变频交流调速系统设计.doc

目 次 1.绪 论 1 1.1课题的背景 1 1.2变频器发展概况 2 2变频调速系统概述 4 2.1 变频调速系统原理介绍 4 2.2 系统的控制模型 6 2.3元器件的选择 6 3 变频调速系统的硬件设计 8 3.1 S7-200 PLC 8 3.2 MM440变频器 8 3.3变频器参数设置 8 3.4硬件接线设计 12 4 变频调速系统的软件设计 14 4.1 编程软件的介绍 14 4.2控制流程图 15 4.3 变频调速系统程序设计 16 4.4 PLC程序分析 18 5 组态软件的设计 20 5.1 组态软件的介绍 21 5.2 组态王软件 22 5.3 组态软件的设计过程 23 结论 30 致谢 31 参考文献 32 附录A 33 附录B 34 1.绪 论 1.1课题的背景 世界上，最先电动机的人是雅可比在两个u型电磁铁中间，装一六臂轮，每臂两根棒型磁铁。通电后，棒型磁铁与u型磁铁之间产生相互吸引排斥作用 ，带动轮轴转动。后来，做了一具大型的装置安在小艇上，用320电池供电，1838年小艇在易北河上时速只有2.2公里，同时，美国的达文波特成功地制出了驱动印刷机的电机，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。，这种格拉姆型电动机大量制造效率不断提高。与此同时，着手研究电动机驱动车辆，西门子公司制成了电车。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但当时的电动机全是直流电机，只于驱动电车。1888年出生南斯拉夫的美国发明家特斯拉发明了交流电动机。它又称感应电动机是根据电磁感应原理制成，这种电动机使用交流电，无需整流，结构简单，无火花，被广泛应用于家庭电器中，交流电动机用三相交流供电。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。近年来变频技术是一项国际家电领域全面开发和应用的高新技术，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，实现电动机运转的自动调节，达到提高效率和节能的目的。 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，变频器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。日益丰富的软件功能使通用变频器的多功能化和高性能化为用户提供了一种可能，即可以把原有生产机械的工艺水平“升级”，达到以往无法达到的境界，使其变成一种具有高度软件控制功能的新机种。 目前出现了一类“多控制方式”通用变频器。例如安川公司的VS616—G5变频器就有:无PG(速度传感器)V/f控制:有PG V/f控制:无PG矢量控制:有PG矢量控制等四种控制方式。通过控制面板，可以控制上述四种控制方式中的一种，以满足用户的需要。 通用变频器经历了模拟控制、数字控制、数模混合控制，直到全数字控制的演变，逐步地实现了多功能化和高性能化，进而使之对各类生产机械、各类生产工艺的适应性不断增强。最初通用变频器仅用于风机、泵类负载的节能调速和化纤工业中高速缠绕的多机协调运行等，到目前为止，其应用领域得到了相当的扩展。如搬运机械，从反抗性负载的搬运车辆、带式运输机到位能负载的起重