基于plc交流變頻調速系統的畢業設計(已修改)

　

【正文】 基于PLC交流變頻調速系統的畢業設計目錄摘要 1緒論 11 系統的工作原理 2 三相異步電機 2 三相異步電機的結構 2 三相異步電機的工作原理 3 變頻器 3 控制系統 4 PLC的工作原理 4 PLC的應用 52 系統控制方案選取 7 電機的選擇 7 變頻器的選擇 7 PLC的選擇 8 控制方式的選擇 93 變頻調速系統的設計 10 軟件設計 10 S7200PLC 10 MicroMaster420變頻器 10 外部電路設計 11 變頻開環調速 11 數字量方式多段速控制 13 軟件設計 15 編程軟件 15 系統程序設計 164 系統抗干擾措施 26 PLC抗干擾措施 26 軟件抗干擾措施 26結論 27致謝 28參考文獻 29緒論(1) 課題背景從1876年第一臺直流電動機問世到1888年交流電動機的發明及廣泛應用，再到電機隨處可見當今世界，電機的發展早已經成為衡量一個國家現代化水平標準之一，縱觀電機的發展，其應用范圍的不斷擴大，使用要求不斷提高，結構類型不斷增多，理論要求不斷深入。特別是近30年來，伴隨著電力電子技術和計算機技術的進步，尤其是超導技術的重大突破和新原理，新結構，新材料，新工藝，新方法的不斷推動，電機發展更是呈現出勃勃生機，其前景是不可限量的[12]。近年來隨著電力電子技術，計算機技術，自動控制技術的發展，電機的控制技術得到了迅速的發展，人們在追求控制電機更快，更準，更穩的同時，也意識到節能，環保，經濟的重要性。變頻技術是近年來國際家電領域全面開發和應用的一項高新技術，它采用新型變頻器，將50Hz的固定供電頻率轉換為30130Hz的變化頻率，實現電動機運轉頻率的自動調節，達到節能和提高效率的目的。上個世紀80年代初，變頻器實現了商品化。在近20年的時間內，經歷了由模擬控制到全數字控制和由采用BJT到采用IGBT兩個大發展過程[1]。PLC是20世紀70年代以來，在電氣控制技術，集成電路，計算機技術基礎上發展起來的，并逐漸發展成為以微處理器為核心，把自動化技術，把計算機技術，通信技術融為一體的一種新型工業控制設備。它具有功能強，可靠性高，配置靈活，使用方便，以及體積小，重量輕等優點[13]。(2) 設計的目的和意義隨著工業控制要求的不斷發展，對電機的速度控制要求也越來越高，一般都需要進行閉環控制。交流電機調速的方法有很多，調壓串級滑差變頻等方式都不同程度地應用于各種各樣的工控領域。隨著變頻技術的發展，變頻器越來越多的被應用于調速場合?？删幊炭刂破魇歉鶕樞蜻壿嬁刂频男枰l展起來的，是專門為工業環境應用而設計的數字運算操作的電子裝置，將PLC應用于交流變頻調速，不僅可靠性高，易于操作，而且還能降低能耗，節約能源。1 系統的工作原理三相異步電機(Triplephase asynchronous motor)是靠同時接入三相交流電源(相位差120度)供電的一類電動機，由于三相異步電機的轉子與定子旋轉磁場以相同的方向、不同的轉速成旋轉，存在轉差率，所以叫三相異步電機。 三相異步電機的結構異步電機主要由固定不動的和旋轉的轉子兩部分組成，定子轉子之間有氣隙，在定子兩端有端蓋支撐轉子。（1） 定子 異步電機的定子由鐵心，定子繞組和機座三部分組成,定子鐵心的作用是作為電機磁路的一部分和嵌放定子繞組。為了減少交變磁場在鐵心中引起的損耗，鐵心一般采用導磁性能良好。定子繞組是電機的電路，器作用是感應電動勢流過電流。定子繞組在槽內部分 與鐵心間必須可靠絕緣，槽絕緣的材料厚度由電機耐熱等級和工作電壓來決定。機座的作用主要是固定和支撐定子鐵心。（2） 轉子異步電機的轉子由轉子鐵心轉子繞組和轉軸組成。轉子鐵心是電機磁路的一部分。轉軸起支撐轉子鐵心和輸出機械轉矩的作用，轉子繞組的作用是感應電動勢，流過電流和產生電磁轉矩。其結構形式有兩種:籠式和繞線式。（3） 氣隙 異步電機定，轉子之間氣隙很小，對于小型異步電機。氣隙大小對異步電機性能影響很大。為了降低電機的空載電流和提高電機的功率，氣隙應盡可能的小，但氣隙太小又可能造成定轉子在運行中發生摩擦，因此異步電機氣隙長度應為定轉子在運行中不發生機械摩擦所允許的最小值。三相交流異步電動機的工作原理是建立在電磁感應定律、全電流定律、電路定律和電磁力定律等基礎上的。當磁極沿順時針方向旋轉，磁極的磁力線切割轉子導條，導條中就感應出電動勢。電動勢的方向由右手定則來確定。因為運動是相對的，假如磁極不動，轉子導條沿逆時針方向旋轉，則導條中同樣也能感應出電動勢來。在電動勢的作用下，閉合的導條中就產生電流。該電流與旋轉磁極的磁場相互作用，而使轉子導條受到電磁力，電磁力的方向可用左手定則確定。由電磁力進而產生電磁轉矩，轉子就轉動起來。三相繞組接通三相電源產生的磁場在空間旋轉，稱為旋轉磁場，轉速的大小由電動機極數和電源頻率而定。轉子在磁場中相對定子有相對運動，切割磁楊，形成感應電動勢。轉子銅條是短路的，有感應電流產生。轉子銅條有電流，在磁場中受到力的作用。轉子就會旋轉起來。第一：要有旋轉磁場，第二：轉子轉動方向與旋轉磁場方向相同，第三：轉子轉速必須小于同步轉速，否則導體不會切割磁場，無感應電流產生，無轉矩，電機就要停下來，停下后，速度減慢，由于有轉速差，轉子又開始轉動，所以只要旋轉磁場存在，轉子總是落后同步轉速在轉動。[12]三相異步電機是感應電機，定子通入電流以后，部分磁通穿過短路環，并在其中產生感應電流。短路環中的電流阻礙磁通的變化，致使有短路環部分和沒有短路環部分產生的磁通有了相位差，從而形成旋轉磁場。通電啟動后，轉子繞組因與磁場間存在著相對運動而感生電動勢和電流，即旋轉磁場與轉子存在相對轉速，并與磁場相互作用產生電磁轉矩，使轉子轉起來，實現能量變換。變頻器主要應用于對電機速度的調節，可將其分為四個部分，其結構如圖11所示。通用變頻器由主電路和控制回路組成。給異步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分，稱為主電路。主電路包括整流器、中間直流環節（又稱平波回路）、逆變器、控制回路。圖11變頻器簡化結構圖 (1) 整流器。它的作用是把工頻電源變換成直流電源。 (2) 平波回路（中間直流環節）。由于逆變器的負載為異步電動機，屬于感性負載。無論電動機處于電動狀態還是發電狀態，起始功率因數總不會等于1。因此，在中間直流環節和電動機之間總會有無功功率的交換，這種無功能量要靠中間直流環節的儲能元件—電容器或電感器來緩沖，所以中間直流環節實際上是中間儲能環節。 (3) 逆變器。與整流器的作用相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率。逆變器的結構形式是利用6個半導體開關器件組成的三相橋式逆變器電路。通過有規律的控制逆變器中主開關的導通和斷開，可以得到任意頻率的三相交流輸出波形。 (4) 控制回路?？刂苹芈烦Ｓ蛇\算電路，檢測電路，控制信號的輸入、輸出電路，驅動電路和制動電路等構成。其主要任務是完成對逆變器的開關控制，對整流器的電壓控制，以及完成各種保護功能。控制方式有模擬控制或數字控制[10]。