《毕业设计基于PLC与变频器的交流电机调速控制硬件系统设计与实现》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计基于PLC与变频器的交流电机调速控制硬件系统设计与实现（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 基于PLC与变频器的交流电机调速控制硬件系统设计与实现 完成日期： 指导教师签字： 答辩小组成员签字： 摘 要可编程控制器（PLC）是一种数字运算与操作的控制装置。PLC作为传统继电器的替代产品，广泛应用于工业控制的各个领域。由于PLC可以用软件来改变控制过程，并有体积小，组装灵活，编程简单，抗干扰能力强及可靠性高等特点，特别适用于恶劣环境下运行。随着电力电子技术以及控制技术的发展，交流变频调速在工业电机拖动领域得到了广泛应用；本文介绍了基于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频调速。首先通过设置给定输入给PLC，再通过PLC控制变频器，再经由变频
2、器来控制异步电机，控制运算主要由PLC和变频器来完成，执行元件为变频器和异步电机。关键词：电力电子；变频器；变频调速；交流电机AbstractProgrammable logic controller (PLC) is a digital computing and control device operation. PLC as a the traditional relay replacement products, widely used in all areas of industrial control. PLC software can be used to change cont
3、rol process, and small size, flexible assembly and programming is simple, strong anti-jamming capability and high reliability, especially suitable for harsh environments.With the development of power electronics technology and control technology, the AC frequency control has been widely used in the
4、field of industrial motor drag; programmable logic controller PLC as a new alternative relay control device, often used for field data collection and control equipment .This article describes the inverter speed control system based on PLC. Now the most widely used PLC and inverter together the main
5、function of frequency control. First set to the given input to the PLC, PLC control inverter to control the motor via the inverter control algorithms mainly by the PLC and inverter to complete the implementation of the components of the inverter and the motor.Key words：Power electronics;Converter; F
6、requency control;A-c machive目 录1概述12系统设计总体方案与功能分析12.1设计总体方案12.2系统功能23 PLC和变频器的型号选择33.1 PLC的选择33.2变频器的选择54硬件设计64.1变频器接线64.1.1变频器主电路接线64.1.2控制端子接线74.2变频器的操作及参数设置94.2.1变频器的操作说明94.2.2变频器的参数设置104.3 PLC的硬件接线114.4 PLC与变频器的连接124.5调速控制总电路135安装调试146总结14参考文献15致 谢16附 录1720 基于PLC与变频器的交流电机调速控制硬件系统设计与实现 1概述PLC就是可编
7、程控制器（Programmable logic Controller），国际电工委员会（International ElectricalCommittee）在1987年发布的PLC标准草案中对PLC做了这样的定义：一种数字运算操作的电子系统就是可编程控制器，主要是在工业环境下应用。PLC是在电气控制技术和计算机技术的基础上开发形成的，它以微处理器为核心，融入了自动化及计算机技术。PLC在世界范围内已广泛应用于工业生产，交通运输，生活娱乐等。PLC在工业中应用广泛，它的工作方式以及使用方便快捷。在硬件方面，接口比较容易，方便连接。此外，它还可以有很多实用功能，比如，它可以编入外围器件的故障自诊断
8、程序，可以让系统中除PLC以外的电路及设备也可以获得故障自诊断保护，并且也已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，有品种齐全的各种硬件装置供用户选用；在软件方面，PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。这种编程方法规律性强，容易掌握编程语言容易学习，较为简单，并且梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近。变频器是应用电力电子技术与变频技术和自动控制技术，通过改变三相异步电机工作电源频率来控制交流电动机转速的电力控制设备。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一1。采用变频器调速有以下优点提高了设备的自动化程度也提高了生产速度，可以最大的节约能源、降低生产成本。PL
9、C和变频器被广泛的应用在电力、冶金、矿物开采、化工、交通控制、机械加工和食品加工等诸多领域。本次课题将对S7-200PLC与台达变频器对交流电机调速控制系统进行研究。本文所研究的交流电机调速系统采用PLC来控制变频器调速。充分发挥可编程控制器的高可靠性、灵活性、通用性、扩展性等优点。通过PLC的开关量输入输出模块控制变频器的多功能输入端，从而改变三相异步电机工作电源频率，实现电动机的多级调速。2系统设计总体方案与功能分析2.1设计总体方案系统采用PLC控制变频器实现交流电动机启动、停止、正反转及各种转速的改变。系统主要由三个部分构成，即可控制部分PLC，执行部分变频器和三相异步交流电机，系统构
10、成框图如图2-1所示。首先通过设置给定输入给PLC，再通过PLC控制变频器，再经由变频器来控制电机。输入开关PLC变频器M图2-1系统主要构成图2.2系统功能随着电力电子技术以及自动控制技术的发展，交流变频调速在工业电机拖动领域得到了广泛应用5。PLC和变频器作为替代继电器的新型控制装置，可靠性高，抗干扰能力强，硬件配套齐全，功能完善，使用方便，体积小，重量轻，能耗低，使用寿命长且功能强大，常常被用于现场数据采集和设备的控制。本次设计就是基于PLC的变频器调速系统，首先通过设置给定输入给PLC，再通过PLC控制变频器，再经由变频器来控制电机。结合实际情况，我为系统设计了以下功能：（1）按下正转
11、按钮（I0.0）时，异步电机按变频器的旋钮设定频率进行正转。（2）按下反转按钮（I0.1）时，异步电机按变频器的旋钮设定频率进行反转。（3）按停止按钮（I0.3）时，电机在任何情况下都停止运转。频率（4）按下自动按钮（I0.2）时，可以使变频器按照自身设定程序自动循环运转。具体运转模式见图2-2。0Hz10Hz11Hz35Hz50Hz20HzP19P21P23P17P81P82P83 P84 P85 P86P87P22时间正转反转P8132HzP18P20P17图2-2变频器控制电动机运转模式（5）按下按钮（I0.4）时，电动机正转，使电机按照PLC设定程序自动循环运转。具体运转模式见图2-3
12、。0Hz频率时间10sP20P18P19P21P22P23P1712s15s20s8s17s15s10Hz20Hz32Hz35Hz50Hz11Hz图2-3 PLC控制电动机运转模式（6）按下按钮（I0.6）时，电动机按照PLC设定程序正反转交替循环运转。每15s交替一次，正转频率为35Hz，反转频率为20Hz。（7）变频器故障时（I0.5），即当交流电机驱动器侦测到有异常状况发生时，电动机停止运转。3 PLC和变频器的型号选择3.1 PLC的选择在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型，工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据2。在PLC型号的选择上，工艺流
13、程的特点和应用要求是设计选型的主要依据，同时综合了输入输出（I/O）点数、存储器容量、各项控制功能和机型的考虑以及性价比等各方面的因素，来确定PLC型号的选择。根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统9。PLC还有故障自诊断功能，可以让系统中除PLC以外的电路及设备也可以获得故障自诊断保护。PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。这种编程方法规律性强，容易掌握编程语言容易学习，较为简单，并且梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近。本次设计PLC输入点数在7个，输出点数6个。I/O点数估算时应考虑增加10%20%的余量，因此选择了S7-200 PLC/CPU224/14输入/10输出。由于控制较简单，对PLC存储容量、殊功能模块没有特殊要求。根据学校实验室现有设备，从中选择了S7-200 PLC/CPU224XP/14输入/10输出。S7-200 PLC具体型号见表3-1。表3-1 S7-200 PL
