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1、基于PLC的三相交流异步电机变频调 速系统设计 指导教师：郑高安 姓名：杨骏捷 班级：机电09-2班 学号：200931072 本课题设计的背景 目前，变频调速已被公认为是最理想、最有发展前景的调速方式之 一，采用变频器构成变频调速传动系统的主要目的，一是为了满足提高 劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改 善生活环境等要求；二是为了节约能源、降低生产成本。用户根据自己 的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。 随着变频技术的不断发展，交流电动机变频技术也日趋完善，各种复杂 控制技术在变频器技术中逐步应用，使变频器的性能不断提高，而且应 用范围也越来越广。变频器现
2、不但在传统的电力拖动系统中得到了广泛 的应用，而且几乎已经扩展到了工业生产的所有领域，尤其在空调、洗 衣机、电冰箱等家电产品中的应用。 本设计的主要内容 本次设计就是基于PLC的变频器调速系统。将现在应用最广泛的PLC和 变频器综合起来主要功能实现了变压变频调 速。电机的正反转，加减速以 及快速制动等。 (1) 根据控制要求选定变频调速的控制方式； (2) 设计变频调速系统的硬件和软件； (3) 变频器调试系统安装与调试； (4)对变频器和PLC进行选型； 设计方案的确定 一、控制方式:开环控制是最简单的一种控制方式，它所具有的特点是， 控制量与被控制量之间只有前向通路而没有反向通路。 二、P
3、LC的选型：采用的是西门子S7-200 CPU224 AC/DC/RLY 的PLC 三、变频器选型：采用的是西门子MM420变频器，主要采用U/F控制 四、电动机选型：笼型的三相交流异步电动机，型号：WDJ26；电压： 380V；接法：三角形接法；转速：1430r/min; 功率：40W电流：0.2A ；频率：50HZ；绝缘等级：E。 S7-200 PLC 介绍 S7-200的可靠性高，可以用梯形图语句表功能块图三种语言来编程。它的指 令丰富，指令功能强，易于掌握，操作方便，内置有高速计数器、高速输出 、PID控制器、RS-485通信/编程接口、PPI通信协议、MPI通信协议和自由端 口模式通
4、信功能，最大可以扩展到248点数字量I/O或35路模拟量I/O，最多有 30多KB的程序和数据存储空间。 MM420变频器 主电路部分 1.整流器：它的作用是把工频电源变换成直流电源。 2.逆变器：与整流器的作用相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交 流功率。逆变器的结构形式是利用6个半导体开关器件组成的三相桥式逆变器 电路。通过有规律的控制逆变器中主开关的导通和断开，可以得到任意频率 的三相交流输出波形。 3.平波回路（中间直流环节）：由于逆变器的负载为三相交流异步电动机，属 于感性负载。无论三相交流异步电动机处于电动状态还是发电状态，起始功 率因数总不会等于1。因此，在中间直流环节和
5、三相交流异步电动机之间总会 有无功功率的交换，这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件电容器或 电感器来缓冲，所以中间直流环节实际上是中间储能环节。 4.控制回路 ：控制回路常由运算电路，检测电路，控制信号的输入、输出电 路，驱动电路和制动电路等构成。其主要任务是完成对逆变器的开关控制， 对整流器的电压控制，以及完成各种保护功能。控制方式有模拟控制或数字 控制。 MM420变频器内部结构图 从图中可以看出，主要组成部分包括一下几 个方面： 电路单元 主电路单元包括整流器和逆变器两个主要功 率变换单位 驱动控制单元 驱动控制单元主要作用是产生逆变器开关管 的驱动信号，受中央处理单元控制 中央处理器
6、 中央处理器用来处理各种外部控制信号、内 部检测信号以及用户对变频器的参数设定信 号等，然后对变频器进行控制，是变频器的 控制中心。 保护与报警单元 主要通过对变频器的电压、电流、温度等信 号的检测，出现异常或故障时候，该单元将 改变或关断逆变器的驱动信号，使变频器停 止工作，实现对变频器的自我保护。 参数设定与监视单元 该单元主要由操作面板组成，用于对变频器 的参数设定和监视变频器当前的运行状态 三相交流异步电动机的组成 三相交流异步电动机的基本结构都由定子和转子这两大基本部分组成，在定 子和转子之间具有一定的气隙。此外，还包括端盖、轴承、接线盒、吊环等 其他附件。 变频器在调速系统中的优点
7、 1控制电机的启动电流；2降低电力线 路的电压波动；3启动时需要的功率更低 ；4可控的加速功能；5可调的运行速 度；6可调的转矩极限；7受控的停止 方式；8节能；9可逆运行控制；10 减少机械传动部件。 变频调速系统电路设计 由图可知通过切断开关的通断来控制PLC输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2的不同组合 来控制变频器的不同的频率。 MM420变频器参数设定 变频器调试系统安装与调试 1.变频器的安装 （1）安装变频器的场所应具备以下的条件： 无易燃、易爆、腐蚀性气体和液体，粉尘少。 结构房或电气室应湿气少、无水浸。 应具备通风口或换气装置，以排出变频器产生的热量 应与高次谐波和无线电干扰影
8、响的装置隔离 （2）安装方式 应该垂直安装，不可倒置或平放安装。 变频器的安装底板与背面须为耐温材料。 安装在柜内时，一定要注意通风散热。 2.变频器的布线 （1）主电路的布线要注意的是变频器的输入端和输出端不允许接错 （2）控制电路布线 要尽量远离主电路，至少在100mm以上；尽量不和主电路交叉，如果交叉， 应采取垂直交叉的方式。 （3）变频器接地 应将接地端子与大地相接。 变频器和其他设备或多台设备一起接地时，每台设备应分别与大地相接。 尽可能缩短接地线，接地电阻应小于或等于国际标准规定值。 如图所示 接线图 （1）变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立，或在变频器和其 他用电设备的输入侧安装隔离变压器，切断谐波电流 （2）在变频器输入侧与输出侧串接合适的电抗器或安装谐波滤波器。 （3）电动机与变频器之间电缆应穿钢管敷设或用铠装电缆，并与其他弱电信 号在不同的电缆沟分别敷设，避免辐射干扰。 （4）信号线采用屏蔽线 （5）变频器使用专用接地线，且用粗地线，邻近其他电器设备的地线必须与 变频器配线分开，使用短线 3.变频器抗干扰 谢谢
