PLC與變頻器控制電機多段速

1、.成績電氣工程系統(tǒng)設計報告書題目基于 PLC、變頻器控制電機的多段速院部 名 稱機電工程學院專業(yè)電氣工程及其自動化班級11 電氣（一）班組長 姓 名周穎同組 學 生靜洪潤娜設計 地 點工科樓設計 學 時2 周指導 教 師旭明等金陵科技學院教務處制.目 錄一、 設計任務和要求 1二、 設計思路 1三、 系統(tǒng)硬件設計 13.1 PLC 13.2 變頻器33.3 I/O 接線圖設計 9四、 系統(tǒng)軟件設計104.1系統(tǒng)流程圖104.2程序編制步驟10五、調(diào)試過程與結(jié)果 14六、總結(jié)與體會 14七、參考資料14八、附錄15.一、設計任務和要求電氣工程系統(tǒng)設計是考察學生利用大學學過的專業(yè)知識，進行綜合的系

2、統(tǒng)方案設計并最終完成系統(tǒng)硬件連接和軟件調(diào)試，能夠使學生對電氣工程與自動化的專業(yè)知識進行綜合應用，培養(yǎng)學生的自主學習能力、工程實踐能力、創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作能力，撰寫一篇符合規(guī)的設計說明書或技術(shù)總結(jié)報告文檔，并參加答辯，為后續(xù)的畢業(yè)設計奠定基礎。要求完成的工作量包括：1) 搭建所設計的系統(tǒng)硬件電路，完成系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)設計功能，并在驗收現(xiàn)場演示運行效果。2) 設計結(jié)束，對設計成果進行五分鐘 PPT匯報，并參與答辯。3) 設計結(jié)束，上交開題報告書及技術(shù)報告等相關(guān)設計材料。二、設計思路控制信號FX3U-64MA700MPLC變頻器控制臺本系統(tǒng)主要由控制信號、控制臺、 PLC、變頻器、三相電動機組成，由圖

3、可知，本文通過 PLC控制變頻器達到變頻調(diào)速的目的，從而實現(xiàn)交流電機的正轉(zhuǎn)、起停、加速、減速控制以及速度的調(diào)節(jié)，并且能夠在在控制臺上進行操作，控制電機調(diào)速。用 PLC、變頻器設計一個電動機的七速運行的控制系統(tǒng)。其控制要求如下：按下起動按鈕， 電動機以 15Hz速度正傳，按下功能 2 速鍵后轉(zhuǎn)為 20Hz 速度運行，按下功能 3 速鍵轉(zhuǎn)為 35Hz速度運行，按下 4 速鍵轉(zhuǎn)為 40Hz速度運行，按下 5 速鍵變?yōu)?55Hz速度運行，按下 6 速鍵變?yōu)?60Hz速度運行，按下 7 速鍵以頻率為 75Hz速度運行，也可進行減速調(diào)節(jié)，按停止按鈕，電動機即停止。三、系統(tǒng)硬件設計3.1 PLC基本結(jié)構(gòu)：本

4、次實踐采用的PLC型號為 FX3U64M?？删幊踢壿嬁刂破鲗嵸|(zhì)是一種專用.于工業(yè)控制的計算機， 其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，基本構(gòu)成為：電源、CPU運算和控制中心、存儲器、輸入輸出接口電路、編程器。 電源電壓： AC100240V 電源電壓允許圍： AC85264V 額定頻率： 50/60Hz 允許瞬時停電時間： 對 l0ms 以下的瞬時停電會繼續(xù)運行。電源電壓為 AC200V的系統(tǒng)時，可以通過用戶程序， 可在 10100ms之間更改。 電源保險絲： 250V 3.15A 沖擊電流：最大30A5ms 以下 /AC100V,最大 65A5ms 以下 /AC200V 消耗功率： 45W DC

5、24V供給電源： 600mA以下 DC5V置電源： 500mA以下 輸入形式：漏型 / 源型 輸入點數(shù)： 32 輸入的連接方式：拆裝式端子排(M3 螺絲 ) 輸入信號電壓： AC電源型： DC24V±10%DC 電源型： DC16.828.8V 輸入阻抗 :X000X005(3.9K ) X006X007(3.3K ) 輸入信號電流： X000X005(6mA/DC24V) X006X007(7mA/DC24V) ON 輸入感應電流： X000X005(3.5mA以上 ) X006X007(4.5mA 以上 ) OFF 輸入感應電流： 1.5mA以下 輸入信號形式：無電壓觸點輸入漏型

6、輸入時： NPN開集電極型晶體管源型輸入時： PNP開集電極型晶體管 輸入回路隔離：光耦隔離 輸入動作的顯示： 光耦驅(qū)動時面板上的 LED燈亮 輸入回路結(jié)構(gòu)圖 輸出種類：繼電器 輸出點數(shù)： 32. 輸出的連接方式：固定式端子排(M3 螺絲 ) 拆裝式端子排 (M3 螺絲 ) 外部電源： AC240V以下 最大電阻負載： 2A/1 點每個公共端的合計負載電流如下:·輸出 1 點/1 個公共端： 2A 以下·輸出 4 點/1 個公共端： 8A 以下·輸出 8 點/1 個公共端： 8A 以下 最大感性負載： 80VA 最小負載： DC5V 2mA 開路漏電流：無 輸出響

7、應時間：約10mS 回路隔離：機械隔離 輸出動作的顯示：繼電器線圈通電時面板上的LED燈亮 輸出回路結(jié)構(gòu)圖3.2變頻器本次實踐采用的變頻器型號為 FR-A700。將電網(wǎng)電壓提供的恒壓恒頻轉(zhuǎn)換成電壓和頻率都可以通過控制改變的轉(zhuǎn)換器， 使電動機可以在變頻電壓的電源驅(qū)動下發(fā)揮更好的工作性能。變頻器與 PLC的接法.COM1SDY2RHY3RMA700PLCY4RL變頻器RHRMRL頻率001H1010H2011H3100H4101H5110H6111H7當然上圖只是 PLC與變頻器的原理接線圖， 僅僅是對頻率改變的接線圖， 在具體的實踐上端子 STR（反轉(zhuǎn)）、STF（正轉(zhuǎn)）要與 PLC的輸出端相連。

8、我們的實驗中不需要電機反轉(zhuǎn)，所以多接了 STF。通過對 RL、RM、RH置數(shù)，可以得到 23=8，除去“ 0、0、0”的可能性，一共有七種頻率，這就是我們要實現(xiàn)的七段速。變頻器與電機的接法. 380VFURSTSTFFRRLURMA700MV變頻器RHWSD三相電機和變頻器都是380V供電，對于平常覺得 220V都是高壓的我們來說，380 更是高壓中的高壓，所以我們要小心小心再小心?？墒切⌒奶^就會出現(xiàn)小錯誤，接線時沒有拔掉插頭（ 380V 啊，沒拔掉也是蠻拼的），只把空氣開關(guān)斷掉了，由于線頭問題，導致空氣開關(guān)短路，火花好嚇人，這個教訓我是吸取了，下次一定要把電源斷了！變頻器的端子介紹.變頻器

9、的簡單參數(shù)設定.實驗中剛開始我們只設定了參數(shù) 4、5、6 的數(shù)值，可是執(zhí)行時卻只有顯示低速的頻率即 15Hz，電機一直以這個頻率轉(zhuǎn)動，不管按哪個按鈕都不變，一直在試著調(diào)節(jié)參數(shù)，可是還是不行， 沒辦法只能請教老師。 老師過來后首先就問了我們對哪些參數(shù)設定了，我們只能把真實情況如實反映，老師翻出他的小冊子， 上面記載了他的經(jīng)驗積累（讓我受益匪淺啊 ），他問參數(shù) 2427有沒有設定， 我們當然沒有，立即設定變頻器，把需要用的數(shù)值設定好后，給 PLC上電后，按下啟動，再按下第二鍵的時候，奇跡發(fā)生了，我們需要的都實現(xiàn)了！好開心！所以我們又有了新的技能， get 。.變更參數(shù)設定值按照上面的步驟就可以設置

10、自己想要的數(shù)值.3.3 I/O接線圖設計輸入輸出接線圖低速正轉(zhuǎn)X02速X13速X24速X35速X46速X57速X6停止X70VS/S24VLNFX3U-64MPLCY4Y5Y6Y7COM輸入輸出分配表輸入變量輸出變量信號名稱備注X0Y4、 Y5低速正轉(zhuǎn)按鈕X1Y62 速按鈕X2Y5、 Y63 速按鈕X3Y74 速按鈕X4Y5、 Y75 速按鈕X5Y6、 Y76 速按鈕X6Y5、Y6、Y77 速按鈕X7停止按鈕.四、系統(tǒng)軟件設計4.1系統(tǒng)流程圖。系統(tǒng)初始化按下啟動按鈕，電機以15Hz的頻率運轉(zhuǎn)按下中速狀態(tài)按按下高速狀態(tài)按鈕鈕，電機以 30Hz的電機以 35Hz的頻率頻率運轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)按下停止按鈕，電機

11、停轉(zhuǎn)結(jié)束4.2程序編制步驟。1 設計原則1）最大限度的滿足電機、變頻器、PLC的控制要求；2） 在滿足控制要求的情況下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟；3） 保證控制系統(tǒng)的安全可靠；4） 考慮到變頻調(diào)速的改進，在選擇PLC容量時，應當留有余地。.2 設計容1）擬定控制系統(tǒng)設計的技術(shù)要求；2）選擇電動機執(zhí)行元件；3）選定 PLC型號： FX3U-64M；4）編制 PLC的輸入 / 輸出端子接線圖；5）根據(jù)系統(tǒng)設計的要求編寫軟件規(guī)格說明書，然后在用相應的編程語言進行程序設計 , 三菱的選用 GX-Works2進行編程；6）設計開關(guān)按鈕盒、端子排等非標準電器元件；7）編寫設計說明書和使用說明書。3 設計步

12、驟1）分析被控對象并提出控制要求詳細分析被控對象電機的工作特點，了解被控對象機、電之間的配合，提出被控對象對 PLC控制系統(tǒng)的控制要求，確定控制方案，擬定設計任務書。2）確定輸入 / 輸出設備根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設備：按紐、轉(zhuǎn)換開關(guān)，輸出設備：接觸器、電機、變頻器，從而確定與PLC有關(guān)的輸入 / 輸出設備，以確定 PLC的 I/O 點數(shù)。3）選擇 PLCPLC選擇包括對 PLC的機型、容量、 I/O 模塊、電源等的選擇。4）分配 I/O 點并設計 PLC外圍硬件線路分配 I/O 點：畫出 PLC的 I/O 點與輸入 / 輸出設備的連接圖或?qū)P(guān)系表。PLC外圍硬件線路：畫

13、出系統(tǒng)其它部分的電氣線路圖，包括主電路和未進入PLC的控制電路等。由 PLC的 I/O 連接圖和 PLC外圍電氣線路圖組成系統(tǒng)的電氣原理圖。 到此為止系統(tǒng)的硬件電氣線路已經(jīng)確定。5）程序設計程序設計： 1）控制程序； 2）初始化程序； 3）檢測、故障診斷和顯示等程序； 6）保護和連鎖程序。6）硬件實施設計 PLC、按鈕、電機、熱繼電器等部分的電器布置圖及安裝接線圖；設計系統(tǒng)各部分之間的電氣互連圖；根據(jù)施工圖紙進行現(xiàn)場接線，并進行詳細檢查。 由于程序設計與硬件實施可同時進行，因此PLC控制系統(tǒng)的設計周期可大大縮短。7）聯(lián)機調(diào)試.聯(lián)機調(diào)試是將通過模擬調(diào)試的程序進一步進行在線統(tǒng)調(diào)。 聯(lián)機調(diào)試過程應循

14、序漸進，從 PLC只連接輸入設備、再連接輸出設備、再接上實際負載等逐步進行調(diào)試。如不符合要求，則對硬件和程序作調(diào)整。通常只需修改部份程序即可。全部調(diào)試完畢后，交付試運行。經(jīng)過一段時間運行，如果工作正常、程序不需要修改，應將程序固化到 EPROM中，以防程序丟失。梯形圖程序設計：按下起動按鈕，輸入X0，電機以低速正轉(zhuǎn)，同時輸出Y4 和 Y5。按下 2 速按鈕，輸入 X1，其他調(diào)速按鈕均無信號輸入，電機以中速正轉(zhuǎn)，輸出 Y6。按下 3 速按鈕，輸入 X2，其他調(diào)速按鈕均無信號輸入，電機轉(zhuǎn)速得到疊加，輸出 Y5 和 Y6。.按下 4 速按鈕，輸入 X3，其他調(diào)速按鈕均無信號輸入，電機以高速正轉(zhuǎn)，輸出

15、 Y7。按下 5 速按鈕，輸入 X4，其他調(diào)速按鈕均無信號輸入，電機轉(zhuǎn)速得到疊加，輸出 Y5 和 Y7。按下 6 速按鈕，輸入 X5，其他調(diào)速按鈕均無信號輸入，電機轉(zhuǎn)速得到疊加，輸出 Y6 和 Y7。按下 7 速按鈕，輸入 X6，其他調(diào)速按鈕均無信號輸入，電機轉(zhuǎn)速得到疊加，輸出 Y5和 Y6和 Y7。.五、調(diào)試過程與結(jié)果運用 GX Works2(三菱系列 PLC編程軟件 ) 編寫的梯形圖程序，編譯無錯誤后將程序?qū)氲?PLC中。程序編寫完后首先要根據(jù) PLC的類型在對其類型進行修改， 如：FX3U，這是我們使用的型號； 其次要確定 PLC的數(shù)據(jù)線是否有用， 在培訓過程中我們使用三菱 PLC的小

16、組的數(shù)據(jù)線只有唯一一根是有用的， 所以當時同學之間的互相幫助讓我感觸良深；接著就要連接目標，確定 COM端口，保證電腦與 PLC的相連；最后在線對 PLC寫入程序，執(zhí)行。六、總結(jié)與體會這次試驗做的是 PLC在多段系統(tǒng)的調(diào)速，收獲到的東西真的是不少 , 其實一開始我們的課題是想做關(guān)于風機節(jié)能，可能由于自身原因，怎么也搞不起來，這是后來重新尋找的課題。在設計過程中，要完整的完成這次設計主要在三個方面，一個是對于變頻器的了解，另一個是對于可編程控制器的了解，還有一個就是對于將二者靈活運用。為了讓自己能很好的完成這次設計，我把老師給我們的變頻器資料仔細看了一遍，對于變頻器有了比較清楚的認識，也在網(wǎng)上查閱了一些關(guān)于 PLC的資料，加深了對于PLC的學習。在最后運行的時候，電機是成功轉(zhuǎn)了，就是在頻率上面沒有任何變化，只能請教老師，老師耐心地講解了參數(shù)設置， 我發(fā)現(xiàn)我們有一個漏掉了，后來補上，再按下運行，控制速度，成功了！在這次設計中，還有一個很大的收獲，那就是要把自己學到的知識用本子記下來，這樣急用的時候還有幫助，這是積累經(jīng)驗的好辦法，感老師！學習永無止境，自己應該更加努力，不斷的學習。七、參考資料1侯文霞 .變頻調(diào)速技術(shù)在中央空調(diào)控制中的應用J.機床電器 .2002第二期 .2 常. PLC 編程及應用 M. ：機械工業(yè) ,2005.3 馬小軍 . 可編程控制器及其應用 .: 東南大學