畢業(yè)設(shè)計(jì)論文：交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)采用plc來控制變頻器調(diào)速研究-在線瀏覽
2024-09-16 12:18本頁面
【正文】 F 控制，調(diào)速性能根本無法與國(guó)外產(chǎn)品相比。變頻調(diào)速已成為電動(dòng)機(jī)調(diào)速的最新潮流，有其自身的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，隨著交流電動(dòng)機(jī)變頻技術(shù)的日趨完善和推廣應(yīng)用，特別是在礦用大功率高壓設(shè)備中的絞車、提升機(jī)、通風(fēng)機(jī)、帶式輸送機(jī)等礦用設(shè)備上的應(yīng)用效果則更加明顯。本課題以 PLC 和變3頻器控制交流調(diào)速為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)出基于 PLC 和變頻器控制交流調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置。2 PROFIBUS 的通訊原理PROFIBUS 是一種應(yīng)用較為廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線，其總線標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)際總線標(biāo)準(zhǔn)ie61158 的重要組成部分。有 3 個(gè)兼容部分組成部分即PROFIBUSDP， PROFIBUSPA，PROFIBUSFMS 。采用 rs485 數(shù)據(jù)接口，傳輸介質(zhì)用光纖或雙絞電纜，傳輸波特率從（～12m） bps，傳輸距離可以通過 repeter進(jìn)行擴(kuò)展，每個(gè) dp 網(wǎng)上可以同時(shí)配置 122 個(gè)從站，是一種功能強(qiáng)大的現(xiàn)場(chǎng)總線。這種傳輸技術(shù)類似于 IEC 標(biāo)準(zhǔn)的 HZ，安裝十分簡(jiǎn)單，總線結(jié)構(gòu)允許增加或移去站點(diǎn)，或者分步擴(kuò)展系統(tǒng)而不影響其他站的工作。一旦系統(tǒng)安裝完畢，只能選定一種傳輸速率。RS485 傳輸技術(shù)見表 表 RS485 傳輸技術(shù)傳輸介質(zhì) 雙絞屏蔽電纜站點(diǎn)數(shù) 不用中繼器時(shí)，每段最多 32 個(gè)站，用中繼器時(shí)，可擴(kuò)展到 126 個(gè)站連接器 對(duì) IP20 用 9 針 D 型連接器對(duì) IP65/67 用 MR，HAN BRID 或西門子混合型連接器傳輸速率（bit/s） 電纜的最大長(zhǎng)度（M ） 10012003 變頻器與可編程控制器4 變頻器原理介紹（1）變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為 IGBT 三相橋式逆變器，且輸出為 PWM 波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無功功率。由式(1)可知，轉(zhuǎn)速 n 與頻率 f 成正比，只要改變頻率 f 即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率 f 在 0～50Hz 的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。 交流電機(jī)的運(yùn)行理論(1)當(dāng)三相異步電機(jī)接入三相交流電源(各相差120度電角度)時(shí)，三相定子繞組流過三相對(duì)稱電流產(chǎn)生的三相磁動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速n0沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。(3)根據(jù)電磁力定律，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向基本一致的感生電流。 可編程控制器可編程控制器的定義：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。 (3)可編程控制器的工作原理： CPU 對(duì)用戶程序的執(zhí)行過程是 CPU 的循環(huán)掃描，并用周期性地集中采樣、集中輸出的方式來完成的。b 執(zhí)行程序階段 。d 執(zhí)行 CPU 自診斷測(cè)試階段。 變頻器變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為 IGBT 三相橋式逆變器，且輸出為 PWM 波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無功功率。(2)控 制 電 路 是 給 異 步 電 動(dòng) 機(jī) 供 電 （ 電 壓 、 頻 率 可 調(diào) ） 的 主 電 路 提 供 控 制 信號(hào) 的 回 路 ， 它 有 頻 率 、 電 壓 的 “運(yùn) 算 電 路 ”， 主 電 路 的 “電 壓 、 電 流 檢 測(cè) 電 路 ”，電 動(dòng) 機(jī) 的 “速 度 檢 測(cè) 電 路 ”， 將 運(yùn) 算 電 路 的 控 制 信 號(hào) 進(jìn) 行 放 大 的 “驅(qū) 動(dòng) 電 路 ”以 及 逆 變 器 和 電 動(dòng) 機(jī) 的 “保 護(hù) 電 路 ”組 成 。其工作原理為：給定的速度與經(jīng)由經(jīng) PLC 運(yùn)算可得控制量，再由 RS—485 接口輸出到變頻器以驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。6變頻調(diào)速系統(tǒng)框圖如圖所示。常規(guī)功能之外還具備以下的特點(diǎn):（1）MPI 接口； （2）集成 modem 支持: 內(nèi)置 modem 功能，可進(jìn)行遠(yuǎn)程編程、診斷或數(shù)據(jù)傳輸；（3）編程不需 MPI 轉(zhuǎn)換器，直接通過 PC 上的 RS232 口；（4）現(xiàn)場(chǎng)總線通訊功能，制器功能中已集成了 Profibus DP Master / Slave, Profibus FMS 和 LONWorks； (5) 用 STL, LAD, FBD 編程；(6) 使用 Siemens 工程工具，監(jiān)視修改變量，程序狀態(tài)等； PLC 程序設(shè)計(jì) 編程原則PLC 程序在很大程度上影響總線的通訊控制速率和程序的通用性。同時(shí)必須考慮到程序的可重復(fù)性使用。 程序設(shè)計(jì)上應(yīng)充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試和系統(tǒng)的擴(kuò)展，在程序設(shè)計(jì)上應(yīng)該考慮程序的通用性和程序的智能化。PLC 控制器變頻器 交流電機(jī)速度給定72 程序高效率設(shè)計(jì)在程序設(shè)計(jì)時(shí)注意程序的效率，應(yīng)能夠充分發(fā)揮系統(tǒng)的功能。 PLC 和存儲(chǔ)點(diǎn)的地址分配 PLC 及存儲(chǔ)點(diǎn)地址分配如表 所示：表 PLC 及存儲(chǔ)點(diǎn)地址分配 變頻器正轉(zhuǎn) 變頻器停止 變頻器反轉(zhuǎn) 變頻器正轉(zhuǎn)狀態(tài) 變頻器反轉(zhuǎn)狀態(tài) 變頻器開環(huán) 變頻器閉環(huán) ON 閉環(huán) OFF 開環(huán) 組態(tài)王開環(huán)速度修改確認(rèn) 組態(tài)王閉環(huán)速度修改確認(rèn) 觸摸屏開環(huán)速度修改確認(rèn) 觸摸屏閉環(huán)速度修改確認(rèn) 組態(tài)王閉環(huán)參數(shù)修改確認(rèn) 觸摸屏閉環(huán)參數(shù)修改確認(rèn)MW32 組態(tài)王開環(huán)設(shè)定值 MD36 組態(tài)王閉環(huán)設(shè)定值MW40 觸摸屏開環(huán)設(shè)定值 MD42 觸摸屏閉環(huán)設(shè)定值MD46 組態(tài)王閉環(huán) P 參數(shù)設(shè)定 MD50 組態(tài)王閉環(huán) I 參數(shù)設(shè)定MD54 組態(tài)王閉環(huán) D 參數(shù)設(shè)定 MD58 組態(tài)王閉環(huán) TMFAG 參數(shù)設(shè)定MD62 觸摸屏閉環(huán) P 參數(shù)設(shè)定 MD66 觸摸屏閉環(huán) I 參數(shù)設(shè)定MD70 觸摸屏閉環(huán) D 參數(shù)設(shè)定 MD74 觸摸屏閉環(huán) TMFAG 參數(shù)設(shè)定 PI 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置如圖 所示，首先在 STEP 7 的硬件組態(tài)中設(shè)置通訊雙方的 MPI 地址，然后新建一個(gè) MPI 網(wǎng)絡(luò)，名稱為 MPI（1） ，并將通訊雙方都連接到該網(wǎng)絡(luò)上。8圖 在 STEP 7 中設(shè)置 MPI 網(wǎng)絡(luò)圖 在 NetPro 中新建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接在 NetPro 中可以看到，MPI 網(wǎng)絡(luò)上連接了兩個(gè)站，選擇 S7400 的 CPU，在連接列表里添加一個(gè)新的連接，如圖 所示。至此，硬件組態(tài)和網(wǎng)絡(luò)組態(tài)就完成了。程序如下：Call SFB14“GET”CALL“GET”，DB14REQ：= (=1 Active job at rising edge 上升沿觸發(fā)接收請(qǐng)求)ID：＝W161 (This ID is e from LOCAL ID. 本地連接 ID 號(hào))NDR：
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