PLC课程设计-基于PLC的交流电机变频调速系统.doc

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IGBT容量的扩大，通用变频器的容量也将随之扩大。 变频器主电路中功率电路的模块化，控制电路采用大规模集成电路和全数字控制技术，结构设计上采用“平面安装技术”等一系列措施，促进了变频电源装置的小型化。另外，一种混合式功率集成器件，采用厚薄膜混合集成技术，把功率电桥、驱动电路、检测电路、保护电路等封装在一起，构成了一种“智能电力模块”这种器件属于绝缘金属基底结构，所以防电磁干扰能力强，保护电路和检测电路与功率开关间的距离尽可能的小，因而保护迅速且可靠，传感信号也十分迅速。 电力电子器件和控制技术的不断进步，使变频器向多功能化和高性能化方向发展。特别是微机的应用，为变频器多功能化和高性能化提供了可靠的保证。 人们总结了交流调速电气传动控制的大量实践经验，并不断融入软件功能。日益