毕业设计（论文）基于PLC控制的变频器调速系统.doc

基于PLC控制的变频器调速系统
目录
目录 1
第一章系统的功能设计分析和总体思路 2
概述 2
系统功能设计分析 3
系统设计的总体思路 4
第二章 PLC和变频器的型号选择 5
PLC的型号选择 5
变频器的选择和参数设置 6
变频器的选择 6
变频调速原理 8
变频器的工作原理 8
变频器的快速设置 8
第三章 硬件设计以及PLC编程 12
开环控制设计及PLC编程 12
硬件设计 12
PLC软件编程 13
闭环控制设计 18
硬件和速度反馈设计 18
闭环的程序设计以及源程序 20
第四章实验调试和数据分析 24
PID 参数整定 24
运行结果 25
第五章 总结和体会 26
第六章 附录 27
变频器内部原理框图 27
第七章 参考文献 28
第一章系统的功能设计分析和总体思路
概述
调速系统快速性、稳定性、动态性能好是工业自动化生产中基本要求。在科学研究和生产实践的诸多领域中调速系统占有着极为重要的地位特别是在国防、汽车、冶金、机械、石油等工业中,具有举足轻重的作用。调速控制系统的工艺过程复杂多变,具有不确定性,因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。
可编程控制器(PLC)可编程控制器是一种工业控制计算机,是继续计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力强,价格便宜,可靠性强,编程简朴,易学易用等特点,在工业领域中深受工程操作人员的喜欢,因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。
目前在控制领域中,虽然逐步采用了电子计算机这个先进技术工具,特别是石油化工企业普遍采用了分散控制系统(DCS)。但就其控制策略而言,占统治地位的仍旧是常规的PID控制。PID结构简朴、稳定性好、工作可靠、使用中不必弄清系统的数学模型。PID的使用已经有60多年了,有人称赞它是控制领域的常青树。
变频调速已被公认为是最理想、最有发展前景的调速方式之一,采用变频器构成变频调速传动系统的主要目的,一是为了满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改善生活环境等要求;二是为了节约能源、降低生产成本。用户根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。
组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件,它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境,使用灵活的组态方式,为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。在组态概念出现之前,要实现某一任务,都是通过编写程序来实现的。编写程序不但工作量大、周期长,而且轻易犯错误,不能保证工期。组态软件的出现,解决了这个问题。对于过去需要几个月的工作,通过组态几天就可以完成。组态王是海内一家较有影响力的组态软件开发公司开发的,组态王具有流程画面,过程数据记录,趋势曲线,报警窗口,生产报表等功能,已经在多个领域被应用。
系统功能设计分析
随着电力电子技术以及控制技术的发展,交流变频调速在工业电机拖动领域得到了广泛应用;可编程控制器PLC作为替代继电器的新型控制装置,简单可靠,操作方便、通用灵活、体积小、使用寿命长且功能强大、容易使用、可靠性高,常常被用于现场数据采集和设备的控制;组态软件技术作为用户可定制功能的软件开发平台工具,可实现显示电机转速,可实现远程调速控制,在PC机上可开发友好人机界面,通过PLC可以对自动化设备进行“智能”控制。在此,本次设计就是基于PLC的变频器调速系统。将现在应用最广泛的PLC和变频器综合起来主要功能实现了变压变频调速。电机的正反转,加减速以及快速制动等。因此,该系统必须具备以下三个主体部分:控制运算部分、执行和反馈部分。控制运算主要由PLC和变频器来完成;执行元件为变频器和电机;反馈部分主要为速度反馈。
系统设计的总体思路
系统主要由三个部分构成,即可编程逻辑控制器件PLC、变频器和电机。首先通过设置给定输入给PLC,再通过PLC控制变频器,再经由变频器来控制电机,随后将电机的转速反馈给PLC,经比较后输出给变频器从而实现无静差调速。
具体如下图所示:
电机
速度闭环控制的机构控制图
-
速度给定
速度反馈信号
+
PLC(PID)
变频调速系统
PLC和变频器的型号选择
PLC的型号选择
在PLC系统设计时,首先应确定控制方案,下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的,按照易于与工业控制系统形成一个整体,易