plc在多段调速系统中的应用

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1、一.课程设计题目及要求1.课程设计题目：《PLC在多段调速系统中的应用》2.系统控制要求：在工业应用控制中，经常用到多段速度控制实际生产设备，用参数将多种速度预先设定，用输入端子进行转换。如恒压供水、电梯速度控制等。本课题要求设计一个由PLC、变频器、异步电动机组成的变频调速控制系统，完成PLC接线图和控制梯形图的设计。利用实验室设备完成PLC端子和变频器、异步电动机的接线，并进行运行调试。具体设计内容如下：（1）掌握FR-S540变频器的基本工作原理①了解变频器的基本结构及工作原理；②掌握变频器各参数的意义及设置

2、方法；③掌握变频器操作面板的基本操作。（2）三相异步电动机3速系统控制设计用PLC、变频器设计一个电动机的三速运行的控制系统。其控制要求如下：按下起动按钮，电动机以30Hz速度运行，5s后转为45Hz速度运行，再过5s转为20Hz速度运行，按停止按钮，电动机即停止。（3）三相异步电动机15段速度运行系统控制设计按下启动按钮，可选择工频/变频控制，能实现自动控制和手动控制（自动转换频段/手动输入频段），并可实现高、低速转换。3.系统总体设计方案：本系统的结构如图所示。变频器PLC控制信号M--控制台由图可知，本文通过

3、PLC控制变频器达到变频调速的目的，从而实现交流电机的正反转、起停、加速、减速控制以及速度的调节，并且能够在在控制台上进行操作，控制电机调速。15二．变频器工作原理1．变频器的基本工作原理自20世纪60年代以来，电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，电气传动技术面临着一场革命，即交流调速取代直流调速、计算机数字控制技术取代模拟控制技术已经成为发展趋势。电机变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、失去技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速起动、制动性能，高效率、高功率因数和节

4、电效果，得到广泛应用。目前，通用型变频器绝大多数是交—直—交型变频器，通常尤以电压器变频器为通用，其主回路图（见图），它是变频器的核心电路，由整流回路（交—直交换），直流滤波电路（能耗电路）及逆变电路（直—交变换）组成，当然还包括有限流电路、制动电路、控制电路等组成部分。变频调速技术是强弱电混合、机电一体的综合性技术，既要处理巨大电能的转换(整流、逆变)，又要处理信息的收集、交换和传输，因此它的共性技术必定分成功率和控制两大部分。前者要解决与高电压大电流有关的技术问题，后者要解决控制模块的硬、软件开发问题通用变频器

5、一般都采用交——直——交的方式组成，其基本工作原理如下图所示：15通用变频器通常都是由以下两部分组成：①主电路包括整流部分、直流环节、逆变部分、制动或回馈环节等部分。②控制回路包括变频器的核心软件算法电路、检测传感电路、控制信号输入/输出电路、驱动电路和保护电路等。2.调速原理调速即速度调节，是指在电力拖动系统中人为的改变电动机的转速，以满足工业机械的不同转速要求。调速是通过改变电动机的参数或电源电压等方法来改变电动机的机械特性，从而改变它与负载机械特性的交点，改变电动机的稳定转速。由电机学可知，三相异步电机的转速

6、为：式中n0——同步转速；f——电源频率，单位为Hz；p ——电动机极对数；s——电动机转差率。3.变频调速原理15由三相电动机的转速公式可知，只要连续改变f就可以实现平滑调速。但变频调速时要注意变频与调压的配合。通常分基频（电源额定频率）以下调速和基频以上调速。（1）基频以下的调速在基频以下调速时，速度调低。在调节过程中，必须配合电源电压的调节，否则电动机无法正常运行。原因是根据电动机电动势电压平衡方程U≈E＝4.44fNKΦm(式中N为每相绕组的匝数；Φm为电动机气隙磁通的最大值；K为电动机的结构系数)，当f下

7、降时，若U不变，则必使Φm增加，而在电动机设计制造时，磁路磁通Φm设计的已经接近饱和，Φm的上升必然使磁路饱和，励磁电流剧增，使电动机无法正常工作。为此，在调节中应使Φm恒定不变，则必须使U/f＝常数，可见，在基频以下调速时，为恒磁通调速，相当于直流电动机的调压调速，此时应使定子电压随频率成正比例变化。（2）基频以上的调速在基频以上调速时，速度调高。但此时也按比例升高电压是不行的，因为往上调U将超过电动机额定电压，从而超过电动机绝缘耐压限度，危及电动机绕组的绝缘。因此，频率上调时应保持电压不变，即U＝常数（极为额定

8、电压），此时，f升高，Φm应下降，相当于直流电动机弱磁调速。在本设计中，我们将只用到基频以下的调速。4.调速方式（1）变极调速对鼠笼式异步电机可以通过改变电动机绕组的接线方式，使电动机从一种极对数变为另一种极对数，从而实现异步电动机的有级调速。变极调速所需设备简单，价格低廉，工作也比较可靠。一般为两种速度，三种速度以上的变极调速电动机绕组结构复杂，应用较少。