基于变频器的电机多速度运行控制系统设计.docx

题 目 基于变频器的电机多速度运行控制系统设计

一、设计目的 3
二、设计要求 4
三．设计步骤及数据 4
四．设计结果与心得 7
（一）实验设计结果： 7
（二）实验设计心得： 8
五．参考资料 8
附件（包括图纸与实物图片） 8
1．附件一：电气原理图。 8
2.附件二：PLC程序流程图。 9
3.附件三：PLC程序梯形图。 11
4．附件四：电路连接实物图。 12

一、设计目的

二、设计要求
1. 利用学过的专业课程，包括电子技术、单片机、检测技术、电机学、计算机语言，还包括本专业的拓展性课程变频器等课程，结合该课题进行综合应用；
2. 深刻理解课题要求，可用不同方案来实现电路功能；
3. 在课题的设计过程中，要能体现一定的创新性；
4. 通过综合设计，将多门课程的专业知识内容融合其中并加以综合应用
三．设计步骤及数据

实验设计如下：
控制开关
PLC
三相电机
变频器

实物图如下：

1. 根据我们所学的电气知识，认真思考，设计一个实验电气的原理图，实验电气原理图见附件图一；
2. 本次实验所用到的主要设备及元器件：
三菱PLC 、PC机、变频器、三相电机、导线、实验台。
3. 根据所学PLC知识，设计一个PLC程序流程图，则PLC程序流程图见附件图二；
4. PLC系统编程主要配置图见附件；
5. 变频器配置参数：
频率组合
频率(Hz)
频段
Y4
Y5
Y6
5
T0/T1
1
0
0
10
T2
0
1
0
15
T3
1
1
0
20
T4
0
0
1
30
T5
1
0
1
40
T6
0
1
1

LI1、LI2（2个工作方向）
LI1=正向，LI2=反向
LI3、LI4、LI5（6种预置速度）
速度1=5Hz，速度2=10Hz，速度3=15 Hz，速度4=20 Hz
速度5=30Hz, 速度6=40Hz
变频器参数配置
菜单
参数
功能
DRC-FCS
INI
系统设置
I-O-TCC
2C
I-O-RRS
LI2
两个回路（正转、反转）
FUN-PSS-PS2
LI3
用二进制的方式选择某一频率段
FUN-PSS-PS4
LI4
FUN-PSS-PS8
LI5
SET-SP2
5
延时5s
SET-SP3
10
延时10s
SET-SP4
15
延时15s
SET-SP5
20
延时20s
SET-SP6
30
延时30s
SET-SP7
40
延时40s
DRC-UFT
P

FLT-OPL
NO

SET-LSP
5

SUP
RFR

6.系统调试：

系统控制要求：
系统由一台三相异步电动机驱动，该电动机的速度以设定的变化曲线运行。
1.系统配置：PC、PLC、变频器、三相异步电动机及其他控制元件。
2．系统连接：从工作台的电源板用安全插线引出电源到电源端子排，变频器用于电机的调速。
3．系统由PC用相关软件进行PLC编程，通过控制变频器相关端子，
4．使电动机按照以下曲线运行。之后也可以实现这六个频率中的任意一个，来控制电机的转速。

频率
40
30
20
15
10
5

t
图中x轴开始为2秒启动延时，然后每段时间为8秒。

设备安装调试：
在工作台的网孔板上安装PLC、变频器、相关低压电器（断路器、熔断器等）、行线槽、导轨、端子排等，要求安装牢固，布局合理。
系统接线：其接线按照附件上面的电气接线图，其中开关设置为x0与开关k0相接，为电机正转；
x1与开关k1相接，为电机反转；
x2与开关k2相接，为电机停转；
PLC上com端与开关上com端相接，构成一个开关的回路。
输出端：
PLC的y4接LI3；
y5接LI4；
y6接LI5；
con端接S3，
LI1接S2，
+24V接“10”，为了构成一个回路。
按照规定接线要求，认真接线，其实物图见附件图四。
系统启动前，认真检查电气设备的安装连接，在确保安装无误的情况下上电调试，如发生烧坏设备等安全事故，此次设计则不合格。
7.可编程控制器（PLC）
PLC采用了典型的计算机结构，主要是CPU，RAM，RoM和专门设计的输入输出接口电路等组成。PLC则采用循环扫描工作方式，用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直到遇到结束符后又返回第一条。如此周而复始不断循环。这种工作方式是在系统软件控制下，顺次扫描各输入点的状态，按用户程序进行运算处理，然后顺序向输出点发出相应的控制信号。
8.变频器
变频器是把工频电源（50HZ或60HZ）变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行设备。
变频器主要有五部分组成：整流回路、逆变器、控制电路、制动组件和保护电路。变频调速控制方式一般大体可分为两种：开环控制和闭环控制，后者需要电动机轴转速反馈。普通的电压/频率（V/F）控制属于开环方式，闭环控制方式包括转差频率控制、矢量控制等方式。

四．设计结果与心得

（一）实验设计结果：
检查线路连接，确认安全无误后，接上电源，观察电机。
按下开关x0，延迟2秒，电机正转。
按下开关x2,，电机停止转动。
按下开关x1，延迟2秒，电机反转。
按下开关x2，电机停止转动。
电机转动按照设定的频率以及间隔时间运转。
（二）实验设计心得：
在这次综合设计中，我们使用PLC，变频器等设备，运用了我们大学里所学
的几门重要的课程，使得我对大学里的学到知道更加熟悉，对我以后走向社会有很大的帮助
五．参考资料
1. 吴启红、胡洪、谭斌.变频器、可编程序控制器及触摸屏综合应用技术-实操指导书。机械工业出版社，2007。
2. 岳庆来、周峰、吴启红、胡洪.变频器、可编程序控制器及触摸屏综合应用技术。
机械工业出版社，2006
3. 阮友德、张迎辉.PLC、变频器、触摸屏综合应用实训。
中国电力出版社，2009
附件（包括图纸与实物图片）
1．附件一：电气原理图。

图中，U、V、W接三相电源，PLC中x0、x1、x2以及com端与实验台上面板的开关k0、k1、k2以及com端开接。然后PLC中的y4、y5、y6与变频器的LI3、LI4.、LI5相连，从而通过PLC来控制变频器。

2.附件二：PLC程序流程图。
开始
开关K0、K1、K2
K0
反转
正转
停止
K1
K2
延时2秒后电机以5Hz频率转动5秒
电机以10Hz频率转动5秒
结束
电机以15Hz频率转动5秒
电机以20Hz频率转动5秒
电机以30Hz频率转动5秒
电机以40Hz频率转动5秒
电机正常运转

3.附件三：PLC程序梯形图。

4．附件四：电路连接实物图。