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1、 常州轻工职业技术学院电子电气工程系毕业设计CZILI毕业设计(论文)说明书常州轻工职业技术学院题 目 PLC与变频器多段速度控制系统的设计 姓 名 学 号 1036623116 班 级 10自动试点班 指导教师 职 称 副 教 授 日 期 2013年5月 中文摘要本文主要简介了可编程控制器与变频器在现代工业调速方面的应用。着重讲解了多段调速的使用。硬件上使用的是三菱可编程控制器中的FX3U-48M和三菱变频器。如今，变频调速已被公认为是最理想、最有发展前途的调速方式之一，采用变频器构成变频调速传动系统能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。变
2、频器的作用是改变交流电机供电的频率和幅值，因而改变其运动磁场的周期，达到平滑控制电动机转速的目的。变频调速器调速不仅操作方便，故障率低，且节能效果明显，优于调压调速、变级调速、滑差调速、串级调速、整流子调速和液力偶合器调速等。并且变频调速在电动机运行时很容易实现电动机的正、反转。只需要改变变频器内部逆变管的开关顺序，即可实现输出换相，也不存在因换相不当而烧毁电动机的问题。通过可编程控制器来控制变频器调速，是现代工业应用最为广泛的调速方法之一，所以本文主要研究的就是通过可编程控制器来控制变频器改变交流电机供电的频率和幅值，从而改变其运动磁场的周期，达到平滑控制电动机转速的目的。关键词：可编程控制
3、器，变频器，工业调速，变频调速ABSTRACTThis paper mainly introduces the programmable controller and inverter in modern industrial control applications.Focused on multiple segments using.The hardware is used on Mitsubishi programmable controller in FX3U-48M and Mitsubishi inverter.Nowadays, VVVF has been recognized
4、as the most ideal, the most promising control one way, using PLC variable frequency speed control system can meet the needs of improving labor productivity, improve product quality, improve the degree of automation equipment, improve the quality of life and improve the living environment and other r
5、equirements.Inverter AC motor power supply is used to change the frequency and amplitude, and thus change its motion magnetic cycle, so as to achieve the smooth control of motor speed to.Frequency conversion speed governor has the advantages of convenient operation, low failure rate, and has obvious
6、 energy-saving effect, better than the voltage regulating speed, variable speed control, slip control, cascade control, speed control and hydraulic coupler speed commutator.And variable frequency speed regulation in the motor run time is easy to achieve the motor is, reverse.Only need to change the
7、frequency converter inverter tube inside the switching sequence, you can achieve the output exchange phase, there is no improper burning of the electric motor by phase change problems.Through the programmable controller to control the frequency converter, is a modern industrial application is most w
8、ide speed regulation method, so this paper mainly studies is that through the programmable controller to control the frequency converter to change the frequency and amplitude of the AC motor power supply, so as to change the moving magnetic field cycle, so as to achieve the smooth control of motor s
9、peed to.Keywords: Programmable controller, inverter, industrial control, variable frequency speed regulation目 录第一章 概述61.1 课题背景61.1.1 PLC的发展历程61.1.2 PLC的分类61.1.3 PLC的应用领域81.1.4 变频器基本原理与应用81.2 课题的目的和意义91.2.1 课题的目的91.2.2 课题的意义111.3 课题任务及要求111.3.1 课题的主要任务121.3.2 课题的主要要求12第二章 设计内容简介132.1 课题目前研究及应用现状132.2
10、 设备的结构分析13第三章 PLC实现的过程153.1 工作流程153.1.1 工作过程叙述153.1.2 工作过程示意图153.2 PLC的I/O分配表153.3 PLC控制的设备清单及原理图173.3.1 元器件设备清单173.3.2 PLC控制的原理图173.4 梯形图及程序指令表183.4.1 梯形图183.4.2 程序指令表23第四章 控制装置的柜屛设计及安装调试274.1 元件安装图274.2 控制柜与操作屏设计图28参考文献30致谢31第一章 概述1.1 课题背景 可编程逻辑控制器，英文称Programmable Logic Controller，简称PLC，它是一个以微处理器为
11、核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计， PLC由CPU，存储器、I/0接口、内嵌的精简高效操作系统组成。用户可以根据自己的需要配置（扩展）自己的I/0(输入、输出)的类型及数量，用户按自己的控制需求编写控制程序下载到PLC的存储器内，PLC在运行的时候，PLC内的操作系统能运行用户的程序，根据用户程序通过输入端子完成输入信号（开关、触点、传感器等）的读取，并进行处理运算，把运算处理的结果输出到输出端子，以控制用户的执行机构（阀门、线圈、指示灯等）。从而完成用户所需的控制功能。它内部采用的可编程存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用
12、户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。1.1.1 PLC的发展历程20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。 世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。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在处理模拟量能
13、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。PLC自从生产至今，虽然只有短短的40多年，单它在机械、冶金、化工、轻工、纺织等行业已得到了广泛的应用，而微电子技术、信息技术的高速发展，则为PLC的发展提供了技术保证。为了适应信息技术的发展与工厂自动化的需要，PLC的功能不断地开发与完善。P
14、LC在继续提高CPU运算速度、位数的同时，开发了适用于过程控制、运动控制的特殊功能与模块，应用范围开始拓展到工业自动化的全部领域。1.1.2 PLC的分类可编程序控制器产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。对 PLC 的分类，通常根据 其结构形式的不同、功能的差异和I/O 点数的多少等进行大致分类。 1 按结构形式分类 根据 PLC 的结构形式，可将 PLC 分为整体式和模块式两类。（1）整体式 PLC 整体式 PLC 是将电源、CPU、I/O 接口等部件都集中装在 一个机箱内， 具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型 PLC 一般采用这种 整体式结构。整体式 PLC 由不同 I/O 点数的
15、基本单元（又称主机）和扩展单元 组成。基本单元内有 CPU、I/O 接口、与 I/O 扩展单元相连的扩展口，以及与编 程器或 EPROM 写入器相连的接口等。 扩展单元内只有 I/O 和电源等， 没有 CPU。 基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式 PLC 一般还可配备特殊 功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。 （2）模块式 PLC 模块式 PLC 是将 PLC 各组成部分，分别作成若干个单独的模块，如 CPU 模块、I/O 模块、电源模块（有的含在 CPU 模块中）以及各种 功能模块。模块式 PLC 由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的 插座上。这种
