闭环变频调速系统的设计.doc

摘 要 随着变频调速技术的应用日益广泛，应用水平的不断提高，对变频调速控制系统的精度要求也越来越高目前，许多变频调速装置属于开环控制方式，不能满足较高精度的要求为提高调速系统的精度，一般都需要进行闭环控制交流异步电机因其价格低廉，经久耐用，易于维修，适合在恶劣的环境中使用等优点已得到广泛的应用但交流电机的数学模型和运算较为复杂，其控制特性会受对象内部参数变化的影响，因而用固定的调节器去控制时，往往难以得到较理想的静动态特性 采取可靠的PLC和变频器控制交流异步电机方法，把变频器V/F控制方式引入到控制系统中，提高了系统的静动态特性本文结合异步电动机速度闭环控制，提出了一种基于PLC和变频器共同控制实现方法首先对控制变频调速系统进行总体设计，然后对PLC、变频器与上位机通信程序设计在此基础上，论述了系统如何安装，调试及系统设备维护等问题所开发的系统将PLC与变频器相结合，克服了传统的调节器超调大的缺点,充分发挥了PLC控制灵活、编程方便、适应性强的优点，提高了控制的精确度 实验结果表明，该系统能对电机转速实现精确控制，实用性强，具有一定的推广价值 关键词：电动机；PLC；变频器。

AbstractWith the increasing applications of variable frequency speed control technology ,the accuracy of variable frequency speed control system is required higher than ever . At present, many variable frequency speed control system general require closed loop control.Asynchr-onous control moors have been widely used due to their cheep price, being easy to maintain and suitable for use in harsh environments. However, the asynchronous motors models are more complex , and its control identity will be subject to the impact of change in internal paraments paraments,thus it is often difficult to obtain better conditions dynamic character by using fixed regulator to control.Hence a speed control system with PLC based on control is provited. In this paper , a control methed with V/F of inverter applied to the system PLC is present and the control alg-orithm to be realized with PLC is given according to conditions of variable frequency speed. we firstly reseach into the design of variable frequency speed control system, and the com- munication between PLC and computer and the communication between inventer and PLC are discussed .The system overcoms weakness of traditional regulator, it has advantages flex-ible ,programming convenient,adaptable,increases the accuracy of the system. The results show the sytem has good performance and applicable value.Key words：motor，PLC ，Variable frequency speed regulation.目 录摘 要 IAbstract II目 录 III1 概论 - 1 -1.1变频调速技术的发展及应用 - 1 -1.1.1国内变频调速技术的发展概况 - 1 -1.1.2变频调速技术的应用 - 1 -1.1.3 未来的发展方向 - 2 -1.2 选题的依据 - 2 -2 基本方案选择 - 4 -2.1变频器的选择 - 4 -2.1.1 三菱FR一A540型变频器简介 - 4 -2.2 PLC的选择 - 8 -2.2.1 三菱FX-2N系列PLC介绍 - 8 -2.3 工控机的选择 - 8 -2.4 旋转编码器的选择 - 9 -2.4.1 旋转编码器的工作原理 - 9 -2.4.2 欧姆龙旋转编码器特点介绍 - 10 -3 变频调速系统的总体设计 - 11 -3.1 变频调速系统的控制方法 - 11 -3.2 变频调速系统组成 - 11 -4 PLC与上位机、变频器之间通信程序及系统程序设计 - 13 -4.1 PLC与上位机通信 - 13 -4.1.1 通信原理 - 13 -4.1.2通信参数设置 - 13 -4.1.3 建立上位机与PLC的通信连接 - 15 -4.2 变频器与上位机通信 - 15 -4.2.1系统硬件组成与连结 - 16 -4.2.2 变频器参数的设置 - 17 -4.3 PLC与变频器之间的通信 - 18 -4.3.1 通讯协议 - 18 -4.3.2 通讯数据定义 - 18 -4.4 旋转编码器与PLC的连接 - 20 -4.5 PLC控制变频器运行通讯程序的实现 - 20 -4.6 系统的主电路、控制电路及整个控制系统程序的实现 - 22 -5 系统的调试与维护 - 28 -5.1 变频调速系统的调试 - 28 -5.1.1 变频器的通电和功能预置 - 28 -5.1.2 电动机的空载试验 - 28 -5.2 PLC控制系统的抗干扰问题和维护 - 33 -5.2.1 PLC控制系统的抗干扰问题 - 30 -5.2.2 PLC的维护 - 30 -5.3 变频器的维护 - 33 -5.4 上位机的维护 - 35 -参考文献 - 37 -结束语 - 38 -附录 - 40 -1 概论1.1变频调速技术的发展及应用近10年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。

交流电机变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节能效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式1.1.1国内变频调速技术的发展概况我国电气传动产业始建于1954年当时第一批该专业范围内的学生从各大专院校毕业，同时在机械工业部属下建立了我国第一个电气传动成套公司，这就是后来天津电气传动设计研究所的前身现在我国已有200家左右的公司、工厂和研究所从事变频调速技术的工作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大体只相当于国际上80年代水平随着改革开放，经济高速发展，形成了一个巨大的市场，它既对国内企业，也对外国公司敞开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，国内的成套部分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，自己开发应用软件，能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取得很大成绩，但应看到由于国内自行开发、生产产品的能力弱，对国外公司的依赖性严重。

1.1.2变频调速技术的应用 纵观我国变频调速技术的应用，总的说来走的是一个由试验到实用，由零星到大范围，由辅助系统到生产装置，由单纯考虑节能到全民改善工艺水平，由手动控制到自动控制，由于低压中小容量到高压大容量多年来，国家经贸委一直会同国家有关部门致力于变频调速技术的开发及推广应用，在技术开发、技术改造方面给予了重点扶持，组织了变频调速技术的评测推荐工作，并把推广应用变频调速技术作为风机、水泵节能技改专项的重点投资方向，抓开发、抓示范工程、抓推广应用国家成力了风机水泵节能中心1995～1997年3年间我国风机水泵变频调速技术改造投入资金3.5亿元，改造总容量达100万kW，可年节电7亿kWh，平均投资回收期约2年1997年朱榕基总理在国家经贸委上报的“关于风机、水泵节能改造工作情况的报告”上明确指示“这件事抓得好”1998年1月1日实施的《中华人民共和国节约能源法》第39条，已将变频调速列入通用节能技术加以推广在国家经贸委《“九五”资源节能综合利用工作纲要》中，变频调速已被列入重点组织实施的10项资源节约综合利用技术改造示范工程之一即将出台的限制性政策规定：对新建和扩建工程需要调速运行的风机和水泵，一律不准采用挡板和阀门调节流量；对采用挡板和阀门调节流量的要分期、分批、有步骤地进行调速改造。

据有关资料表明，我国变频调速技术已经取得了巨大的成绩 变频调速技术作为高新技术、基础技术、和节能技术，已经渗透到经济领域的所有技术部门中我们以后在变频调速技术方面应做的积极工作如下：1).应用变频调速技术来改造传统的产业，节约能源及提高产品质量，获得较好的经济效益和社会效益2).大力发展变频调速技术，必需把我国变频调速技术提高到一个新水平，缩小与世界先进水平的差距，提高自主开发能力，满足国民经济工程建设和市场的需求3).规范我国变频调速技术方面的标准，提高产品可靠性工艺水平，实现规模化、标准化生产1.1.3 未来的发展方向 交流变频调速技术是强弱电混合、机电一体的综合性技术，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，因此它的共性技术必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）的硬、软件开发问题1.2 选题的依据 随着电力电子技术、计算机技术以及自动控制技术的迅速发展，电气传动技术正面临一场历史性的革命经过二十多年的发展，近代交流传动逐渐成为电气传动的主流。

电机交流变频调速是当今节电改善工艺流程以提高产品质量和改善环境，推动技术进步的一种主要手段变频调速以其优异的起动、调速和制动性能、高效率、高功率因数和节能效果，广泛的应用范围等优点被国内为公认为最有发展前途的调速方式 变频调速系统有广泛的应用前景，但如何使变频调速系统具有更好的调速性能和更高的控制精度，是我们在选题过程中首先考虑到的问题针对这一情况，采取可靠的PLC和变频器控制交流异步电机运行和工。