基于PLC变频调速系统的设计.doc

太原科技大学本科生毕业设计目录摘要………………………………………………………………………………………1第一章 绪论……………………………………………………………………………31.1 电机变频调速系统的发展……………………………………………………31.2 本文设计内容及设计意义……………………………………………………51.2.1 设计内容………………………………………………………………51.2.2 设计意义………………………………………………………………51.3 本设计的控制要求及控制方案………………………………………………51.3.1 控制要求………………………………………………………………51.3.2 控制方案………………………………………………………………6第二章 变频调速系统分析……………………………………………………………72.1 变频调速的基本原理…………………………………………………………72.2 变频调速的控制方式…………………………………………………………72.3 变频器的基本构成……………………………………………………………82.4 矢量控制变频调速……………………………………………………………92.4.1 矢量控制理论的提出…………………………………………………92.4.2 矢量控制的思路……………………………………………………102.5 变频器的保护、显示和预置…………………………………………………112.5.1 过电流保护功能……………………………………………………112.5.2 过电压保护功能……………………………………………………122.5.3 欠电压保护…………………………………………………………13第三章 变频调速系统硬件设计………………………………………………………153.1 变频器的选择………………………………………………………………153.2 Micromaster440变频器的特性……………………………………………173.2.1 Micromaster440主要特性…………………………………………173.2.2 Micromaster440性能特征…………………………………………183.3 Micromaster440的控制电路………………………………………………193.4 Micromaster440变频器的调试……………………………………………203.4.1 用状态显示屏(SDP)进行调试………………………………………213.4.2 用SDP进行的基本操作……………………………………………213.4.3 用基本操作板(BOP)进行调试………………………………………223.5 PLC的选择…………………………………………………………………243.5.1 PLC的概述…………………………………………………………243.5.2 PLC的特点…………………………………………………………253.5.3 S7—200系列机种及系统构成……………………………………253.6 EM—235 模拟量工作单元…………………………………………………293.6.1 性能指针……………………………………………………………293.6.2 S7—200CPU224与EM235的连接……………………………………303.6.3 EM235的安装使用及程序编制……………………………………313.7 PID调节及PID指令…………………………………………………………313.8 PLC变频调速系统电路原理方框图………………………………………34第四章 三相异步电动机调速软件实现………………………………………………354.1 异步电动机控制程序的设计………………………………………………354.1.1 电机控制主程序……………………………………………………364.1.2 系统初始化子程序…………………………………………………364.1.3 转速给定模拟量信号采样及其滤波子程序………………………384.2 系统I/O分配………………………………………………………………39第五章 总结……………………………………………………………………………40参考文献…………………………………………………………………………………41致谢………………………………………………………………………………………42附录一……………………………………………………………………………………43附录二……………………………………………………………………………………46摘要本设计主要介绍了基于S7-200PLC的电机变频调速试验系统的组成，控制方案及信号处理方法，设计了硬件电路，相关梯形图程序及触摸屏显示程序。

本文应用变频控制的原理，以电机控制专用的PLC芯片为核心，设计出基于VVVF变频控制的变频调速系统本文设计了整个硬件系统的主电路和控制电路 (以PLC芯片为核心的控制电路，以及电流和转速检测电路)同时采用一种PWM调制方法———电压空间矢量法(SVPWM)来实现对异步电机的控制，提高了能量的利用效率应用表明，该系统简单，实用通过该综合设计的实践，锻炼，可使我们能进一步掌握PLC和变频调速控制系统原理及应用，熟练使用触摸屏，为将来进行相关设计工作打下基础对于其他相关课题也具有很好的借鉴作用和参考价值关键词:异步电机，VVVF变频控制，电压空间矢量法AbstractIn this paper, based on the S7-200PLC VVVF motor test system, control and signal processing methods, the design of hardware circuits, ladder-related processes and procedures for touch screen display. In this paper, the principle of variable frequency control to a dedicated motor control chip as the core of the PLC, the design of inverter-based control of VVVF variable frequency speed regulation system. In this paper, the entire hardware system design the main circuit and the control circuit (to PLC chip as the core of the control circuit, as well as current and speed detection circuit). At the same time, using a PWM modulation methods - voltage space vector (SVPWM) to achieve control of induction motors to improve the efficiency of energy use. Debug application shows that the system is simple and practical. Through the integrated design-based test or practice of curriculum design, training, will enable us to further understand and VVVF PLC control system theory and applications, proficiency in the use of touch screen, for the future lay the foundation for design work related. For other related issues also have a very good reference and reference value. Key words: Induction motors, VVVF inverter control, voltage space vector method第一章 绪论1.1 电机变频调速系统的发展近年来，交流调速中最活跃，发展最快的就是变频调速技术。

变频调速技术是交流调速的基础和主要内容上个世纪变压器的出现使改变电压变得容易，从而造就了一个庞大的电力行业长期以来，交流电的频率一直是固定的，变频调速技术的出现使频率变得可调了，从而可以充分利用这一极为有用得资源电气传动控制系统通常由电动机、控制装置和信息装置3部分组成电气传动关系到合理地使用电动机以节约电能和控制机械的运转状态 (位置、速度、加速度等)，实现电能一机械能的转换，达到优质、高产、低耗的目的电气传动分成不调速和调速两大类，调速又分为交流调速和直流调速两种方式不调速电动机直接由电网供电，但随着电力电子技术的发展这类原本不调速的机械越来越多地改用调速传动以节约电能，改善产品质量，提高产量在我国60%的发电量是通过电动机消耗掉的，因此调速传动是一个重要行业，一直得到国家重视变频调速是交流调速的基础和主干内容上个世纪变压器的出现，人为地可以改变电压的大小，从而造就了一个庞大的电力行业长期以来，交流电的频率一直是固定的，而变频调速技术的出现使频率变为可以充分利用的资源我国是一个发展中国家，许多产品的科研开发能力仍落后于发达国家至今自行开发生产的变频调速产品在国际上只相当于上世纪80年代水平。

随着改革开放，经济高速发展，形成了一个既对国内企业，也对国外公司敞开的巨大市场很多最先进的产品从发达国家进口，在我国运行良好，满足了我国生产和生活的需要国内许多合资公司生产当今国际上先进的产品，国内的成套部门在自行设计制造的成套装置中采用外国进口公司和合资企业的先进设备，并且自己开发应用软件，为国内外重大工程项目提供一流的电气传动控制系统虽然在很多方面取得很大成绩，但还存在国内自行开发、生产产品的能力弱，对国外公司的依赖性严重的问题 从总体上看我国电气传动的总体水平较国际先进水平差距10-15年在大功率交一交、无换向器电机等变频技术方面，国内只有少数科研单位有能力制造，但在数字化及系统可靠性方面与国外还有相当的差距而这方面产品在诸如抽水蓄能电站机组启动及运行、大容量风机、压缩机和轧机传动、矿井卷扬方面有很大的需求在中小功率变频技术方面，国内几乎所以的产品都是普通的VHF控制，仅有少量的样机采用矢量控制，品种与质量还不能满足市场的需要，每年大量进口交流变频调速技术是强弱电混合、机电一体的综合技术，既要处理巨大电能的转换 (整流、逆变)，又要处理信息的收集、变换和传输，因此它的共性技术可分成功率和控制两大部分。

前者要解决与高压大电流有关的技术问题和新型电力电子器件的应用技术问题，后者要解决(基于现代控制理论的控制策略和智能控制策略)的软硬件开发问题 (在目前状况下主要是全数字控制技术)目前主要发展方向有以下几项:1实现高水平的控制;2开发清洁电能的变流器;3缩小装置的尺寸;4高速度的数字控制;5模拟与计算机辅助设计 (CAD)技术。