基于PLC的電廠引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

摘 要 通過對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)的研究，利用變頻技術(shù)對(duì)電廠引風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速是可行的。經(jīng)分析確立采用交 直 交變頻器，來完成引風(fēng)機(jī)的調(diào)速，根據(jù)風(fēng)機(jī)的要求選擇了變頻器并進(jìn)行了參數(shù)設(shè)定， PLC 和變頻器組合構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠引風(fēng)機(jī)的控制。 本文介紹了 PLC 對(duì)電廠引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，采用變頻器調(diào)速，詳述了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。根據(jù)電廠引風(fēng)機(jī)的控制要求，給出了控制系統(tǒng)的組成，控制原理，控制流程，比較了風(fēng)機(jī)擋板控制與變頻控制的節(jié)能效果。 該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便，能滿足生產(chǎn)工藝的要求，實(shí)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行，取得了很 好的節(jié)能效果。 關(guān)鍵詞： 可編程控制器；電廠；引風(fēng)機(jī)；變頻調(diào)速 本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 II Abstract According to the study of frequency-conversion technology, it is available to convert the speed of drawing fan motor, adopting AC-DC-AC transducer, realizing to convert the speed. The parameter is selected according to needing of the drawing fan motor, PLC with VVVF combine the automatic control in composing system to realize the control of the drawing fan motor in power plant. This paper presents the transformation in technology about the electrical control system of drawing fan motor by use of the PLC and variable frequency speed-adjusting system, as well as details the design of the system. According the control of the drawing fan motor in power plant, we give the control the system constitute, control principle, system control process, and compare the breeze machine blocks and plank control with become soon the economy energy result that control. This system can meet the technique requirement as a result of easiness to operate and running stably， the performance of the equipment is better than before, and the energy cost is lower than before also. Keywords: Programmable Logical Controller； power plant； drawing fan motor； variable frequency speed-adjusting 范文 ：基于 PLC 的電廠引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) III 目錄 摘 要 . I Abstract . II 第 1 章 引言 . 1 1.1概述 . 1 1.2變頻調(diào)速在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 2 . 1 1.3本課題的研究意義 . 2 第 2 章 變頻調(diào)速技術(shù) . 3 2.1變頻調(diào)速的基本原理、技術(shù)及其特點(diǎn) . 3 2.2 變頻器的基本構(gòu)成 2 . 4 2.2.1 交 -直 -交變頻器 . 6 2.2.2 控制電路 . 8 2.2.3保護(hù)回路 . 9 2.3 VVVF實(shí)現(xiàn) 210 . 10 2.3.1 脈幅調(diào)制 . 11 2.3.2 脈寬調(diào)制（ PWM) . 11 2.4 控制方式 2 . 12 2.4.1 U/F 控制 . 12 2.4.2 轉(zhuǎn)差頻率控制 . 12 2.4.3 矢量控制 . 13 2.5 變頻器的節(jié)能效果 279 . 14 2.6本章小節(jié) . 15 第 3 章 可編程控制器 . 17 3.1可編程控制器的發(fā)展史 . 17 3.2 可編程控制器的定義 . 18 3.3 可編程控制器的特點(diǎn) 41415 . 19 3.4 PLC和繼電器控制系統(tǒng)的比較 . 20 3.5 PLC的基本結(jié)構(gòu) 415 . 20 3.6 PLC的工作原理 41415 . 23 3.7 本章小結(jié) . 24 第 4 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 25 4.1 引風(fēng)機(jī)的原理、結(jié)構(gòu)、選擇和主要性能參數(shù) . 25 4.2 變頻器的選擇和主要技術(shù)參數(shù) 2021 . 27 4.3 可編程控制器（ PLC）的選擇 2021 . 30 4.4 工作過程、補(bǔ)充、流程圖以及控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 81617 . 31 4.5系統(tǒng)梯形圖及控制原理 . 35 4.6 系統(tǒng)的 PLC 程序如下： . 36 4.7 本章小節(jié) . 39 第 5 章 結(jié)束語 . 40 本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 IV 致謝 . 41 參考文獻(xiàn) . 42 范文 ：基于 PLC 的電廠引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 1 - 第 1 章 引言 1.1 概述 工廠自動(dòng)化支柱之一的可編程控制器（ PLC），因其安全可靠而被廣泛用于數(shù)據(jù)采集與控制。在當(dāng)今社會(huì)， PLC 與電廠引風(fēng)機(jī)相結(jié)合，使其變頻調(diào)速有著重要意義。電廠引風(fēng)機(jī)采用 PLC 控制和變頻器調(diào)速，有著許多優(yōu)勢(shì)： 1）該系統(tǒng)自動(dòng)化程度高、穩(wěn)定性好，運(yùn)行可靠。 2）對(duì)于減少能源浪費(fèi)也有著重要的作用，如果對(duì)引風(fēng)機(jī)電機(jī)采用變頻調(diào)速，通過其轉(zhuǎn)速的變化來調(diào)節(jié)風(fēng)量變化，就可以節(jié)約大量電能。 3）其中調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速比調(diào)節(jié)擋板能多 節(jié)約達(dá) 40%-50%。 4）變頻器和 PLC 的有機(jī)結(jié)合使管理，操作方便、簡(jiǎn)單，為現(xiàn)場(chǎng)人員創(chuàng)造了一個(gè)高效率的工作環(huán)境，使其工作量大大減少。 鑒于此， PLC 對(duì)電廠引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，運(yùn)用可編程控制器進(jìn)行操作，使操作過程更加得簡(jiǎn)單、方便。并且，這種方法節(jié)能效果明顯，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行更加的穩(wěn)定，為現(xiàn)場(chǎng)操作人員創(chuàng)造了一個(gè)高效率的工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了引風(fēng)機(jī)較為先進(jìn)的控制技術(shù)。 1.2 變頻調(diào)速在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 2 20 世紀(jì) 90年代初，中國(guó)企業(yè)開始認(rèn)識(shí)到通用變頻器的作用并嘗試使用，當(dāng)時(shí)全是國(guó)外品牌，經(jīng)過十余年的推廣與使用 ，已得到各行各業(yè)的認(rèn)可，并顯示出它的活力。目前為止，我國(guó)自行生產(chǎn)的公司、廠家也達(dá)數(shù)十家，有些品牌還大量出口，在產(chǎn)品種類、性能和應(yīng)用上都有了很大的提高。歐美國(guó)家的產(chǎn)品主要以性能先進(jìn)，適應(yīng)環(huán)境性強(qiáng)而著稱。日韓的產(chǎn)品以外型小巧，功能多而聞名。而國(guó)產(chǎn)的產(chǎn)品則以大眾化、功能簡(jiǎn)單專用、價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用。 1964 年德國(guó)人首先提出把通信技術(shù)中的脈寬調(diào)制 PWM 技術(shù)應(yīng)用到交流傳本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 - 2 - 動(dòng)中至今，通用變頻器已得到廣泛應(yīng)用。國(guó)外在交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展方面有以下特點(diǎn)： 1）應(yīng)用范圍擴(kuò)大，致力于使每臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)都是變頻驅(qū)動(dòng)控制； 2）高電 壓、大電流功率器件的生產(chǎn)及其并聯(lián)、串聯(lián)技術(shù)發(fā)展迅速，促進(jìn)了高電壓、大中功率變頻器的生產(chǎn)和使用； 3）通用變頻器相關(guān)配件社會(huì)化、專業(yè)化生產(chǎn)，小功率通用變頻器已實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，正向以網(wǎng)絡(luò)化、軟件化、智能化為基礎(chǔ)高動(dòng)態(tài)性能方向發(fā)展。 1.3 本課題的研究意義 在現(xiàn)代社會(huì)，變頻調(diào)速技術(shù)和可編程控制器已經(jīng)運(yùn)用到很多的領(lǐng)域，并且取得了顯著的成效。在這樣的前提下 ,我們對(duì)引風(fēng)機(jī)也采用 PLC 的變頻調(diào)速設(shè)計(jì)，將使引風(fēng)機(jī)在工廠管理與生產(chǎn)中發(fā)揮更好的運(yùn)用。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是為了加深對(duì)變頻器和 PLC 的了解，以及使我們對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)有一個(gè)較為 深刻的認(rèn)識(shí)。與此同時(shí)，引風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速設(shè)計(jì)在節(jié)能上能起到很好的效果，使工廠節(jié)約大量資源，運(yùn)行方便，且具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于工廠的發(fā)展能夠有較大的幫助。 范文 ：基于 PLC 的電廠引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 3 - 第 2 章 變頻調(diào)速技術(shù) 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，各種設(shè)備的傳動(dòng)部件大都離不開電動(dòng)機(jī)，且電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)在許多場(chǎng)合要求能夠調(diào)速。電動(dòng)機(jī)的調(diào)速運(yùn)行方式很多，以電動(dòng)機(jī)類型分大致可分為直流調(diào)速與交流調(diào)速兩種，而交流調(diào)速方式又可分為串級(jí)調(diào)速、變極調(diào)速、滑差電機(jī)調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速以及變頻調(diào)速等幾種方式。 自從 1958 年世界上第一個(gè)晶閘管（ SCR）的面市，晶閘管就以 其在功率放大倍數(shù)、快速響應(yīng)性、小功耗、高效率等方面的優(yōu)越性迅速取代了機(jī)組和水銀整流器。直流調(diào)速系統(tǒng)在 60 70 年代迅速發(fā)展起來，但其造價(jià)高，且換相環(huán)節(jié)有不足。 80 年代中期隨著第三代電力半導(dǎo)體器件如門極可關(guān)斷晶閘管GTO、絕緣柵雙極晶體管 IGBT 的相繼出現(xiàn)，交流變頻調(diào)速技術(shù)得到了飛速發(fā)展。日、美、德、英等國(guó)家在結(jié)合現(xiàn)代微處理器控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、電極傳動(dòng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，相繼推出了一系列的變頻器，且不斷進(jìn)行更新?lián)Q代。這些高精度、多功能、智能化的變頻器將調(diào)速效率和精度提高到了前所未有的水平。 2.1 變頻調(diào)速的基 本原理、技術(shù)及其特點(diǎn) 交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可用下式表示： 6 0 / (1 )n f p s (2-1) 式中： f 定子供電電源的頻率； p 電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)； s 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率。 由此可見，當(dāng)平滑地改變 f 時(shí)，即可改變 n。由此可知，變頻調(diào)速技術(shù)的關(guān)鍵是如何調(diào)制出可變頻率的正弦波電源。 由 (2-1)式可見，當(dāng)轉(zhuǎn)差率 s 變化不大時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 基本上正比于定子供電頻率 f。故改變 f 就可得到極大的調(diào)速范圍，很好的調(diào)節(jié)平滑性以及足本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 - 4 - 夠硬度的機(jī)械特性。 變 頻調(diào)速是目前異步電動(dòng)機(jī)較理想的調(diào)速方法。它具有效率高、調(diào)速范圍寬、精度高、平滑性好等優(yōu)點(diǎn)，但目前變頻器的價(jià)格還比較高。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，通用變頻器的功能越來越強(qiáng)大，性能也越來越好 . 2.2 變頻器的基本構(gòu)成 2 隨著電力半導(dǎo)體器件的發(fā)展，變頻器的發(fā)展也經(jīng)歷了幾個(gè)階段。電力電子器件的自動(dòng)化、模塊化、交流電路開關(guān)的高頻化和控制手段的全數(shù)字化，促進(jìn)了變頻器的小型化、多功能化、高性能化。尤其是控制手段的全數(shù)字化，利用了微機(jī)的強(qiáng)大信息處理能力，使軟件功能不斷強(qiáng)化，變頻器的靈活性和適用性不斷 增強(qiáng)。隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來，變頻器的網(wǎng)絡(luò)功能和通信不斷增強(qiáng)，它不僅可以與設(shè)備網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)總線直接相連，還可以與信息交換實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。 工業(yè)中使用的變頻器按應(yīng)用分，可分為通用變頻器和專用變頻器。這里著重介紹通用變頻器。 變頻器的工作原理是把電通過整流器變成平滑直流，然后利用半導(dǎo)體器件（ GTO、 GTR 或 IGBT）組成的三相逆變器，將直流電變成可變電壓和可變頻率的交流電，由于采用微處理器編程的正弦脈寬調(diào)制（ SPWM）方法，使波形近似正弦波，用于驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)，實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。 變頻器的主要任務(wù)就是把恒壓頻的交流電轉(zhuǎn)換為變壓變頻 的交流電，以滿足交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的需要。 從結(jié)構(gòu)上看，變頻器可分為直接變頻和間接變頻兩類。間接變頻器先將工頻交流電源通過整流器變成直流，然后再經(jīng)過逆變器將直流變換為可控頻率的交流，因此又稱它為有中間直流環(huán)節(jié)的變頻裝置或交直交變頻器。直接變頻器將工頻交流一次變換為可控頻率交流，沒有中間直流環(huán)節(jié)，即所謂的交交變頻器。因此，可以認(rèn)為變頻器的基本構(gòu)成如圖 2-1 所示： 范文 ：基于 PLC 的電廠引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 5 - 圖 2-1 變頻器的基本構(gòu)成 目前應(yīng)用較多的是交 -直 -交變頻器，所以對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)