 2.1 硬件型號表格 2.4 本課題要研究的問題(1系統(tǒng)的組成 (PLC 變頻器 電機(2 PLC 的選型及 I/O分配(3 PLC 與變頻器,變頻器與電機的連接(4 變頻器的選擇和參數(shù)設(shè)計(5 硬件設(shè)計和 PLC 的編程2.5 研究方法、步驟和措施通過查閱利用各種文獻資料,在相關(guān)理論的基礎(chǔ)上設(shè)計一套 plc 的交流變頻調(diào)速方 案并利用實驗室現(xiàn)有的硬件和軟件設(shè)備進行調(diào)系,掌握 PIC 的電

12、機變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作 系統(tǒng)和原理。(1 掌握交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計方法(2 掌握 PLC 的使用方法和編程思路(3 完成 PLC 梯形圖的編寫(4 掌握變頻調(diào)速的原理控制方式中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書2.6 本文內(nèi)容的安排電機的變頻調(diào)速為本文的主要內(nèi)容且詳細介紹了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展概況并且對相關(guān) 技術(shù)的原理進行了深入理解。具體包括以下幾個方面 :(1 本試驗設(shè)計的研究背景及意義、相關(guān)技術(shù)的發(fā)展概況以及本課題研究概述;(2 總體設(shè)計;(3變頻調(diào)速原理及松下 VFO 變頻器的介紹;(4系統(tǒng)的硬件設(shè)計;(5系統(tǒng)的軟件設(shè)計;(6電路的調(diào)試;(7 總結(jié)。中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書3

13、 變頻調(diào)速原理及松下 VFO 變頻器的介紹3.1 變頻器原理3.1.1變頻器的構(gòu)成變頻器是一種把工頻電源 (5OHz或 60Hz 變換成各種頻率的交流電源,以控制電機 的變速運行的裝置。變頻器主要由主電路和控制電路兩部分構(gòu)成,其中主電路包括整流 電路和逆變電路兩部分,控制電路完成對主電路的控制。整流電路把工頻電源的交流電 變換成直流電且對直流電進行平滑濾波,逆變電路把直流電再逆變成各種頻率的交流 電。對于通用變頻器單元,變頻器一般是指包括逆變電路、整流電路和控制電路部分的 裝置 15。 圖 3.1 交直交變頻器系統(tǒng)框圖變頻器的它由主電路(包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器和控制電路組成。(1整流

14、器:整流器的作用是把三相或單相交流電變成直流電。(2中間直流環(huán)節(jié):由于逆變器的負載為電動機,屬于感應(yīng)負載,其功率因數(shù)總 不會為一,因此,在中間直流環(huán)節(jié)和電動機之間總會有無功功率的交換,這種無功能量 需要考中間直流環(huán)節(jié)的儲能原件來緩沖。(3逆變器:最常用的逆變器是三相橋式逆變電路,有規(guī)律的控制逆變器中主開 關(guān)元器件的通與斷,可以得到任意頻率的三相交流電輸出。(4控制電路:控制電路通常由運算電路、檢測電路、控制信號的輸入、輸出電中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書路和驅(qū)動電路等構(gòu)成。其主要任務(wù)是完成對逆變器的開關(guān)控制,對整流的電壓控制以及 完成各種保護功能等?？刂品椒梢圆捎媚M控制或數(shù)字控制。高性

15、能的變頻器目前已 經(jīng)采用微機進行全數(shù)字控制, 采用盡可能簡單的硬件電路, 主要靠軟件來完成各種功能。 由于軟件的靈活性,數(shù)字控制方式?？梢酝瓿赡M控制方式難以完成的功能 10。3.1.2變頻器調(diào)速原理變頻器是利用電力半導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。它的主電路都采用交直交電路。 JP6C-T9/J9 系列低壓通用變頻器工作電壓 為:380690V ,功率為 0.75800kW ,工作頻率為 0400Hz ; JP6C-YZ 系列中壓通用變 頻器工作電壓為:11402300V ,功率為 371000kW ,工作頻率為 0400Hz;JCS 系列高 壓變頻器工作電壓為:

16、3KV/6KV/10KV,功率為 28020000kW, 工作頻率為 060Hz 5。 變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系:n =60 f (1-s /p , (式中 n 、 f 、 s 、 p 分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機轉(zhuǎn)差率、電機磁極對數(shù) ; 通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉(zhuǎn)速的目的。由式可知,轉(zhuǎn)速 n 與頻率 f 成正 比, 如果不改變電動機的極數(shù), 只要改變頻率 f 即可改變電動機的轉(zhuǎn)速, 當頻率 f 在 (0 50Hz 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、高性能的調(diào)速

17、手段。節(jié)能調(diào)速原理一般使用的風機、水泵類它們額定風量、水量都超過實際需要,又因 工藝的需要,往往運行中要改變風量、水量,而目前多數(shù)采用檔板或閥門來調(diào)節(jié)的,雖 然方法簡單, 但實質(zhì)是人為增加阻力的辦法。 因此浪費大量電能, 屬不經(jīng)濟的調(diào)節(jié)方式。 從流體力學原理可知,風機的風量、水泵的流量與電機轉(zhuǎn)速及電機功率的關(guān)系如下:當 風機轉(zhuǎn)速下降時,電動機的功率迅速降低,例風量下降到 80%,轉(zhuǎn)速亦下降到 80%時, 則軸功率下降到額定的 51%,若風量下降到 50%,軸功率將下降到額定的 13%,其節(jié)電 潛力非常大,并有下述曲線、陰影部分表示采用變頻器調(diào)速方式的節(jié)電效果,其節(jié)電可 達 30-40%效果十分

18、明顯。對不同使用頻率時的節(jié)電率 N%可查表。上述原理也基本適用 水泵,可見采用變頻調(diào)速控制實現(xiàn)節(jié)電是有效的、惟 一的途徑。變頻調(diào)速特點是效率 高,無附加轉(zhuǎn)差損耗,調(diào)速范圍大、精度高、無級的。容易實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制和閉環(huán)控制, 可利用原有異步電動機對舊設(shè)備進行技術(shù)改造, 它既保留了原有電動機, 具有改造簡單, 可靠、耐用,維護方便的優(yōu)點,即能達到節(jié)電的顯著效果,又能恒壓力的工藝需求,還中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書能減小機械磨損。因此,可理論上認為風機、水泵采用交流調(diào)速來實現(xiàn)較大幅度的節(jié)能 (可達 20-50%是種較為理想而實用的方法 25。通過流體力學的基本定律可知:風機、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負

19、載,其轉(zhuǎn)速 n 與流 量 Q ,壓力 H 以及軸功率 P 具有如下關(guān)系:Q n , H n2 , P n3 ;即,流量與轉(zhuǎn)速成 正比,壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比,軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。PWM是英文 Pulse Width Modulation(脈沖寬度調(diào)制 縮寫,按一定規(guī)律改變脈沖列 的脈沖寬度,以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)值方式?？色@得按正弦包絡(luò)電壓波形輸出值 調(diào)制方式。 PAM 是英文 Pulse Amplitude Modulation(脈沖幅度調(diào)制 縮寫,是按一定規(guī) 律改變脈沖列的脈沖幅度,以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)制方式?？色@得按一個方波 寬窄可變電壓波形輸出值調(diào)制方式 21。變頻器

20、的主電路大體上可分為兩類 :電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器, 直流回路的濾波是電容 ; 電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,其直流回路濾 波是電感。變頻器的電壓與電流成比例的改變原因是異步電動機的轉(zhuǎn)矩是電機的磁通與轉(zhuǎn)子 內(nèi)流過電流之間相互作用而產(chǎn)生的,在額定頻率下,如果電壓一定而只降低頻率,那么 磁通就過大,磁回路飽和,嚴重時將燒毀電機。因此,頻率與電壓要成比例地改變,即 改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓,使電動機的磁通保持一定,避免弱磁和磁飽和現(xiàn) 象的產(chǎn)生。這種控制方式多用于風機、泵類節(jié)能型變頻器 23。電動機使用工頻電源驅(qū)動時,電壓下降則電流增加 ; 對于變頻器驅(qū)動,如果頻

21、率下 降時電壓也下降, 那么電流是否增加?頻率下降 (低速 時 , 如果輸出相同的功率 , 則電流 增加 , 但在轉(zhuǎn)矩一定的條件下 , 電流幾乎不變。采用變頻器運轉(zhuǎn)時,電機的起動電流、起動轉(zhuǎn)矩分析。采用變頻器運轉(zhuǎn),隨著電機 的加速相應(yīng)提高頻率和電壓,起動電流被限制在 150%額定電流以下 (根據(jù)機種不同,為 125%200%。用工頻電源直接起動時,起動電流為 67 倍,因此,將產(chǎn)生機械電氣上 的沖擊。 采用變頻器傳動可以平滑地起動 (起動時間變長 。 起動電流為額定電流的 1.2 1.5 倍,起動轉(zhuǎn)矩為 70%120%額定轉(zhuǎn)矩;對于帶有轉(zhuǎn)矩自動增強功能的變頻器,起動 轉(zhuǎn)矩為 100%以上,可以

22、帶全負載起動。V/f 模式的意思是頻率下降時電壓 V 也成比例下降,這個問題已在回答前面說明。 V中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書與 f 的比例關(guān)系是考慮了電機特性而預(yù)先決定的, 通常在控制器的存儲裝置 (ROM中存有 幾種特性,可以用開關(guān)或標度盤進行選擇。按比例地改 V 和 f 時,電機的轉(zhuǎn)矩變化情況。 頻率下降時完全成比例地降低電壓,那么由于交流阻抗變小而直流電阻不變,將造成在 低速下產(chǎn)生地轉(zhuǎn)矩有減小的傾向。因此,在低頻時給定 V/f,要使輸出電壓提高一些 , 以 便獲得一定地起動轉(zhuǎn)矩 , 這種補償稱增強起動。 可以采用各種方法實現(xiàn) , 有自動進行的方 法、選擇 V/f 模式或調(diào)整電位器

23、等方法 20。閉環(huán)、開環(huán)的意義。給所使用的電機裝置設(shè)速度檢出器 (PG,將實際轉(zhuǎn)速反饋給控 制裝置進行控制的,稱為“閉環(huán)” ,不用 PG 運轉(zhuǎn)的就叫做“開環(huán)” 。通用變頻器多為開環(huán) 方式,也有的機種利用選件可進行 PG 反饋。實際轉(zhuǎn)速對于給定速度有偏差時處理方法。開環(huán)時,變頻器即使輸出給定頻率,電 機在帶負載運行時,電機的轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)差率的范圍內(nèi) (1%5%變動。對于要求調(diào)速精 度比較高,即使負載變動也要求在近于給定速度下運轉(zhuǎn)的場合,可采用具有 PG 反饋功 能的變頻器 (選用件 。失速防止功能就是如果給定的加速時間過短, 變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉(zhuǎn)速 (電角頻率 的變化,變頻器將因流過過

24、電流而跳閘,運轉(zhuǎn)停止,這就叫作失速。為了防 止失速使電機繼續(xù)運轉(zhuǎn),就要檢出電流的大小進行頻率控制 9。當加速電流過大時適當 放慢加速速率。減速時也是如此。兩者結(jié)合起來就是失速功能。3.2變頻器的選型變頻器選型時要確定以下幾點:(1 采用變頻的目的;恒壓控制或恒流控制等。(2 變頻器的負載類型;如葉片泵或容積泵等,特別注意負載的性能曲線,性能曲 線決定了應(yīng)用時的方式方法。(3 變頻器與負載的匹配問題:電壓匹配:變頻器的額定電壓與負載的額定電壓相 符;電流匹配:普通的離心泵,變頻器的額定電流與電機的額定電流相符。對于特殊的 負載如深水泵等則需要參考電機性能參數(shù),以最大電流確定變頻器電流和過載能力;

25、轉(zhuǎn) 矩匹配:這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負載或有減速裝置時有可能發(fā)生。(4 在使用變頻器驅(qū)動高速電機時,由于高速電機的電抗小,高次諧波增加導致輸 出電流值增大。因此用于高速電機的變頻器的選型,其容量要稍大于普通電機的選型。中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書(5 變頻器如果要長電纜運行時,此時要采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影 響,避免變頻器出力不足,所以在這樣情況下,變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的 輸出端安裝輸出電抗器。(6 對于一些特殊的應(yīng)用場合,如高溫,高海拔,此時會引起變頻器的降容,變頻 器容量要放大一擋 12。綜合上面的選型要求我選擇松下 VF0變頻器作為本畢業(yè)設(shè)計的硬件材料。3.3松下 V

26、FO 系列變頻器介紹3.3.1松下 VFO 變頻器圖 3.2松下 VF0變頻器的外觀為了滿足各類機器小型化的需要,實現(xiàn)了同類產(chǎn)品中最小型化的目標 .0.2KW 和 0.4KW 型,寬 78mm ×高 110mm ,體積僅松下公司過去產(chǎn)品的 40%50%.可與 PLC 直接調(diào)節(jié)頻 率、直接接收 PLC 的 PWM 信號并可控制電動機頻率 . 采用了新設(shè)計的調(diào)頻電位器,用操作 盤就可容易地操作正轉(zhuǎn) /反轉(zhuǎn) . 內(nèi)裝 8段速控制制動功能(0.2KW 無制動功能 ,再試功能 等 15. 中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書 圖 3.3 操作面板的詳細說明圖 表 3.1操作面板各個鍵的功能 中北

27、大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書3.3.2 變頻器的接線方法 圖 3.4 變頻器的主接線圖接線時的注意事項:(1將電源連接到輸入端子(L,N 上,電動機連接到輸出端子 (U V W上。(2電源和電動機的端子請使用帶套筒的圓形壓緊式端子。(3主電路接線后,一定要確認連接的是否牢固。否則一旦控制電路接線后會因電 線的進出收到限制而不能從新擰緊主電路。(4 以最短的方式連接到大容量電源變壓器時 (500kv 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。(5有關(guān)連接設(shè)備和電線尺寸等參照接線圖,變頻器的輸入端必須設(shè)置過電流、短 路以及漏電保護設(shè)備 17。3.3.3 VF0變頻器工作模式及控

28、制方式VF0由下列四種模式構(gòu)成:.1. 輸出頻率電流顯示模式、 2. 頻率設(shè)定監(jiān)控模式、 3. 旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定模式、 4. 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 電源時即是這種模式。變頻器控制方式:1、 U/f=C的正弦脈寬調(diào)制(SPWM 控制方式, 2、電壓空間矢量 (SVPWM 控制方式, 3、矢量控制(VC 方式, 4、直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC 方式, 5、矩中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書陣式交交控制方式、微型計算機和大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)的全數(shù)字化控制技術(shù)、自整 定技術(shù)等。3.3.4 VF0變頻器的頻率設(shè)定正轉(zhuǎn)運行 /反轉(zhuǎn)運行方式 (將參數(shù) P08設(shè)定為 “ 0” :按下

29、操作面板上的上升鍵 (正轉(zhuǎn) 或下降 (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。當頻率設(shè)定為數(shù)字設(shè)定方式 ,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“ 1” 最初按兩次 MODE 鍵使其變?yōu)?旋轉(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,然后 , 按下 RUN 鍵使用開始運行 , 按下 STOP 鍵使用停止運行 9。電位器設(shè)定方式 (將參數(shù) P09設(shè)定為“ 0” :旋轉(zhuǎn)操作板上的頻率設(shè)定鈕的角度進行 設(shè)定 .Min

30、的位置是停止 ,Max 的位置是最大設(shè)定頻率。數(shù)字設(shè)定方式 (將參數(shù) P09設(shè)定為“ 1” :按下操作面板上的 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 (而稱為 MOP 功 能 . 但是 , 當參數(shù) P08為“ 1”時 ,MOP 功能不能使用。中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書4系統(tǒng)的硬件設(shè)計4.1 PLC的介紹PLC (可編程邏輯控制器是用于各種自動控制系統(tǒng)和過程的可控網(wǎng)絡(luò)集線器。他 們包含多個輸入輸出,輸入輸出是用晶體管

31、和其它電路,模擬開關(guān)和繼電器來控制設(shè)備 的。 PLCS 用軟件接口,標準計算器接口,專門的語言和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備編程 17。可編程邏輯控制器 I/O通道規(guī)則包括所有的輸入觸點和輸出觸點, 擴展能力和最大 數(shù)量的通道。 觸點數(shù)量是輸入點和輸出點的總和。 PLCS 可以指定這些值的任何可能的組 合。擴展單元可以被堆?；蚧ハ噙B接來增加總的控制能力。最大數(shù)量的通道是在一個擴 展系統(tǒng)中輸入和輸出通道的最大總數(shù)量。 PLC 系統(tǒng)規(guī)則包括掃描時間,指令數(shù)量,數(shù)據(jù) 存儲和程序存儲。掃描時間是 PLC需要的用來檢測輸入輸出模塊的時間。指令是用于 PLC 軟件(例如數(shù)學運算的標準操作。數(shù)據(jù)存儲是存儲數(shù)據(jù)的能力。程序存儲是

32、控制 軟件的能力 13。用于可編程邏輯控制器的輸入設(shè)備包括 DC , AC ,中間繼電器,熱電偶, RTD ,頻率 或脈沖,晶體管和中斷信號輸入;輸出設(shè)備包括 DC , AC ,繼電器,中間繼電器,頻率或 脈沖 15。可編程邏輯控制器用各種軟件編程語言來控制。 這些語言包括 IEC61131-3, 順序執(zhí) 行表(SFC ,動作方塊圖(FBD ,梯形圖(LD ,結(jié)構(gòu)文本(ST ,指令序列(IL ,繼 電器梯形圖(RIL ,流程圖, C 語言和 Basic 語言。 IEC61131-3編程環(huán)境能支持五種語 言,用國際標準加以規(guī)范,分別為 SFC , FBD , LD , ST 和 IL 。這便允許

33、了多賣主兼容性 和多種語言編程 18。 SFC 是一種圖表語言,它提供了編程順序的配合,就能支持順序選 擇和并列選擇,二者擇其一即可。 FBD 用一種大的運行庫,以圖表形式建立了一些復(fù)雜 的過程。 標準數(shù)學和邏輯運行可以與用戶交流和接口運行相結(jié)合。 LD 是適用于離散控制 和互鎖邏輯的圖表語言。 它在離散控制上與 FBD 是完全兼容的。 ST 是一種文本語言, 用 于復(fù)雜的數(shù)學過程和計算, 不太適用于圖表語言。 IL 是與組合編碼相似的低級語言。 它 用在相對比較簡單的邏輯指令。 繼電器梯形圖或梯形圖是適用于可編程邏輯控制器的重 要的編程語言。梯形圖編程是設(shè)計成繼電器邏輯程序的圖表表示法。流程

34、圖是一種圖表 語言,用于在一個控制器或應(yīng)用軟件中描述順序操作,它用于建立有標準組件的可循環(huán)中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書使用的運行庫。 C 語言是一種高級編程語言,適用于處理最復(fù)雜的計算,連續(xù)的數(shù)據(jù)采 集任務(wù)。 它典型地在 PC 機上運行調(diào)試。 BASIC 語言是用于處理數(shù)據(jù)的連續(xù)的數(shù)字采集和 接口運行的高級語言 5。4.2 PLC的組成PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用了典型的計算機結(jié)構(gòu), PLC 主要是由 RAM, CPU, ROM和專設(shè)計的 輸入輸出接口電路等組成,如下圖所示:圖 4.1 PLC結(jié)構(gòu)示意圖(1中央處理機,即 PLC 的大腦,它由中央處理器 (CPU和存儲器等組成。中央處理 器 (C

35、PU一般由運算器、控制電路和寄存器等組成,這些電路通常都集成在一個芯片上。 CPU 通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與輸入輸出 (I/O接口電路、存儲單元相連接。 存儲器是具有記憶功能的半導體電路,用來存放用戶程序、系統(tǒng)的程序、邏輯變量和其 它一些信息 16。(2電源部件,是將交流電源轉(zhuǎn)換成供 PLC 的中央處理器、存儲器等電子電路工作所 需要的直流電源,使 PLC 能正常工作, PLC 內(nèi)部電路使用的電源是整機的能源供給中心, 它的好壞直接影響 PLC 的功能和可靠性。 因此目前大部分 PLC 采用開關(guān)式稍壓電源供電 5。 中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書(3輸入、輸出部分是 PLC 與被

36、控對象相連接的接口電路。用戶設(shè)備需輸入 PLC 的各 種控制信號,如選擇開關(guān)、限位開關(guān)、行程開關(guān)、操作按鈕以及其它一些傳感器輸出的 模擬量或開關(guān)量等。通過輸入接口電路將這些控制信號轉(zhuǎn)換成 PLC 中央處理器能夠接收 和處理的信號。 輸出接口電路將中央處理器送出的弱電控制信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強電 信號,以驅(qū)動電機、電磁閥、接觸器等被控設(shè)備的執(zhí)行元件 16。除了上述的幾個主要部分外, PLC 上還配有和各種外圍設(shè)備的接口,均用插座引出 到外殼上,使 PLC 可配接計算機、編程器、錄音機、打印機以及串行通信模塊、 A/D、 D/A模塊等,可以通過電纜十分方便地進行連接。4.3 PLC的工作原理PLC

37、運行時,需要進行大量的操作,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 11。PLC 用于控制的還有中斷方式,在中斷請求被響應(yīng)后, CPU 停止正在運算的程序, 轉(zhuǎn)去執(zhí)行相關(guān)的中斷處理, 待處理完畢, 返回運行原來的程序。 顯然在中斷方式下工作, 使 PLC 的資源得到了充分的利用。處理中斷時要分清各中斷請求的輕重緩急,若所有工 作都由中斷方式來處理就使問題復(fù)雜化了, 最好采用掃描加中斷的處理方式。 除了中斷, 還可利用 I/O立即刷新的方法加快對輸入信號

38、的響應(yīng),若將中斷與立即刷新合并使用, 可使輸出得到更快的反應(yīng) 14。PLC 雖然具有微機的許多特點,但 PLC 的工作方式卻與微機有很大不同。微機一般采用等 待命令的工作方式,如常見的 I/O掃描方式或鍵盤掃描方式, I/O動作或有鍵按下則轉(zhuǎn)入 相應(yīng)的子程序,無鍵按下則繼續(xù)掃描。 PLC 則采用循環(huán)掃描工作方式,在 PLC 中,用戶程 序按先后順序存放, CPU 周而復(fù)始的循環(huán)執(zhí)行程序,從第一條指令開始執(zhí)行,直至遇到 結(jié)束符后才返回到第一條。 PLC 的這種工作方式是在系統(tǒng)軟件的控制下進行,順次掃描 各輸入點的狀態(tài),按用戶程序進行運算處理,然后順序向輸出點發(fā)出相應(yīng)的控制信號。 整個工作過程共分

39、為五個階段 :自診斷,與編程器等的通信,輸入采樣,用戶程序執(zhí)行, 輸出刷新 18。(1 每次掃描用戶的程序之前, PLC 都會先執(zhí)行故障自診斷程序。自診斷內(nèi)容分別為 CPU , I/O部分、存儲器等。如發(fā)現(xiàn)異常即停機,并顯示出錯 ; 若自診斷正常,則 PLC 繼中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書續(xù)向下掃描。(2 PLC自檢查是否有與編程器、計算機等的通信請求,若符合通訊的條件則進行 相應(yīng)處理,如接收由編程器送來的程序、命令和各種數(shù)據(jù),并把要顯示的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、 以及出錯信息等發(fā)送給編程器并進行顯示。如果有與計算機等的通信請求,也在這段時 間完成數(shù)據(jù)的接受和發(fā)送任務(wù)。(3 PLC的中央處理器對各個

40、輸入端進行掃描,并將輸入端的狀態(tài)送到輸入到狀態(tài) 寄存器中,這個階段及為輸入采樣階段。(4 中央處理器 CPU 將指令逐條凋出并執(zhí)行,以對輸入和原輸出狀態(tài) (這些狀態(tài)統(tǒng)稱 為數(shù)據(jù) 進行“處理” ,即按程序?qū)?shù)據(jù)進行邏輯、算術(shù)運算,再將正確的結(jié)果送到輸出 狀態(tài)寄存器中,這個階段及為程序執(zhí)行階段。(5 當 PLC 把所有的指令執(zhí)行完時, PLC 會集中把輸出狀態(tài)寄存器的狀態(tài)通過輸出部 件轉(zhuǎn)換成被控設(shè)備所能接受的電壓或電流信號,從而驅(qū)動被控設(shè)備,這個階段及為輸出 刷新階段。上面是 PLC 五個階段的工作過程,稱為一個掃描周期,在完成一個周期后,又重新 執(zhí)行上述過程, PLC 掃描周而復(fù)始地進行。掃描周

41、期的長短是 PLC 的重要指標之一,在不 考慮第二個因素 (和編程器等外圍設(shè)備通訊 時, 掃描周期 T 為 :T=(讀入一點時間 X 輸入點 數(shù) +(運算速度 X 程序步數(shù) +(輸出一點時間 X 輸出點數(shù) +故障診斷時間顯然掃描時間主 要取決于程序的長短,一般每秒鐘可掃描數(shù)十次以上,這對于工業(yè)設(shè)備通常并沒有什么 太大影響,但是對控制時間要求比較嚴格,響應(yīng)速度要求快的系統(tǒng),就應(yīng)該精確的計算 響應(yīng)時間,細心編排程序,合理安排指令的順序,從而盡可能的由減少掃描周期造成的 響應(yīng)延時等不良影響 15。PLC 與繼電接觸器控制的最重要區(qū)別之一就是工作方式不同,繼電接觸器是以“并 行”方式工作的,也就是說是

42、按同時執(zhí)行命令的工作方式,只要繼電接觸器形成電流通 路,就可能有幾個電器同時動作,這樣做可能會導致被控對象做出錯誤的響應(yīng)。而 PLC 采用反復(fù)掃描的工作方式, “反復(fù)掃描”是循環(huán)地連續(xù)逐條執(zhí)行程序,任一時刻它只能 執(zhí)行一條指令,也就是說 PLC 是以“串行”方式工作。 PLC 這種串行工作方式的優(yōu)點就是 可以避免繼電接觸器控制的觸點競爭、時序失配問題?？梢钥闯? PLC 采用循環(huán)掃描的 工作方式也是區(qū)別于微機的最大特點,使用者應(yīng)特別注意 20。中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書4.4 PLC型號的選擇在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計時,首先應(yīng)確定控制方案,下一步工作就是 PLC 工程設(shè)計選型。工 藝流程的

43、特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。 PLC 及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、 標準的, 按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體, 易于擴充其功能的原則選型所選用 PLC 應(yīng)是在 相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng), PLC 的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝 置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮 短編程時間,因此,工程設(shè)計選型和估算時,應(yīng)詳細分析工藝過程的特點、控制要求, 明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作,然后根據(jù)控制要求,估算輸入輸出點數(shù)、 所需存儲器容量、 確定 PLC 的功能、 外部設(shè)備特性等, 最后選擇有較高性能價格比的 PLC 和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)

44、 6。根據(jù)本設(shè)計的要求從輸入輸出(I/O點數(shù)、存儲器容量、各項控制功能和機型的 考慮以及性價比等各方面的因素,因此該系統(tǒng)設(shè)計選擇了松下 FP-C32PLC 。4.5 I/O地址分配表表 4.1 I/O地址分配表 中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書4.6硬件連接圖 一速 二速 三速 四速 五速 正傳 反轉(zhuǎn) 停止圖 4.2 PLC正反轉(zhuǎn)五段速程序調(diào)試連接圖正傳 松下 VF0變頻器567893反轉(zhuǎn)五段速 U V WPELN220V電機接地圖 4.3 電機正反轉(zhuǎn)五段調(diào)速連接圖中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書 圖 4.4 電機正反轉(zhuǎn)控制電路接線圖表 4.2 電機正反轉(zhuǎn)運行說明 4.7正反轉(zhuǎn)五段速度控制

45、4.7.1 控制方案本次畢業(yè)設(shè)計控制方案采是用 PLC 和變頻器實現(xiàn)對電機的開環(huán)五段正反轉(zhuǎn)速控制, 基于松下 VFO 系變頻器的八段速功能,在變頻器中設(shè)置五個不同的輸出頻率,建立 PLC 與 變頻器的連接,通過 PLC 編程來控制變頻器的輸出,從而達到控制電機轉(zhuǎn)速的目的。在 此我們通過外部的 8個按鈕作為 PLC 的輸入,分別控制電機的正反轉(zhuǎn)、停止及五個段速檔中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書位。具體實現(xiàn)步驟為 : (1 設(shè)置變頻器參數(shù); (2 建立 PLC 與變頻器的連接;(3 編寫 PLC 程序來控制變頻器的輸出。 SW2SW3 SW1端子 7端子 8圖 4.5 變頻器八段速運行圖4.7.

46、2 變頻器參數(shù)設(shè)置松下 VFO 系列變頻器具有外部控制的功能,要實現(xiàn) PLC 對變頻器輸出頻率的控制,需 對變頻器的內(nèi)部參數(shù)進行設(shè)置。八段速控制設(shè)計中變頻器參數(shù)設(shè)置具體如下 : 參數(shù) P03設(shè)定為 FF , P03為 FF 模式參數(shù),設(shè)定為 FF 時為自由模式時,可用 P15, P16設(shè)定 V/F方式,用 P15設(shè)定最大輸出頻率,用 P16設(shè)定基底頻率。參數(shù) P08設(shè)定為 3, P08為選擇運行指令參數(shù),可選擇操作板 (面板操作 或用外控操 作的輸入信號來進行運行 /停止、正轉(zhuǎn) /反轉(zhuǎn)。設(shè)定為數(shù)值 3時,變頻器山外部的輸入信 號來控制運行 /停止、正轉(zhuǎn) /反轉(zhuǎn)的操作。參數(shù) P09設(shè)定為 4時,

47、 P09為頻率設(shè)定信號,可選擇利用板前操作或用遙控操作的輸 入信號來進行頻率操作的輸入信號。設(shè)定為數(shù)值 4時,設(shè)定內(nèi)容由變頻器面板上的電位中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書器進行設(shè)定,此設(shè)定值即為八段速的第 1速頻率。參數(shù) P15設(shè)定為 100HZ, P16設(shè)定為 50H, P15, P16為最大輸出頻率、基底頻率。用參 數(shù) P15設(shè)定最大輸出頻率,數(shù)據(jù)設(shè)定范圍為 50.0-25.0(Hz;用參數(shù) P16設(shè)定基底頻率,數(shù) 據(jù)設(shè)定范圍為 45.0-25.0(Hz。參數(shù) P 19-P21都設(shè)定為 O , P19-P21為 SW1 .2 .3功能選擇,用于設(shè)定 SW1 2 3(控 制電路端子 N0.

48、7, 8, 9的控制功能。 P19設(shè)定為 0 即為多速 SW1輸入, P20設(shè)定為 0 即為 多速 SW2輸入, P21設(shè)定為 0 即為多速 SW3輸入。參數(shù) P32-P38分別設(shè)定為 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 P32-P38為第 2-8速頻率,可 設(shè)定進行多速運行的第 2-8速頻率。其中參數(shù) P32設(shè)定第 2速頻率,參數(shù) P33設(shè)定第 3速頻 率, 參數(shù) P34設(shè)定第 4速頻率, 參數(shù) P35設(shè)定第 5速頻率, 參數(shù) P36設(shè)定第 6速頻率, 參數(shù) P37設(shè)定第 7速頻率,參數(shù) P38設(shè)定第 8速頻率。表 4.3 電機正反轉(zhuǎn)五段調(diào)速變頻器的參數(shù)設(shè)置值4.7.3 P

49、LC與變頻器的連接變頻器參數(shù)設(shè)定完之后, 通過 PLC 與變頻器之間的連接就能實現(xiàn) PLC 對變頻器輸出 頻率的控制。變頻器的控制電路共有 14個端子,分別為端子 A 、 B 、 C 、和端子 1 11。 中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書 -+ 05V010V420mA模擬 輸出05V行 /停 止轉(zhuǎn)/反 轉(zhuǎn)SW2開路式 集電極輸出圖 4.6 變頻器的控制電路圖其中端子 A, B, C為繼電器輸出端子 ; 端子 1為頻率設(shè)定用電位器連接端子 ; 端子 2為 頻率設(shè)定模擬信號的輸入端子 ; 端子 3為 1, 2, 4-9端子的共用端子 ; 端子 4為多功能模擬 信號輸出端子 ; 端子 5為運行

50、/停止、正轉(zhuǎn)運行信號的輸入端子 ; 端子 6為正轉(zhuǎn) /反轉(zhuǎn)、停止 運行信號的輸入端子 ; 端子 7為多功能控制信號 SW1的輸入端子 ; 端子 8為多功能控制信號 SW2的輸入端子 ; 端子 9為多功能控制信號 SW3的輸入端子。要實現(xiàn)對電機的八段速控制, 需要將變頻器的 5-9號控制端子分別與 PLC 的對應(yīng)輸出端子相連接。 其中控制端子 5與 PLC 的 Y3輸出端子相連, 用于控制電機的正轉(zhuǎn)運行 (OFF為停止 ; 控制端子 6與 PLC 的 Y4輸出端 子相連,用于控制電機的反轉(zhuǎn)運行 (OFF為停止 ; 控制端子 7-9分別與 PLC 的輸出端子 Y0-Y2相連。通過上面對變頻器參數(shù)的

51、設(shè)定,此時端子 7, 8, 9為 SW 多速功能。表 4.4各端子的功能及參數(shù)設(shè)置 表 4.5 SW功能設(shè)定為多速功能時 SW 的輸入組合動作表 這樣就可以通過控制 PLC 的輸出來控制變頻器的不同輸出頻率,同時使電機按不同中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書的頻率進行運轉(zhuǎn)。其中運行頻率的大小是在變頻器的參數(shù)設(shè)置中設(shè)定的。第 1速為用參 數(shù) P09所設(shè)定的頻率設(shè)定信號的指令值,第 2 -8速為用參數(shù) P32-P3 8所設(shè)定的頻率。在 本次設(shè)計中,我們設(shè)定電機的第 1速為 4Hz 、第 2速為 25Hz 、第 3速為 30Hz 、第 4速為 35Hz 、 第 5速為 15Hz 。中北大學 2013

52、屆畢業(yè)設(shè)計說明書5 變頻調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計5.1 設(shè)計步驟(1根據(jù)設(shè)計要求分析出程序流程圖;(2根據(jù)程序流程圖編寫梯形圖和語句表;(3將外部的接線連接正確后下載程序看其工作情況。5.2 PLC程序設(shè)計通過對變頻器參數(shù)的設(shè)置及 PLC 與變頻器之間的連接,編寫 PLC 程序主控制 PLC 的輸出端子 Y0-Y2, Y3, Y4的輸出狀態(tài)。本設(shè)計中通過外部的 8個來控制 PLC 這些 輸出端子的輸出,這 8個控制按鈕分別對應(yīng) PLC 的 X0-X7輸入端子。其中 X0為停止控 制輸入、 X6為正轉(zhuǎn)啟動控制輸入、 X7為反轉(zhuǎn)啟動控制輸入、 X1-X5為第一速到第五速控 制輸入。按照 SW 輸入組合動

53、作表可知,要使 PLC 的 Y0-Y4輸出端子的狀態(tài)與變頻器的控制 端子 N0.-N0.9的狀態(tài)和 5, 6的狀態(tài)對應(yīng)起來,就要通過外部的 8個控制按鈕來控制 Y0-Y4的五種不同的狀態(tài),其對應(yīng)關(guān)系如下表所示 :表 5.1 PLC與變頻器各端子狀態(tài)對應(yīng)表 中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書 5.3程序設(shè)計流程圖圖 5.1程序設(shè)計流程圖 中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書5.4 時序圖 圖 5.2 正轉(zhuǎn)五段時序圖 圖 5.3 反轉(zhuǎn)五段時序圖中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書6電路的調(diào)試6.1 PLC程序的調(diào)試按照要求正確連接好電路 plc 的輸入口與相應(yīng)的開關(guān)連接,輸出口連接指示燈。電 機正反轉(zhuǎn)

54、五段調(diào)速的實現(xiàn)可以從 PLC 調(diào)試工具箱上的輸出所接指示燈的亮燈和滅燈來觀 察。 通過在實驗室進行程序調(diào)試驗證了 plc 控制電機正反轉(zhuǎn)五段調(diào)速所寫程序是正確的。 下面是其中某段速的連接圖圖 6.1 第四速正轉(zhuǎn)顯示連接圖 中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書 圖 6.2 第五速正轉(zhuǎn)顯示連接圖6.2 PLC、電機和變頻器的連接按照外部接線圖把電路連接好,當用開關(guān)量控制某段速的啟動時變頻器操作面板上會顯示與參 數(shù)設(shè)計相對應(yīng)的頻率,這樣我就成功的完成了本次畢業(yè)設(shè)計的要求。 圖 6.3 電路完整接線圖中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書7總結(jié)通過這次畢業(yè)設(shè)計我對松下 plc 變頻調(diào)速系統(tǒng) 變頻器有了深刻的

55、認識并且深入 理解了其中的原理,對在做畢業(yè)設(shè)計中出現(xiàn)的問題進行認真分析解決,也鍛煉了我的動 手能力。通過應(yīng)用這些知識并且經(jīng)過幾個月的努力我終于順利完成了畢業(yè)設(shè)計,為我 4年來的大學學習做了一次考核,也為我的大學生活劃上了完美的句號?，F(xiàn)在回想起來, 一路走來,有太多的感想,有快樂,有痛苦,像是打翻了五味瓶,酸,甜,苦,辣交織 在一起,這一切都已成為過去,他們讓我感到充實非常。我的畢業(yè)設(shè)計題目是:基于 PLC 的電機變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計。通過收索資料整理好 開題報告之后,便立即投入到了我的準備工作中,用盡一切辦法收集相關(guān)題材的資料, 很大一部分時間是在圖書館和實驗室度過,期間遇到很多的困難就向沈老師

56、求助,那時 我才真正認識到當你全身心投入到做某件事中時,你會感到多么充實,學到的東西真的 很多。做畢業(yè)設(shè)計多我來說真是一個巨大的工程,中間很多環(huán)節(jié),環(huán)環(huán)相扣,任何一個 環(huán)節(jié)出問題都會止步不前的,橫在你面前的是一個一個的難題需要你去不斷攻克。以前 課堂上學到的知識,還沒有完全消化,吃透。這就需要你去查資料,求教老師和同學, 自己不斷的論證、推翻、再論證,如此反復(fù),畢業(yè)設(shè)計總算有了個皺形。面對自己的勞 動成果, 你會情不自禁的感到幸福。 每天遨游在知識的海洋里, 不停地汲取知識的營養(yǎng), 不斷的成長壯大。正所謂:“一分耕耘,一分收獲” 。中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書 附錄: 中北大學 2013

57、屆畢業(yè)設(shè)計說明書 附 1;指令表 附圖 1 正轉(zhuǎn)第一段速梯形圖 中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書 附圖 2 正轉(zhuǎn)第二段速梯形圖 中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書 附圖 3 正轉(zhuǎn)第三段速梯形圖 中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書 附圖 4 正轉(zhuǎn)第四段速梯形圖 中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書 附圖 5 正轉(zhuǎn)第五段速梯形圖 中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書 附圖 6 反轉(zhuǎn)第一段速梯形圖 中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書 附圖 7 反轉(zhuǎn)第二段速梯形圖 中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書 附圖 8 反轉(zhuǎn)第三段速梯形圖 中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書 附圖 9 反轉(zhuǎn)第四段速梯形圖 中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書 附圖 10 反轉(zhuǎn)第五段速梯形圖 附圖 11 運行中頻率顯示中北大學 2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書參考文獻 :1 岳慶來主編 . 變頻器、 可編程序控制器及觸摸屏綜合應(yīng)用技術(shù) M.北京市 :機械工業(yè) 出版社 , 2006.032 張雪琴,常榮勝 , 張立濤等 . 基于 PLC 的電機變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 J.