(精选)基于MM440变频器的交流电机调速控制毕业设计论文.doc

毕业设计（论文）报告题 目 基于MM440变频器的交流电机调速控制 摘要本课题是用可编程序控制器(PLC)和变频器控制交流电动机工作，由交流电动机带动流水线工作台运行，其运行转速按一定规律变化，并可在自动运行、单速运行及调整维护三种状态下进行切换AbstractAc motor is controlled by programmable controller (PLC) and frequency converter in this topic, assembly line is drived by ac motor, its operation speed changes according to certain rules, and can switch in three states, automatic operation, single speed operation and maintain switch. 目录 摘要 2Abstract 21 变频器概述 41.1 概况 41.1.1 变频器的工作原理 41.1.2 三相电机的调速原理 41.2 西门子MM 440系列变频器 51.2.1 MM440变频器特点 61.2.2 MM440变频器的控制端子 82 可编程控制器 92.1 可编程控制器基本知识 92.2 可编程控制器的特点 92.3 PLC的工作原理 112.4 可编程控制器的选择 122.4.1 概述 132.4.2 特点 132.4.3 西门子PLC的基本指令 143 三相电机的多段速控制 193.1 控制要求 193.2 接线图 203.3 地址分配表 223.4 西门子MM440操作面板 223.4.1 操作面板修改设置参数的方法 233.4.2 多段固定频率控制参数设置 243.5 PLC控制程序 254 小结 30致谢 31【参考文献】 321 变频器概述1.1 概况 1.1.1 变频器的工作原理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。

我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率变频器的工作原理：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我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率再补充一下，在变频技术以前，电机用的是直流电调速，就是改变直流电电 压，因为直流电机有电刷，维护复杂，还有电火花(危险场合不能用)，基本淘汰相对来说直流调速，速度更稳定，所以还有使用1.1.2 三相电机的调速原理三相交流异步电动机工作原理：三相对称绕组，通入三相对称交流电，将在空间产生旋转磁场，此磁场切割转子导体，将在转子中产生感应电动势及感应电流，并且转速低于同步速并与同步速方向相同旋转。

中国的工业用电(民用也是50Hz)频率是50Hz，产生的旋转磁场也是50Hz，相当于50/秒=3000/分，这就决定了电机的转速是1500(4极2对) 电动机转速的计算公式是n=60f/t注：n表示电机转速，f表示电源频率,我国为50赫兹，t表示电机磁极对数 变频电机的工作原理与三相交流异步电动机工作原理一样，变频电机是通过改变输入三相交流电的频率改变电机的转速，变频是用来调速的普通的三相交流异步电动机也可以作变频电机使用，没有本质区别，只是变频电机在频率的影响上作了优化，变频电机的工作频率一般5Hz~100Hz. 1.2 西门子MM 440系列变频器 MICROMASTER440是用于控制三相交流电动机速度和转矩的变频器本系列有多种型号，额定功率范围从120W到200kW(恒定转矩(CT)控制方式)，或者可达250kW(可变转矩(VT)控制方)，供用户选用 本变频器由微处理器控制，并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为功率输出器件因此，它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性采用脉冲频率可选的专用脉宽调制技术，可使电动机低噪声运行全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。

MICROMASTER 440具有缺省的工厂设置参数，它是给数量众多的可变速控制系统供电的理想变频传动装置由于MICROMASTER 440具有全面而完善的控制功能，在设置相关参数以后，它也可用于更高级的电动机控制系统 MICROMASTER 440既可用于单独传动系统，也可集成到‘自动化系统’中图1 MICROMASTER 440系列变频器1.2.1 MM440变频器特点1）、主要特性 1、易于安装 2、易于调试 3、牢固的EMC设计 4、可由IT电源供电 5、对控制信号的响应是快速和可重复的 6、参数设置的范围很广，确保它可对广泛的应用对象进行配置 7、电缆连接简便 8、具有多个继电器输 9、具有多个模拟量输出(0~20mA) 10、6个带隔离的数字输入，并可切换可NPN/PNP接线 11、2个模拟输入： Ø ADC1：0~10V，0~20mA和-10至+10V Ø ADC2：0~10V，0~20mA 12、2个模拟输入可以作为第7和第8个数字输入 13、BICO技术 14、模块化设计，配置非常灵活 15、开关频率高(传动变频器可到16kHz)，因而电动机运行的噪音低 16、内部RS485接口(端口) 17、详细的变频器状态信息和完整的信息功能 2）、性能特性1 矢量控制 Ø 无传感器矢量控制(SLVC) Ø 带编码器的矢量控制(VC) 2、V/f 控制 Ø 磁通电流控制(FCC)，用于改善动态响应和电动机的控制特性 Ø 多点V/f特性 3、 自动再启动 4、捕捉再启动 5、滑差补偿 6、快速电流限制(FCL)动能，适用于自由脱扣运行 7、电机停机抱闸 8、内置直流制动 9、复合制动功能改善了制动特性 10、内置制动单元 (框架尺寸 A 至 F)用于电阻制动(动力制动) 11、给定值输入，通过：Ø 模拟输入 Ø 通讯接口 Ø 点动(JOG)功能 Ø 电动电位计 Ø 固定频率 12、斜坡函数发生器 Ø 有平滑功能 Ø 无平滑功能 13、工艺调节器 (PID) 14、参数组转换 Ø 传动数据组(DDS) Ø 命令数据组和给定值源(CDS) 15、自由功能块 16、直流母线电压调节器 17、动能缓冲 18、定位控制的斜坡下降 3）、保护特性 1、过电压/欠电压保护 2、变频器过热保护 3、接地故障保护 4、短路保护 5、I2t电动机过热保护 6、PTC/KTY84 电动机保护 1.2.2 MM440变频器的控制端子表1 MM440变频器的控制端子 2 可编程控制器2.1 可编程控制器基本知识可编程控制器简称PC（Programmable Controller），它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller）和可编程序控制器PC几个不同时期。

为与个人计算机（PC）相区别，现在仍然沿用可编程逻辑控制器这个老名字1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地可编程控制器（PLC）是微电子技术、继电器控制技术和计算机及通信技术相结合的新型通用的自动控制装置PLC具有体积小、功能强、可靠性高、使用方便、易于编程控制、适于工业应用环境等一系列优点，因此广泛应用于各行业的控制系统中，如机械制造、电力、交通、轻工、食品加工等行业PLC既可用于旧设备改造，也可用于新产品开发，在机电一体化、工业自动化等方面应用极其广泛可编程控制器（PLC）广泛地应用于工业控制它通过用户存储的应用程序来控制生产过程，具有可靠性高、稳定性好和实时处理能力强的优点。

PLC是把计算机技术与继电器控制技术有机地结合起来，为工业自动化提供近乎完美的现代化自动控制的装置2.2 可编程控制器的特点1 可靠性高，抗干扰能力强传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器由于触点接触不良，容易出现故障PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器控制系统1/10~1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少高可靠性是电气控制设备的关键性能PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。

2 硬件配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线PLC有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器，可以用于各种规模的工业控制场合除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易3 易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电。