基于PLC交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計

1、基于PLC交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計2012年5月基于PLC交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計DesignofFrequencyFonversionFpeedRegulationSystemBasedonPLC摘要近年來，隨著電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，交流傳動與控制技術(shù)成為目前發(fā)展最為迅速的技術(shù)之一，電氣傳動技術(shù)面臨著一場歷史革命，即交流調(diào)速取代直流調(diào)速和計算機數(shù)字控制技術(shù)取代模擬控制技術(shù)已成為發(fā)展趨勢。電機交流變頻調(diào)速技術(shù)是當今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進步的一種主要手段。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和起制動性能，高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它

2、許多優(yōu)點而被國內(nèi)外公認為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。而PLC控制技術(shù)的引入使得調(diào)速控制的快速性，穩(wěn)定性，準確性方面有了不小的改進。因此，應用PLC控制交流變頻調(diào)速有著較為廣闊的發(fā)展前景。本文內(nèi)容介紹了步進電機以及單片機原理、該系統(tǒng)的硬件電路、程序組成，同時對軟、硬件進行了調(diào)試。該設(shè)計具有思路明確、可靠性高、穩(wěn)定性強等特點，通過調(diào)試實現(xiàn)了上述功能。關(guān)鍵詞：交流調(diào)速系統(tǒng)變頻技術(shù)異步電動機PLC控制技術(shù)AbstractInrecentyears,withthedevelopmentofpowerelectronictechnology,computertechnology,automaticcontro

3、ltechnologyisdevelopingrapidly,ACdriveandcontroltechnologyhasbecomethemostrapidlydevelopingtechnology,electricdrivetechnologyisfacingahistoricalrevolution,namelytheACspeedregulationtoreplaceDCspeedcontrolandcomputerdigitalcontroltechnologytoreplacetheanalogcontroltechnologyhasbecomethetrendofdevelop

4、ment.MotorACvariablefrequencyspeedcontroltechnologyisnowtheelectricitysaving,improvetheprocesstoimproveproductqualityandimprovingtheenvironment,promotingtechnologicalprogressandamainmeans.Withitshighfrequencyconversionspeedandbrakingperformsnee,highefficiency,highpowerfactorandenergysavingeffect,wid

5、eapplicablerangeandmanyotheradvantagesbydomesticgrandpathinkthemostpromisingcontrolmode.WhilethePLCcontroltechnologymakesthespeedcontrolspeed,stability,accuracy,thereisnotasmallimprovement.Therefore,theapplicationofPLCcontrolACdrivehasamorebroadprospectsfordevelopment.Thisarticleintroducedthestepper

6、motorandtheprincipleofsingle-chipcomputer,thehardwarecircuitofthesystem,theprogramcomponents,whilethesoft,hardwaredebugging.Thedesignhastheadvantagesofclearthinking,highreliability,strongstabilityandothercharacteristics,thefunctionsareachievedthroughdebugging.Keywords：ACvariablespeedcontrolsystemfre

7、quencyconversiontechnologyasynchronousmotorPLCcontroltechnologyII目錄摘要I-緒論11系統(tǒng)的工作原理21.1 三相異步電機2111三相異步電機的結(jié)構(gòu)21.1.2三相異步電機的工作原理31.2 變頻器31.3 控制系統(tǒng)41.3.1 PLC的工作原理41.3.2 PLC的應用2系統(tǒng)控制方案選取72.1 電機的選擇72.2 變頻器的選擇72.3 PLC的選擇8102.4 控制方式的選擇93變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計3.1 軟件設(shè)計錯誤！未定義書簽3.1.1 S7-200PLC錯誤！未定義書簽3.1.2 MicroMaster420變頻器錯誤！未

8、定義書簽3.1.3 外部電路設(shè)計錯誤！未定義書簽3.1.4 變頻開環(huán)調(diào)速錯誤！未定義書簽3.1.5 數(shù)字量方式多段速控制錯誤！未定義書簽3.2 軟件設(shè)計錯誤！未定義書簽3.2.1 編程軟件錯誤！未定義書簽錯誤！未定義書簽3.2.2 系統(tǒng)程序設(shè)計4系統(tǒng)抗干擾措施264.1 PLC抗干擾措施264.2 軟件抗干擾措施26結(jié)論27致謝284.3 獻294緒論(1) 課題背景從1876年第一臺直流電動機問世到1888年交流電動機的發(fā)明及廣泛應用，再到電機隨處可見當今世界，電機的發(fā)展早已經(jīng)成為衡量一個國家現(xiàn)代化水平標準之一，縱觀電機的發(fā)展，其應用范圍的不斷擴大，使用要求不斷提高，結(jié)構(gòu)類型不斷增多，理論要

9、求不斷深入。特別是近30年來，伴隨著電力電子技術(shù)和計算機技術(shù)的進步，尤其是超導技術(shù)的重大突破和新原理，新結(jié)構(gòu)，新材料，新工藝，新方法的不斷推動，電機發(fā)展更是呈現(xiàn)出勃勃生機，其前景是不可限量的。近年來隨著電力電子技術(shù)，計算機技術(shù)，自動控制技術(shù)的發(fā)展，電機的控制技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，人們在追求控制電機更快，更準，更穩(wěn)的同時，也意識到節(jié)能，環(huán)保，經(jīng)濟的重要性。變頻技術(shù)是近年來國際家電領(lǐng)域全面開發(fā)和應用的一項高新技術(shù)，它采用新型變頻器，將50Hz的固定供電頻率轉(zhuǎn)換為30-130HZ的變化頻率，實現(xiàn)電動機運轉(zhuǎn)頻率的自動調(diào)節(jié)，達到節(jié)能和提高效率的目的。上個世紀80年代初，變頻器實現(xiàn)了商品化。在近20年的時

10、間內(nèi)，經(jīng)歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用BJT到采用IGBT兩個大發(fā)展過程。PLC是20世紀70年代以來，在電氣控制技術(shù)，集成電路，計算機技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動化技術(shù)，把計算機技術(shù)，通信技術(shù)融為一體的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。它具有功能強，可靠性高，配置靈活，使用方便，以及體積小，重量輕等優(yōu)點。(2) 設(shè)計的目的和意義隨著工業(yè)控制要求的不斷發(fā)展，對電機的速度控制要求也越來越高，一般都需要進行閉環(huán)控制。交流電機調(diào)速的方法有很多，調(diào)壓串級滑差變頻等方式都不同程度地應用于各種各樣的工控領(lǐng)域。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，變頻器越來越多的被應用于調(diào)速場合?？删幊炭刂破魇歉鶕?jù)順

11、序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置，將PLC應用于交流變頻調(diào)速，不僅可靠性高，易于操作，而且還能降低能耗，節(jié)約能源。1系統(tǒng)的工作原理1.1 三相異步電機三相異步電機(Triple-phaseasynchronousmotor)是靠同時接入三相交流電源(相位差120度)供電的一類電動機，由于三相異步電機的轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場以相同的方向、不同的轉(zhuǎn)速成旋轉(zhuǎn)，存在轉(zhuǎn)差率，所以叫三相異步電機。1.1.1 三相異步電機的結(jié)構(gòu)異步電機主要由固定不動的和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩部分組成，定子轉(zhuǎn)子之間有氣隙，在定子兩端有端蓋支撐轉(zhuǎn)子。(1)定子異步電機的定子由鐵心，定子繞組和機

12、座三部分組成，定子鐵心的作用是作為電機磁路的一部分和嵌放定子繞組。為了減少交變磁場在鐵心中引起的損耗，鐵心一般采用導磁性能良好，比損耗小的0.5mm厚低硅鋼片疊成。定子繞組是電機的電路，器作用是感應電動勢流過電流。定子繞組在槽內(nèi)部分與鐵心間必須可靠絕緣，槽絕緣的材料厚度由電機耐熱等級和工作電壓來決定。機座的作用主要是固定和支撐定子鐵心。(2)轉(zhuǎn)子異步電機的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵心是電機磁路的一部分，一般由0.5mm硅鋼片沖制后疊壓而成。轉(zhuǎn)軸起支撐轉(zhuǎn)子鐵心和輸出機械轉(zhuǎn)矩的作用，轉(zhuǎn)子繞組的作用是感應電動勢，流過電流和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。其結(jié)構(gòu)形式有兩種：籠式和繞線式。(3)氣隙異步電機

13、定，轉(zhuǎn)子之間氣隙很小，對于小型異步電機，氣隙一般為0.2到1.5mm氣隙大小對異步電機性能影響很大。為了降低電機的空載電流和提高電機的功率，氣隙應盡可能的小，但氣隙太小又可能造成定轉(zhuǎn)子在運行中發(fā)生摩擦，因此異步電機氣隙長度應為定轉(zhuǎn)子在運行中不發(fā)生機械摩擦所允許的最小值。91.1.2 三相異步電機的工作原理三相交流異步電動機的工作原理是建立在電磁感應定律、全電流定律、電路定律和電磁力定律等基礎(chǔ)上的。當磁極沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，磁極的磁力線切割轉(zhuǎn)子導條，導條中就感應出電動勢。電動勢的方向由右手定則來確定。因為運動是相對的，假如磁極不動，轉(zhuǎn)子導條沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，則導條中同樣也能感應出電動勢來。在電動勢

14、的作用下，閉合的導條中就產(chǎn)生電流。該電流與旋轉(zhuǎn)磁極的磁場相互作用，而使轉(zhuǎn)子導條受到電磁力，電磁力的方向可用左手定則確定。由電磁力進而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動起來。三相繞組接通三相電源產(chǎn)生的磁場在空間旋轉(zhuǎn)，稱為旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)速的大小由電動機極數(shù)和電源頻率而定。轉(zhuǎn)子在磁場中相對定子有相對運動，切割磁楊，形成感應電動勢。轉(zhuǎn)子銅條是短路的，有感應電流產(chǎn)生。轉(zhuǎn)子銅條有電流，在磁場中受到力的作用。轉(zhuǎn)子就會旋轉(zhuǎn)起來。第一：要有旋轉(zhuǎn)磁場，第二：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同，第三：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速必須小于同步轉(zhuǎn)速，否則導體不會切割磁場，無感應電流產(chǎn)生，無轉(zhuǎn)矩，電機就要停下來，停下后，速度減慢，由于有轉(zhuǎn)速差，轉(zhuǎn)子又開始轉(zhuǎn)

15、動，所以只要旋轉(zhuǎn)磁場存在，轉(zhuǎn)子總是落后同步轉(zhuǎn)速在轉(zhuǎn)動。"2三相異步電機是感應電機，定子通入電流以后，部分磁通穿過短路環(huán)，并在其中產(chǎn)生感應電流。短路環(huán)中的電流阻礙磁通的變化，致使有短路環(huán)部分和沒有短路環(huán)部分產(chǎn)生的磁通有了相位差，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場。通電啟動后，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場間存在著相對運動而感生電動勢和電流，即旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子存在相對轉(zhuǎn)速，并與磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來，實現(xiàn)能量變換。1.2 變頻器變頻器主要應用于對電機速度的調(diào)節(jié)，可將其分為四個部分，其結(jié)構(gòu)如圖所示。1.1通用變頻器由主電路和控制回路組成。給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，稱為主電路。主電路包括整流

16、器、中間直流環(huán)節(jié)（又稱平波回路）、逆變器、控制回路。圖1-1變頻器簡化結(jié)構(gòu)圖(1) 整流器。它的作用是把工頻電源變換成直流電源。(2) 平波回路(中間直流環(huán)節(jié))。由于逆變器的負載為異步電動機，屬于感性負載。無論電動機處于電動狀態(tài)還是發(fā)電狀態(tài)，起始功率因數(shù)總不會等于1。因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動機之間總會有無功功率的交換，這種無功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件一電容器或電感器來緩沖，所以中間直流環(huán)節(jié)實際上是中間儲能環(huán)節(jié)。(3) 逆變器。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。逆變器的結(jié)構(gòu)形式是利用6個半導體開關(guān)器件組成的三相橋式逆變器電路。通過有規(guī)律的控制逆變器中主開關(guān)

17、的導通和斷開，可以得到任意頻率的三相交流輸出波形。(4) 控制回路。控制回路常由運算電路，檢測電路，控制信號的輸入、輸出電路，驅(qū)動電路和制動電路等構(gòu)成。其主要任務是完成對逆變器的開關(guān)控制，對整流器的電壓控制，以及完成各種保護功能?？刂品绞接心M控制或數(shù)字控制口叫。1.3PLC控制系統(tǒng)1.3.1 PLC的工作原理PLC是微機技術(shù)和控制技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，是一種以微處理器為核心的用于控制的特殊計算機，因此PLC的基本組成與一般的微機系統(tǒng)類似。PLC的硬件主要由中央處理器(CPU，存儲器(EPROM,RAI輸入單元，輸出單元，通信接口，擴展接口，電源等部分組成。其中，CPU是PLC的核心，輸入單元與輸出

18、單元是連接現(xiàn)場I/O設(shè)備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器，上位計算機等外設(shè)連接。PLC的工作原理可以簡單的描述為在系統(tǒng)程序管理下，通過運行應用程序，對控制要求進行處理判斷，并通過執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)控制任務。PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式：(1) 每次掃描過程，集中采集輸入信號，集中對輸出信號進行刷新。(2) 輸入刷新過程，當輸入端口關(guān)閉時，程序在進行執(zhí)行階段時，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入。(3) 一個掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。(4) 元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。(5) 掃描周期的長短由

19、以下三條決定：CPU執(zhí)行指令的速度；指令本身占有的時間；指令條數(shù)，現(xiàn)在的PLC掃描速度都是非?？斓摹?6) 由于采用集中采樣，集中輸出的方式，存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應延遲(7X6)。1.3.2 PLC的應用PLC的應用領(lǐng)域，最初，PLC主要用于開關(guān)量的邏輯控制。隨著PLC技術(shù)的進步，它的應用領(lǐng)域不斷擴大。如今，PLC不僅用于開關(guān)量控制，還用于模擬量及數(shù)字量的控制，可采集與存儲數(shù)據(jù)，還可對控制系統(tǒng)進行監(jiān)控；還可聯(lián)網(wǎng)、通訊，實現(xiàn)大范圍、跨地域的控制與治理。PLC已日益成為產(chǎn)業(yè)控制裝置家族中一個重要的角色。可大概分為兩個領(lǐng)域：其一為單機控制為主的一切設(shè)備自動化領(lǐng)域，比如：包裝機械、

20、印刷機械、紡織機械、注塑機械、自動焊接設(shè)備、隧道盾構(gòu)設(shè)備、水處理設(shè)備、切割、多軸磨床、冶金行業(yè)的輯壓、連鑄機械等，這些設(shè)備的所有動作，加工都需要靠依據(jù)工藝設(shè)定在PLC內(nèi)的程序來指導執(zhí)行和完成，就如人的大腦。其二為過程控制為主的流程自動化行業(yè)，比如污水處理、自來水處理、樓宇控制、火電主控、輔控、水電主控、輔控、冶金行業(yè)、太陽能、水泥、石油、石化、鐵路交通等。這些行業(yè)所有設(shè)備的連續(xù)生產(chǎn)運行，總存在許多的監(jiān)控點和大量的實時參數(shù)，而要監(jiān)視、控制、和采集這些流程參數(shù)和相關(guān)的工藝設(shè)備，也必須依靠PLC這個大腦來完成.，當然傳統(tǒng)叫法也有DCS盡管設(shè)計之初的理念不一樣，但現(xiàn)技術(shù)路線已逐漸融合。綜合來說，PLC

21、的應用領(lǐng)域是寬闊的，還有許多領(lǐng)域急待開拓，如用于海關(guān)過境車輛認證（深圳鹽田）、自動售藥（若干中藥店）在我國已有實例。另外，在離散事件系統(tǒng)中，如公路網(wǎng)交通流（車輛計數(shù)、乘客計數(shù)及停留時間計量）、物流系統(tǒng)、柔行制造系統(tǒng)（敏捷制造系統(tǒng)）及一切非標準隨服務系統(tǒng)中，均可以采用PLC,進而建模和采取對策并優(yōu)化。PLC的前途一片美好FLC與其它技術(shù)融合，那還需要一定的時間mill2控制方案的選取2.1電動機的選擇在變頻電機中，電動機類型選擇的原則是，在滿足工作機械對于拖動系統(tǒng)要求的前提下，所選電動機應盡可能結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便、價格低廉。因此，在選用電動機種類時，若機械工作對拖動系統(tǒng)無過高要求，應優(yōu)

22、先選用交流電動機。與單相異步電動機相比，三相異步電機結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，運行性能好，并可節(jié)省各種材料，價格便宜。在交流電動機中，籠型異步電動機結(jié)構(gòu)簡單，運行最可靠，維護最方便，對起動性能無過高要求的調(diào)速系統(tǒng)，應優(yōu)先考慮。在電機工作中起動、制動比較頻繁，為提高生產(chǎn)率，又要求電動機具有較大的起動、制動轉(zhuǎn)矩以縮短起動制動時間，同時還有一定的調(diào)速要求，所以本設(shè)計采用籠型異步電動機，其參數(shù)為：型號：WDJ26電壓：380V;接法：角接；轉(zhuǎn)速：1430r/min;功率：40W電流：0.2A；頻率：50HZ絕緣等級：E2。2.2變頻器的選擇隨著變頻器性能價格比的提高，交流變頻調(diào)速己應用到許多領(lǐng)域，由于變頻調(diào)

23、速的諸多優(yōu)點，使得交流變頻調(diào)速得到廣泛應用。其功能較強，使用靈活，但其價格相對較貴。所以我選用了通用變頻器，通過合理的配置、設(shè)計和編程，同樣可以達到專用變頻器的控制效果。本設(shè)計采用的變頻器是西門子公司面向世界推出的21世紀通用型變頻器MM420它可實現(xiàn)平穩(wěn)操作和精確控制，使電動機達到理想輸出，這種變頻器不僅考慮了V/f控制，而且還實現(xiàn)了矢量控制，通過其本身的自動調(diào)諧功能與無速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動轉(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速范圍。MM42（變頻器的特點如下：(1)包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實現(xiàn)了標準化。(2) 有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。(3)由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體

24、積小。(4)保護功能完善、維修性能好。(5)通過LCD操作裝置，可提高操作性能。2.3 PLC的選擇傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，我們一般有采用單片機和PLC控制兩種選擇。與單片機相比，PLC有以下優(yōu)點：(1) 通用性強，使用方便。(2) 可靠性高，抗干擾能力強，所有的I/O口均采用光電隔離，有效使內(nèi)部電路與外部隔離，其各模塊均采用屏蔽措施，采用性能良好的開關(guān)電源，具有良好的自診斷功能，在大型的PLC中采用雙CPU或三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng)，是可靠性進一步提高。(3) 豐富的I/O接口模塊。(4) 采用模塊化結(jié)構(gòu)，方便組合。(5) 編程簡單易學，PLC編程米用梯形圖與繼電器電路圖類似，不需要計算機專門知識也能

25、理解。(6) 安裝簡單，維修方便。(7) 驅(qū)動能力強。單片機的優(yōu)點是經(jīng)濟實惠，成本相對較低。而對于單片機最大的缺點就是抗干擾的能力差，驅(qū)動能力差，需要很多外圍設(shè)備來驅(qū)動，在工業(yè)控制中多采用PLC，此外單片機編程復雜，需要了解單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及工作方式。在控制中，PLC的選擇的原則是在滿足可靠性，實時性，快速性，操作的便捷性以及強勁的通信能力的前提下，選擇成本更低的。因此選擇西門子S7-200可編程控制器來作為主要的控制裝置。S7-200系列的PLC具有極高的可靠性，豐富的指令集，易于掌握，便捷的操作，豐富的內(nèi)置集成功能，實時特性，強勁的通信能力，豐富的擴展模塊，適用于各行各業(yè)各種場合的檢測監(jiān)

26、測及自動化控制的需要。S7-200系列的PLC是整體式結(jié)構(gòu)，根據(jù)其規(guī)模的的大小，可選擇相應的主機單元CPUL。2.4 調(diào)速方式的選擇變頻調(diào)速是改變電動機定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設(shè)備是提供變頻電源的變頻器，變頻器可分成交流-直流交流變頻器和交流-交流變頻器兩大類，目前國內(nèi)大都使用交直-交變頻器。其特點：(1) 效率高，調(diào)速過程中沒有附加損耗；(2)應用范圍廣，可用于籠型異步電動機；(3) 調(diào)速范圍大，特性硬，精度高；從效率和穩(wěn)定性的角度出發(fā)，綜合考慮經(jīng)濟效益，選擇變頻調(diào)速方式。3變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計3.1 硬件的設(shè)計3.1.1 S7-200PLC本系統(tǒng)選用的是

27、西門子公司生產(chǎn)的S7-200系列小型PLC可用于代替繼電器的簡單控制場合，也可用于復雜的自動化控制系統(tǒng)。由于它極強的的通信功能，在大型網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其功能。S7-200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。它的指令豐富，指令功能強，易于掌握，操作方便，內(nèi)置有高速計數(shù)器、高速輸出、PID控制器、RS-485通信/編程接口、PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議和自由端口模式通信功能，最大可以擴展到248點數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O，最多有30多KB的程序和數(shù)據(jù)存儲空間o3.1.2 MicroMaster420變頻器本系統(tǒng)采用的是通用變頻器MicroMaster420，M

28、icroMaster420是全新一代模塊化設(shè)計的多功能標準變頻器。它有強大的通訊能力、精確的控制性能、模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，具有更多的靈活性，操作方便。最新的IGBT技術(shù)，具有7個固定頻率，4個跳轉(zhuǎn)頻率。靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器帶有起始段和結(jié)束段的平滑特性，防止運行中不應有的跳閘，直流制動和復合制動方式提高制動性能。用BiCo技術(shù)，實現(xiàn)I/O端口自由連接。MicroMaster420是用于控制三相交流電動機速度的變頻器系列，從單相電源電壓額定功率120W到三相電源電壓額定功率11KW可供選用，由微處理器控制，用具有現(xiàn)代先進技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）作為功率輸出器件。因此，具有很高的運行可靠

29、性和功能的多樣性。其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動機運行的噪聲，全面完善的保護功能為變頻器和電動機提供了良好的保護。MicroMaster420具有缺省的工廠設(shè)置參數(shù)，它是給數(shù)量眾多的簡單的電動機控制系統(tǒng)供電的理想變頻驅(qū)動裝置。由于MicroMaster420具有全面而完善的控制功能，在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后，它也可用于更高級的電動機控制系統(tǒng)o3.1.3 外部電路設(shè)計本系統(tǒng)主要完成異步電機三種調(diào)速，由于變頻器的參數(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及變頻器通信控制。3.1.4 變頻開環(huán)調(diào)速變頻開環(huán)調(diào)速根據(jù)輸入端的控制信號經(jīng)過程序運算后由通

30、信端口控制變頻器運行。打開啟動開關(guān)，變頻器開始運行。首先應對變頻器的參數(shù)進行設(shè)置，如表3-1所示。表3-1變頻器的參數(shù)設(shè)置序號變頻器參數(shù)出廠值設(shè)定值功能說明1P0304230380電動機的額定電壓（380V）2P03053.250.35電動機的額定電流（0.35A）3P03070.750.06電劫機的額定功率（60W）4P031050.0050.00電動機的額定頻率（50Hz）5P031101430電動機的額定轉(zhuǎn)速（1430r/min）6P100023固定頻率設(shè)定7P108000電動機的最小頻率（0Hz）8P10825050.00電動機的最大頻率（50Hz）9P11201010斜坡上升時間（1

31、0S）10P11211010斜坡下降時間（10S）11P070022選擇叩令源（由端了排輸入）12P0701117固定頻率設(shè)值（二進制編碼選擇+ON命令）13P07021217固定頻率設(shè)值（二進制編碼選擇+ON命令）14P0703917固定頻率設(shè)值（二進制編碼選擇+ON命15P10010.005.00固頻率116P10025.0010.00固7E頻率217P100310.0020.00固7E頻率318P100415.0025.00固頻率419P100520.0030.0固定頻率520P100625.0040.00固頻率621P100730.0050.00固定頻率7其中：在設(shè)置參數(shù)前先將變頻器參

32、數(shù)復位為工廠的缺省設(shè)定值；設(shè)定P0003=2允許訪問擴展參數(shù)；設(shè)定電機參數(shù)時先設(shè)定P0010=1（快速調(diào)試），電機參數(shù)設(shè)置完成設(shè)P0010=0（準備）【河同。根據(jù)系統(tǒng)分析，需要九個輸入量，輸出端由三-八通信線實現(xiàn)。其I/O分配如表3-2所示。表3-2系統(tǒng)的I/O分配序號PLC地址（PLC端子）電氣符號（面板端子）功能說明1I0.0啟動開關(guān)變頻器開始運行210.1停止開關(guān)變頻器停止運行3I0.2急停開關(guān)變頻器緊急停止4I0.3復位開關(guān)變頻器錯誤復位5I0.4反轉(zhuǎn)開關(guān)變頻器反轉(zhuǎn)運行6I0.5減速開關(guān)變頻器減速運行7I0.6加速開關(guān)變頻器加速運行8I0.7全速開關(guān)變頻器全速運行911.0歸零開關(guān)變頻

33、器頻率歸零變頻開環(huán)調(diào)速外部接線如圖31所示26傘速® +24V00-：4OJQ動停止4急停6復位O反轉(zhuǎn)EFIIO OO1415變頻器MM420IIII歸妄圖3-1變頻開環(huán)調(diào)速外部接線圖3.1.5 數(shù)字量方式多段速控制在MM420變頻器通過數(shù)字量的輸入DIN1、DIN2、DIN3不同的組合方式可實現(xiàn)七種不同的輸出頻率，從而實現(xiàn)多段速的控制。變頻器的參數(shù)設(shè)置如表3-3所示表3-3變頻器的參數(shù)設(shè)置序號變頻器參數(shù)出廠值設(shè)定值功能說明32P070022選擇叩令源（由端了排輸入）33P0701117固定頻率設(shè)值（二進制編碼選擇+ON命令）34P07021217固定頻率設(shè)值（二進制編碼選擇+ON命

34、令）35P0703917固定頻率設(shè)值（二進制編碼選擇+0N命令）36P10010.005.00固定頻率137P10025.0010.00固定頻率238P100310.0020.00固定頻率339P100415.0025.00固；E頻率440P100520.0030.0固定頻率541P100625.0040.0042P100730.0050.00固定頻率7輸入輸出分配如表3-4所示。表3-4系統(tǒng)的I/O分配序號PLC地址（PLC端子）電氣符號（面板端子）1I0.0K1210.1K23I0.2K34I0.3K45Q0.0DIN16Q0.1DIN27Q0.2DIN3數(shù)字量方式多段速控制外部接線如圖3

35、-2所示。由圖3-2可知通過切斷開關(guān)的通斷來控制PLC輸出點QO.O、Q0.1、Q0.2的不同組合來控制變頻器的不同的頻率【知皿。GHD+24VCD圖3-2數(shù)字量方式多段速控制外部接線圖3.2 軟件的設(shè)計(1) .1編程軟件(2) 本系統(tǒng)采用的編程軟件是STEP7MicroWIN,該編程軟件可以方便的在Windows環(huán)境下對PLC編程、調(diào)試、監(jiān)控。使得PLC編程更加方便、快捷。(3) 項目的組成程序塊程序塊由可執(zhí)行的代碼和注釋組成，可執(zhí)行的代碼由主程序(OB1)、可選的子程序和中斷程序組成。代碼被編譯并下載到PLC。數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊由數(shù)據(jù)(變量存儲器的初始值)和注釋組成。數(shù)據(jù)被編譯并下載到PLC。

36、系統(tǒng)塊系統(tǒng)塊用來設(shè)置系統(tǒng)的參數(shù)，例如存儲器的斷電保持范圍密碼STOP模式時PLC的輸出狀態(tài)模擬量與數(shù)字量輸入濾波值脈沖捕捉位等，系統(tǒng)模塊中的信息需要下載到PLC。符號表符號表允許程序員用符號來代替存儲器的地址，符號地址便于記憶，使程序更容易理解。程序編譯下載到PLC時，所有符號地址被轉(zhuǎn)換為絕對地址，符號表中的信息不會下載到PLG狀態(tài)表狀態(tài)表用來觀察程序執(zhí)行時指定的內(nèi)部變量的狀態(tài)，狀態(tài)表并不下載到PLC，僅僅是監(jiān)控用戶程序運行情況的一種工具。交叉引用表交叉引用表列舉出程序中使用的各操作數(shù)在哪一個程序塊的哪一個網(wǎng)絡中出現(xiàn)，以及使用它們的指令助記符。還可以查看哪些內(nèi)存區(qū)域已經(jīng)被使用，是作為單位使用還

37、是作為字節(jié)使用。在運行模式下編譯程序時，可以查看程序當前正在使用的跳變觸點的編號。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。在交叉引用表中雙擊某操作數(shù)，可以顯示出包含該操作數(shù)的那一部分程序“N。322變頻調(diào)速系統(tǒng)程序設(shè)計(1)基于PLC數(shù)字量方式多段速控制去，其梯形圖如下：網(wǎng)絡1網(wǎng)絡標題I網(wǎng)絡注釋一I0.0MOOT371|1/|INTON*5-PT100ms網(wǎng)絡2T37MO.O()網(wǎng)貉310011T38IntonPT100msT38mioM，1n問第4SHL W網(wǎng)絡5MO.OM117ENOMW1ChINOUT-MW101-10.0Q。網(wǎng)結(jié)8M11.4I0.0M11.5

38、M11.6M11710.3100Q0.2M11.2M11.6)IRtt9100MO.OfR>1z1k"J100程序語句表如下:Network1LD10.0ANIMO.OOUTT37,+5Network2LDT37OUTMO.ONetwork3LDI0.0OUTT38,+5ANIT38K100OUTM1.0Network4LDM1.0OUTM11.0Network5LDMO.OANIM11.7SRWMW10,1Network6LDM11.1OR M11.31ORM11.5ORM11.7ANDI0.0SLDLD10.1ANII0.0ANBOUTQO.ONetwork7LDM11.2

39、ORM11.3ORM11.6ORM11.7ANDI0.0SLDLDI0.2ANII0.0ANBOUT1Q0,Network8LDM11.4ORM11.5ORM11.6ORM11.7ANDI0.0LDI0.2LDI0.3ANBOUTQ0.2Network9LD10.0OUTM0.0,100K100本系統(tǒng)主要是通過I0.0控制系統(tǒng)的啟動10.1、I0.2、I0.3的通斷來控制輸出Q0.0、Q0.1、0.2的組合方式，經(jīng)過調(diào)試得到以下的控制結(jié)果，如表3-5所示。表3-5系統(tǒng)輸出指令表K1K2K3輸出頻率OFFOFFOFFOFFONOFFOFF固;E頻率1OFFONOFF固;E頻率2ONONOFF固T

40、E頻率3OFFOFFON固；E頻率4ONOFFON固定頻率5OFFONON固正頻率6ONONON固定頻率7(2)基于PLC通信方式變頻開環(huán)調(diào)速網(wǎng)踣3網(wǎng)絡標題I碘注律NM3.3M2.1%1321|1|inton+100-PTQ%M2。i1msET-VW20網(wǎng)絡4臥12.0力T96INTON+100-PTQ力M211msET-WW202何絡5ZM2.0A10.510.6%C5-II1I1I1*M2.0匐0.6八10.5人M2,GII1I1I1QA11.0IRTLD人nn-PVQU.龕M2QD5cvaM26-AACO用絡GDLTD.FiENENQ%07OUT-WD10023網(wǎng)絡1USS_CTRLEM

41、RUNJf©IO.-10.3I1F_ACK八10.4DIR18-DriveResp_R1TypeErtorWD1C0-SpeetTStalus欽盟SpeedRun_END_Dirinhbit購D£-XQQ1XQ02-2XI0.3Fault-3X10.4程序分析由上邊的程序可知在實現(xiàn)通信的過程中使用了USS指令如圖3-3所示初始LI5W通信SM0.1USSJNITENModeDone9600- imoo4(no-Baud ActiveEnor-Q0.0-VB1圖3-3USS指令圖USSNIT指令：被用于啟用和初始化或禁止MicroMaster驅(qū)動器通訊。在使用任何其他USS協(xié)

42、議指令之前，必須先執(zhí)行USSJNIT指令，才能繼續(xù)執(zhí)行下一條指令。EN:輸入打開時，在每次掃描時執(zhí)行該指令。僅限為通訊狀態(tài)的每次改動執(zhí)行一次USSJNIT指令。使用邊緣檢測指令，以脈沖方式打開EN輸入。若改動初始化參數(shù)，執(zhí)行一條新USSJNIT指令。MOD（模式,）：輸入值1時將端口0分配給USS協(xié)議，并啟用該協(xié)議；輸入值0時將端口0分配給PPI，并禁止USS協(xié)議。BAU（波特率）：將波特率設(shè)為1200>2400、4800、9600、19200、38400、57600或115200。ACTIVE（激活）表示激活的驅(qū)動器。按啟動按扭I0.0變頻器啟動，電機開始運行。變頻器在運行的時候按開關(guān)

43、I0.6，變頻器提高運行頻率電機轉(zhuǎn)速加快。按動減速開關(guān)I0.5，變頻器降低運行頻率轉(zhuǎn)速降低。按動反轉(zhuǎn)開關(guān)I0.4，變頻器先停止運行，再反方向運行。按停止開關(guān)10.1，變頻器慣性停止。變頻器在出現(xiàn)錯誤時，按復位開關(guān)I0.3，清除錯誤信號，變頻器重新運行阿力網(wǎng)o294抗干擾措施4.1 電源抗干擾措施在PLC控制系統(tǒng)中，電源占有極重要的地位。電網(wǎng)干擾串入PLC控制系統(tǒng)主要通過PLC系統(tǒng)的供電電源（如CPU電源、I/O電源等）、變送器供電電源與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進入的。現(xiàn)在，對于PLC系統(tǒng)供電的電源，一般都采用隔離性能較好電源，而對于變送器供電的電源和PLC系統(tǒng)有直接電氣連接的儀表的供電電源，并沒受到足夠的重視，雖然采取了一定的隔離措施，但普遍還不夠，主要是使用的隔離變壓器分布參數(shù)大，抑制干擾能力差，經(jīng)電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。所以，對于變送器和共用信號儀表供電應選擇分布電容小、抑制帶大（如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù)）的配電器，以減少PLC系統(tǒng)的干擾。此外，為保證電網(wǎng)饋點不中斷，可采用在線式不間斷供電電源供電，提高供電的安全可靠性。并且UPS還具