基于PLC的交流电机变频调速系统的设计.doc

摘 要 步进电动机由于用其组成的开环系统既简单、廉价，又非常可行，因此在打印机等办公自动化设备以及各种控制装置等众多领域有着极其广泛的应用。 本文介绍的是一种基于单片机的步进电机的系统设计，用汇编语言编写出电机的正转、反转、加速、减速、停止程序，通过单片机、电机的驱动芯片ULN2004以及相应的按键实现以上功能，并且步进电机的工作状态要用相应的发光二极管显示出来。本文内容介绍了步进电机以及单片机原理、该系统的硬件电路、程序组成，同时对软、硬件进行了调试，同时介绍了调试过程中出现的问题以及解决问题的方法。该设计具有思路明确、可靠性高、稳定性强等特点，通过调试实现了上述功能。 关键词：步进电机；脉宽调制；驱动机构；单片机；转动 目 录 1 绪 论 1 1.1 课题的背景 1 1.1.1 电机的起源和发展 1 1.1.2 变频调速技术的发展和应用 2 1.2 本文设计的主要内容 3 2 变频调速系统的方案确定 4 2.1 变频调速系统 4 2.1.1 三相交流异步电动机的结构和工作原理 4 2.1.2 变频调速原理 4 2.1.3 变频调速的基本控制方式 5 2.2 系统的控制要求 6 2.3 方案的确定 6 2.3.1 电动机的选择 6 2.3.2 开环控制的选择 7 2.3.3 变频器的选择 7 4 变频调速系统的硬件设计 8 4.1 S7-200 PLC 8 4.2 MicroMaster420变频器 8 4.3 外部电路设计 9 4.3.1 变频开环调速 9 4.3.2 数字量方式多段速控制 11 4.3.3 PLC、触摸屏及变频器通信控制 12 5 变频调速系统的软件设计 14 5.1 编程软件的介绍 14 5.2 变频调速系统程序设计 15 6 触摸屏的设计 23 6.1 触摸屏的介绍 23 6.2 MT500系列触摸屏 25 6.3 触摸屏的设计过程 26 6.3.1 计算机和触摸屏的通信 26 6.3.2 窗口界面的设计 27 6.3.3 触摸屏工程的下载 31 7 PLC系统的抗干扰设计 33 7.1?变频器的干扰源 33 7.2 干扰信号的传播方式 33 7.3?主要抗干扰措施 34 7.3.1 电源抗干扰措施 34 7.3.2 硬件滤波及软件抗干扰措施 34 7.3.3 接地抗干扰措施 34 结 论 36 致 谢 37 参考文献 38  绪 论 课题的背景 最先制成电动机的人是德国的雅可比在两个u型电磁铁中间，装一六臂轮，每臂带两根棒型磁铁。通电后，棒型磁铁与u型磁铁之间产生相互吸引和排斥作用 ，带动轮轴转动。后来，雅可比做了一具大型的装置安在小艇上，用320个丹尼尔电池供电，1838年小艇在易北河上首次航行，时速只有2.2公里，与此同时，美国的达文波特也成功地制出了驱动印刷机的电动机，印刷过美国电学期刑《电磁和机械情报》但这两种电动机都没有多大商业价值，用电池作电源，成本太大、不实用。直到第一台实用直流发动机问世 ，电动机广泛应用。1870年比利时工程师格拉姆发明了直流发电机，在设计上，直流发电机和电动机很相似。后来，格拉姆证明向直流发动机输入电流，其转子会象电动机一样旋转。于是，这种格拉姆型电动机大量制造出来效率也不断提高。与此同时，着手研究由电动机驱动的车辆，于是西门子公司制成了世界电车。1879年，在柏林工业展览会上，西门子公司不冒烟的电车赢得观众的一片喝彩。西门子电机车当时只有3马力，后来美国发明大王爱迪生试验的电机车已达12─15马力但当时的电动机全是直流电机，只限于驱动电车。1888年南斯拉夫出生的美国发明家特斯拉发明了交流电动机。它是根据电磁感应原理制成，又称感应电动机，这种电动机结构简单，使用交流电，无需整流，无火花，因此被广泛应用于工业的家庭电器中，交流电动机通常用三相交流供电。1902年瑞典工程师丹尼尔森首先提出同步电动机构想。同步电动机工作原理同感应电动机一样，由定子产生旋转磁场，转速固定不变，不受负载影响。因此同步电动机特别适用于钟表，电唱机和磁带录音机。变频技术是近年来国际家电领域全面开发和应用的一项高新技术，它采用新型变频器，将50Hz的固定供电频率转换为30-130Hz的变化频率，实现电动机运转频率的自动调节，达到节能和提高效率的目的。 上个世纪80年代初，变频器实现了商品化。在近20年的时间内，经历了由模拟控制到全数字控制和由采用BJT到采用IGBT两个大发展过程。 80年代初采用的BJT的PWM变频器实现了通用化。到了90年代初，BJT通用变频器的容量达到了600KVA,400KVA以下。前几年主开关器件开始采用IGBT，仅三、四年的时间，IGBT变频器的单机容量己达800IVA，随着I