PLC与变频器控制电机(DOC)
渤海船舶职业学院毕业设计(论文)
题目:变频器与PLC控制电机运行
年级专业:电气工程(船舶电气)系
姓名:刘俊亮学号：11G31502
论文完成时间：2014/5/21
摘要
随着生活水平逐渐提高，节能环保的观念越来越深入人心。回望过去30年在变频器上的研发，总结我们投入变频器运用于各行业的实际运用中，随着高性能微解决器的运用以及河南变频器维修掌握技巧的开展，变频器的性能价钱比越来越高，体积越来越小，很多技术先进的公司一直以进步牢靠性为追求完成变频器，为使其更小型轻量化、高性能化和多功用化以及无公害化而做着新的挑战。变频器性能的优劣，一要看其输出交换电压的谐波对电机的影响，二要看对电网的谐波净化和输出功率因数，三要看自身的能量损耗(即效力)如何。变频器还在一直的进步，各厂家都在寻求卓着，这也才是推进行业开展的前提，只有企业永远向前看，行业自但是然会更好。变频器是静止掌握体系中的功率变换器。当今的静止掌握体系是蕴含多种学科的技巧范畴，总的开展趋向是：驱动的交换化，功率变换器的高频化，掌握的数字化、智能化和网络化。因而，变频器作为体系的主要功率变换部件，供给可控的高性能变压变频的交换电源而得到迅猛开展。
于此同时PLC的发展也是非常令人惊讶的，20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。
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。
关键词：工作原理，运行方式，基本操作
目录
摘要
1发展前景 (1)
2 变频器控制电机 (4)
2.1 变频器的工作原理 4
2.2 变频器控制电机的正反转 6
2.3 变频器控制电机多段运行7
2.4 变频器控制三台电机9
3 PLC控制设计 (12)
3.1 PLC的简介12
3.2 PLC控制电机的正反转14
3.3 PLC控制电机多段运行15
3.4 PLC控制步进电机18
4 设计体会 (26)
参考文献 (26)
1 发展前景
随着人们的生活水平逐渐提高，节能环保的观念越来越深入人心。回望过去30年在变频器上的研发，总结我们投入变频器运用于各行业的实际运用中，随着高性能微解决器的运用以及河南变频器维修掌握技巧的开展，变频器的性能价钱比越来越高，体积越来越小，很多技术先进的公司一直以进步牢靠性为追求完成变频器，为使其更小型轻量化、高性能化和多功用化以及无公害化而做着新的挑战。变频器性能的优劣，一要看其输出交换电压的谐波对电机的影响，二要看对电网的谐波净化和输出功率因数，三要看自身的能量损耗(即效力)如何。变频器还在一直的进步，各厂家都在寻求卓着，这也才是推进行业开展的前提，只有企业永远向前看，行业自但是然会更好。变频器是静止掌握体系中的功率变换器。当今的静止掌握体系是蕴含多种学科的技巧范畴，总的开展趋向是：驱动的交换化，功率变换器的高频化，掌握的数字化、智能化和网络化。因而，变频器作为体系的主要功率变换部件，供给可控的高性能变压变频的交换电源而得到迅猛开展。
20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。
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30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、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。
如今很多公司厂房已经离不开他们的存在了。
2 变频器控制电机
2.1 变频器的工作原理
近年来，随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的发展，生产工艺的改进及功率半导体器件价格的降低，变频调速越来越被工业上所采用。如何选择性能好的变频其应用到工业控制中。
2.1.1 变频器的工作原理
交流电动机的同步转速表达式位：
n＝60 f(1－s)/p (1)
式中 n———异步电动机的转速；f———异步电动机的频率；s———电动机转差率；p———电动机极对数。
由式(1)可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。
2.1.2变频器控制方式
低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交—直—交电路。其控制方式经历了以下四代。
1、U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式：
其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。
2、电压空间矢量（SVPWM）控制方式
它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。
3、矢量控制（VC）方式
矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。
4、直接转矩控制（DTC）方式
直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。
5、矩阵式交—交控制方式
VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生
能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。为此，矩阵式交—交变频应运而生。由于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。
2.2 变频器控制电机的正反转
2.2.1 控制要求
本次目的是了解变频器外部控制端子的功能，掌握外部运行模式下变频器的操作方法。要求如下：
1、正确设置变频器输出的额定频率、额定电压、额定电流、额定功率、额定转速。
2、通过外部端子控制电机启动/停止、正转/反转，打开“K1”、“K3”电机正转，打开“K2”电机反转，关闭“K2”电机正转；在正转/反转的同时，关闭“K3”，电机停止。
注:（1）设置参数前先将变频器参数复位为工厂的缺省设定值
（2）设定P0003=2 允许访问扩展参数
（3）设定电机参数时先设定P0010=1(快速调试),电机参数设置完成设定P0010=0(准备)
2.2.3 电路的设计
变频器的外部接线如图2-1所示。
图2-1 变频器外部接线图
操作步骤：
1、检查实训设备中器材是否齐全。
2、按照变频器外部接线图完成变频器的接线，认真检查，确保正确无误。
3、打开电源开关，按照参数功能表正确设置变频器参数
4、打开开关“K1”，电机正转。
5、关闭开关“K1”，打开开关“K2”，电机反转。
6、打开开关“K3”，电机停止。
2.3 变频器控制电机多段运行
2.3.1 控制要求
本次实验的要求是：
1、正确设置变频器输出的额定频率、额定电压、额定电流、额定功率、额定转速。
2、通过外部端子控制电机启动/停止、正转/反转，打开“K1”、“K3”电机正转，打开“K2”电机反转，关闭“K2”电机正转；在正转/反转的同时，关闭“K3”，电机停止。
3、运用操作面板改变电机启动的点动运行频率和加减速时间。
2.3.2 控制电路的设计
本次实验的设备见表2-1，对变频器的参数设置，见表2-3。
需要注意以下三点：
（1）设置参数前先将变频器参数复位为工厂的缺省设定值
（2）设定P0003=2 允许访问扩展参数
（3）设定电机参数时先设定P0010=1(快速调试),电机参数设置完成设定P0010=0(准备)
2.3.3 控制电路
变频器外部接线图见图2-1，操作步骤：
1、检查实训设备中器材是否齐全。
2、按照变频器外部接线图完成变频器的接线，认真检查，确保正确无误。变频器的L、N接口接三相电源的W相和地线。
3、打开电源开关，按照参数功能表正确设置变频器参数。
4、切换开关“K1”、“K2”、“K3”的通断，观察并记录变频器的输出频率。各个固定频率的数值根据表2-4选择。“K1”、“K2”、“K3”三种不同组合频率，DIN1、DIN2、DIN3的输入不同，通过变频器的内部结构，是的输出分别有5Hz、10Hz、20Hz、25Hz、30Hz、40Hz、50Hz。
表2-3 变频器的参数
2.4 变频器控制三台电机
2.4.1 控制要求
某供水系统需三台异步电动机拖动工作，现若采用一台变频器实现软启动，试设计其电气控制系统，实现变频恒压供水目的。
具体要求如下：
（1）当一台电动机为变频工作时，另两台电机必须为工频工作或停止状态；
（2）需考虑消防的需要；
（3）要求有必要的电气保护；
（4）绘制该系统的主电路和控制电路图，并选取相应的电器的型号（注：电
机功率可自定）。
2.4.2 主电路的设计
电机有两种工作模式：在工频电下运行和变频电下运行。主电路图见图2-2
1、QA1,QA2分别为电动机MA1,MA2,MA3变频运行时接通电源的控制接触器。
2.、QA3,QA4,QA5分别为电动机MA1,MA2,MA3工频运行时接通电源的控制接触器。
热继电器是利用电流的热效应原理工作的保护电路。它在电路中的作用为电动机的过载保护。QA为低压断路器，也称为自动开关或空气开关。作用是对设备发生短路，严重过载及欠电压等进行保护。
图2-2 变频器控制三台电机
2.4.3 控制电路的设计
控制原理:FA1，FA2为熔断器，是电路中的一种简单的短路保护装置。使用时，由于电流超过允许值产生的热量使串接于主电路中的熔体熔化而切断电路，防电气设备短路和严重过载。BB1,BB2，BB3为热继电器起到过载保护的作用。SF1为总控制开关， SF3，SF4分别为三台电动机变频控制按钮，当三个开关为断开时，三台电机停止变频。SF6,SF8，SF10分别为电机的工频控制按钮，当开关断开时，三台电机停止运行。SF2为QA1的启动按钮。当SF2闭合时QA1主线圈得电，辅助线圈QA1闭合，MA1处于变频工作状态，由于互锁MA2的变频支路QA1常闭触点断开，只能处于工频或停止工作状态。当SF9闭合时QA4主线圈得电，辅助线圈QA4闭合，同时MA1变频支路的常闭触点QA4处于断开状态，此时只能工作在工频状态。MA2工作原理与MA1相同。控制电路见图2-3
图2-3 变频器控制三台电机控制电路
3 PLC控制设计
3.1 PLC的简介
3.1.1 PLC的应用
PLC控制系统可应用于三相异步电动机单向运转控制、三相异步电动机可逆运转控制、水塔水位控制、自动送料装车控制、交通信号灯控制、液体混合装置控制、大小球分类传送控制、人行横道与车道灯控制、电动机的丫-△减压起动控制、送料车控制和天塔之光控制等。目前PLC在国内外已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、轻纺。汽车。交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况主要分为：开关量逻辑控制、模拟量控制、运动量控制、数据采集及处理、信号监控、通信及联网。由于PLC上述几个方面的应用，而且PLC控制系统使其网络又可大可小，所以PLC 已经应用于工业生产的各个行业，如冶金、机械、化工、轻工、食品、建材等等，不仅如此，PLC也应用于一些非工业过程，如楼宇自动化、电梯控制、以及农业大棚环境参数调控等。
3.1.2 PLC的工作原理
当PLC投入运行后，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，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
(一) 输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
(二) 用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
即在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对
排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O 模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。
(三) 输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。
3.1.3 S7-200的简介
s7-200是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。
S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。
S7-200系列PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU
CPU单元设计：集成的24V负载电源：可直接连接到传感器和变送器（执行器），CPU 221，222具有180mA输出，CPU 224，CPU 224XP，CPU 226分别输出280，400mA。可用作负载电源。
CPU 221~226各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。
本机数字量输入/输出点，CPU 221具有6个输入点和4个输出点，CPU 222具有8个输入点和6个输出点，CPU 224具有14个输入点和10个输出点，CPU 224XP具有14个输入点和10个输出点，CPU 226具有24个输入点和16个输出点。本机模拟最输入/输出点，CPU 224XP具有2个输入点，1个输出点。中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。高速计数器，CPU 221/222。个高速计数器（30KHz），可编程并具有复位输入，2个独立的输入端可同时作加、减计数，可连接两个相位差为90°的A/B相增量编码器，CPU224/224XP/226 ，6个高速计数器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。 CPU 222/224/224XP/226 ，可方便地用数字量和模拟量扩展模块进行扩展。可使用仿真器（选件）对本机输入信号进行仿真，用于调试用户程序。
3.2 PLC控制电机的正反转
3.2.1 控制电路设计
PLC通过变频器来控制电机的正反转，变频器的参数设置参考表2-1，PLC的外部接线图见图3-1。
图3-1 PLC外部接线图
三个开关“K1”、“K2”、“K3”作为PLC的输入I0.0、I0.1、I0.2，输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2给到变频器的DIN1、DIN2、DIN3，这样就可以PLC通过变频器来控制电机的正反转。
3.2.2 程序设计
控制电路的地址分配表见表3-1。
表3-1 PLC I/O分配表
T型图见图3-2。开关K1控制电机的正转，开关K2控制电机的反转，开关K3控制电机的停止。操作步骤如下：
1、检查实训设备中器材是否齐全。
2、按照变频器外部接线图完成变频器的接线，认真检查，确保正确无误。
3、打开电源开关，按照参数功能表正确设置变频器参数。
4、打开示例程序或用户自己编写的控制程序，进行编译，有错误实根据提示信息修改，直至无误，用PC/PPI通讯编程电缆连接计算机串口与PLC通讯口，打
开PLC主机电源开关，下载程序至PLC中，下载完毕后将PLC的“RUN/STOP”开关拨至“RUN”状态。
5、按下按钮“S1”,观察并记录电机的运转情况。
6、按下操作面板按钮“”,增加变频器输出频率。
7、按下按钮“S3”,等电机停止运转后,按下按钮“S2”,电机反转。
图3-2 PLC控制电机T型图
3.3 PLC控制电机多段运行
3.3.1 控制电路的设计
PLC通过变频器来控制电机的正反转，变频器的参数设置参考表2-1，PLC的外部接线图见图3-3。PLC的四个输入I0.0、I0.1、I0.2、I0.3分别有开关K1、K2、K3、K4控制，开关K1控制电机的自动多段速度运行，开关K2、K3、K4在不同组合输入时，电机或在不同频率下运行。
3.3.2 程序设计
控制电路的地址分配表见表3-2。
表3-2多段I/O分配表
图3-3 PLC控制电机多段运行外部接线图
多段T型图见图3-3至图3-5
图3-3 多段T型图网络1和网络2
操作步骤如下所示：
1.检查实训设备中器材是否齐全。
2.按照变频器外部接线图完成变频器的接线，认真检查，确保正确无误。
3.打开电源开关,按照参数功能表正确设置变频器参数。
4.打开示例程序或用户自己编写的控制程序,进行编译,有错误时根据提示信息修改,直至无误,用PC/PPI通讯编程电缆连接计算机串口与PLC通讯口,打开PLC主机电源开关,下载程序至PLC中,下载完毕后将PLC的“RUN/STOP”开关拨至“RUN”状态。
5.打开开关“K1”,观察并记录电机的运转情况。
6.关闭开关“K1”,切换开关“K2”“K3”“K4”的通断,观察并记录电机的运图
3-4 多段程序网络3和网络4、网络5、6
图3-5
3.4 PLC控制步进电机
3.4.1硬件选择
1、步进电机:步进电机有步距角、静力矩、电流三大要素组成。根据负载的控制精度要求选择步距角大小,根据负载的大小确定静力矩,静力矩一经确定根据电机矩频特性曲线来判断电机的电流。一旦三大要素确定,步进电机的型号便确定下来了。
2、驱动器:遵循先选电机后选驱动的原则,电机的相数、电流大小是驱动器选择的决定性因素;在选型中,还要根据PLC输出信号的极性来决定驱动器输入信号是共阳极或共阴极。为了改善电机的运行性能和提高控制精度,通常通过选择带细
分功能的驱动器来实现,目前驱动器的细分等级有8倍、16倍、32倍、64倍等,最高可达256倍细分。在实际应用中,应根据控制要和步进电机的特性选择合适的细分倍数,以达到更高的速度和更大的高速转矩,使电机运转精度更高,振动更小。
3.4.2 PLC步进电机控制流程图
图3-6 步进电机流程图
3.4.3操作步骤
1、检查实训设备中器材及调试程序。
2、按照I/O端口分配表或接线图完成PLC与实训模块之间的接线，认真检查，确保正确无误。
3、打开示例程序或用户自己编写的控制程序，进行编译，有错误时根据提示信息修改，直至无误，用PC/PPI通讯编程电缆连接计算机串口与PLC通讯口，打开PLC主机电源开关，下载程序至PLC中，下载完毕后将PLC的“RUN/STOP”开关拨至“RUN”状态。
3.4.4 功能指令及接线程序图
1、端口分配及功能表
PLC外部端口地址分配见表3-3
表3-3 PLC I/0分配表
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2、PLC外部接线图
图2-3 S7-200PLC外部接线图
变频器驱动的电机和普通电机的区别
一、普通异步电动机都是按恒频恒压设计的，不可能完全适应变频调速的要求。以下为变频器对电机的影响 1、电动机的效率和温升的问题 不论那种形式的变频器，在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流，使电动机在非正弦电压、电流下运行。拒资料介绍，以目前普遍使用的正弦波PWM 型变频器为例，其低次谐波基本为零，剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为：2u+1（u为调制比）。 高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜（铝）耗、铁耗及附加损耗的增加，最为显著的是转子铜（铝）耗。因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的，因此，高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后，便会产生很大的转子损耗。除此之外，还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机额外发热，效率降低，输出功率减小，如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下，其温升一般要增加10%--20%。 2、电动机绝缘强度问题 目前中小型变频器，不少是采用PWM的控制方式。他的载波频率约为几千到十几千赫，这就使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率，相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压，使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的考验。另外，由PWM变频器产生的矩形斩波冲击电压叠加在电动机运行电压上，会对电动机对地绝缘构成威胁，对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化。 3、谐波电磁噪声与震动 普通异步电动机采用变频器供电时，会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更加复杂。变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁部分的固有空间谐波相互干涉，形成各种电磁激振力。当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接近时，将产生共振现象，从而加大噪声。由于电动机工作频率范围宽，转速变化范围大，各种电磁力波的频率很难避开电动机的各构件的固有震动频率。 4、电动机对频繁启动、制动的适应能力 由于采用变频器供电后，电动机可以在很低的频率和电压下以无冲击电流的方式启动，并可利用变频器所供的各种制动方式进行快速制动，为实现频繁启动和制动创造了条件，因而电动机的机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下，给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化问题。 5、低转速时的冷却问题 首先，异步电动机的阻抗不尽理想，当电源频率较底时，电源中高次谐波所引起的损耗较大。其次，普通异步电动机再转速降低时，冷却风量与转速的三次方成比例减小，致使电动机的低速冷却状况变坏，温升急剧增加，难以实现恒转矩输出。 二、变频电动机的特点 1、电磁设计 对普通异步电动机来说，再设计时主要考虑的性能参数是过载能力、启动性能、效率和功率因数。而变频电动机，由于临界转差率反比于电源频率，可以在
基于PLC控制的变频器调速系统_毕业设计论文
目录 目录 (1) 第一章系统的功能设计分析和总体思路 (2) 1.1 概述 (2) 1.2 系统功能设计分析 (3) 1.3 系统设计的总体思路 (3) 第二章PLC和变频器的型号选择 (4) 2.1 PLC的型号选择 (4) 2.2 变频器的选择和参数设置 (5) 2.2.1 变频器的选择 (5) 2.2.2 变频调速原理 (6) 2.2.3 变频器的工作原理 (6) 2.2.4 变频器的快速设置 (7) 第三章硬件设计以及PLC编程 (9) 3.1 开环控制设计及PLC编程 (9) 3.1.1 硬件设计 (9) 3.1.2 PLC软件编程 (10) 3.2 闭环控制设计 (14) 3.2.1 硬件和速度反馈设计 (14) 3.2.3 闭环的程序设计以及源程序 (16) 第四章实验调试和数据分析 (21) 4.1 PID 参数整定 (21) 4.2 运行结果 (22) 第五章总结和体会 (22) 第六章附录 (24) 6.1 变频器内部原理框图 (24) 第七章参考文献 (25)
第一章系统的功能设计分析和总体思路 1.1 概述 调速系统快速性、稳定性、动态性能好是工业自动化生产中基本要求。在科学研究和生产实践的诸多领域中调速系统占有着极为重要的地位特别是在国防、汽车、冶金、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。调速控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。 可编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机，是继续计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力强，价格便宜，可靠性强，编程简朴，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。 目前在控制领域中，虽然逐步采用了电子计算机这个先进技术工具，特别是石油化工企业普遍采用了分散控制系统（DCS）。但就其控制策略而言，占统治地位的仍旧是常规的PID控制。PID结构简朴、稳定性好、工作可靠、使用中不必弄清系统的数学模型。PID的使用已经有60多年了，有人称赞它是控制领域的常青树。 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，采用变频器构成变频调速传动系统的主要目的，一是为了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；二是为了节约能源、降低生产成本。用户根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。 组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。在组态概念出现之前，要实现某一任务，都是通过编写程序来实现的。编写程序不但工作量大、周期长，而且轻易犯错误，不能保证工期。组态软件的出现，解决了这个问题。对于过去需要几个月的工作，通过组态几天就可以完成。组态王是海内一家较有影响力的组态软件开发公司开发的，组态王具有流程画面，过程数据记录，趋势曲线，
plc控制变频器调速
plc控制变频器调速 苏州市职业大学 课程设计任务书 课程名称: PLC应用技术起讫时间: 2011年6月20日至24日院系: 电子信息工程系班级: 09电气(4) 姓名: 王田兵 指导教师: 丁金林系主任: 张红兵 第一章绪论 1.1 PLC的发展与应用 可编程控制器(PLC)是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发出来的，现已广泛应用于工业控制的各个领域。它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。 如今，PLC在我国各个工业领域中的应用越来越广泛。在就业竞争日益激烈的今天，掌握PLC设计和应用是从事工业控制研发技术人员必须掌握的一门专业技术。 任何生产机械电气控制系统的设计，都包括两个基本方面:一个是满足生产机械和工艺的各种控制要求，另一个是满足电气控制系统本身的制造、使用以及维修的需要。因此，电气控制系统设计包括原理设计和工艺设计两个方面。前者决定一台设备使用效能和自动化程度，即决定着生产机械设备的先进性、合理性，而后者决定着电气控制设备生产可行性、经济性、外观和维修等方面的性能。 在现代控制设备中，机-电、液-电、气-电配合得越来越密切，虽然生产机械的种类繁多，其电气控制设备也各不相同，但电气控制系统的设计原则和设计方法基本相同。
在最大限度满足生产设备和生产工艺对电气控制系统要求的前提下，力求运行安全、可靠，动作准确，结果简单、经济，电动机及电气元件选用合理，操作、安装、调试和维修方便。 要完成好电气控制系统的设计系统，除要求我们掌握必要的电气设计基础知识外，还要求我们必须经过反复实践，深入生产现场，将我们所学的理论知识和积累的经验技术应用到设计中来。本次课程设计正是本着这一目的而着手实施的实践性环节，它是一项初步的模拟工程训练。通过这次课程设计，我感到更深地了解一般电气控制系统的设计要求、设计内容和设计方法。 1.2 PLC的特点 PLC是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点。 1. 可靠性高，抗干扰能力强 为了限制故障的发生或者在发生故障时，能很快查出故障发生点，并将故障限制在局部，采取了多种措施，使PC除了本身具有较强的自诊断能力，能及时给出出错信息，停止运行等待修复外，还使PC具有了很强的抗干扰能力。 2. 通用性强，控制程序可变，使用方便 PLC品种齐全的各种硬件装置，可以组成能满足各种要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，不必改变PLC的硬设备，只需改编程序就可以满足要求。因此，PLC除应用于单机控制外，在工厂自动化中也被大量采用。 3. 功能强，适应面广 现代PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。 4. 编程简单，容易掌握
变频器控制电机转速
变频器是怎样控制电机转速 变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。 1. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？ *1: r/min 电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm. 例如：2极电机 50Hz 3000 [r/min] 4极电机 50Hz 1500 [r/min] 结论：电机的旋转速度同频率成比例 本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业中所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。 另外，频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。 因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。 n = 60f/p n: 同步速度 f: 电源频率 p: 电机极对数 结论：改变频率和电压是最优的电机控制方法 如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压（过励磁），导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。 例如：为了使电机的旋转速度减半，把变频器的输出频率从50Hz改变到25Hz，这时变频器的输出电压就需要从400V改变到约200V 2. 当电机的旋转速度（频率）改变时，其输出转矩会怎样？
*1: 工频电源 由电网提供的动力电源（商用电源） *2: 起动电流 当电机开始运转时，变频器的输出电流 变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动 电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动起动电流。而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机起动电流和冲击要小些。 通常，电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减小。减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。 通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的不足，甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。 3. 当变频器调速到大于50Hz频率时，电机的输出转矩将降低 通常的电机是按50Hz电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速. (T=Te, P<=Pe) 变频器输出频率大于50Hz频率时，电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。 当电机以大于50Hz频率速度运行时，电机负载的大小必须要给予考虑，以防止电机输出转矩的不足。 举例，电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2。 因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速. (P=Ue*Ie) 4. 变频器50Hz以上的应用情况 大家知道, 对一个特定的电机来说, 其额定电压和额定电流是不变的。 如变频器和电机额定值都是: 15kW/380V/30A, 电机可以工作在50Hz以上。 当转速为50Hz时, 变频器的输出电压为380V, 电流为30A. 这时如果增大输出频率到60H z, 变频器的最大输出电压电流还只能为380V/30A. 很显然输出功率不变. 所以我们称之为恒功率调速. 这时的转矩情况怎样呢?
变频器是怎样控制电机转速的
变频器是怎样控制电机转速的 变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。 1. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？ 电机旋转速度单位：r/min 每分钟旋转次数，也可表示为rpm. 例如：2极电机50Hz 3000 [r/min] 4极电机50Hz 1500 [r/min] 结论：电机的旋转速度同频率成比例 感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。 另外，频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。 因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。 n = 60f/p n: 同步速度 f: 电源频率 p: 电机极对数 结论：改变频率和电压是最优的电机控制方法 如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压（过励磁），导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。例如：为了使电机的旋转速度减半，把变频器的输出频率从50Hz改变到25Hz，这时变频器的输出电压就需要从400V改变到约200V 2. 当电机的旋转速度（频率）改变时，其输出转矩会怎样？ 变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动 电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动起动电流。而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机起动电流和冲击要小些。 通常，电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减小。减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。
PLC控制变频器转速
PLC控制变频器转速 2008-09-09 3:19 本文以三菱PLC为例介绍了模拟量控制，并结合变频调速基本原理及特点，重点阐述了如何通过PLC模拟量控制来实现对变频器的速度调节。 1、引言 近年来可编程序控制器(PLC)以及变频调速技术日益发展，性能价格比日益提高，并在机械、冶金、制造、化工、纺织等领域得以普及和应用。为满足温度、速度、流量等工艺变量的控制要求，常常要对这些模拟量进行控制，PLC模拟量控制模块的使用也日益广泛。 通常情况下，变频器的速度调节可采用键盘调节或电位器调节方式，但是，在速度要求根据工艺而变化时，仅利用上述两种方式则不能满足生产控制要求，因此，我们须利用PLC灵活编程及控制的功能，实现速度因工艺而变化，从而保证产品的合格率。 2、变频器简介 交流电动机的转速n公式为： 式中: f—频率; p—极对数; s—转差率(0～3%或0～6%)。 由转速公式可见，改变三相异步电动机电源频率，可以改变旋转磁通势的同步转速，达到调速的目的。额定频率称为基频，变频调速时，可以从基频向上调(恒功率调速)，也可以从基频向下调(恒转距调速)。因此变频调速方式，比改变极对数p和转差率s两个参数简单得多。同时还具有很好的性价比、操作方便、机械特性较硬、静差率小、转速稳定性好、调速范围广等优点，因此变频调速方式拥有广阔的发展前景。 3、PLC模拟量控制在变频调速的应用 PLC包括许多的特殊功能模块，而模拟量模块则是其中的一种。它包括数模转换模块和模数转换模块。例如数模转换模块可将一定的数字量转换成对应的模拟量(电压或电流)输出，这种转换具有较高的精度。
在设计一个控制系统或对一个已有的设备进行改造时，常常会需要对电机的速度进行控制，利用PLC的模拟量控制模块的输出来对变频器实现速度控制则是一个经济而又简便的方法。 下面以三菱FX2N系列PLC为例进行说明。同时选择FX2N-2DA模拟量模块作为对变频器进行速度控制的控制信号输出。如图1所示，控制系统采用具有两路模拟量输出的模块对两个变频器进行速度控制。、 图1 对变频器进行速度控制的信号输出 图2为变频器的控制及动力部分，这里的变频器采用三菱S540型，PLC的模拟量速度控制信号由变频器的端子2、5输入。
变频器控制电机的参数设置
变频器控制电机的参数设置 变频器的参数设定在调试过程中是十分重要的。由于参数设定不当，不能满足生产的需要，导致起动、制动的失败，或工作时常跳闸，严重时会烧毁功率模块IGBT 或整流桥等器件。变频器的品种不同，参数量亦不同。 一般单一功能控制的变频器约50～60个参数值，多功能控制的变频器有200个以上的参数。但不论参数多或少，在调试中是否要把全部的参数重新调正呢？不是的，大多数可不变动，只要按出厂值就可，只要把使用时原出厂值不合适的予以重新设定就可，例如外部端子操作、模拟量操作、基底频率、最高频率、上限频率、下限频率、启动时间、制动时间(及方式)、热电子保护、过流保护、载波频率、失速保护和过压保护等是必须要调正的。当运转不合适时，再调整其他参数。 现场调试常见的几个问题处理 起动时间设定原则是宜短不宜长，具体值见下述。 过电流整定值OC过小，适当增大，可加至最大150％。经验值1.5～2s/kW，小功率取大些；大于30kW，取>2s/kW。按下起动键*RUN，电动机堵转。说明负载转矩过大，起动力矩太小(设法提高)。这时要立即按STOP停车，否则时间一长，电动机要烧毁的。 因电机不转是堵转状态，反电热E=0，这时，交流阻抗值Z=0，只有直流电阻很小，那么，电流很大是很危险的，就要跳闸OC动作。制动时间设定原则是宜长不宜短，易产生过压跳闸OE。 对水泵风机以自由制动为宜，实行快速强力制动易产生严重“水锤”效应。起动频率设定对加速起动有利，尤以轻载时更适用，对重载负荷起动频率值大，造成起动电流加大，在低频段更易跳过电流OC，一般起动频率从0开始合适。起动转矩设定对加速起动有利，尤以轻载时更适用，对重载负荷起动转矩值大，造成起动电流加大，在低频段更易跳过电流OC，一般起动转矩从0开始合适。 基底频率设定基底频率标准是50Hz时380V，即V/F=380/50=7.6。但因重载负荷(如挤出
变频调速系统PLC控制
变频调速系统PLC控制 1 变频调速系统PLC控制设计 1.1 设计目的 通过变频调速系统PLC控制的设计，对专业知识进行巩固，并熟悉掌握组态软件的使用。在完成课程学习的同时实际动手设计，通过理论和实践相结合，把专业的理论知识应用到实际设计中，既能对所学知识加深理解，又能对专业知识的应用有更深刻的熟悉和掌握，从而将变频调速系统PLC的相关知识理解的更扎实透彻，完整掌握PLC的相关内容。 1.2 设计概要 1.2.1 设计任务 完成一个由组态软件为上位机控制，PLC为下位机控制，变频器、异步电动机组成的变频调速控制系统的设计，并完成组态控制界面的设计，控制梯形图以及PLC接线图。利用实验装置实现上下位机的联通，完成PLC端子、变频器以及异步电动机的接线，然后利用PC 机输入梯形图控制程序，并在实验室内进行调试。 1.2.2 控制系统的要求 PLC、变频器以及异步电动机共同组成了控制系统。其中可编程控制器（PLC）的作用是处理各种信息的逻辑问题，并向变频器发出起、停等指令，同时变频器也会将工作状态信号反馈回PLC，形成双向联通的关系，这是此系统的核心部分。变频器能对电机进行调速控制。按下启动键，可选择工频或变频控制，能完成自动控制和手动控制之间的转换，即自动转换和手动输入，同时实现高、低速的转换。 1.2.3 设计过程 调速系统由PLC控制变频器，同时由变频器实现电机的调速。变频调速系统主要分为两部
分：手动控制和自动控制。手动控制可以选择电机正转或是反转，在一到七速之间也能自由转换。自动控制则是先将电机设置为正转或反转，然后逐渐从低速升为高速，通过复位能自动从高速降回低速。最后手动控制停止可以直接切换成自动控制。 1.2.4 电气设备详细表 电源控制屏：提供三相四线制380V、220V电压；变频调速装置；三菱PLC主机；异步电动机；力控监控组态软件实战指南；力控监控组态软件。 2 PLC设计系统思考 2.1 设计系统过程中出现问题及解决方法 第一，根据控制要求直接编写控制程序，始终不知道如何动手。对于该问题的解决方法为从头开始了解硬件，学习变频器资料，掌握变频器和电机的使用，在熟练掌握的基础上才会知道怎么去控制。 第二，在编写梯形图完成后，plc始终没有输出。该问题的出现主要是因为没有熟练使用plc 编程步骤，编写程序中没有end。仔细检查，一步一步从新学习plc编程，从最简单的控制开始。 第三，电机在接线时不知道是星型接线还是三角形接线。笔者为了更好的解决该问题，在回去后仔细研究电机发现，我们使用的是小型异步电动机不带负载，可以直接启动，星型和三角形接线影响不大。 第四，手动程序在plc上可以直接实现控制，而把变频器和电动机连起来，电动机直接受变频器控制，我们的手动程序没有用。该问题的出现主要是变频器资料没有学习深入，我们始终让变频器运行在内部(PU)模式，这款FR-S500没有通讯功能。在PU模式下可以直接在变频器上调节电动机不同速度，而用plc程序控制必须使变频器工作在外部（exit）模式下。第五，手动程序和自动程序不能结合起来。导致这种情况的出现与自己没有太深入的了解三
PLC与变频器控制电机(DOC)
渤海船舶职业学院毕业设计(论文) 题目:变频器与PLC控制电机运行 年级专业:电气工程(船舶电气)系 姓名:刘俊亮学号：11G31502 论文完成时间：2014/5/21
摘要 随着生活水平逐渐提高，节能环保的观念越来越深入人心。回望过去30年在变频器上的研发，总结我们投入变频器运用于各行业的实际运用中，随着高性能微解决器的运用以及河南变频器维修掌握技巧的开展，变频器的性能价钱比越来越高，体积越来越小，很多技术先进的公司一直以进步牢靠性为追求完成变频器，为使其更小型轻量化、高性能化和多功用化以及无公害化而做着新的挑战。变频器性能的优劣，一要看其输出交换电压的谐波对电机的影响，二要看对电网的谐波净化和输出功率因数，三要看自身的能量损耗(即效力)如何。变频器还在一直的进步，各厂家都在寻求卓着，这也才是推进行业开展的前提，只有企业永远向前看，行业自但是然会更好。变频器是静止掌握体系中的功率变换器。当今的静止掌握体系是蕴含多种学科的技巧范畴，总的开展趋向是：驱动的交换化，功率变换器的高频化，掌握的数字化、智能化和网络化。因而，变频器作为体系的主要功率变换部件，供给可控的高性能变压变频的交换电源而得到迅猛开展。 于此同时PLC的发展也是非常令人惊讶的，20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。 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。 关键词：工作原理，运行方式，基本操作
plc控制变频器调速
基 于 PLC 控 制 变 频 器 调 速 实 验 报 告 电控学院 电气
实训目的：本次实验针对电气工程及其自动化专业。通过综合实验，使学生对所学过的可编程控制器在电动机变频调速控制中的应用有一个系统的认识，并运用自己学过的知识，自己设计变频调速控制系统。要求用PLC控制变频器，通过光电编码器反馈速度信号达到电动机调速的精确控制，自己设计，自己编程，最后进行硬件、软件联机的综合调试，实现自己的设计思想。在整个试验过程中，摆脱以往由教师设计，检查处理故障的传统做法，由学生完全自己动手，互相查找处理故障，培养学生动手能力。学生实验应做到以下几点： 1. 通过电动机变频调速控制系统实验，进一步了解可编程控制器在电动机变频调速控制中的应用。 2. 通过系统设计，进一步了解PLC、变频器及编码器之间的配合关系。 3. 通过实验线路的设计，实际操作，使理论与实际相结合，增加感性认识，使书本知识更加巩固。 4. 培养动手能力，增强对可编程控制器运用的能力。 5. 培养分析，查找故障的能力。 6. 增加对可编程控制器外围电路的认识。 实训主要器件：欧姆龙CPM2AH-40CDR可编程控制器（PLC），欧瑞F1000-G系列变频器，三相异步电机 第一部分采样 转速的采样采用的是欧姆龙的光电编码器，结合PLC的高速计数器端子，实现高精度的采样。。 编码器是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者成为码盘，后者称码尺．按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种．接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是1还是0；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是1还是0，通过1和0的二进制编码来将采集来的物理信号转换为机器码可读取的电信号用以通讯、传输和储存。 欧姆龙（OMRON）编码器是用来测量转速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出（REP）。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数（几十个到
PLC与变频器控制电机
目录 1实训的目的 (1) 2变频器控制电机 (3) 2.1变频器的工作原理3 2.2变频器控制电机的正反转4 2.3变频器控制电机多段运行6 2.4变频器控制三台电机8 3PLC控制设计 (10) 3.1PLC的简介10 3.2PLC控制电机的正反转12 3.3PLC控制电机多段运行13 3.4PLC控制步进电机16 4设计体会 (24) 参考文献 (25)
1实训的目的 自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能，PLC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。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。电气控制在生产生活中广泛应用，例如PLC控制电梯，电机的运行，PLC还可以控制音乐喷泉。 变频器是运动控制系统中的功率变换器。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异。当今的运动控制系统是包含多种学科的技术领域，总的发展趋势是：驱动的交流化，功率变换器的高频化，控制的数字化、智能化和网络化。因此，变频器作为系统的重要功率变换部件，提供可控的高性能变压变频的交流电源而得到迅猛发展。现在变频器多余PLC配合使用，例如PLC通过变频器控制电机的正反转、变频运行等等。 如今PLC与变频器控制已经广泛应用于我们的生活中，为了对PLC与变频器的控制不陌生，就有了实训，这次试训的目的是熟悉PLC和变频器，以及他们相互配合使用控制电机的正反装以及电机的多段运行，还有PLC对步进电机的控制的电路设计和程序设计。在实训的过程中，还可以将以前所学的关于PLC的只是进行加深巩固实践的目的就是运用所学专业技术基础课及专业课知识，进行控制系统设计及综合实验，使学生在综合运用专业理论方面得到实际锻炼。通过实践，培养学生理论联系实际的能力，独立进行工程设计的能力。
基于PLC的变频调速系统设计课程设计
《电气控制与PLC》课程 设计说明书 基于PLC的变频调速系统设计 The variable frequency speed regulation system based on PLC design 学生姓名 学生学号 学院名称 专业名称电气工程及其自动化 指导教师 2013年12月1日
摘要 本文主要介绍了研究和设计的基于可编程控制器的变频调速系统的成果，在本次的设计中，我的设计系统主要由PLC、变频器、电动机等几部分组成。经过本次设计和研究，使我对所有器件有了新的认识，尤其对PLC有了更多的了解：PLC是能进行行逻辑运算，顺序运算，计时，计数，和算术运算等操作指令，并能通过数字式或模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程的工业计算机。首先我们查阅各个器件的资料，先对其有个明确的认识，然后通过老师的指点明白了整个系统的大概工作原理框图后，通过学习资料与老师指点将硬件设备连接成功。本文综合应用电子学与机械学知识去解决基于可编程控制器的变频调速系统，本次设计选用三相异步交流电机，而 PLC和交流电机无论在工业还是生活中都是应用最广，因此本次设计具有相当的实用价值。 关键词 PLC；变频器；电动机；调速
目录 1 引言 (1) 1.1 概述 (1) 1.2设计内容 (1) 2 系统的功能设计分析和总体思路 (2) 2.1 系统功能设计分析 (2) 2.2 系统设计的总体思路 (2) 3 PLC和变频器的选择 (3) 3.1PLC的概述 (3) 3.1.1 PLC的基本结构 (3) 3.1.2 PLC的工作原理 (4) 3.1.3PLC的型号选择 (5) 3.2变频器的选择和参数设置 (6) 3.2.1 变频器的选择 (6) 3.2.2 变频调速原理 (7) 3.2.3 变频器的工作原理 (7) 3.2.4 变频器的快速设置 (8) 4 开环控制设计及PLC编程 (9) 4.1 硬件设计 (9) 4.2 PLC软件编程 (9) 4.2.1设计步骤 (9) 4.2.2系统流程框图 (10) 4.2.3 程序的主体 (11) 4.2.4 控制程序T形图 (11) 5 PLC系统的抗干扰设计 (17) 5.1 变频器的干扰源 (17) 5.2 干扰信号的传播方式 (17) 5.3 主要抗干扰措施 (17) 5.3.1 电源抗干扰措施 (17) 5.3.2 硬件滤波及软件抗干扰措施 (18) 5.3.3 接地抗干扰措施 (18) 结论与心得 (19) 参考文献 (20) 附录 (21)
PLC控制电机变频调速系统的设计样本
题目1: 19.PLC控制电机变频调速系统的设计 一、任务详情 1.1背景 调速系统快速性、稳定性、动态性能好是工业自动化生产中基本要求。在科学研究和生产实践的诸多领域中调速系统占有着极为重要的地位特别是在国防、汽车、冶金、机械、石油等工业中, 具有举足轻重的作用。调速控制系统的工艺过程复杂多变, 具有不确定性, 因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。 可编程控制器( PLC) 可编程控制器是一种工业控制计算机, 是继续计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力强, 价格便宜, 可靠性强, 编程简朴, 易学易用等特点, 在工业领域中深受工程操作人员的喜欢, 因此PLC 已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。 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, 采用变频器构成变频调速传动系统的主要目的, 一是为了满足提高劳动生产率、改进产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改进生活环境等要求; 二是为了节约能源、降低生产成本。用户根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。 1.2任务要求 经过PLC控制变频器, 使三相异步电动机按图1-1所示的曲
线运行, 并可经过触摸屏远程控制电机的启动、停止, 可对电机启动时间、减速时间设定调整, 同时要求经过触摸屏实时显示数字电机转速、频率, 显示转速图。电机运行可分为三个部分: 第一部分要求电机起动后在60s内从0( r/min) 线性增加到 1022( r/min) ; 第二部分是进入恒转速运行阶段, 运行时间为120s, 转速恒定为1022( r/min) ; 第三部分是当恒速到了规定时间, 进入减速阶段, 电机转速要求在40s内降到0( r/min) 。 1460 1285 1022 电 机 转 速 r/min 图2 异步电动机运行曲线图 图1-1异步电动机运行曲线图 二、方案设计 2.1电路构造思路 选用EM AM06作为smart 200plc的扩展模块给予模拟量信 号。经过计算, 将1022转速转换为对应数字量18837.5输入, 并 对应分配到各个时间所需加的信号。接入触摸屏控制启动停止, 复位。详细主电路图见图2.2.1 2.2电气控制主电路图 PLC 控制电机变频调速控制系统主电路图见图1-2
PLC与变频器控制电机多段速
电气工程系统设计报告书 题 目 基于 PLC 、变频器控制电机的多段速 院 部 名 称 机电工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 11电气（一）班 组 长 姓 名 周 颖 同 组 学 生 静 洪润娜 设 计 地 点 工科楼 设 计 学 时 2周 指 导 教 师 旭明等 金陵科技学院教务处制 成绩
目录 一、设计任务和要求 (1) 二、设计思路 (1) 三、系统硬件设计 (1) 3.1 PLC (1) 3.2变频器 (3) 3.3 I/O接线图设计 (9) 四、系统软件设计 (10) 4.1 系统流程图 (10) 4.2 程序编制步骤 (10) 五、调试过程与结果 (14) 六、总结与体会 (14) 七、参考资料 (14) 八、附录 (15)
一、设计任务和要求 电气工程系统设计是考察学生利用大学学过的专业知识，进行综合的系统方案设计并最终完成系统硬件连接和软件调试，能够使学生对电气工程与自动化的专业知识进行综合应用，培养学生的自主学习能力、工程实践能力、创新能力和团队协作能力，撰写一篇符合规的设计说明书或技术总结报告文档，并参加答辩，为后续的毕业设计奠定基础。 要求完成的工作量包括： 1)搭建所设计的系统硬件电路，完成系统调试，实现设计功能，并在验收 现场演示运行效果。 2)设计结束，对设计成果进行五分钟PPT汇报，并参与答辩。 3)设计结束，上交开题报告书及技术报告等相关设计材料。 二、设计思路 本系统主要由控制信号、控制台、PLC、变频器、三相电动机组成，由图可知，本文通过PLC控制变频器达到变频调速的目的，从而实现交流电机的正转、起停、加速、减速控制以及速度的调节，并且能够在在控制台上进行操作，控制电机调速。 用PLC、变频器设计一个电动机的七速运行的控制系统。 其控制要求如下： 按下起动按钮，电动机以15Hz速度正传，按下功能2速键后转为20Hz速度运行，按下功能3速键转为35Hz速度运行，按下4速键转为40Hz速度运行，按下5速键变为55Hz速度运行，按下6速键变为60Hz速度运行，按下7速键以频率为75Hz速度运行，也可进行减速调节，按停止按钮，电动机即停止。 三、系统硬件设计 3.1 PLC 基本结构： 本次实践采用的PLC型号为FX3U—64M。可编程逻辑控制器实质是一种专
PLC控制电机变频调速系统的设计
题目1：控制电机变频调速系统的设计 一、任务详情 1.1背景 调速系统快速性、稳定性、动态性能好是工业自动化生产中基本要求。在科学研究和生产实践的诸多领域中调速系统占有着极为重要的地位特别是在国防、汽车、冶金、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。调速控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。 可编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机，是继续计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力强，价格便宜，可靠性强，编程简朴，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。 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，采用变频器构成变频调速传动系统的主要目的，一是为了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；二是为了节约能源、降低生产成本。用户根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。 任务要求 通过PLC控制变频器，使三相异步电动机按图1-1所示的曲线运行，并可通过触摸屏远程控制电机的启动、停止，可对电机启动时间、减速时间设定调整，同时要求通过触摸屏实时显示数字电机转速、频率，显示转速图。电机运行可分为三个部分：第一部分要求电机起动后在60s内从0（r/min）线性增加到1022（r/min）；第二部分是进入恒转速运行阶段，运行时间为120s，转速恒定为1022（r/min）；第三部分是当恒速到了规定时间，进入减速阶段，电机转速要求在40s内降到0（r/min）。 图1-1异步电动机运行曲线图 二、方案设计 电路构造思路 选用EM AM06作为smart 200plc的扩展模块给予模拟量信号。通过计算，将1022转速转换为对应数字量输入，并对应分配到各个时间所需加的信号。接入触摸屏控制启动停止，复位。详细主电路图见图电气控制主电路图
变频器控制电机转速的方法
变频器控制电机转速的 方法 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。 1. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变 电机旋转速度单位：r/min 每分钟旋转次数，也可表示为rpm. 例如：2极电机 50Hz 3000 [r/min] 4极电机 50Hz 1500 [r/min] 结论：电机的旋转速度同频率成比例 感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以一般不适合通过改变该值来调整电机的速度。 另外，频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。 因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。 n = 60f/p n: 同步速度 f: 电源频率 p: 电机极对数 如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机处于过电压（过励磁），导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。
例如：为了使电机的旋转速度减半，把变频器的输出频率从50Hz改变到25Hz，这时变频器的输出电压就需要从400V改变到约200V。 2. 当电机的旋转速度（频率）改变时，其输出转矩会怎样 变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动。 电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动起动电流。而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机起动电流和冲击要小些。 通常，电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减小。减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。 通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的不足，甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。 3. 当变频器调速到大于50Hz频率时，电机的输出转矩将降低 通常的电机是按50Hz电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速。 (T=Te, P<=Pe) 变频器输出频率大于50Hz频率时，电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。 当电机以大于50Hz频率速度运行时，电机负载的大小必须要给予考虑，以防止电机输出转矩的不足。 举例：电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2。因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速。(P=Ue*Ie) 4. 变频器50Hz以上的应用情况
变频器控制电机运行的方式图文全解(强烈建议收藏)-民熔
变频器控制电机运行的方式-民熔 当变频器主电路接好电源线之后，要控制电动机的运行，还需要给有关端子接上外围接控制电路，并且将变频器的启动方式参数设为外部操作模式。 变频器控制电动机运转，常见的有两种方式，分别是开关控制方式和继电器控制方式： 一、开关控制的正转控制电路
开关控制的转控制电路如下图所示，它是依靠手动操作变频器STF端子外接开关SA，来对电动机进行正转控制。 电路工作原理说明如下: 1、启动准备：按下按钮SB2，接触器KM线圈得电，KM常开辅助触点和主触点均闭合，常开辅助触点闭合锁定KM线圈得电自锁，KM主触点闭合为变频器接通主电源。 2、正转控制：按下变频器STF端子外接开关SA，STF、SD端子接通，相当于STF端子输、输入正转控制信号，变频器U、V、W端子输出正转电源电压，驱动电动机正向运转。调节端子外电位器R，变频器输出电源频率会发生改变，电动机转速也随之变化。
3、变频器异常保护：若变频器运行期间出现异常或故障，变频器B、C端子间内部等效的常闭开关断开，接触器KM线圈失电，KM主触点断开，切断变频器输入电源，对变频器进行保护。 4、停转控制：在变频器正常工作时，将开关SA断开，STF、SD端子断开，变频器停止输出电源，电动机停转。 若要切断变频器输入主电源，可按下按钮SB1，接触器KM线圈失电，KM主触点断开，变频器输入电源被切断。 二、继电器控制的正转控制电路 继电器控制的正转控制电路如下图所示 电路工作原理说明如下:
1、启动准备：按下按钮SB2，接触器KM线圈得电，KM主触点和两个常开辅助触点均闭合，KM主触点闭合为变频器接通主电源，一个KM常开辅助触点闭合，锁定KM线圈得电，另一个KM常开辅助触点闭合，为继电器K中间A线圈得电作准备。 2、正转控制：按下按钮SB4，继电器KA线圈得电，3 个KA常开触点均闭合，一个常开触点闭合锁定KA线圈得电，一个常开触点闭合将按钮SB1短接，还有一个常开触点闭合将STF、SD端子接通，相当于STF端子输入正转控制信号，变翻器U、V、W端子输出正转电源电压，驱动电动机正向运转。调节端子外接的电位器R，变频器的输出电源频率会发生改变，电动机转速也随之变化。 3、变频器异常保护：若变频器异常期间出现故障，变频器B、C端子之间内部等效的常闭开关断开，接触器KM线圈失电，KM主触点断开，切断变频器输入人电源，对变频器进行保护，同时继电器KA线圈也失电，3个KA常开触点均断开。 4、停转控制：在变频器正常工作时，按下按钮SB3，KA线圈失电，KA 3个常开触点均断开，其中一个KA常开触点断开使STF、SI)端子连接切断，变频器停止输出电源，电动机停转。 在变频器运行时，若要切断变频器输入主电源，须先对变频器进行停转控制，再按下按钮SB1，接触器KM线圈失电，KM主触点断开，变频器输入电源被切断，