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1、绍兴文理学院电气控制课程设计（自动化13级）电机闭环调速目录1设计任务及背景31.1务要求31.1 课题背景32电机控制总体方案52.1 总体方案设计52.2 原理图设计53器件简介63.1 PLC概述63.2 PLC工作原理63.3 PLC功能特点73.4 变频器的综合技术特性73.5 变频器安装83.6 主回路端子（220V等级）93.7 标准接线图103.8 控制回路配置及配线113.9 4.5变频器参数设定114PLC程序设计124.1 电机正反转设计：124.2 5.2电机速度下达程序设计124.3 电机测速程序设计134.4 D/A电压模块设置134.5 电压反馈补偿145触摸屏设
2、计145.1 初始界面145.2 主界面155.3 PID调节界面166元器件清单167实物图178遇到的问题188.1 触摸屏的原理图的设计188.2 接实物图188.3 PLC程序问题189个人体会1810参考文献1918绍兴文理学院1 设计任务及背景1.1 务要求有一交流电动机，通过威纶屏输入转速，控制电机的转速，并检测电机的转速。1根据设计要求，设计电机控制系统方案；2完成控制原理图设计；3选用元器件和编制元器件目录清单；4编写控制程序框图；并编写相应的程序；5编写设计说明书，其中包括系统参数，设计过程及操作使用说明等；6器件选型，并编制各种材料定额清单。2 电机控制总体方案2.1 总
3、体方案设计本次设计需要一台交流电动机，电动机的转速由人为控制，通过在威纶屏上输出理想的转速，下达转速控制plc，plc控制invt变频器，由变频器控制交流电动机转动。再测出转速传送到plc，形成一个开环控制。 21 设计方案2.2 原理图设计交流电机变频闭环调速设计系统控制对象为三相异步电动机，由变频器控制电机的电压。电机的起停由变频器的面板控制，频率通过串行口由PLC发送。电机的转速由接近开关测量，即在单位时间内由PLC计算接近开关的闭合次数，算出的频率与设定的频率比较，若不一样，则给定频率再乘上一个比例系数重新与变频器进行通讯。每隔1分钟再进行转速的测量。PLC外接220V电源，通过RDA
4、、SDA口与变频器的RS485(+)、（-）端口连接用于通讯。接近开关接24V电压，信号端口接中间继电器，继电器的公共端接PLC输入端口的COM。图2-2 传统电气原理图设计3 器件简介3.1 PLC概述可编程逻辑控制器，是一种采用一类可编程的存储器，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。可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：中央处理单元(CPU)、存储器、输入输出接口电路、功能模块、通信模块。3.2 PLC工作原理当可编程逻辑控制器投
5、入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。输入采样阶段、用户程序执行阶段、输出刷新阶段。3.3 PLC功能特点1.使用方便，编程简单。2.功能强，性能价格比高。3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强。4.可靠性高，抗干扰能力强。5.系统的设计、安装、调试工作量少。6.维修工作量小，维修方便3.4 变频器的综合技术特性l 输入输出特性u 输入电压范围：380/220士15%u 输入频率范围：4763HZu 输出电压范围：0额定输入电压u 输出频
6、率范围：0400HZl 外围接口特性u 可编程数字输入：7路开关量输入，1路高速脉冲输入。支持PNP、NPN双极性光耦隔离输入u 可编程模拟量输入：AI1：-1010V输入，AI2:010V或020mA输入u 可编程开路集电极输出：1路输出（开路集电极输出或告诉脉冲输出）u 继电器输出：2路输出u 模拟量输出：2路输出，分别可选0/420mA或010Vl 技术性能特性u 控制方式：V/F控制，开环矢量控制（SVC）u 过载能力：150%额定电流60s；180%额定电流10su 调速比：1:100（SVC）u 载波频率：115.0kHZl 功能特性u 频率设定方式：数字设定、模拟量设定、脉冲频率
7、设定、串行通讯设定、多段速及简易PLC设定、PID设定等，可实现设定的组合和方式切换u PID控制功能u 简易PLC、多段速控制功能：16段速控制u 摆频控制功能u 瞬时停电不停机功能u 转速追踪再启动功能：实现对旋转中的电机的无冲击平滑起动u “QUICK/JOG”键功能：用户自由定义的多功能快捷键u 自动电压调整功能：当电网电压变化时，能自动保持输出电压恒定u 提供多种故障保护功能：过流、过压、欠压、过温、缺相、过载等保护功能3.5 变频器安装变频器应安装在室内、通风良好的场所，一般应垂直安装。选择安装环境时，应注意以下事项：1. 环境温度要求在-1040的范围内，超过40以上须降额使用，
8、最高不超过50。超过40环境温度，每升高1，降额4%。2. 空气的相对湿度=90%,无凝露。3. 变频器安装在海拔高度1000m以下时，可以运行在其额定功率，当海拔高度超过1000m后，变频器功率需要降额，具体降额幅度如下图所示：41安装海拔高度与变频器降额曲线4. 安装在振动小于5.8米/秒2（0.6g）的场所；5. 避免安装在阳光直射的场所；6. 避免安装在多尘埃、金属粉末的场所；7. 严禁安装在有腐蚀性、爆炸性气体场所；8. 如有特殊安装要求，请事先咨询和确认。9. 安装间隔及距离要求下图4-2所示。42变频器安装间隔 3.6 主回路端子（220V等级）（+）PB（）LNUVWPOWER
9、MOTOR图4-3 主回路接线端子图（45.5KW）主回路端子的功能说明如下表所示：端子名称 功能说明L、N 两相交流输入端子 (+)、（） 外接制动单元预留端子 (+)、PB 外接制动电阻预留端子U、V、W 变频器三相交流输出端子 安全接地端子 43端子说明表3.7 标准接线图44标准接线图3.8 控制回路配置及配线45变频器回路接线图3.9 4.5变频器参数设定变频器参数设定如下表：功能码名称参数详细说明设定值P0.01运行指令通道0：键盘指令通道1：端子指令通道2：通讯指令通道2P0.07A频率指令选择0：键盘设定1：模拟量AI1设定2：模拟量AI2设定3：高速脉冲HDI设定4：简易PL
10、C程序设定6：PID控制设定06P0.08B频率指令选择0：模拟量AI1设定1：模拟量AI2设定2：高速脉冲设定（HDI）0P0.10设定源组合方式0：A 2：A+B1：B24 PLC程序设计4.1 电机正反转设计：图5-1 电机正反转梯形图说明：当M5与M6息合时 电机启动（即Y3表示电机的正传），当按下X4时电机正转（Y2表示正转），按下X2时电机反转（Y3表示电机反转）。按下X3电机停止转动。Y2Y3形成互锁。4.2 5.2电机速度下达程序设计51电机速度下达梯形图说明: 此程序为台达DVP-12SA2的RS-485通讯，首先设置通讯格式H87(7位，偶校验，波特率9600，停止位1位)
11、，然后设置相关辅助寄存器及通讯协议，此处校验为CRC校验，有专门指令CRC进行计算。 4.3 电机测速程序设计52电机测速梯形图说明： SPD指令是用来进行脉冲计数的，我们通过计数两秒内脉冲的个数来计算电机的转速（r/min）。4.4 D/A电压模块设置说明：用了TO指令对电压模块进行与PLC对接，并设置其模式（模式0），并通过寄存器D103的参数写入来达到我们的控制目的 。4.5 电压反馈补偿说明：预期转速（D11）与实际转速(D100)总有误差，通过对误差的计算转换成相应的电压（D103）补偿，来达到对速度的补偿。5 触摸屏设计5.1 初始界面 61触摸屏初始界面图说明：使用威纶屏的设计软
12、件EB8000设计的触摸屏初始界面，主要用到了功能键、窗口切换设置、图库设置选择、按键声音设置选择。5.2 主界面62 触摸屏主界面设计说明：使用威纶屏的设计软件EB8000设计的触摸屏主界面，主要用到了数值输入，位状态输入，功能键设置，声音、图片及文字设计。点击初始界面的“进入”，跳转到触摸屏主界面，如下图所示：5.3 PID调节界面 63 PID 调节界面6 元器件清单元器件名称型号（规格）数量交流接触器CJX2-9101中间继电器CDZ9-52P2开关常开、常闭2熔断器2通讯编程电缆SC-091威纶屏下载线1直流电源5V1控制电箱1变频器invt英威腾CHF100A系列1交流电机1触摸屏
13、i系列1实训导线若干D/A电压模块DVP-04AD17 实物图8 遇到的问题下面我对这次实训做了一下经验总结：8.1 触摸屏的原理图的设计1触摸屏的程序设计上我遇到了许多问题。程序下载不了：显示的错误是触摸屏密码错误，遇到这种情况需要重启触摸屏，并在其右下角的功能界面点设置，在弹出的密码框中输入密码，初始密码6个111111进行校正匹配。 8.2 接实物图1接实物图我遇到了很多问题主要是不知道一些器件的用法。交流接触器，11个接口，顶部4对接口分别是四对常开开关，在其底下有3个接口，2个A2接口，一个A1接口。其原理是给A1和A2通220V交流电， 线圈受电吸合，使上面的4对接口导通。知其原理
14、就能知道其用法了。8.3 PLC程序问题1最难的便是485通讯协议，台达plc与英威腾变频器通讯协议的特殊点便是其CRC校验码，一开始我们看到懵了，百度其原理，不太看的懂，下了个专门的计算器来计算，但这并不靠谱，并不能实现即时控制，要想即时控制必须要随时计算校验码，于是我们发现了CRC指令，得以解决了这个问题。 另一个问题便是D/A转换模块，这个模块一拿到手很难，但熟悉了就感觉很简单，只需要设定好模式，并了解模式的具体内容，把数据写进去，电压模块自然而然就运行了。9 个人体会 很喜欢这次课程实践，接触了很多东西，也学到了很多，尤其对变频器的通讯上，有了质的飞越，对plc编程的熟练程度也有了极大的提高，更重要的是亲自动手制作了电气箱，说实话，接线简单，接的整齐接的规范很难。对于调
