plc課程設(shè)計(jì)-變頻調(diào)速控制

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1、第1章概述隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，這促進(jìn)了電氣傳動的技術(shù)革命。交流電機(jī)變頻調(diào)速是當(dāng)今節(jié)約電能，改善生產(chǎn)工藝流程，提高產(chǎn)品質(zhì)量，以及改善運(yùn)行環(huán)境的一種主要手段。變頻調(diào)速以其高效率，高功率因數(shù)，以及優(yōu)異的調(diào)速和啟制動性能等諸多優(yōu)點(diǎn)而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。1.1系統(tǒng)概述在現(xiàn)代工業(yè)和經(jīng)濟(jì)生活中，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)作為高新技術(shù)、節(jié)能技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域；由于PLC的功能強(qiáng)大、使用容易、可靠性高，常常被用來作為現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備的控制。組態(tài)軟件技術(shù)

2、作為用戶可定制功能的軟件平臺工具，在工控機(jī)上可開發(fā)出友好的人機(jī)界面，通過PLC可以對自動化設(shè)備進(jìn)行“智能化”控制。在本課題的系統(tǒng)中，考慮到電機(jī)的啟動、運(yùn)行、調(diào)速和制動的特性，因此采用高功能性控制的通用變頻器對電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，此變頻器的S型加減速功能和轉(zhuǎn)矩提升功能，能很好的解決轉(zhuǎn)速之間的切換和啟動問題。系統(tǒng)中由PLC完成數(shù)據(jù)的采集和對變頻器、電機(jī)等設(shè)備的控制任務(wù)?；赑LC的編程軟件采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，大量采用功能模塊重用，減少軟件的開發(fā)和維護(hù)。利用組態(tài)軟件良好的人機(jī)界面和通信能力及PROFIBUS總線技術(shù)，使工程師、操作人員可以在中央控制室的工控機(jī)

3、上方便的瀏覽現(xiàn)場的工業(yè)流程、實(shí)現(xiàn)變頻器的參數(shù)設(shè)置、故障診斷和電機(jī)的啟動和停止的控制；同時(shí)可以在現(xiàn)場進(jìn)行電機(jī)的啟動、停止及增減速等的操作。1.2PLC的概述可編程序控制器（PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)的工業(yè)控29制裝置，它的功能強(qiáng)，可靠性極高，編程簡單，使用方便，體積小巧，近年來在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，被譽(yù)為當(dāng)代工業(yè)自動化的主要支柱之一。PLC的功能包括邏輯控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、步進(jìn)（順序）控制、PID控制、數(shù)據(jù)控制、通信和聯(lián)網(wǎng)以及許多特殊功能模塊。PLC具有極高的可靠性，豐富的I/O接口模塊并且采用了模塊化結(jié)構(gòu)以適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要，系統(tǒng)的規(guī)模和

4、功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握，而且其安裝簡單，維修也方便，由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。適應(yīng)行強(qiáng)的可編程序控制器產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各硬件裝置功用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)?？删幊绦蚩刂破靼惭b接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。可編程序控制器有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和

5、交流接觸器?？删幊绦蚩刂破饔密浖娲罅康闹虚g繼電器、時(shí)間繼電器，僅剩下與輸和輸出有關(guān)的少量接下接線，一般為繼電器控制系統(tǒng)的十分之一到百分之一，因接觸不良造成的故障減少了很多?？删幊绦蚩刂破鞑扇×艘幌盗熊浖陀布垢蓴_措施，使之具有很強(qiáng)的抗擾能力，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，可編程序控制器以被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。雖然PLC問世時(shí)間不長，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC也迅速發(fā)展，在發(fā)達(dá)的工業(yè)國家，PLC已經(jīng)廣泛應(yīng)用于所有的工業(yè)部門，隨著其性能價(jià)格比的不斷提高，應(yīng)用范

6、圍也不斷擴(kuò)大。主要用于：開關(guān)邏輯控制、運(yùn)動控制、閉環(huán)過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。1.4變頻器的簡介變頻器按照變換環(huán)節(jié)分為兩種：（1）交-交變頻器交-交變頻器是將工頻交流直接轉(zhuǎn)換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱直接式變頻器。（2）交-直-交變頻器29交-直-交變頻器是先將工頻交流電源通過整流器變換成直流，再通過逆變器變換成可控頻率和電壓的交流。由于這類變壓變頻器在恒頻交流電源和變頻交流輸出之間有一個“中間直流環(huán)節(jié)”所以又稱間接式的變壓變頻器。交-直-交變頻器的工作原理是把工頻交流電通過整流器變成平滑直流，然后利用半導(dǎo)體器件組成的三相逆變器，將直流電變成可變

7、電壓和可變頻率的交流電。利用變頻器可以根據(jù)電機(jī)負(fù)載的變化實(shí)現(xiàn)自動、平滑的增速或減速，具有效率高、范圍寬、精度高且能無級變速的優(yōu)點(diǎn)。其原理圖如下所示：圖1.1變頻器調(diào)速原理除了上面的分類外，變頻器還有其他分類方式。按照主電路工作方式，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開關(guān)方式，可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器；按照工作原理，可以分為V/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。本次設(shè)計(jì)采用MICROMASTER420變頻器，

8、采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣雙極型晶體管（IGBT）作為功率輸出