plc控制變頻器調(diào)速.doc

基于PLC控制變頻器調(diào)速實(shí)驗(yàn)報(bào)告 電控學(xué)院電氣 實(shí)訓(xùn)目的： 本次實(shí)驗(yàn)針對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)。通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)所學(xué)過(guò)的可編程控制器在電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制中的應(yīng)用有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，并運(yùn)用自己學(xué)過(guò)的知識(shí)，自己設(shè)計(jì)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。要求用PLC控制變頻器，通過(guò)光電編碼器反饋速度信號(hào)達(dá)到電動(dòng)機(jī)調(diào)速的精確控制，自己設(shè)計(jì)，自己編程，最后進(jìn)行硬件、軟件聯(lián)機(jī)的綜合調(diào)試，實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)思想。在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，擺脫以往由教師設(shè)計(jì)，檢查處理故障的傳統(tǒng)做法，由學(xué)生完全自己動(dòng)手，互相查找處理故障，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力。學(xué)生實(shí)驗(yàn)應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：1. 通過(guò)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步了解可編程控制器在電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制中的應(yīng)用。2. 通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步了解PLC、變頻器及編碼器之間的配合關(guān)系。3. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)線路的設(shè)計(jì)，實(shí)際操作，使理論與實(shí)際相結(jié)合，增加感性認(rèn)識(shí)，使書(shū)本知識(shí)更加鞏固。4. 培養(yǎng)動(dòng)手能力，增強(qiáng)對(duì)可編程控制器運(yùn)用的能力。5. 培養(yǎng)分析，查找故障的能力。6. 增加對(duì)可編程控制器外圍電路的認(rèn)識(shí)。實(shí)訓(xùn)主要器件：歐姆龍CPM2AH-40CDR可編程控制器（PLC），歐瑞F1000-G系列變頻器， 三相異步電機(jī)第一部分 采樣轉(zhuǎn)速的采樣采用的是歐姆龍的光電編碼器，結(jié)合PLC的高速計(jì)數(shù)器端子，實(shí)現(xiàn)高精度的采樣。編碼器是將信號(hào)（如比特流）或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備。 編碼器把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，前者成為碼盤(pán)，后者稱(chēng)碼尺按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種接觸式采用電刷輸出，一電刷接觸導(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來(lái)表示代碼的狀態(tài)是1還是0；非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時(shí)以透光區(qū)和不透光區(qū)來(lái)表示代碼的狀態(tài)是1還是0，通過(guò)1和0的二進(jìn)制編碼來(lái)將采集來(lái)的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)器碼可讀取的電信號(hào)用以通訊、傳輸和儲(chǔ)存。 歐姆龍（OMRON）編碼器是用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速的裝置，光電式旋轉(zhuǎn)編碼器通過(guò)光電轉(zhuǎn)換，可將輸出軸的角位移、角速度等機(jī)械量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖以數(shù)字量輸出（REP）。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（幾十個(gè)到幾千個(gè)都有），和供電電壓等。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組A/B相位差90度的脈沖，通過(guò)這兩組脈沖不僅可以測(cè)量轉(zhuǎn)速，還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。歐姆龍光電編碼器的內(nèi)部由一個(gè)中心有軸的光電碼盤(pán)，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號(hào)組合成A、B、C、D,每個(gè)正弦波相差90度相位差（相對(duì)于一個(gè)周波為360度），將C、D信號(hào)反向，疊加在A、B兩相上，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào)；另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位。 由于A、B兩相相差90度，可通過(guò)比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，通過(guò)零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。 編碼器碼盤(pán)的材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤(pán)是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩(wěn)定性好，精度高，金屬碼盤(pán)直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，精度就有限制，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個(gè)數(shù)量級(jí)，塑料碼盤(pán)是經(jīng)濟(jì)型的，其成本低，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。 分辨率編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱(chēng)為分辨率，也稱(chēng)解析分度、或直接稱(chēng)多少線，一般在每轉(zhuǎn)分度510000線（本次采用的是360線）。 CPM2AH內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器是一個(gè)基于對(duì)CPU單元的內(nèi)置點(diǎn)0000000002輸入的計(jì)數(shù)器。高速計(jì)數(shù)器本身有一個(gè)點(diǎn)，它可以依據(jù)模式設(shè)置提供一個(gè)遞增/遞減計(jì)數(shù)器或一個(gè)僅遞增的計(jì)數(shù)器。CPM2A/CPM2C的CPU單元有一個(gè)可用于高速計(jì)數(shù)器的內(nèi)置通道，它能以20KHz的最大頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)輸入。使用此通道并結(jié)合中斷功能，可以在不偏離循環(huán)時(shí)間條件下執(zhí)行目標(biāo)值比較控制或區(qū)間比較控制。輸入模式及復(fù)位介紹如圖1所示。圖1 高速計(jì)數(shù)器輸入模式 器件原理圖：1、光電編碼器2、變頻器高速計(jì)數(shù)器的使用流程如圖2所示圖2 高速級(jí)數(shù)器的操作實(shí)例手冊(cè)上高速計(jì)數(shù)器PC設(shè)置個(gè)位的定義如圖3所示，根據(jù)本次設(shè)計(jì)高速計(jì)數(shù)器輸入采樣增/減脈沖輸入模式，并采用軟件復(fù)位，因此在DM6642中寫(xiě)入0112。圖3 DM6642各位定義經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，實(shí)訓(xùn)要求的三段頻率和高速計(jì)數(shù)器的數(shù)值范圍對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示表1 頻率與高速計(jì)數(shù)器數(shù)值對(duì)應(yīng)表頻率（Hz）高速計(jì)數(shù)器對(duì)應(yīng)值（BCD值）25430-50045772-83025420-478第二部分 控制部分一、 速度控制：12345671、3段加速，2、4、6勻速（2、6段勻速頻率為25hz，4段勻速頻率為45hz，），5、7減速。在電機(jī)學(xué)中，我們知道三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速由以下公式?jīng)Q定從上式可見(jiàn)，改變供電頻率f、電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)p及轉(zhuǎn)差率s均可太到改變轉(zhuǎn)速的目的。本次實(shí)訓(xùn)是使用變頻器來(lái)調(diào)速。變頻調(diào)速是改變電動(dòng)機(jī)定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設(shè)備是提供變頻電源的變頻器，變頻器可分成交流直流交流變頻器和交流交流變頻器兩大類(lèi)，目前國(guó)內(nèi)大都使用交直交變頻器。其特點(diǎn)：效率高，調(diào)速過(guò)程中沒(méi)有附加損耗；應(yīng)用范圍廣，可用于籠型異步電動(dòng)機(jī)；調(diào)速范圍大，特性硬，精度高；技術(shù)復(fù)雜，造價(jià)高，維護(hù)檢修困難。本次采用歐瑞傳動(dòng)電氣有限公司的F1000-G系列變頻器的功率回路端子如下圖4所示。圖4 功率回路端子各端子定義如圖5所示圖5 功率回路端子說(shuō)明控制回路端子如圖6所示圖6 控制回路端子 OP1-OP8為可輸入定義端子，本次實(shí)訓(xùn)需要用到OP2-OP5這四個(gè)端子來(lái)控制三相異步電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)三段調(diào)速。各端子的定義如圖7所示圖7 各端子定義一覽表在開(kāi)始編程前，通過(guò)控制面板設(shè)置OP2-OP5的定義，本次設(shè)計(jì)中，所用到端子的定義如表2所示。表2 端子設(shè)定值端子控制作用設(shè)定值OP2正轉(zhuǎn)13OP3反轉(zhuǎn)14OP4加速11OP5減速12在實(shí)現(xiàn)端子控制之前，還要對(duì)變頻器的基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，為了實(shí)現(xiàn)使用可輸入定義端子控制變頻器，參考F1000-G手冊(cè)，基本參數(shù)設(shè)置如表3所示。表3 基本參數(shù)設(shè)置設(shè)置代碼及內(nèi)容設(shè)置設(shè)定值F100 用戶密碼8F200 啟動(dòng)控制端子指令1F204 基本調(diào)速方式端子調(diào)速2F206 方向給定正反轉(zhuǎn)端子電平給定2設(shè)置完成后，進(jìn)行PLC與變頻器和三相異步電動(dòng)機(jī)的接線，接線圖如圖8所示。圖8 接線圖實(shí)驗(yàn)總結(jié)線圖第三部分 軟件控制的基本思路是講采樣的結(jié)果作為反饋量，輸入到PLC中與所想要的頻率對(duì)應(yīng)值比較，然后再由PLC做出相應(yīng)的控制。軟件實(shí)現(xiàn)的流程圖如圖9所示圖9 軟件實(shí)現(xiàn)流程圖至此，整個(gè)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容介紹完畢。梯形圖見(jiàn)附錄。附錄 梯形圖實(shí)驗(yàn)心得在為期四周的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，讓我收獲頗豐。我不僅學(xué)習(xí)到了新的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還對(duì)之前的專(zhuān)業(yè)課程有所鞏固，更重要的是收獲了經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)，這些使我一生受用不盡，會(huì)對(duì)我今后無(wú)論在生活上還是在工作中都會(huì)有很大的幫助。在做此次實(shí)驗(yàn)之前，我們雖然上過(guò)單片機(jī)的理論課并且有一定的認(rèn)識(shí)，但是并沒(méi)有實(shí)際的動(dòng)手做過(guò)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，在老師的悉心指導(dǎo)之下，我開(kāi)始對(duì)電路的硬件進(jìn)行焊接，在焊接過(guò)程中我們要對(duì)電路的布局清晰美觀，這樣就能很清楚的明白電路的各個(gè)組成部分，才能使我們對(duì)做任何事都能思路清晰，不會(huì)混亂，只有這樣才不會(huì)出錯(cuò)，更能成功。要想做好實(shí)驗(yàn)就必須得提前弄懂它的目的，原理，這樣才能有步驟的進(jìn)行，就會(huì)甚少犯錯(cuò)，所謂實(shí)驗(yàn)嘛，就得親力親為，不能圖省事，紙上談兵，首先應(yīng)該畫(huà)出電路，明白其工作的原理，只有這樣才能掌握其核心，不至于最后在調(diào)試的過(guò)程中不知道哪里出現(xiàn)的錯(cuò)誤，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失敗。其次就應(yīng)該多多的向指導(dǎo)老師請(qǐng)教，多學(xué)多問(wèn)，這樣能從中獲得在課本上所不能知道的知識(shí)，知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的收獲可以說(shuō)與勤學(xué)好問(wèn)是成正比的，只有這樣不斷的汲取，會(huì)使我們對(duì)知識(shí)的儲(chǔ)量越來(lái)越豐富。最后那就是做事情不能毛毛躁躁，要認(rèn)真對(duì)待每一件事，無(wú)論它是簡(jiǎn)單還是困難，都應(yīng)謹(jǐn)慎對(duì)待，只有這樣才能減少犯錯(cuò)誤的概率，甚至達(dá)到不犯錯(cuò)，做實(shí)驗(yàn)本身就是很?chē)?yán)肅的事情。善于思考才能真正的消化知識(shí)，由知到識(shí)永遠(yuǎn)都不是那么簡(jiǎn)單的事，當(dāng)真正學(xué)會(huì)去獨(dú)立思考時(shí)，他人的知識(shí)才能變成你自己的東西。獨(dú)立思考并不代表孤立，學(xué)會(huì)獨(dú)立思考的同時(shí)還應(yīng)該記住與他人的交流也是非常重要的，要講究團(tuán)隊(duì)的配合。做實(shí)驗(yàn)時(shí)要態(tài)度認(rèn)真，不能馬虎，實(shí)時(shí)記錄在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)