【正文】 .................................................. 24 第 6 章 總結(jié)與體會 ................................................................................................. 26 附 錄 ......................................................................................................................... 27 參 考 文 獻(xiàn) ............................................................................................................... 28 第 1 章 概 述 隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和自動控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，這促進(jìn)了電氣傳動的技術(shù)革命。交流電機(jī)變頻調(diào)速是當(dāng)今節(jié)約電能，改善生產(chǎn)工藝流程，提高產(chǎn)品質(zhì)量，以及改善運(yùn)行環(huán)境的一種主要手段。變頻調(diào)速以其高效率，高功率因數(shù)，以及優(yōu)異的調(diào) 速和啟制動性能等諸多優(yōu)點(diǎn)而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式 。 系統(tǒng)概述 在現(xiàn)代工業(yè)和經(jīng)濟(jì)生活中， 隨著電力電子技術(shù) 、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制理論的 發(fā)展，交流變頻調(diào)速 技術(shù)作為高新技術(shù)、節(jié)能技術(shù) 廣泛應(yīng)用 于各個領(lǐng)域 ；由于 PLC 的功能強(qiáng)大、使用 容易、可靠性高，常常被用來作為現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備的控制。組態(tài)軟件技術(shù)作為用戶可定制功能的軟件平臺工具，在工控機(jī)上可開發(fā)出友好的人機(jī)界面，通過 PLC 可以對自動化設(shè)備進(jìn)行 “智能化 ”控制。 在本課題的系統(tǒng)中，考慮到電機(jī)的啟動、運(yùn)行、調(diào)速和制動的特性 ，因此采用 高功能性控制的通用 變頻器 對電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) ，此變頻器的 S 型加減速功能和轉(zhuǎn)矩提升功能， 能很好的解決轉(zhuǎn)速之間的切換和啟動問題。系統(tǒng)中由 PLC完成數(shù)據(jù)的采集和對變頻器、電機(jī)等設(shè)備的控制任務(wù)?；?于 PLC 的編程軟件采用模塊化的程序設(shè)計方法，大量采用功能模塊重用，減少軟 件的開發(fā)和維護(hù)。利用組態(tài)軟件良好的人機(jī)界面和通信能力及 PROFIBUS 總線技術(shù)，使工程師、操作人員可以在中央控制室的工控機(jī)上方便的瀏覽現(xiàn)場的工業(yè)流程、實(shí)現(xiàn)變頻器的參數(shù)設(shè)置、故障診斷和電機(jī)的啟動和停止的控制 ； 同時可以在現(xiàn)場進(jìn)行電機(jī)的啟動、停止及增減速等的操作。 PLC 的 概述 2 可編程序控制器（ PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)的工業(yè)控 制裝置，它的功能強(qiáng)，可靠性極高，編程簡單，使用方便，體積小巧，近年來在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，被譽(yù)為當(dāng)代工業(yè)自動化的主要支柱之一。 PLC的功能包括邏輯控制、定時控制、計數(shù)控 制、步進(jìn)（順序）控制、 PID控制、數(shù)據(jù)控制、通信和聯(lián)網(wǎng)以及許多特殊功能模塊 。 PLC 具有極高的可靠性，豐富的 I/O 接口模塊并且采用了模塊化結(jié)構(gòu)以適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式， 對使用者來說，不需要具備計算機(jī)的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握 ，而且其安裝簡單，維修也方便， 由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。 適應(yīng)行強(qiáng)的可編程序控制器產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列 化、模塊化，配備有品種齊全的各硬件裝置功用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)?？删幊绦蚩刂破靼惭b接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。可編程序控制器有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和交流接觸器?？删幊绦蚩刂破饔密浖娲罅康闹虚g繼電器、時間繼電器，僅剩下與輸和輸出有關(guān)的少量接下接線，一般為繼電器控制系統(tǒng)的十分之一到百分之一，因接觸不良造成的故障減少了很多。可編程序控制器采取了一系列軟件和硬件抗干擾措施，使之具有很強(qiáng)的抗擾能力，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn) 場，可編程序控制器以被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。 雖然 PLC 問世時間不長，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步， PLC 也迅速發(fā)展 ，在發(fā)達(dá)的工業(yè)國家， PLC 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于所有的工業(yè)部門，隨著其性能價格比的不斷提高，應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大。主要用于：開關(guān)邏輯控制、運(yùn)動控制、閉環(huán)過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。 變頻器的簡介 3 變頻器按照變換環(huán)節(jié)分為兩種：（ 1）交 交變頻器 交 交變頻器是將 工頻 交流直接轉(zhuǎn)換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱直接式變頻器 。（ 2）交 直 交變頻器 交直 交變頻器是先將工頻交流電源通過整流器變換成直流，再通過逆變器變換成可控頻率和電壓的交流。由于這類變壓變頻器在恒頻交流電源和變頻交流輸出之間有一個 “ 中間直流環(huán)節(jié) ” 所以又稱間接式的變壓變頻器。 交 直 交變頻器的工作原理是把工頻交流電通過整流器變成平滑直流，然后利用半導(dǎo)體器件 組成的三相逆變器，將直流電變成可變電壓和可變頻率的交流電 。利用變頻器可以根據(jù)電機(jī)負(fù)載的變化實(shí)現(xiàn)自動、平滑的增速或減速，具有效率高、范圍寬、精度高且能無級變速的優(yōu)點(diǎn)。 其原理圖如下所示： 除了上面的分類外， 變頻器 還有其他分類方式。 按照主電路工作方式 ，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開關(guān)方式 ，可以分為 PAM控制變頻器、 PWM控制變頻器和高載頻 PWM控制變頻器；按照工作原理 ，可以分為 V/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用 途 ，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。 本次設(shè)計采用 MICROMASTER 420 變頻器， 采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技 術(shù)水平的絕緣雙極型晶體管（ IGBT）作為功率輸出器件。因此具有很搞的運(yùn)行可靠性和功能的多樣 性。 其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動機(jī)運(yùn)行的噪聲。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動機(jī)提供了良好的保護(hù) 。 圖 變頻器調(diào)速原理 4 第 2 章 總體設(shè)計方案 主電路的設(shè)計 本 系統(tǒng) 設(shè)計的變頻調(diào)速系統(tǒng)單元，采用交流變頻調(diào)速，通過控制變頻器來實(shí)現(xiàn) 三相異步電動機(jī)的開閉環(huán)、正反轉(zhuǎn)和快慢速的轉(zhuǎn)換。其具體工作過程如下： 從電網(wǎng)上接入 380V 交流三相電源，首先通過一個 接觸器作為整個電路的通斷開關(guān) 。電動機(jī)三相 U、 V、 W接在變頻器的輸出端口，輸入端口 L L L3通過 A 級濾波器連接在交流接觸器 KM1上 。由于電機(jī)在轉(zhuǎn)動過程中會產(chǎn) 生大量熱量，故主電路中還接了一個風(fēng)機(jī)，起到冷卻泵的作用， 變頻電機(jī)的風(fēng)機(jī)則通熱繼電器 FR41連接在交流接觸器 KM42上，再連接到交流接觸器 KM41的電網(wǎng)上。接下來是變頻電機(jī)簡單的起、停、開閉環(huán)、變頻調(diào)速電器控制線路。其控制線路說明如下： QF41為空氣斷路器，當(dāng)空氣開關(guān)閉合，沒有按下啟動按鈕 SB41時，交流接觸器 KM41 處于斷開狀態(tài)；當(dāng)按下起動按鈕 SB41 時，接通交流接觸器 KM41， KM41繼電器通電，交流接觸器 KM41保持通電狀態(tài)，可編程序控制器運(yùn)行，輸出端給變頻器一個啟動信號，電源指示燈 HR4亮。在運(yùn)行中按 下停止按鈕 SB42，則 KM41繼電器斷電，交流接觸器 KM41斷開。 電機(jī)風(fēng)機(jī)的控制電路用到了變頻器的兩個控制點(diǎn) RL1B 和 RL1C，當(dāng)變頻器通電時，這兩點(diǎn)自動接通，交流接觸器 KM42 的線圈也接通，風(fēng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)， 同時我們還用了熱繼電器FR41，用于過載保護(hù)。在加速和減速過程以外，電機(jī)一直是穩(wěn)速運(yùn)行。變頻電機(jī)的加速、減速、慢速和穩(wěn)速運(yùn)行全部都由變頻器控制