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基于plc與變頻器的交流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)-文庫(kù)吧

2026-07-08 19:03 本頁(yè)面

【正文】 hnological progress as a primary means。Frequency of its superior speed and braking performance from highefficiency，high power factor and the effect of intersection，a broad scope of application and many other advantages of being at home and abroad recognized as the most promising approach speed.In this paper, the study by AC motor speed control system using PLC to control the frequency converter speed control，programmable logic controller and give fullplay to the high reliability，flexibility,versatility，scalability，etc，through the PLC switches to control the volume of input and output modules multifunctional inverter input to achieve the multistage motor speed control，during the RS485 transmission technology through the establishment of the PLC and inverter PROFIBUSPDP munication to plete the PLC control program inverter speed control system design and all of the control system design.Keywords: The alternating current。 PLC。 PROFIBUSPDP munication11 緒論 PLC 和變頻器控制交流電機(jī)的調(diào)速的發(fā)展與現(xiàn)狀隨著電力電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的日益發(fā)展，電動(dòng)機(jī)的調(diào)速已經(jīng)從繼電器控制時(shí)代發(fā)展到今天的由變頻器控制調(diào)速。且在工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域中得到了極為廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)在的在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，最為常見(jiàn)的是由 PLC控制變頻器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制。該方法主要通過(guò)程序來(lái)控制了電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制 [1]。交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用領(lǐng)域直流電氣傳動(dòng)和交流電氣傳動(dòng)在 19 世紀(jì)先后誕生。在 20 世紀(jì)的大部分年代里，鑒于直流傳動(dòng)具有優(yōu)越的調(diào)速性能，高性能可調(diào)速傳動(dòng)都采用直流電動(dòng)機(jī)，而約占電氣傳動(dòng)總?cè)萘?80%的不變速傳動(dòng)則采用交流電動(dòng)機(jī)，這種狀況在一段時(shí)期內(nèi)已成為一種舉世公認(rèn)的格局。20 世紀(jì) 70年代后，隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，交流調(diào)速系統(tǒng)逐步具備了寬的調(diào)速范圍、高的穩(wěn)速范圍、高的穩(wěn)速精度、快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及在四象限作可逆運(yùn)行等良好的技術(shù)性能，并且它的調(diào)速性能與可靠性不斷完善，價(jià)格不斷降低，特別是變頻調(diào)速節(jié)電效果明顯，而且易于實(shí)現(xiàn)過(guò)程自動(dòng)化，在調(diào)速性能方面可以與直流電力拖動(dòng)媲美 [2]。目前，交流調(diào)速技術(shù)在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已得到廣泛應(yīng)用。美國(guó)有 60%65%的發(fā)電量用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由于有效地利用了交流調(diào)速技術(shù)，僅工業(yè)傳動(dòng)用電就節(jié)約了 15%20%的電量。而高性能電力、電子器件的應(yīng)用更是推動(dòng)了交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，例如在通用變頻器方面，針對(duì)中、低壓應(yīng)用領(lǐng)域的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的高開(kāi)關(guān)頻率使得高性能的變頻器成為可能，而在以后出現(xiàn)的智能功率模塊（IPM），更加簡(jiǎn)化了通用變頻器的設(shè)計(jì)。此后，交流調(diào)速系統(tǒng)主要沿用下述三個(gè)方向發(fā)展和應(yīng)用。(1)一般性能的節(jié)能調(diào)速。在過(guò)去大量的所謂不變速交流傳動(dòng)中，風(fēng)機(jī)、水泵等機(jī)械總?cè)萘繋缀跽脊I(yè)電氣傳動(dòng)總?cè)萘康囊话耄渲杏胁簧賵?chǎng)合并不是不需要調(diào)速，只是因?yàn)檫^(guò)去交流電機(jī)本身不具備調(diào)速性能，不得不依賴(lài)擋板和閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)送風(fēng)或供水的流量，許多電能因而白白地浪費(fèi)掉了。如果把這些設(shè)備的控制系統(tǒng)換成交流調(diào)速系統(tǒng)，就能節(jié)省消耗在擋板和閥門(mén)上的能量。根據(jù)有關(guān)計(jì)算統(tǒng)計(jì)，3由于風(fēng)機(jī)、水泵對(duì)調(diào)速范圍和動(dòng)態(tài)性能的要求都不高，只需要一般的調(diào)速性能就已足夠，那么換成交流調(diào)速系統(tǒng)以后，每臺(tái)風(fēng)機(jī)、水泵平均約可節(jié)能 20%，這種節(jié)能效果是非常可2觀的。(2)高性能交流調(diào)速系統(tǒng)。許多在工藝上就需要調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，過(guò)去多用直流傳動(dòng)，鑒于交流電機(jī)比直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、工作可靠、維護(hù)方便、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、效率高，如果改成交流調(diào)速傳動(dòng)，顯然能夠帶來(lái)不少的效益 [3]。交流調(diào)速系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來(lái)隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展以及現(xiàn)代控制理論和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用，交流調(diào)速領(lǐng)域發(fā)展非常迅速，交流傳動(dòng)技術(shù)取得了突破性的進(jìn)展，獲得了許多創(chuàng)造性的成果。自從 70年代矢量控制技術(shù)發(fā)展以來(lái)，從理論上解決了交流調(diào)速系統(tǒng)在靜、動(dòng)態(tài)性能上與直流傳動(dòng)相媲美的問(wèn)題 [4]。 PLC 和變頻器控制交流調(diào)速的目的目前，我國(guó)的能源消費(fèi)僅次于美國(guó)，位列世界第二，但國(guó)民生產(chǎn)總值卻排在第八位左右，其中最重要的原因之一就是單位產(chǎn)值能耗太大。我國(guó)具有各類(lèi)風(fēng)機(jī)約 780 萬(wàn)臺(tái)，水泵 4000 萬(wàn)臺(tái)，空壓機(jī) 560 萬(wàn)臺(tái)，這些裝置又占去了電機(jī)耗電的一半以上。由于這些設(shè)備一般均采用恒速驅(qū)動(dòng)，每年造成大量能源浪費(fèi)。國(guó)家在十一五規(guī)劃中指出：堅(jiān)持開(kāi)發(fā)節(jié)約并重、節(jié)約優(yōu)先，按照減量化、再利用、資源化的原則，大力推進(jìn)節(jié)能節(jié)水節(jié)地節(jié)材，加強(qiáng)資源綜合利用，完善再生資源回收利用體系，全面推行清潔生產(chǎn)，形成低投入、低消耗、低排放和高效率的節(jié)約型增長(zhǎng)方式。實(shí)行有利于資源節(jié)約的價(jià)格和財(cái)稅政策。強(qiáng)化節(jié)約意識(shí)，鼓勵(lì)生產(chǎn)和使用節(jié)能節(jié)水產(chǎn)品、節(jié)能環(huán)保型汽車(chē)，發(fā)展節(jié)能省地型建筑，形成健康文明、節(jié)約資源的消費(fèi)模式。我國(guó)對(duì)交流變頻調(diào)速技術(shù)的研究起步較晚，到上個(gè)世紀(jì) 90年代才有產(chǎn)品出現(xiàn)，采用的控制技術(shù)幾乎都還只是 V/F 控制，調(diào)速性能根本無(wú)法與國(guó)外產(chǎn)品相比。目前在中、低壓交流傳動(dòng)中，變頻器的使用越來(lái)越多，而我國(guó)在研究矢量控制系統(tǒng)所需的各種硬件條件已經(jīng)具備，如已出現(xiàn)的智能化功率器件（IPM），其電壓等級(jí)、開(kāi)關(guān)頻率都有很大的提高；數(shù)字化控制元件也已出現(xiàn)單指令周期 10ns 的高速數(shù)字信號(hào)處理器（DSP ）和幾乎能完成一個(gè)系統(tǒng)功能的專(zhuān)用集成電路。變頻調(diào)速已成為電動(dòng)機(jī)調(diào)速的最新潮流，有其自

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