畢業(yè)設(shè)計(jì)基于plc與變頻器的交流電機(jī)調(diào)速控制硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(編輯修改稿)
2025-07-17 13:10 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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(jiǎn)單，對(duì)PLC存儲(chǔ)容量、殊功能模塊沒有特殊要求。根據(jù)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備，從中選擇了S7200 PLC/CPU224XP/14輸入/10輸出。S7200 PLC具體型號(hào)見表31。表31 S7200 PLC CPU選型型號(hào)表注：AC/DC/繼電器——100～230VAC電源/24VDC輸入/繼電器輸出；CPU系列號(hào)產(chǎn)品圖片描述選型型號(hào)CPU224XPAC/DC/繼電器；14點(diǎn)輸入/10點(diǎn)輸出；2輸入/1輸出共3個(gè)模擬量I/O點(diǎn)6ES7 2142BD230XB0在PLC的應(yīng)用中還有重要的一項(xiàng)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(jì)數(shù)指令、定時(shí)器指令、比較指令和程序控制指令等。 （1）觸點(diǎn)指令觸點(diǎn)指令包括邏輯取和線圈驅(qū)動(dòng)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(dòng)指令。指令格式為：LD 取指令；LDN 取反指令。② 觸點(diǎn)串聯(lián)指令。指令格式為：A 常開觸點(diǎn)串聯(lián)：AN 常閉觸點(diǎn)串聯(lián)。③ 觸點(diǎn)并聯(lián)指令。指令格式為：O 常開觸點(diǎn)并聯(lián)：ON 常閉觸點(diǎn)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(fù)位，取反指令① 置位指令的格式為：S bit N。② 復(fù)位指令的格式為：R bit N。③ 取反指令的格式為：NOT。（4）計(jì)數(shù)器指令① 增計(jì)數(shù)器指令CTU：其指令格式為：CTU Cx, PV。x為計(jì)數(shù)器編號(hào)。② 減計(jì)數(shù)器指令CTD：其指令格式為：CTD Cx, PV。x為計(jì)數(shù)器編號(hào)。③ 增減計(jì)數(shù)器指令CTUD：其指令格式為：CTUD Cx, PV。x為計(jì)數(shù)器編號(hào)。（5）定時(shí)器指令① 接通延時(shí)指令TON：其指令格式為：TON Tx, PT。x為定時(shí)器編號(hào)。② 斷開延時(shí)指令TOF：其指令格式為：TOF Tx, PT。x為定時(shí)器編號(hào)。③ 有記憶接通延時(shí)指令TONR：其指令格式為：TOR Tx, PT。x為定時(shí)器編號(hào)。（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(wú)條件結(jié)束指令MEND。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(gè)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。在選擇變頻器時(shí)，首先要確定在該設(shè)計(jì)系統(tǒng)中使用通用變頻器的目的，根據(jù)目的來(lái)選擇最優(yōu)的變頻器，從而達(dá)到預(yù)期效果。再根據(jù)該設(shè)計(jì)的控制要求，對(duì)調(diào)速范圍、速度響應(yīng)和控制精度、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等要素，并充分了解變頻器所驅(qū)動(dòng)負(fù)載特性，從而來(lái)確定采用什么功能的變頻器對(duì)于該設(shè)計(jì)的實(shí)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(yīng)是既滿足生產(chǎn)工藝要求，又要在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上合理。若對(duì)變頻器選型、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及使用不當(dāng)，可能會(huì)造成很多影響，比如，可能會(huì)使變頻器不能正常的運(yùn)行，從而達(dá)不到預(yù)期效果；可能引發(fā)設(shè)備故障，造成不必要的損失。為了保證所選用的變頻器長(zhǎng)期的可靠的運(yùn)行，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)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(guò)整流器變成平滑直流，然后利用半導(dǎo)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(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備我選擇了小型的三相異步電機(jī)，異步電機(jī)參數(shù)如下： PN=180W，UN=380V，IN=，nN=1400rpm。根據(jù)電機(jī)參數(shù)變頻器應(yīng)選用三相電源380~480VAC，50Hz，輸出額定功率應(yīng)大于200W。再根據(jù)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備和三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)，從中選擇了臺(tái)達(dá)VFD022M。變頻器具體型號(hào)及參數(shù)見表32。表32 臺(tái)達(dá)VFDM變頻器型號(hào)及參數(shù)表變頻器系列號(hào)產(chǎn)品圖片描述選型型號(hào)VFDMLCM2E數(shù)字控制面板/三相電源380~480VAC, 50/60Hz/ kW (3HP)/ (入)（）/輸出頻率(Hz) ~400Hz/強(qiáng)制風(fēng)冷VFD022M43B4硬件設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)選用的臺(tái)達(dá)VFD022M變頻器電源為三相380V交流電，在主電路接線時(shí)應(yīng)正確的和三相交流電源連接。為了保證所選用的變頻器長(zhǎng)期的可靠的運(yùn)行，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)注意VFDM變頻器的地線的接地連接。根據(jù)變頻器使用手冊(cè)，電源、變頻器、三相異步電機(jī)具體接線如圖 41。圖 41變頻器主電路配線圖三相異步電機(jī)使用Y型接法，異步電機(jī)接線如圖42。圖42異步電機(jī)接線圖臺(tái)達(dá)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(shè)計(jì)要求及簡(jiǎn)捷控制的目的，我選擇了通過(guò)外部多功能端子控制變頻器，以達(dá)到控制異步電機(jī)的目的。臺(tái)達(dá)VFDM變頻器控制端子說(shuō)明見下表41。表41 多功能控制端子說(shuō)明表端子記號(hào)端子功能說(shuō)明規(guī)格RA ﹣RC多功能指示信號(hào)輸出接點(diǎn)對(duì)應(yīng)參數(shù)P46繼電器(RELAY)RB ﹣RC多功能指示信號(hào)輸出接點(diǎn)接點(diǎn)輸出M0 ﹣GND多功能輸入輔助端子對(duì)應(yīng)參數(shù)P38,39,40,41,42M1 ﹣GND多功能輸入選擇一對(duì)應(yīng)參數(shù)P38,
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