基于PLC的變頻調(diào)速系統(tǒng)設計課程設計

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1、《電氣控制與PLC》課程設計說明書基于PLC的變頻調(diào)速系統(tǒng)設計ThevariablefrequencyspeedregulationsystembasedonPLCdesign摘要本文主要介紹了研究和設計的基于可編程控制器的變頻調(diào)速系統(tǒng)的成果，在本次的設計中，我的設計系統(tǒng)主要由PLC、變頻器、電動機等幾部分組成。經(jīng)過本次設計和研究，使我對所有器件有了新的認識，尤其對PLC有了更多的了解：PLC是能進行行邏輯運算，順序運算，計時，計數(shù)，和算術(shù)運算等操作指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程的工業(yè)計算機。首先我們查閱各個器件的資料，先對其有個明確的認識，然后通過

2、老師的指點明白了整個系統(tǒng)的大概工作原理框圖后，通過學習資料與老師指點將硬件設備連接成功。本文綜合應用電子學與機械學知識去解決基于可編程控制器的變頻調(diào)速系統(tǒng)，本次設計選用三相異步交流電機，而PLC和交流電機無論在工業(yè)還是生活中都是應用最廣，因此本次設計具有相當?shù)膶嵱脙r值。關(guān)鍵詞PLC；變頻器；電動機；調(diào)速《電機與拖動》課程設計目錄1引言11.1概述11.2設計內(nèi)容12系統(tǒng)的功能設計分析和總體思路22.1系統(tǒng)功能設計分析22.2系統(tǒng)設計的總體思路23PLC和變頻器的選擇33.1PLC的概述33.1.1PLC的基本結(jié)構(gòu)33.1.2PLC的工作原理53.1.3PLC的型號選擇63.2變頻器的選擇

3、和參數(shù)設置63.2.1變頻器的選擇63.2.2變頻調(diào)速原理73.2.3變頻器的工作原理83.2.4變頻器的快速設置84開環(huán)控制設計及PLC編程94.1硬件設計94.2PLC軟件編程104.2.1設計步驟104.2.2系統(tǒng)流程框圖104.2.3程序的主體114.2.4控制程序T形圖115PLC系統(tǒng)的抗干擾設計175.1?變頻器的干擾源175.2干擾信號的傳播方式175.3?主要抗干擾措施185.3.1電源抗干擾措施185.3.2硬件濾波及軟件抗干擾措施185.3.3接地抗干擾措施18結(jié)論與心得19參考文獻20附錄21《電機與拖動》課程設計1引言1.1概述調(diào)速系統(tǒng)快速性、穩(wěn)定性、動態(tài)性能好是

4、工業(yè)自動化生產(chǎn)中基本要求。在科學研究和生產(chǎn)實踐的諸多領(lǐng)域中調(diào)速系統(tǒng)占有著極為重要的地位特別是在國防、汽車、冶金、機械、石油等工業(yè)中，具有舉足輕重的作用。調(diào)速控制系統(tǒng)的工藝過程復雜多變，具有不確定性，因此對系統(tǒng)要求更為先進的控制技術(shù)和控制理論。可編程控制器（PLC）可編程控制器是一種工業(yè)控制計算機，是繼續(xù)計算機、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動裝置。它具有抗干擾能力強，價格便宜，可靠性強，編程簡樸，易學易用等特點，在工業(yè)領(lǐng)域中深受工程操作人員的喜歡，因此PLC已在工業(yè)控制的各個領(lǐng)域中被廣泛地使用。1.2設計內(nèi)容（1）利用西門子S7-200PLC、EM235、西門子MM420變頻器等硬

5、件設計一個變頻系統(tǒng)，可以控制電動機的正反轉(zhuǎn)和停止，另外能夠平滑地調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速；(2)用MCGS上位機軟件界面給出頻率設定值。2系統(tǒng)的功能設計分析和總體思路2.1系統(tǒng)功能設計分析隨著電力電子技術(shù)以及控制技術(shù)的發(fā)展，交流變頻調(diào)速在工業(yè)電機拖動領(lǐng)域得到了廣泛應用；可編程控制器PLC作為替代繼電器的新型控制裝置，簡單可靠，操作方便、通用靈活、體積小、使用壽命長且功能強大、容易使用、可靠性高，常常被用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和設備的控制；組態(tài)軟件技術(shù)作為用戶可定制功能的軟件開發(fā)平臺工具，可實現(xiàn)顯示電機轉(zhuǎn)速，可實現(xiàn)遠程調(diào)速控制，在PC機上可開發(fā)友好人機界面，通過PLC可以對自動化設備進行“智能”控制。在此

6、，本次設計就是基于PLC的變頻器調(diào)速系統(tǒng)。將現(xiàn)在應用最廣泛的PLC和變頻器綜合起來主要功能實現(xiàn)了變壓變頻調(diào)速。電機的正反轉(zhuǎn)，加減速以及快速制動等。因此，該系統(tǒng)必須具備以下三個主體部分：控制運算部分、執(zhí)行和反饋部分。控制運算主要由PLC和變頻器來完成；執(zhí)行元件為變頻器和電機；反饋部分主要為速度反饋。2.2系統(tǒng)設計的總體思路系統(tǒng)主要由三個部分構(gòu)成，即可編程邏輯控制器件PLC、變頻器和電機。首先通過設置給定輸入給PLC，再通過PLC控制變頻器，再經(jīng)由變頻器來控制電機，隨后將電機的轉(zhuǎn)速反饋給PLC，經(jīng)比較后輸出給變頻器從而實現(xiàn)無靜差調(diào)速。具體如下圖所示：-速度給定速度反饋信號+PLC（PID）變

7、頻調(diào)速系統(tǒng)電機圖2-1速度閉環(huán)控制的機構(gòu)控制圖3PLC和變頻器的選擇3.1PLC的概述3.1.1PLC的基本結(jié)構(gòu)可編程序控制器簡稱為PLC（ProgrammableLogicController）主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。（如下圖3-1所示）圖3-1PLC控制系統(tǒng)示意圖可編程序控制器實際上是一種工業(yè)控制計算機，它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機控制系統(tǒng)相似，甚至與之無異。可編程序控制器主要由CPU（中央處理單元）、存儲器