毕业设计_基于plc与变频器的交流电机调速控制硬件系统设计与实现(编辑修改稿)

毕业设计_基于plc与变频器的交流电机调速控制硬件系统设计与实现(编辑修改稿)内容摘要：

， 输出点数 6个。 I/O点数估算时应考虑增加 10%～20%的余量，因此选择了 S7200 PLC/CPU224/14输入 /10输出。 由于控制较简单，对PLC存储容量、殊功能模块没有特殊要求。 根据学校实验室现有设备，从中选择了S7200 PLC/CPU224XP/14输入 /10输出。 S7200 PLC具体型号见表 31。 0Hz 频率 时间 10s P20 P17 P18 P19 P21 P22 P23 P17 12s 15s 20s 8s 17s 15s 10Hz 20Hz 32Hz 35Hz 50Hz 11Hz 基于 PLC 与变频器的交流 电机调速控制硬件系统设计与实现 4 表 31 S7200 PLC CPU 选型型号表 注： AC/DC/继电器 —— 100～ 230VAC 电源 /24VDC输入 /继电器输出； CPU系列号 产品图片 描 述 选型型号 CPU224XP AC/DC/继电器； 14点输入 /10点输出； 2输入 /1输出共 3个模拟量 I/O点 6ES7 2142BD230XB0 在 PLC 的应用中还有重要的一项就是编程，编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、堆栈操作指令、计数指令、定时器指令、比较指令和程序控制指令等。 （ 1） 触点指令 触点指令包括逻辑取和线圈驱动指令，它有两种连接形式，即串联和并联。 ① 逻辑取和线圈驱动指令。 指令格式为： LD 取指令； LDN 取反指令。 ② 触点串 联指令。 指令格式为： A 常开触点串联： AN 常闭触点串联。 ③ 触点并联指令。 指令格式为： O 常开触点并联： ON 常闭触点并联。 （ 2） 逻辑电路块的连接指令 ① 串联电路块的并联指令。 指令格式为： OLD。 ② 并联电路块的串联指令。 指令格式为： ALD。 （ 3） 置位，复位，取反指令 ① 置位指令的格式为： S bit N。 ② 复位指令的格式为： R bit N。 ③ 取反指令的格式为： NOT。 （ 4） 计数器指令 ① 增计数器指令 CTU：其指令格式为： CTU Cx, PV。 x 为计数器编号。 ② 减计数器指令 CTD：其指令格式为： CTD Cx, PV。 x 为计数器编号。 ③ 增减计数器指令 CTUD：其指令格式为： CTUD Cx, PV。 x 为计数器编号。 （ 5） 定时器指令 ① 接通延时指令 TON：其指令格式为： TON Tx, PT。 x 为定时器编号。 ② 断开延时指令 TOF：其指令格式为： TOF Tx, PT。 x 为定时器编号。 ③ 有记忆接通延时指令 TONR：其指令格式为： TOR Tx, PT。 x 为定时器编号。 （ 6） 结束及暂停指令 ① 结束指令可分为有条件结束指令 END 和无条件结束指令 MEND。 基于 PLC 与变频器的交流 电机调速控制硬件系统设计与实现 5 ② 暂停指令的指令格式为 ： STOP。 （ 7） 子程序指令 子程序指令包括 3 个指令：建立子程序、子程序调用和子程序返回。 其中子程序调用指令又有 2 条指令：子程序调用指令 CALL 和子程序条件返回指令 CRET。 变频器的选择 在选择变频器时，首先要确定在该设计系统中使用通用变频器的目的，根据目的来选择最优的变频器，从而达到预期效果。 再根据该设计的控制要求，对调速范围、速度响应和控制精度、启动转矩等要素，并充分了解变频器所驱动负载特性，从而来确定采用什么功能的变频器对于该设计的实现更加方便，然后确定采用什么控制方式最合适。 所选用的通用变 频器应是既满足生产工艺要求，又要在技术经济指标上合理。 若对变频器选型、系统设计及使用不当，可能会造成很多影响，比如，可能会使变频器不能正常的运行，从而达不到预期效果；可能引发设备故障，造成不必要的损失。 为了保证所选用的变频器长期的可靠的运行，应当重点注意变频器的地线的接地连接。 变频器的工作原理是把市电（ 380V 、 50Hz）通过整流器变成平滑直流，然后利用半导体器件（ GTO、 GTR 或 IGBT）组成的三相逆变器，将直流电变成可变电压和可变频率的交流电 [4]。 根据实验室现有设备我选择了小型的三相异步电机，异 步电机参数如下： PN=180W， UN=380V， IN=， nN=1400rpm。 根据电机参数变频器应选用三相电源 380~480VAC， 50Hz， 输出额定功率应大于 200W。 再 根据学校实验室现有设备和 三相异步电动机 参数，从中选择了台达VFD022M。 变频器具体型号及参数见表 32。 表 32 台达 VFDM 变频器型号及参数表 变频器系列号 产品图片 描述 选型型号 VFDM LCM2E 数字控制面板 /三相电源 380~480VAC, 50/60Hz/电机 输 出额 定功率 kW (3HP)/ 额 定 输 出 容 量(入 )电流（ ） /输出频率 (Hz) ~400Hz/强制风冷 VFD022M43B 基于 PLC 与变频器的交流 电机调速控制硬件系统设计与实现 6 4 硬件设计 变频器接线 变频器主电路接线 本次设计 选用的台达 VFD022M 变频器电源为三相 380V 交流电，在主电路接线时应正确的和三相交流电源连接。 为了保证所选用的变频器长期的可靠的运行，应当重点注意 VFDM 变频器的地线的接地连接。 根据变频器使用手册，电源、变频器、三相异步电机具体接线如图 41。 图 41 变频器主电路配线图 三相异步电机使用 Y 型接法，异步电机接线如图 42。 图 42 异步电机接线图 基于 PLC 与变频器的交流 电机调速控制硬件系统设计与实现 7 控制端子接线 台达 VFDM 变频器提供了多种控制功能，其中有外部多功能端子控制，数字操作面板控制，通讯控制等。 根据设计要求及简 捷 控制的目的，我选择了通过外部多功能端子控制变频器，以达到控制异步电机的目的。 台达 VFDM 变频器控制端子说明见下表 41。 表 41 多功能 控制端子说明表 端子记号 端子功能说明 规格 RA ﹣ RC 多功能指示信号输出接点 对应参数 P46继电器 (RELAY) RB ﹣ RC 多功能指示 信号输出接点 接点输出 M0 ﹣ GND 多功能输入辅助端子 对应参数 P38,39,40,41,42 M1 ﹣ GND 多功能输入选择一 对应参数 P38,39,4。