【正文】 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 圖 登陸界面圖 在登陸界面中點(diǎn)擊 “三相交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) ”可進(jìn)入主界面。 窗口 界面的設(shè)計(jì) ⑴ 窗口屬性的設(shè)置 在創(chuàng)建窗口前首先對(duì)窗口屬性進(jìn)行設(shè)置，本系統(tǒng)的如圖 所示。 通信口速率選擇：在下載或上傳時(shí)決定計(jì)算機(jī)和觸摸屏之間的數(shù)據(jù)傳輸速率，本系統(tǒng)選擇 115200bps。其參數(shù)設(shè)置 如圖 所示 圖 觸摸屏參數(shù)設(shè)置框圖 由圖 ： 通信口選擇：通信口是指計(jì)算機(jī)和觸摸屏相連接的計(jì)算機(jī)的串口。 MT500上的 PC[RS485]或 PLC[RS232]口可連接到 PLC， 同時(shí)要確保指撥開關(guān)全撥到 “OFF”位置 。 觸摸屏的 設(shè)計(jì)過程 計(jì)算機(jī)和觸摸屏的通信 ⑴ 觸摸屏 、 計(jì)算機(jī) 及 PLC 通信 本系統(tǒng)采用觸摸屏實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度調(diào)節(jié)，需要對(duì)其參 數(shù)的設(shè)置，如圖 所示。 ⑽ 和絕大多數(shù)主流 PLC的直接連接使 MT500擁有更廣闊的市場(chǎng)和應(yīng)用。 ⑻ 方便快捷的主從連接方式使多臺(tái)觸摸屏的互連通信簡(jiǎn)單易行，穩(wěn)定可靠而又基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 效率出眾。 ⑹ 方便易用而又強(qiáng)大的在線模擬和離線模擬功能，使繁雜的程序設(shè)計(jì)變的輕松有效，并可節(jié)約大量的工程調(diào)試時(shí)間。 ⑷ 可在彈出窗口中放置窗口控制功能鍵 ，使彈出窗口可以最小 (大 )化，及任意移動(dòng)窗口 。 ⑶ 利用工作按鈕可以呼叫快選窗口，可在快選窗口放置要經(jīng)常顯示的元件或直接切換窗口的開關(guān)。 MT500系列觸摸屏繼承一般的人機(jī)所擁有的功能： ⑴ 指示燈 (PLC I/O顯示、內(nèi)部節(jié)點(diǎn)顯示、多 段指示燈等 ) ⑵ 開關(guān) (位狀態(tài)型開關(guān)、多段開關(guān)、切換窗口開關(guān)等 ) ⑶ 各種動(dòng)態(tài)圖表 (棒圖、儀表、移動(dòng)元件、趨勢(shì)圖等 ) ⑷ 數(shù)據(jù)顯示 (數(shù)值顯示、 ASCII顯示、文字顯示等 ) ⑸ 數(shù)據(jù)輸入 (數(shù)值輸入、 ASCII輸入、文字輸入等 ) ⑹ 異常報(bào)警 (報(bào)警顯示、跑馬燈顯示、事件顯示等 ) ⑺ 靜態(tài)顯示 (直線、圓、矩形、文 字等 ) MT500系列還提供了許多如下特有的功能： ⑴ 可以同時(shí)開啟 6個(gè)彈出窗口 。 基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) MT500 系列觸摸屏 MT500系列觸摸屏是專門面向 PLC應(yīng)用的，它不同于一些簡(jiǎn)單的儀表式或其它的一些簡(jiǎn)單的控制 PLC的設(shè)備，其功能非常強(qiáng)大，使用非常方便，非常適合現(xiàn)代工業(yè)越來越龐大的工作量及功能的需求。成熟的軟件會(huì)使用戶享受到兩種優(yōu)點(diǎn)：功能完善和 低廉價(jià)格。新的技術(shù)產(chǎn)生需要大量的積累，改造原有技術(shù)是目前的主流。 在價(jià)格方面的進(jìn)步主要來自于觸摸屏技術(shù)和觸摸軟件的發(fā)展。觸摸查詢離不開觸摸查詢軟件，太古公司開發(fā)出國內(nèi)第一個(gè)觸摸瀏覽軟件 TouchWeb，這使得國內(nèi)的觸摸行業(yè)不再僅僅停留在搬箱子的角色上。隨后觸摸產(chǎn)品廠商也紛紛推出了各自的觸摸查詢一體機(jī)，各自擁有造型工藝 。 目前國內(nèi)在觸摸技術(shù)發(fā)展方面主要是應(yīng)用在整機(jī)技術(shù)上。 ⑹ 擴(kuò)充性好具有良好的擴(kuò)充性，可隨時(shí)增加系統(tǒng)內(nèi)容和數(shù)據(jù)，并為今后的聯(lián)網(wǎng)、多數(shù)據(jù)庫的操作等提供方便。 ⑷ 響應(yīng)迅速 ： 系統(tǒng)采用尖端技術(shù)，對(duì)大容量數(shù)據(jù)查詢，響應(yīng)速度也是一指即來，不用費(fèi)神等待，真正達(dá)到 “ 奔騰 ” 的速度。 ⑵ 界面友好 ： 顧客無需了解電腦的專業(yè)知識(shí)、便可清楚明白電腦屏幕上的所有信息、提示、指令，其界 面適合各層次、各年齡的廣大客戶。表面聲波觸摸屏解決了以往觸摸屏的各種缺陷，清晰抗暴，適于各種場(chǎng)合，缺憾是屏表面的水滴、塵土?xí)褂|摸屏變的遲鈍，甚至不工作。其中矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏已退出歷史舞臺(tái)。 觸摸屏在我國的應(yīng)用范圍非常廣闊，主要有公共信息的查詢，如電信局、稅務(wù)局、銀行、電力等部門的業(yè)務(wù)查詢；城市街頭的信息查詢；此外還可廣泛應(yīng)用于領(lǐng)導(dǎo)辦公、工 業(yè)控制、軍事指揮、電子游戲、點(diǎn)歌點(diǎn)菜、多媒體教學(xué)、房地產(chǎn)預(yù)售等 。 觸摸屏具有堅(jiān)固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間、易于交流等許多優(yōu)點(diǎn)。變頻器在出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，按復(fù)位開關(guān) ，清除錯(cuò)誤信號(hào)，變頻器重新運(yùn)行。按動(dòng)反轉(zhuǎn)開關(guān) ，變頻器先停止運(yùn)行，再反方向運(yùn)行。變頻器 在 運(yùn)行的時(shí)候按 開關(guān) ，變頻器提高運(yùn)行頻率 電機(jī)轉(zhuǎn)速加快。 ACTIVE（激活）表示激活的驅(qū)動(dòng)器。 MODE（模式） :輸入值 1 時(shí)將端口 0分配給 USS 協(xié)議，并啟用該協(xié)議；輸入值 0基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 時(shí)將端口 0分配給 PPI，并禁止 USS 協(xié)議。使用邊緣檢測(cè)指令，以脈沖方式打開 EN 輸入。 EN：輸入打開時(shí)，在每次掃描時(shí)執(zhí)行該指令。 圖 USS 指令圖 USS_INIT 指令 :被用于啟用和初始化或禁止 MicroMaster 驅(qū)動(dòng)器通訊。 變頻調(diào)速系統(tǒng) 程序 設(shè)計(jì) ⑴ 基于 PLC 數(shù)字量方式多段速控制 基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 程序分析 本系統(tǒng)主要是通過 控制系統(tǒng)的啟動(dòng) 、 、 的通斷 來控制輸出 、 的組合方式 ，經(jīng)過調(diào)試得到以下的 控制結(jié)果，如表所示。 交叉引用表并不下載到 PLC，程序編譯成功后才能看到交叉引用表的內(nèi)容。 還可以查看哪些內(nèi)存區(qū)域已經(jīng)被使用，是作為單位使用基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 還是作為字節(jié)使用。 ⑤ 狀態(tài)表 狀態(tài)表用來觀察程序執(zhí)行時(shí)指定的內(nèi)部變量的狀態(tài)，狀態(tài)表并不下載到 PLC，僅僅是監(jiān)控用戶程序運(yùn)行情況的一種工具。 ④ 符號(hào)表 符號(hào)表允許程序員用符號(hào)來代替存儲(chǔ)器的地址，符號(hào)地址便于記憶，使程序更容易理解。數(shù)據(jù)被編譯并下載到 PLC。代碼被編譯并下載到 PLC。使得 PLC 編程更加方便、快捷。 PLC、觸摸屏及變頻器通信控制 此部分主要是能夠在觸摸屏上進(jìn)行操作，通過通信方式對(duì) PLC 進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度調(diào)節(jié)。 表 系統(tǒng)的 I/O分配 序號(hào) PLC地址（ PLC 端子） 電氣符號(hào) （面板端子） 1 K1 2 K2 3 K3 4 K4 5 DIN1 6 DIN2 7 DIN3 數(shù)字量方式多段速控制 外部接線 如圖 。變頻器的參數(shù)設(shè)置如表 所示。 表 系統(tǒng)的 I/O分配 序號(hào) PLC地址（ PLC 端子） 電氣符號(hào) （面板端子） 功能說明 1 啟動(dòng)開關(guān) 變頻器開始運(yùn)行 2 停止開關(guān) 變頻器停止運(yùn)行 3 急停開關(guān) 變頻器緊急停止 4 復(fù)位開關(guān) 變頻器錯(cuò)誤復(fù)位 5 反轉(zhuǎn)開關(guān) 變頻器反轉(zhuǎn)運(yùn)行 6 減速開關(guān) 變頻器減速運(yùn)行 7 加速開關(guān) 變頻器加速運(yùn)行 8 全速開關(guān) 變頻器全速運(yùn)行 9 歸零開關(guān) 變頻器頻率歸零 變頻開環(huán)調(diào)速 外部接線 如圖 所示。 表 變頻器的參數(shù)設(shè)置 序號(hào) 變頻器參數(shù) 出廠值 設(shè)定值 功能說明 1 P0304 230 380 電動(dòng)機(jī)的額定電壓 ( 380V ) 2 P0305 電動(dòng)機(jī)的額定電流 ( ) 3 P0307 電動(dòng)機(jī)的額定功率 ( 60W ) 4 P0310 電動(dòng)機(jī)的額定頻率 ( 50Hz ) 5 P0311 0 1430 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速 ( 1430 r/min ) 6 P1000 2 3 固定頻率設(shè)定 7 P1080 0 0 電動(dòng)機(jī)的最小頻率 ( 0Hz ) 8 P1082 50 電動(dòng)機(jī)的最大頻率 ( 50Hz ) 9 P1120 10 10 斜坡上升時(shí)間 ( 10S ) 10 P1121 10 10 斜坡下降時(shí)間 ( 10S ) 11 P0700 2 2 選擇命令源（ 由端子排輸入 ） 12 P0701 1 17 固定頻率設(shè)值（二進(jìn)制編碼選擇 +ON命令） 13 P0702 12 17 固定頻率設(shè)值（二進(jìn)制編碼選擇 +ON命令） 14 P0703 9 17 固定頻率設(shè)值（二進(jìn)制編碼選擇 +ON命令） 15 P1001 固定頻率 1 16 P1002 固定頻率 2 17 P1003 固定頻率 3 18 P1004 固定頻率 4 基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 19 P1005 固定頻率 5 20 P1006 固定頻率 6 21 P1007 固定頻率 7 其中： 在設(shè)置參數(shù)前先將變頻器參數(shù)復(fù)位為工廠的缺省設(shè)定值；設(shè)定 P0003=2 允許訪問擴(kuò)展參數(shù)； 設(shè)定電機(jī)參數(shù)時(shí)先設(shè)定 P0010=1(快速調(diào)試 ),電機(jī)參數(shù)設(shè)置完成設(shè)P0010=0(準(zhǔn)備 )。打開啟動(dòng)開關(guān)，變頻器開始運(yùn)行 。 基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 外部電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)主要完成 異步電機(jī) 三種調(diào)速， 由于變頻器參數(shù)設(shè)置的不同，調(diào)速方式也有所不同， 分別為變頻開環(huán)調(diào)速、數(shù)字量方式多段速控制和 PLC 觸摸屏及變頻器通信控制。MICROMASTER420 具有缺省的工廠設(shè)置參數(shù) ， 它是給數(shù)量眾多的簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)供電的理想變頻驅(qū)動(dòng)裝置 。 因此 ， 具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性 。 用 BiCo 技術(shù)，實(shí)現(xiàn) I/O 端口 自由連接 。最新的 IGBT 技術(shù)，具有 7 個(gè)固定頻率， 4 個(gè)跳轉(zhuǎn)頻率 。 MicroMaster420 變頻器 本系統(tǒng)采用的是通用變頻器 MicroMaster420， MicroMaster420 是全新一代模塊化設(shè)計(jì)的多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器。 S7200 的可靠性高，可以用梯形圖語句表功能塊圖三種語言來編程。 基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 第二章 變頻調(diào)速 系統(tǒng)的 硬件設(shè)計(jì) S7200 PLC 本系統(tǒng)選用的是 西門子公司 生產(chǎn) 的 SIMATIC S7200 系列小型 PLC，可用于代替繼電器的簡(jiǎn)單控制場(chǎng)合，也可用于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。 ⑷ 保護(hù)功能完善、維修性能好。 ⑵ 有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。 它 可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)操作和精確控制，使電動(dòng)機(jī)達(dá)到理想輸出 ， 這種變頻器不僅考慮了 V/f 控制，而且還實(shí)現(xiàn)了矢量控制，通過其本身的自動(dòng)調(diào)諧 功能與無速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速范圍。所以我選用了通用變頻器，通過合理的配置、設(shè)計(jì)和編程，同樣可以達(dá)到專用變頻器的控制效果。 變頻器的選擇 隨著變頻器性能價(jià)格比的提高，交流變頻調(diào)速己應(yīng)用到許多領(lǐng)域，由于變頻調(diào)速的諸多優(yōu)點(diǎn)，使得交流變頻調(diào)速得到廣泛應(yīng)用。在國民經(jīng)濟(jì)各 部門均有采用。這種控制方式的特點(diǎn)是控制作用的傳遞具有單向性。 功率 ： 40W； 電流 ： ； 頻率 ： 50HZ； 絕緣等級(jí) ： E。 在交流電動(dòng)機(jī)中，籠型異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行最可靠，維護(hù)最方便，對(duì)起動(dòng)性能無過高要求的調(diào)速系統(tǒng)，應(yīng)優(yōu)先考慮。 方案的確定 電動(dòng)機(jī)的選擇 在變頻電機(jī)中，電動(dòng)機(jī)類型選擇的原則是，在滿足工作機(jī)械對(duì)于拖動(dòng)系統(tǒng)要求的前提下，所選電動(dòng)機(jī)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉。 系統(tǒng)的控制要求 本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 如圖 所示。 基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 有速度傳感器的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩閉環(huán)矢量控制。當(dāng)工作頻率高于額定頻率的 10%時(shí)，進(jìn)入矢量控制狀態(tài)。速度精度小于 %，轉(zhuǎn)速上升時(shí)間小于 100ms；在額定功率 10%的范圍內(nèi)，采用電流閉環(huán)控制的轉(zhuǎn)速開環(huán)控制。它是對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行單電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的典型模式。 矢量控制方式分為無速度傳感器的矢量控制和有速度傳感器的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩閉環(huán)矢量控制。由于磁鏈的軌跡是靠電壓相加矢量得到的，所以磁鏈跟 蹤控制也叫做電壓空間矢量控制。 ② 具有恒定磁通功能的 V/f 通用變頻器 為了克服普通控制型的 V/f 通用變頻器對(duì) V/f 的值進(jìn)行調(diào)整的困難，如果采用磁通反饋，讓異步電動(dòng)機(jī)所輸入的三相正弦電流在空間產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，那么就會(huì)產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。控制方式有模擬控制或數(shù)字控制?？刂苹芈烦Ｓ蛇\(yùn)算電路，檢測(cè)電路，控制信號(hào)的輸入、輸出電路，驅(qū)動(dòng)電路和制動(dòng)電路等構(gòu)成。通過有規(guī)律的控制逆變器中主開關(guān)的導(dǎo)通和斷開，可以得到任意頻率的三相交流輸出波形。與整流器的作用相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率 。因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動(dòng)機(jī)之間總會(huì)有無功功率的交換，這種無功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 能元件 — 電容器或電感器來緩沖，所以中間直流環(huán)節(jié)實(shí)際上是中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。由于逆變器的負(fù)載為異步電動(dòng)機(jī)，屬于感性負(fù)載。它的作用是把工頻電源變換成直流電源。主電路包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)（又稱平波回路）、逆變器。 通用變頻器由主電路和控制回路組成。由電磁力進(jìn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)起來。在電動(dòng)勢(shì)的作用下，閉合的導(dǎo)條中就產(chǎn)生電流。電動(dòng)勢(shì)的方向由右手定則來確定。 三相交流異步 電動(dòng)機(jī)的工作原理是建立在電磁感應(yīng)定律、全電流定律、電路定律和電磁力定律等基礎(chǔ)上的。 基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)