plc与变频器控制电机

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1、 1渤 海 船 舶 职 业 学 院毕 业 设 计 ( 论 文 ) 题 目:变频器与 PLC 控制电机运行年级专业:电气工程(船舶电气)系姓 名:刘俊亮 学号：11G31502论文完成时间：2014/5/21 2摘要随着生活水平逐渐提高，节能环保的观念越来越深入人心。回望过去 30 年在变频器上的研发，总结我们投入变频器运用于各行业的实际运用中，随着高性能微解决器的运用以及河南变频器维修掌握技巧的开展，变频器的性能价钱比越来越高，体积越来越小，很多技术先进的公司一直以进步牢靠性为追求完成变频器，为使其更小型轻量化、高性能化和多功用化以及无公害化而做着新的挑战。变频器性能的优劣，一要看其输出交换电

2、压的谐波对电机的影响，二要看对电网的谐波净化和输出功率因数，三要看自身的能量损耗(即效力)如何。变频器还在一直的进步，各厂家都在寻求卓着，这也才是推进行业开展的前提，只有企业永远向前看，行业自但是然会更好。变频器是静止掌握体系中的功率变换器。当今的静止掌握体系是蕴含多种学科的技巧范畴，总的开展趋向是：驱动的交换化，功率变换器的高频化，掌握的数字化、智能化和网络化。因而，变频器作为体系的主要功率变换部件，供给可控的高性能变压变频的交换电源而得到迅猛开展。于此同时 PLC 的发展也是非常令人惊讶的，20 世纪 70 年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使 PLC 增加了运算、数据传

3、送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的 PLC 为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物 20 世纪 70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使 PLC 增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的 PLC 为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物 。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为 Programmable Logic Controller（PLC） 。20 世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的

4、特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。关键词：工作原理，运行方式，基本操作 3目 录摘要1 发 展 前 景 .12 变 频 器 控 制 电 机 .42.1 变 频 器 的 工 作 原 理 42.2 变 频 器 控 制 电 机 的 正 反 转 52.3 变频器控制电机多段运行 72.4 变频器控制三台电机 93 PLC 控 制 设 计 .113.1 PLC 的简介 113.2 PLC 控制电机的正反转 133.3 PLC 控制电机多段运行 143.4 PLC 控制步进电机 184 设 计 体 会 .26参 考 文 献 .27 41 发展前

5、景随着人们的生活水平逐渐提高，节能环保的观念越来越深入人心。回望过去 30 年在变频器上的研发，总结我们投入变频器运用于各行业的实际运用中，随着高性能微解决器的运用以及河南变频器维修掌握技巧的开展，变频器的性能价钱比越来越高，体积越来越小，很多技术先进的公司一直以进步牢靠性为追求完成变频器，为使其更小型轻量化、高性能化和多功用化以及无公害化而做着新的挑战。变频器性能的优劣，一要看其输出交换电压的谐波对电机的影响，二要看对电网的谐波净化和输出功率因数，三要看自身的能量损耗(即效力) 如何。变频器还在一直的进步，各厂家都在寻求卓着，这也才是推进行业开展的前提，只有企业永远向前看，行业自但是然会更好

6、。变频器是静止掌握体系中的功率变换器。当今的静止掌握体系是蕴含多种学科的技巧范畴，总的开展趋向是：驱动的交换化，功率变换器的高频化，掌握的数字化、智能化和网络化。因而，变频器作为体系的主要功率变换部件，供给可控的高性能变压变频的交换电源而得到迅猛开展。20 世纪 70 年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使 PLC 增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的 PLC 为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物 。20 世纪 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 发展最快的时期，年增长率一直保持为 3040%。在这时期，PLC 在处理模拟

7、量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC 逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的 DCS系统。20 世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。如今很多公司厂房已经离不开他们的存在了。2 变 频 器 控 制 电 机2.1 变 频 器 的 工 作 原 理近年来，随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的发展，生产工艺的改进及功率半导体器件价格的降低，变频调速越来越被工业上所采用。

8、如何选择性能好的变频其应用到工业控制中。2.1.1 变频器的工作原理 交流电动机的同步转速表达式位： n60 f(1s)/p (1) 5式中 n异步电动机的转速；f异步电动机的频率；s电动机转差率；p电动机极对数。 由式(1)可知，转速 n 与频率 f 成正比，只要改变频率 f 即可改变电动机的转速，当频率 f 在 050Hz 的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。 2.1.2 变频器控制方式 低压通用变频输出电压为 380650V，输出功率为 0.75400kW，工作频率为 0400Hz，它的主电路都采

9、用交直交电路。其控制方式经历了以下四代。1、U/f=C 的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式： 其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。 2、电压空间矢量（SVPWM）控制方式 它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响

10、；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。3、矢量控制（VC）方式 矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1 相当于直流电动机的励磁电流；It1 相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。 4、直接转矩控制（DTC）方式 直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流

11、电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。 5、矩阵式交交控制方式 VVVF 变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交直交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生 6能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。为此，矩阵式交交变频应运而生。由于矩阵式交交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为 l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。其实质不是间接的控制电

12、流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。2.2 变 频 器 控 制 电 机 的 正 反 转2.2.1 控 制 要 求本次目的是了解变频器外部控制端子的功能，掌握外部运行模式下变频器的操作方法。要求如下：1、正确设置变频器输出的额定频率、额定电压、额定电流、额定功率、额定转速。2、通过外部端子控制电机启动/停止、正转/反转，打开“K1” 、 “K3”电机正转，打开“K2”电机反转，关闭“K2”电机正转；在正转/反转的同时，关闭“K3”，电机停止。3、运用操作面板改变电机启动的点动运行频率和加减速时间2.2.2 控 制 电 路 的 设 计首 先 是 实 训 设 备 ， 见 表 2-1表

13、2-1 实 训 设 备然 后 就 要 对 变 频 器 的 参 数 进 行 设 置 ， 见 表 2-2表 2-2 变 频 器 的 参 数序号 变频器参数 出厂值 设定值 功能说明1 P0304 230 380 电动机的额定电压( 380V )2 P0305 3.25 0.35 电动机的额定电流( 0.35A )3 P0307 0.75 0.06 电动机的额定功率( 60W )4 P0310 50.00 50.00 电动机的额定频率( 50Hz )5 P0311 0 1430 电动机的额定转速( 1430 r/min )6 P0700 2 2 选择命令源（ 由端子排输入 ）7 P1000 2 1

14、用操作面板（BOP）控制频率的升序号 名 称 型号与规格 数 量 备 注1 实训装置 THPFSM-2 12 实训挂箱 C10 13 导线 3 号/4 号 若干4 电动机 WDJ26 15 实训指导书 THPFSM-1/2 1 7降8 P1080 0 0 电动机的最小频率( 0Hz )9 P1082 50 50.00 电动机的最大频率( 50Hz )10 P1120 10 10 斜坡上升时间( 10S )11 P1121 10 10 斜坡下降时间( 10S )12 P0701 1 1 ON/OFF（接通正转/停车命令 1）13 P0702 12 12 反转14 P0703 9 4 OFF3（停

15、车命令 3）按斜坡函数曲线快速降速停车注:（1）设置参数前先将变频器参数复位为工厂的缺省设定值（2）设定 P0003=2 允许访问扩展参数（3）设定电机参数时先设定 P0010=1(快速调试),电机参数设置完成设定P0010=0(准备)2.2.3 电路的设计变频器的外部接线如图 2-1 所示。图 2-1 变频器外部接线图操作步骤：1、检查实训设备中器材是否齐全。2、按照变频器外部接线图完成变频器的接线，认真检查，确保正确无误。3、打开电源开关，按照参数功能表正确设置变频器参数4、打开开关“K1” ，电机正转。5、关闭开关“K1” ，打开开关“K2” ，电机反转。6、打开开关“K3” ，电机停止。2.3 变频器控制电机多段运行 82.3.1 控制要求本次实验的要求是：1、正确设置变频器输出的额定频率、额定电压、额定电流、额定功率、额定转速。2、通过外部端子控制电机启动/停止、正转/反转，打开“K1” 、 “K3”电机正转，打开“K2”电机反转，关闭“K2”电机正转；在正转/反转的同时，关闭“K