變頻器控制電機設計..

1、浙江工業(yè)職業(yè)技術學院互聯(lián)技術及智能制造 課 程 設 計課 程 互聯(lián)技術及智能制造 題 目 羅克韋爾變頻器的電機控制 院 系 設計與藝術分院系 專業(yè)班級 15計算機信息管理 學生姓名 學生學號 學生姓名 學生學號 指導教師 姜磊 2017年 5月 20日互聯(lián)技術及智能制造課程設計任務書課程 互聯(lián)技術及智能制造 題目 羅克韋爾變頻器的電機控制 專業(yè) 15計算機信息管理 姓名 學號 專業(yè) 15計算機信息管理 姓名 學號 主要內(nèi)容： 通過電腦PC端控制，要實現(xiàn)電動機的正反轉(zhuǎn)切換，需利用接觸器等裝置對電源進行換相切換。利用變頻器的調(diào)速控制轉(zhuǎn)動時，需改變變頻器內(nèi)部逆轉(zhuǎn)電路功率器件，即可達到對輸出的換相目的

2、，很容易實現(xiàn)電動機的正反切換。M850PLC變頻器可設定轉(zhuǎn)動速度，以及轉(zhuǎn)動方向的控制。通過電腦PC端裝有Project206-Connected Components編程軟件控制變頻器的程序，再在變頻器上設置相對的數(shù)據(jù)（P46=5，P47=15）。當按下-IO-EM-D1-02自定義控制按鈕時，電機正轉(zhuǎn)運行頻率為40HZ（注意不可轉(zhuǎn)太快）按下-IO-EM-D1-04控制按鈕時，延時2S，電機反轉(zhuǎn)運行頻率為40HZ，最后按下停止控制按鈕，電機運行停止。電腦上設置自己控制臺上的電腦IP地址，便是控制自己的變頻器轉(zhuǎn)動，相對應的，輸入機房其他電腦IP地址，便可控制其他PC端電腦的變頻器轉(zhuǎn)動頻率?；疽?/p>

3、求：在電腦PC端利用軟件Project206-Connected Components編寫將線路圖連接好后，準備設置變頻器各參數(shù)。設置變頻器參數(shù)設置模式將（P-46=5，P-47=15）軟件上設置對應的IP地址通過電腦編寫程序調(diào)試。參考資料：2017年 月 日目 錄1、羅克韋爾自動化產(chǎn)品系列控制器概述12、M850PLC及變頻器控制技術介紹22.1可編程序控制器的分類12.2 PLC的結(jié)構(gòu)及特點 23、控制內(nèi)容33.1輸入寄存器13.2輸出寄存器 24、設計內(nèi)容34.1變頻器調(diào)速原理34.2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)44.3 PLC的程序44.4 PLC的外部接線圖65、結(jié)論（實現(xiàn)過程） 106、心得

4、體會10參考文獻12電子技術課程設計（報告）1羅克韋爾自動化系列控制器概述Micro800系列控制器是羅克韋爾自動化公司全新推出的新一代微型PLc，此系列控制器具有超過21種模塊化插件，控制器的點數(shù)從10點到48點不等，可以實現(xiàn)高度靈活的硬件配置，在提供足夠的控制能力的同時，滿足用戶的基本應用，并且便于安裝和維護。不同型號控制器之間的模塊化插件可以共用，內(nèi)置RS-232、RS-485、USB和Ethermet/IP等通信接口，有強大的通信功能。免費的編程軟件支持功能塊一體化編程，并可使用通用的USB編程電纜，給編程人員帶來了極大的便利；系統(tǒng)還可以提供完整的機器控制方案。Micro800共有4個

5、系列的控制器，分別為Micro810、Micro820、Micro830和Micro850。2、PLC控制技術介紹M850PLC變頻器原理（Variable-frequency Drive，VFD），是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。我們使用的電源分為交流電源和直流電源，一般的直流電源大多是由交流電源通過變壓器變壓，整流濾波后得到的。交流電源在人們使用電源中占總使用電源的95%左右。無論是

6、用于家庭還是用于工廠，單相交流電源和三相交流電源，其電壓和頻率均按各國的規(guī)定有一定的標準，如我國大陸規(guī)定，直接用戶單相交流電壓為220V，三相交流電線電壓為380V，頻率為50Hz，其它國家的電源電壓和頻率可能與我國的電壓和頻率不同，如有單相100V/60Hz，三相200V/60Hz等等，標準的電壓和頻率的交流供電電源叫工頻交流電。通常，把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設備首先要把電源的交流電變換為直流電（DC），這個過程叫整流。一般逆變器是把直流電源逆變?yōu)橐欢l率和一定電壓的逆變電源。對于逆變電源頻率和電壓可調(diào)的逆

7、變器我們稱為變頻器。變頻器輸出的波形是模擬正弦波，主要是用在三相異步電動機調(diào)速用，又叫變頻調(diào)速器?？删幊炭刂破鳎≒LC）是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置。它具有體積小、功能強、靈活通用與維護方便等一系列的優(yōu)點。特別是它的高可靠性和較強的適應惡劣環(huán)境的能力，受到用戶的青睞。因此在冶金、化工、交通、電力等領域獲得了廣泛的應用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一。 可編程控制器是一種存儲器控制器，支持控制系統(tǒng)工作的程序存放在存儲器中利用程序來實現(xiàn)控制邏輯，完成控制任務。在可編程控制器構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，要實現(xiàn)一個控制任務，首先要針對具體的被

8、控對象，分析它對控制系統(tǒng)的要求，然后編制出相應的控制程序，利用編程器將控制程序?qū)懭肟删幊炭刂破鞯某绦虼鎯ζ髦小Ｏ到y(tǒng)運行時，可編程控制器依次讀取程序存儲器中的程序語句，對它們的內(nèi)容加以解釋并執(zhí)行?，F(xiàn)代PLC已經(jīng)成為真正的工業(yè)控制設備。2.1 可編程序控制器的分類PLC的種類很多，其實現(xiàn)的功能、內(nèi)存容量、控制規(guī)模、外型等方面均存在較大的差異。因此，PLC的分類沒有一個嚴格的統(tǒng)一標準，而是按照結(jié)構(gòu)形式、控制規(guī)模、實現(xiàn)的功能進行大致的分類。2.2 PLC的結(jié)構(gòu)及特點PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同1、中央處理單元(CPU) 中央處理單元(CPU)是PLC的控制中

9、樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。

10、這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。31輸入寄存器輸入寄存器可按位進行尋址，每一位對應一個開關量，其值反映了開關量的狀態(tài)，其值的改變由輸入開關量驅(qū)動，并保持一個掃描周期。CPU可以讀其值，但不可以寫或進行修改。3.2輸出寄存器 輸出寄存器每一位都表明了PLC在下一個時間段的輸出值,而程序循環(huán)執(zhí)行開始時的輸出寄存器的值,表明的是上一時間段的真實輸出值。在程序執(zhí)行過程中,CPU可以讀其值,并作為條件參加控制,還可以修改其值,而中間的變換僅僅影響寄存器的值。只有程序執(zhí)行到一個循環(huán)的尾部時的值才影響下一時間段的輸出，即只有最后的修改才對輸出接點的真實值產(chǎn)生影響出寄存器。4.1 變頻器調(diào)

11、速原理變頻調(diào)速是通過改變電機定子繞組供電的頻率來達到調(diào)速的目的。n=60f(1-S)/P對于成品電機，其磁極對數(shù)p已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率s變化不大，故電機的轉(zhuǎn)速n與電機的頻率f成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變電機的同步轉(zhuǎn)速，進而達到電機調(diào)試的目的。4.2變頻器的基本結(jié)構(gòu)變頻器通常分為4部分：整流單元、高容量電容、逆變器和控制器。整流單元：將工作頻率固定的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。高容量電容：存儲轉(zhuǎn)換后的電能。逆變器：由大功率開關晶體管陣列組成電子開關，將直流電轉(zhuǎn)化成不同頻率、寬度、幅度的方波?？刂破鳎喊丛O定的程序工作，控制輸出方波的幅度與脈寬，使疊加為近似正弦波的交流電，驅(qū)動交流電動機。 4.3

12、PLC的程序當可編程邏輯控制器投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段一、 輸入采樣階段在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入

13、?？删幊踢壿嬁刂破骺删幊踢壿嬁刂破鞫?、用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài);或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài);或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變

14、化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用;相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。三、輸出刷新階段當掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應的外設。這時，才是可編程邏輯控制器的

15、真正輸出。4.4 PLC的外部連線圖 （4-12）5、結(jié)論變頻調(diào)速是最有發(fā)展前途的一種交流調(diào)速方式。目前，變頻器在各個行業(yè)都有廣泛的應用。變頻器的出現(xiàn)，使交流電動機得調(diào)速得和直流電動機一樣方便，并可由計算機聯(lián)網(wǎng)控制，因此得到了廣泛的應用，其發(fā)展前景廣闊。變頻器發(fā)展至今，不斷進行更新發(fā)展，向?qū)Ｓ眯头较虬l(fā)展，向人性化方向發(fā)展，易用性不斷提高，功率結(jié)構(gòu)模塊化，智能化。 通過變頻器控制電機的的應用與設計，使我們對PLC、特殊功能模塊、變頻器以及各硬件設備之間的連接、軟件編程、監(jiān)控和實際工程控制要求等知識有了更深入的理解。熟悉實際工程項目的開發(fā)設計，體會工程設計的復雜與困難。 學習的過程，讓我們對于變頻

16、器，原來變頻器調(diào)速的，是通過變頻調(diào)速，還可以調(diào)節(jié)電壓，電流，這些都是通過變頻，改變頻率可以改變那么多東西。而這次接線發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在對于接線很熟練了，好像有了一種孰能生巧的感覺了，變頻器的接線和plc相似，而這次實訓是我最認真的一次，也是最后一次了。經(jīng)過這次變頻器實訓使我掌握了使用變頻器的基本方法及基本連接，電路的檢測與調(diào)試達到電動機的正反轉(zhuǎn)控制，懂了變頻調(diào)速的原理。6、心得體會通過本次課程設計，對Micro850系列PLC的特點有了深刻的理解。利用了Micro850系列PLC的特點，對按鈕、開關等輸入/輸出進行控制，實現(xiàn)了變頻器在控制作用下的變頻調(diào)速。在本次課程設計的實踐環(huán)節(jié)，我深刻地理解和掌握了電

17、機控制及可編程控制器（PLC）的理論知識和手動技能。參閱了大量的控制和可編程控制器（PLC）系統(tǒng)設計的書籍資料，查詢了大量的圖表、程序和數(shù)據(jù)，使得課程設計的方案和數(shù)據(jù)更加詳實和準確，力求科學嚴謹，使得本次以變頻器控制為主題的課程設計精益求精。經(jīng)歷自己設計實驗和查閱資料，讓我了解了更多關于羅克韋爾和Micro850系列PLC方面的資料，構(gòu)思了大概的選型和注意事項，并自己動手實驗，參照一些編程試著去編一個程序，而我選擇了變頻器的電機控制，通過以往編程的思路和老師的點撥，使我們借鑒了許多經(jīng)驗和技巧，遇到的問題，通過不斷問同學，反復的思考，調(diào)試，終于編出了調(diào)用子程序來達到程序控制的目的。我們學習的不僅

18、是科學的方法，還包括用什么樣的態(tài)度去對待這門課程，并且讓自理論性和實踐性在自身得到充分的發(fā)揮，用細心嚴謹?shù)膽B(tài)度去認識事物。此次課程設計讓我們收獲頗豐，在課程設計的過程中，即加深了同學之間的溝通，又學到了羅克韋爾的一些知識。畢竟了解的知識還是有限的，但我會在以后的學習中了解更多。參考文獻1 李海發(fā).電機學M.北京：科學出版社，20012 湯蘊璆.電機學（下冊）（第2版）.北京：機械工業(yè)出版社，19903 周勵志.實用電工計算手冊M.西安：西安交通大學出版社，19934 祝富林.電機引用技術J.北京:電子世界，1995，（12）5 唐介.電機與拖動M.北京：高等教育出版社，2003 6 彭介華.電