畢業(yè)設計_基于plc與變頻器的交流電機調(diào)速控制硬件系統(tǒng)設計與實現(xiàn)(編輯修改稿)
2025-10-02 09:24 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ， 輸出點數(shù) 6個。 I/O點數(shù)估算時應考慮增加 10%～20%的余量，因此選擇了 S7200 PLC/CPU224/14輸入 /10輸出。由于控制較簡單，對PLC存儲容量、殊功能模塊沒有特殊要求。根據(jù)學校實驗室現(xiàn)有設備，從中選擇了S7200 PLC/CPU224XP/14輸入 /10輸出。 S7200 PLC具體型號見表 31。 0Hz 頻率 時間 10s P20 P17 P18 P19 P21 P22 P23 P17 12s 15s 20s 8s 17s 15s 10Hz 20Hz 32Hz 35Hz 50Hz 11Hz 基于 PLC 與變頻器的交流 電機調(diào)速控制硬件系統(tǒng)設計與實現(xiàn) 4 表 31 S7200 PLC CPU 選型型號表 注： AC/DC/繼電器 —— 100～ 230VAC 電源 /24VDC輸入 /繼電器輸出； CPU系列號 產(chǎn)品圖片 描 述 選型型號 CPU224XP AC/DC/繼電器； 14點輸入 /10點輸出； 2輸入 /1輸出共 3個模擬量 I/O點 6ES7 2142BD230XB0 在 PLC 的應用中還有重要的一項就是編程，編程中需要用到的指令如下。 S7200系列 PLC 的基本指令包括常用指令、堆棧操作指令、計數(shù)指令、定時器指令、比較指令和程序控制指令等。 （ 1） 觸點指令 觸點指令包括邏輯取和線圈驅(qū)動指令，它有兩種連接形式，即串聯(lián)和并聯(lián)。 ① 邏輯取和線圈驅(qū)動指令。指令格式為： LD 取指令； LDN 取反指令 。 ② 觸點串 聯(lián)指令。指令格式為： A 常開觸點串聯(lián)： AN 常閉觸點串聯(lián)。 ③ 觸點并聯(lián)指令。指令格式為： O 常開觸點并聯(lián)： ON 常閉觸點并聯(lián)。 （ 2） 邏輯電路塊的連接指令 ① 串聯(lián)電路塊的并聯(lián)指令。指令格式為： OLD。 ② 并聯(lián)電路塊的串聯(lián)指令。指令格式為： ALD。 （ 3） 置位，復位，取反指令 ① 置位指令的格式為： S bit N。 ② 復位指令的格式為： R bit N。 ③ 取反指令的格式為： NOT。 （ 4） 計數(shù)器指令 ① 增計數(shù)器指令 CTU：其指令格式為： CTU Cx, PV。 x 為計數(shù)器編號。 ② 減計數(shù)器指令 CTD：其指令格式為： CTD Cx, PV。 x 為計數(shù)器編號。 ③ 增減計數(shù)器指令 CTUD：其指令格式為： CTUD Cx, PV。 x 為計數(shù)器編號。 （ 5） 定時器指令 ① 接通延時指令 TON：其指令格式為： TON Tx, PT。 x 為定時器編號。 ② 斷開延時指令 TOF：其指令格式為： TOF Tx, PT。 x 為定時器編號。 ③ 有記憶接通延時指令 TONR：其指令格式為： TOR Tx, PT。 x 為定時器編號。 （ 6） 結(jié)束及暫停指令 ① 結(jié)束指令可分為有條件結(jié)束指令 END 和無條件結(jié)束指令 MEND。 基于 PLC 與變頻器的交流 電機調(diào)速控制硬件系統(tǒng)設計與實現(xiàn) 5 ② 暫停指令的指令格式為 ： STOP。 （ 7） 子程序指令 子程序指令包括 3 個指令：建立子程序、子程序調(diào)用和子程序返回。其中子程序調(diào)用指令又有 2 條指令：子程序調(diào)用指令 CALL 和子程序條件返回指令 CRET。 變頻器的選擇 在選擇變頻器時，首先要確定在該設計系統(tǒng)中使用通用變頻器的目的，根據(jù)目的來選擇最優(yōu)的變頻器，從而達到預期效果。再根據(jù)該設計的控制要求，對調(diào)速范圍、速度響應和控制精度、啟動轉(zhuǎn)矩等要素，并充分了解變頻器所驅(qū)動負載特性，從而來確定采用什么功能的變頻器對于該設計的實現(xiàn)更加方便，然后確定采用什么控制方式最合適。所選用的通用變 頻器應是既滿足生產(chǎn)工藝要求，又要在技術經(jīng)濟指標上合理。若對變頻器選型、系統(tǒng)設計及使用不當，可能會造成很多影響，比如，可能會使變頻器不能正常的運行，從而達不到預期效果；可能引發(fā)設備故障，造成不必要的損失。為了保證所選用的變頻器長期的可靠的運行，應當重點注意變頻器的地線的接地連接。 變頻器的工作原理是把市電（ 380V 、 50Hz）通過整流器變成平滑直流，然后利用半導體器件（ GTO、 GTR 或 IGBT）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 [4]。 根據(jù)實驗室現(xiàn)有設備我選擇了小型的三相異步電機，異 步電機參數(shù)如下： PN=180W， UN=380V， IN=， nN=1400rpm。 根據(jù)電機參數(shù)變頻器應選用三相電源 380~480VAC， 50Hz， 輸出額定功率應大于 200W。 再 根據(jù)學校實驗室現(xiàn)有設備和 三相異步電動機 參數(shù)，從中選擇了臺達VFD022M。變頻器具體型號及參數(shù)見表 32。 表 32 臺達 VFDM 變頻器型號及參數(shù)表 變頻器系列號 產(chǎn)品圖片 描述 選型型號 VFDM LCM2E 數(shù)字控制面板 /三相電源 380~480VAC, 50/60Hz/電機 輸 出額 定功率 kW (3HP)/ 額 定 輸 出 容 量(入 )電流（ ） /輸出頻率 (Hz) ~400Hz/強制風冷 VFD022M43B 基于 PLC 與變頻器的交流 電機調(diào)速控制硬件系統(tǒng)設計與實現(xiàn) 6 4 硬件設計 變頻器接線 變頻器主電路接線 本次設計 選用的臺達 VFD022M 變頻器電源為三相 380V 交流電，在主電路接線時應正確的和三相交流電源連接。為了保證所選用的變頻器長期的可靠的運行，應當重點注意 VFDM 變頻器的地線的接地連接。根據(jù)變頻器使用手冊，電源、變頻器、三相異步電機具體接線如圖 41。 圖 41 變頻器主電路配線圖 三相異步電機使用 Y 型接法，異步電機接線如圖 42。 圖 42 異步電機接線圖 基于 PLC 與變頻器的交流 電機調(diào)速控制硬件系統(tǒng)設計與實現(xiàn) 7 控制端子接線 臺達 VFDM 變頻器提供了多種控制功能，其中有外部多功能端子控制，數(shù)字操作面板控制，通訊控制等。根據(jù)設計要求及簡 捷 控制的目的，我選擇了通過外部多功能端子控制變頻器，以達到控制異步電機的目的。臺達 VFDM 變頻器控制端子說明見下表 41。 表 41 多功能 控制端子說明表 端子記號 端子功能說明 規(guī)格 RA ﹣ RC 多功能指示信號輸出接點 對應參數(shù) P46繼電器 (RELAY) RB ﹣ RC 多功能指示 信號輸出接點 接點輸出 M0 ﹣ GND 多功能輸入輔助端子 對應參數(shù) P38,39,40,41,42 M1 ﹣ GND 多功能輸入選擇一 對應參數(shù) P38,39,4
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