毕业设计（论文）基于plc控制的交流电动机的变频调速系统.doc

目 录摘 要 III第1章 前言 11.1基于PLC控制的交流电动机变频调速技术的重要意义 11.2 PLC控制的交流电动机变频调速系统简述 21.3 PLC控制的交流电动机变频调速系统的发展与现状 2第2章 系统硬件设计 42.1瓦楞纸分切压痕机电气控制系统的工艺要求 42.2系统的整体结构框图 52.3 可编程控制器（PLC）简介 62.3.1 PLC的基本特点 62.3.2 PLC的基本结构 82.3.3 PLC的工作原理 92.2.4 PLC的分类 102.3.5 PLC的接入方式 112.4变频调速在控制系统中的运用 122.4.1变频调速的发展及在调速系统中的应用 122.4.2变频调速基本原理 132.4.3 变频器的分类与特点 142.4.4变频调速技术的发展现状 172.4.5本设计中变频器与PLC通讯时的参数设置 182.5 外围电路硬件设计 192.5.1PLC和变频器的选型及外部接线 192.5.2 位置信号采集及传感器的信号采集 252.5.3 安全回路 26第3章 系统的软件设计 293.1 PLC编程说明 293.2总体结构 313.2.1 STEP7-Micro/Win32简介 313.2.2系统的程序设计 333.2.3 软件设计补充说明 37总结 45参考文献 46致谢 47基于PLC控制的交流电动机的变频调速系统摘 要交流异步电动机是工农业生产中最重要的拖动设备之一，因其结构简单、维修容易等优点而得到了广泛应用。

而在现代工业生产中，有一些设备需要根据不同的工作环境，要调节到一个特定的转速从而对交流异步电动机的速度提出了要求，希望能达到一台设备运行时，能根据不同材质的加工产品，实现运行速度的调节，并能稳定运行传统交流电动机的调速系统是运用串电阻分级调速的方式，存在低速时带载能力差、能耗大以及有一定的电气冲击的特点随着电力半导体的不断发展，20世纪80年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场并广泛应用，实现了对交流电动机的变频调速，从而使交流电机有更大的调速范围和良好的低速性能，实现交流电动机的平滑调速为了实现在恶劣的工作环境中对电动机进行远程控制，引入PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）控制单元，实现了对变频调速系统的智能控制，使得该调速系统性能更加优越，满足了现代工业化生产的需要瓦楞纸通常用作包装箱纸，是生产及生活中用量极大的纸产品在生产自动化程度愈来愈高的今天，它的生产过程也早已实现了智能控制，其生产过程也采用了先进节能的控制技术关键词：交流异步电动机,变频器, 可编程逻辑控制器,变频调速Based on PLC control ac motor’s Variable frequency speed regulation systemABSTRACTIn the industrial and agricultural manufacture, alternating current asynchronous motor is one of the most important driving equipments. It has got vast application for a simple framework and well maintain ability. But in modern industrial production, some equipment need according to different work environment, to adjust to a specific speed. For ac induction motor speed proposed requirements, Hope can achieve a equipment in operation, can according to different material processing products, the realization of operation speed regulation, and stable operation.Traditional ac motor speed control system is using the way of resistance, exist grading speed with load capacity difference speed, high power consumption and have the characteristics of electric shock. With the continuous development of power semiconductor, second half began in the 1980s, America, Japan, Germany, England and other developed countries has been put into market and VVVF inverter, realizing the widely application of ac motor, thus make the frequency control ac motor have greater speed range and excellent low-speed characteristics, realize ac motor smooth speed. In order to attain the bad working environment of the remote control, introduce motor Programmable Controller, questions PLC (Programmable Logic Controller) control unit, realize the variable frequency speed regulation system of intelligent control, makes the speed regulation system performance more superior, meet the need of modern industrial production.Keywords：Asynchronous motor, transducer, Programmable Logic Controller, Frequency conversion第1章 前言近年来，我国工农业的飞速发展对电能的需求越来越大，但煤炭、石油等燃料资源的相对短缺极大限制了电力资源的供应，抬升了电力价格。

在这种情况下采用现实可行的节能技术，节约用电量、提高能效就成为当务之急本次设计基于瓦楞纸分切压痕机的控制系统作为课题，对PLC控制的变频调速系统进行研究1.1基于PLC控制的交流电动机变频调速技术的重要意义电机是工业生产中最重要的拖动设备之一，交流异步电机由于结构简单、维修容易等优点，被广泛应用于工农业及其他生产当中但随着工农业的不断发展，对电动机运行的要求也不断提高，很多的生产过程中都要求电动机能根据不同的工况，运行在不同的速度早期工业生产中，对于一些要求调速精度高的系统，采用了直流电动机，但直流电动机存在启动转矩小，换向电刷容易老化产生火花等问题人们又根据交流电动机的运行特点，得出了传统的交流电动机调速方法，是利用转子回路串电阻分段控制的交流绕线式电机继电器接触器系统，设备陈旧、技术落后而且这种控制方式存在着很多的问题:l)转子回路串接电阻，消耗电能，造成能源浪费2)电阻分级切换，为有级调速，设备运行不平稳，容易引起电气及机械冲击3)继电器、接触器频繁动作，电弧烧蚀触点，影响接触器使用寿命，维修成本较高4)交流绕线异步电动机的滑环存在接触不良问题，容易引起设备事故5)电动机依靠转子电阻获得的低速，其运行特性较软。

上述问题使提升机运行的可靠性和安全性不能得到有效的保障因此，需研制更加安全可靠的控制系统，使可调速系统的运行有更好的可靠性和安全性就计算机技术在工业现场应用情况而言，可编程控制器(PLC)是目前作为工业控制最理想的机型，它是采用计算机技术、按照事先编好并储存在计算机内部一段程序来完成设备的操作控制采用PLC控制，硬件简洁、软件灵活性强、调试方便、维护量小，PLC技术己经广泛应用于各种控制系统 本设计将在PLC电控系统的基础上配合变频调速装置，运用现在先进的矢量控制技术，适合和现在工业应用领域的绝大部分呢控制要求1.2 PLC控制的交流电动机变频调速系统简述 所谓交流电动机的变频调速，是利用电动机转速的规律： （1-1）对电动机的速度进行调节本次毕业设计选用的是交-直-交变频器，工作原理是，先通过半导体器件组成的整流电路，把三相电源转换成直流电然后，再把直流电逆变成所需频率的交流电，从而达到控制电动机转速的目的现在通用变频器大都是采用二极管整流器和由全控开关器件IGBT或功率模块组成的PWM（脉宽调制）逆变器，构成交-直-交电压源型变压变频器，他们已经占据了全世界0.5到500kV·A中、小容量变频调速装置的绝大部分市场。

所谓“通用”，包含着两方面的含义:一是可以和通用的鼠笼型异步电动机配套使用；二是具有多种可供选择的功能，适用于各种不同性质的负载图1.1所示是一种典型的数字控制通用变频器-异步电动机调速系统原理图整流电路部分为增大转化效率采用的是二极管整流，由于二极管整流器不能为异步电动机的再生制动提供反向电流的通路，所以除特殊情况外，通用变频器一般采用电阻吸收制动能量减速制动时，异步电动机进入发电状态，首先通过逆变器的续流二极管向电容充电，当中间直流回路的电压（统称泵生电压）升高到一定限制值时，通过泵升限制电路使开关VTb导通，将电动机释放出来的动能消耗在电阻Rb上为了便于散热，制动电阻常作为附件单独安装在变频器的机箱外面PLC（可编程逻辑控制器件）的引入，使得控制系统自动化程度有了很大的提高，也对一些复杂的工作环境实现远程控制其原理是通过RS-285串行通信技术，把PLC和上位机连接 ，实现他们之间的通信，利用STEP_7-MicroWIN_V4_SP3编程软件，根据搭建好的硬件线路图进行编程，实现所要实现的逻辑控制功能1.3 PLC控制的交流电动机变频调速系统的发展与现状随着电力电子技术和自动控制技术的日益发展，电动机的调速已经从继电气时代发展到今天的由变频器控制调速。

且在工业各个领域中得到了极为广泛的应用在现在工业自动化控制系统中，最为常见的是由PLC控制变频器实现电动机的调速控制该方法主要通过程序来控制了电动机的变频调速，从而实现了自动控制交流调速系统的发展与应用领域，直流电气传动和交流电气传动在十九世纪先后诞生在二十世纪的大部分年代里，鉴于直流传动具有优越的调速性能，高性能可调速传动都采用直流电动机，而约占电气传动总容量80%的不变速传动则采用交流电动机，这种状况在一段时期内已成为一种举世公认的格局二十世纪七十年代后，随着大规模集成电路和计算机控技术的发展，以及现代控制理论的应用，交流调速系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态。