基于plc变频调速控制.doc

第1章 概 述 随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，这促进了电气传动的技术革命。交流电机变频调速是当今节约电能，改善生产工艺流程，提高产品质量，以及改善运行环境的一种主要手段。变频调速以其高效率，高功率因数，以及优异的调速和启制动性能等诸多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式随着电力电子技术发展，交流变频调速广泛应用；由于PLC的功能强大、使用容易、可靠性高，常常被用来作为现场数据的采集和设备的控制。组态软件技术作为用户可定制功能的软件平台工具，在工控机上可开发出友好的人机界面，通过PLC可以对自动化设备进行“智能化”控制。在本课题的系统中，考虑到电机的启动、运行、调速和制动的特性高功能性控制的通用对电机进行转速调节，此变频器的S型加减速功能和转矩提升功能，能很好的解决转速之间的切换和启动问题。系统中由PLC完成数据的采集和对变频器、电机等设备的控制任务。基PLC的编程软件采用模块化的程序设计方法，大量采用功能模块重用，减少软件的开发和维护。利用组态软件良好的人机界面和通信能力及PROFIBUS总线技术，使工程师、操作人员可以在中央控制室的工控机上方便的浏览现场的工业流程、实现变频器的参数设置、故障诊断和电机的启动和停止的控制同时可以在现场进行电机的启动、停止及增减速等的操作。 对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。虽然PLC问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模，超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC也迅速发展变频器按照变换环节分为两种：（1）交-交变频器 交-交变频器是将交流直接转换成频率电压可调的交流，又称直接式变频器。（2）交-直-交变频器 交-直-交变频器是先将工频交流电源通过整流器变换成直流，再通过逆变器变换成可控频率和电压的交流。由于这类变压变频器在恒频交流电源和变频交流输出之间有一个中间直流环节所以又称间接式的变压变频器。 交-直-交变频器的工作原理是把工频交流电通过整流器变成平滑直流，然后利用半导体器件组成的三相逆变器，将直流电变成可变电压和可变频率的交流电。利用变频器可以根据电机负载的变化实现自动、平滑的增速或减速，具有效率高、范围宽、精度高且能无级变速的优点。 其原理图如下所示： 除了上面的分类外，变频器按照主电路工作方式，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。本设计的变频调速系统单元，采用交流变频调速，通过控制变频器来三相异步电动机的开闭环、正反转和快慢速的转换。其具体工作过程如下： 从电网上接入380V交流三相电源，首先通过一个。电动机三相U、V、W接在变频器的输出端口，输入端口L1、L2、L3通过A级滤波器连接在交流接触器KM上变频电机的风机则通热继电器FR1连接在交流接触器KM2上，再连接到交流接触器KM1的电网上。接下来是变频电机简单的起、停、开闭环、变频调速电器控制线路。其控制线路说明如下：QF1为空气断路器，当空气开关闭合，没有按下启动按钮SB1时，交流接触器KM1处于断开状态；当按下起动按钮SB1时，接通交流接触器KM1，KM1继电器通电，交流接触器KM1保持通电状态，可编程序控制器运行，输出端给变频器一个启动信号，电源指示灯HR亮。在运行中按下停止按钮SB2，则KM1继电器断电，交流接触器KM1断开。同时我们还用了热继电器FR1，用于过载保护。在加速和减速过程以外，电机一直是稳速运行。变频电机的加速、减速、慢速和稳速运行全部都由变频器控制。加速和减速过程时间的长短，以及稳速值的大小由人为在变频器中根据需要设定。 图2.1 变频调速系统总电气图 2.2控制电路的设计 图2.2 控制电路图 总体控制要求：PLC根据输入端的控制信号及脉冲信号，经过程序运算后由通讯端口控制变频器运行设定的行程；电机运行到减速值后开始减速；电机运行到设定值后停止运行并锁定。 2.3保护电路的设计 当主电路电流超过某一数值后(2A左右)，由9R3，9R20上取得的过流信号电压超过运算放大器的反向输入端，使D触发器的输出为高电平，使晶体三极管V由截止变为导通，结果使继电器K的线圈得电，继电器K由释放变为吸引，它的常闭触点接在主回路接触器的线圈回路中，使接触器释放，断开主电路。并使发光二极管亮，作为过流信号指示，告诉操作者已经过流跳闸。 SA为解除记忆的复位按钮，