综合设计课程设计基于变频器的电机多速度运行控制系统设计.docx

成绩

综合设计报告书

题 目 基于变频器的电机多速度
运行控制系统设计
院 部 名 称 机电工程学院
专 业 电气工程及其自动化
班 级 08 电气工程及其自动化

目录
一.综合设计目的与要求 ………………………………………3
1.1设计目的……………………………………………………3
1.2设计要求……………………………………………………3
二.设计过程及数据 ……………………………………………3
2.1系统模型……………………………………………………3
2.2原理分析……………………………………………………3
2.3硬件接线图…………………………………………………4
2.4主要设备及元器件…………………………………………5
2.5系统接线……………………………………………………5
2.6 PLC 程序流程图 …………………………………………6
2.7 PLC系统编程………………………………………………7
2.8变频器配置参数……………………………………………8
2.9系统调试……………………………………………………9
三.综合设计结果与心得………………………………………10
3.1设计结果……………………………………………………10
3.2设计心得 …………………………………………………10
四.参考资料……………………………………………………11
五.附件…………………………………………………………12

一、 综合设计目的与要求
1.1设计目的
本设计是学生第一次进行的综合性专业训练，是电气工程及其自动化专业的一个重要教学环节，其设计目的是进一步巩固和加深对所学理论知识的理解，培养学生独立分析和解决工程实际问题的能力，是学生对自控设计有较完整的概念。通过这次设计，培养学生树立为社会主义建设服务的观念。设计者应该有干预创新和勇于负责的精神，严肃对待自己的设计。
1.2设计要求
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。 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，使电动机按照以下曲线运行。要求既可以系统自动每隔10秒按照变化频率连续运行，也可以根据要求实现这六个频率中的任意一段频率实时运行，从而使电机按照要求的转速运行。
二、 设计过程及数据
2.1系统模型
控制开关
PLC
三相电机
变频器

2.2原理分析
根据三相异步电动机的转速公式：n=(1-s)60f/p可知，三相异步电动机的调速方法有改变电动机定子绕组的磁极对数p;改变电源频率f;改变转差率s三种。
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。就是通过改变改变电源频率f，改变了三相异步电动机的转动速度。

2.3硬件接线图

2.4主要设备及元器件
1．PLC是电力网络路由器，简称电力猫。是利用传输电流的电力线作为通信载体，将一个电表回路下的任何一个电源插座转换为网络接口，即插即用，无须另外布线，就可以和以太网互联，并接入英特网。
2．变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。
3.接触器是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。接触器由电磁系统（铁心，静铁心，电磁线圈）触头系统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成。
4.热继电器是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开。
5.三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。
6.低压电器是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件或设备。

2.5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SB1相接，为电机正转；
x1与开关SB2相接，为电机反转；
x2与开关SB3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：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。

2.6 PLC 程序流程图
开始
开关SB1、SB2、SB3
SB1
反转
正转
停止
SB2
SB3
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

2.7 PLC系统编程

2.8变频器配置参数
变频器按照变频器频率组合进行参数设置：
频率组合
频率(Hz)
频段
LI3
LI4
LI5
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

（1） drc--菜单中FCS参数为“INI”—变频器复位；
（2） I—O菜单中TCC参数为“2C”—两线控制方式；
（3） I—O菜单中RRS参数为“LI2”—LI2为反向启动；
（4） FUN菜单中PSS下PS2参数为“LI3”
（5） FUN菜单中PSS下PS4参数为“LI4”
（6） FUN菜单中PSS下PS8参数为“LI5”
（7） SET菜单中SP2参数为“5”—第2段速度为5HZ；
（8） SET菜单中SP3参数为“10”—第3段速度为10HZ；
（9） SET菜单中SP4参数为“15”—第4段速度为15HZ；
（10） SET菜单中SP5参数为“20”—第5段速度为20HZ；
（11） SET菜单中SP6参数为“30”—第6段速度为30HZ；
（12） SET菜单中SP7参数为“40”—第7段速度为40HZ；
（13） DRC菜单中UFP参数为“P”—电压/频率额定值类型为可变转矩；
（14） FLT菜单中OPL参数为“NO”—电机缺相不检测；
（15） SUP参数为“rFr”—显示为电动机的频率；

2.9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（自带）、PLC、变频器、人机界面（可选）、低压电器、交流电源、三相异步电动机等。
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，使电动机按照以下曲线运行。既可以系统自动每隔10秒按照变化频率连续运行，也可以根据要求实现这六个频率中的任意一段频率实时运行，从而使电机按照要求的转速运行。

三． 综合设计结果与心得
3.1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SB1，电机正转，
按下开关SB3，电机停止转动。
按下开关SB2，电机反转，
按下开关SB3，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。
3.2 设计心得
通过此次课程设计，我们更加扎实的掌握了电子线路方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我们在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。

四． 参考资料
[1] 郁汉琪主编.电气控制与可编程序控制器应用技术.南京：东南大学出版社，2009
[2] 王卫星，等编.可编程序控制器原理及应用.北京：中国水利水电出版社，2002
[3] 张万忠主编. 可编程序控制器应用技术.北京：化学工业出版社，2002

五． 附件