電動機(jī)智能軟啟動控制系統(tǒng)設(shè)計[精選]

1、 題 目： 電動機(jī)智能軟啟動控制系統(tǒng)設(shè)計 電動機(jī)智能軟啟動控制系統(tǒng)設(shè)計摘要：本課題研究的是異步電動機(jī)的控制系統(tǒng)，它憑借著簡潔的構(gòu)造、便于維修、造價低的特點，被普遍的應(yīng)用在生產(chǎn)生活當(dāng)中，為機(jī)械設(shè)備提供動力。對于電動機(jī)的啟動，常見的有直接啟動和降壓啟動著兩種方法，然而這兩種方法有著種種缺點，如沖擊電流大、影響周圍設(shè)備等。但是伴隨著軟啟動技術(shù)以及變頻器技術(shù)的發(fā)展，這些缺點被一一改善，軟啟動和變頻器啟動漸漸代替了原有的啟動方式。在本次設(shè)計的電動機(jī)軟啟動智能控制系統(tǒng)當(dāng)中，使用plc作為系統(tǒng)的智能控制中心，對變頻器進(jìn)行控制，對系統(tǒng)做出監(jiān)控，將啟動控制集中化，使操作人員的更加便利的操作系統(tǒng)，實現(xiàn)現(xiàn)場工藝。而

2、變頻器的應(yīng)用，也有巨大的優(yōu)勢，它可以根據(jù)現(xiàn)場的需求，通過改變輸出功率來調(diào)控電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，使現(xiàn)場更加的人性化。本次的設(shè)計方案解決了電動機(jī)啟動時產(chǎn)生的沖擊電流對電網(wǎng)的影響，保護(hù)了周圍用電設(shè)備。并且根據(jù)plc編程簡單、方便的特性，可以隨時將新的設(shè)備加入到系統(tǒng)中，實現(xiàn)統(tǒng)一控制。關(guān)鍵詞：電動機(jī)；軟啟動；變頻器；可編程控制器（plc）the intelligence of the motor soft start control system designabstract: this topic is the research of asynchronous motor control system, i

3、t is simple structure, easy maintenance, low cost characteristics, is widely used in production and life, providing power for mechanical equipment. for motor start, there are two common methods of direct start and buck start, however, these two methods have many disadvantages, such as high impact cu

4、rrent, affecting the surrounding equipment, etc. however, with the development of soft start technology and frequency converter technology, these shortcomings have been improved one by one. soft start and frequency converter start gradually replace the original start-up mode. the motor soft start in

5、telligent control system of this design, the use of plc as the intelligent control system, used to control the frequency converter, to monitor the system will start control centralized, make the operator more convenient operating system, to achieve on-site process. and the application of frequency c

6、onverter also has great advantages. it can adjust the speed of motor according to the demand of the field, change the output power, and make the scene more humanized. the design solves the impact of the impact current on the power grid when the motor starts, and protects the surrounding power equipm

7、ent. and according to the simple and convenient characteristics of plc programming, new equipment can be added to the system at any time to achieve unified control.key words: motor; soft start; frequency converter; plc目錄摘要iabstract: ii第1章 緒論3 引言3 系統(tǒng)設(shè)計的來源3 系統(tǒng)設(shè)計的要求31.4 電動機(jī)智能軟啟動控制設(shè)計的研究背景31.5 plc控制的電動機(jī)啟

8、動系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀41.5.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀41.5.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀41.6課題研究設(shè)計的目的和意義4第2章 電動機(jī)的啟動6 電動機(jī)啟動的發(fā)展6定子串電阻降壓啟動6 y-轉(zhuǎn)換啟動6自耦降壓啟動7 軟啟動器原理8 軟啟動器的控制功能8第3章 變頻器93.1 變頻器概述93.2 變頻器的基本構(gòu)造93.3 變頻器與軟啟動器的比較93.4 變頻器的特點10第4章 可編程控制器114.1 plc的概述114.2 plc的基本構(gòu)成114.3 plc的編程與調(diào)試114.4 plc的工作過程12第5章 設(shè)備選型135.1 電動機(jī)的選擇與參數(shù)135.2 plc選型及參數(shù)13 變頻器的選型及參數(shù)13 其他元器件

9、145.5變頻器拖動多臺電機(jī)方案15第6章 系統(tǒng)設(shè)計方案166.1 plc程序編寫16程序編寫思路16166.2控制系統(tǒng)i/o點與功能166.3 系統(tǒng)功能簡介176.5 變頻器參數(shù)設(shè)置186.6 系統(tǒng)電路圖及控制流程圖186 系統(tǒng)電路圖18控制流程圖19總結(jié)20參考文獻(xiàn)：21致謝22第1章 緒論 引言在工業(yè)控制中，使用最為廣泛的就是plc系統(tǒng)，并且plc是所起的作用是至關(guān)重要的。應(yīng)為plc具備著以下特點：具有很強(qiáng)的抗干擾力、很高的可靠性、程序編寫簡單、使用方便等，因此plc越來越普及的運用到了工業(yè)生產(chǎn)中。在控制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展下，電動機(jī)憑借著成本低、結(jié)構(gòu)堅固等優(yōu)點被人們普遍的應(yīng)用。在它的相關(guān)知

10、識以及plc控制技術(shù)上，通過功能的具體分析，全面思考了成本、維護(hù)、可靠性等多種原因，提出了一種由可編程控制器、變頻器、交流電機(jī)組成的控制系統(tǒng)。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的軟起動器的全部功能變頻器都具有，且變頻器能夠更容易地實現(xiàn)啟動和停止。直流制動功能使得它適用于各種環(huán)境。我們常用的高性能變頻器不僅功能強(qiáng)大，而且還具有功能非常豐富的外部接口，我們可以把它加入到自動控制系統(tǒng)中去，當(dāng)作其組成部分的一個硬件設(shè)備，更加方便的使我們設(shè)計出一個自動化控制系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)計內(nèi)容，合理安排設(shè)計過程，選擇變頻器來實現(xiàn)電動機(jī)的啟動裝置，控制系統(tǒng)的控制核心選擇使用可編程控制器（plc）。兩者相結(jié)合，實現(xiàn)變頻器的啟動與控制，從而啟動

11、與控制電動機(jī)。在這個系統(tǒng)中，我們既可以實現(xiàn)電動機(jī)的軟啟動，也可以對電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速，在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣。在這個系統(tǒng)中，我們既可以實現(xiàn)電動機(jī)的軟啟動，也可以對電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速，在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣。 系統(tǒng)設(shè)計的來源某景區(qū)要建設(shè)一個大型噴泉池，實現(xiàn)觀賞目的。它是通過水泵來實現(xiàn)，需要設(shè)計一個水泵的控制系統(tǒng)。 有必要設(shè)計電動機(jī)的控制系統(tǒng)，提高電機(jī)的性能，對系統(tǒng)的保護(hù)和控制功能做出提升。智能電機(jī)軟啟動控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的硬件為多功能特性的變頻器來控制電機(jī)的啟動，使異步電動機(jī)的起動頻率從零逐漸上升，從而減少啟動時產(chǎn)生的沖擊電流，使電機(jī)和其他設(shè)備的得到保護(hù)。 系統(tǒng)設(shè)計的要求（1）能都保護(hù)電動機(jī)的啟動

12、過程；（2）電路結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好；（3）機(jī)械設(shè)備不允許電機(jī)直接啟動；（4）電動機(jī)在起動時候，其他設(shè)備不會受到影響；（5）水泵為一用一備。1.4 電動機(jī)智能軟啟動控制設(shè)計的研究背景電動機(jī)的是把電能轉(zhuǎn)換為動能的重要設(shè)備，已經(jīng)在生活中以及各個行業(yè)中得到了普遍的應(yīng)用，但是大功率的交流電動機(jī)起動時有一個巨大的缺點，那就是對電網(wǎng)形成了很大的電流沖擊，從而會使電機(jī)產(chǎn)生損壞，使電動機(jī)的應(yīng)用時間減少，電網(wǎng)會受到一些影響。因此，在應(yīng)用當(dāng)中，對電動機(jī)啟動有特殊的規(guī)范。鼠籠三相異步電動機(jī)是在生產(chǎn)生活中應(yīng)用最為普及的電動機(jī)，直接啟動方式有很大的缺點，如剛開始運行時減小不了沖擊電流對電網(wǎng)的影響，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到現(xiàn)代社會生產(chǎn)生

13、活的需求。啟動電流和起動轉(zhuǎn)矩這兩項的優(yōu)劣，決定了鼠籠式感應(yīng)電動機(jī)的起動性能的優(yōu)劣。星三角起動、自耦降壓起動、電抗器減壓起動、延邊三角形減壓起動等，它們都是傳統(tǒng)的降壓啟動方式，相同的特點是有非常簡潔的控制電路，缺點為起動轉(zhuǎn)矩不能夠改變，啟動過程當(dāng)中會產(chǎn)生非常大的沖擊電流，對負(fù)載設(shè)備產(chǎn)生巨大的影響，電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓發(fā)生變化也會對其造成影響，電壓波動會引起啟動困難，更嚴(yán)重會使電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動。停止運行時，這幾種方式就會立刻切斷電源，這會使得電網(wǎng)電壓發(fā)生變化，產(chǎn)生機(jī)械沖擊。所以，迫切有一個新的設(shè)計方案能夠把以上問題處理掉。軟啟動器，晶閘管來緩慢的升高啟動電壓，通過電動機(jī)的電流比輸入值小，解決以上問題。軟啟

14、動器是電機(jī)啟動時對電網(wǎng)和機(jī)械設(shè)備的影響的良好解決方案，而且擁有軟停止，過流過載保護(hù)，短相保護(hù)等等的功能，在生產(chǎn)生活中普及應(yīng)用。數(shù)字操作電子系統(tǒng)的plc，是工業(yè)自動化的必要設(shè)備。它擁有一個存儲器，可以儲存程序，并執(zhí)行各類命令，輸入輸出數(shù)字或電子信號，對機(jī)械和生產(chǎn)進(jìn)行操作。 plc控制的電動機(jī)啟動系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀1.5.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀許多國外學(xué)者研制適合常用三相異步電動機(jī)專的控制，對軟啟動控制做了多次的實驗。1970往后，在國外人們都去探索的是應(yīng)用晶閘管的調(diào)壓技術(shù)，并且普及到了工業(yè)生產(chǎn)中，它的優(yōu)勢在相對領(lǐng)域中發(fā)揮了出來。自動化理論以及控制方法與微電子技術(shù)的研究。矢量控制、磁鏈控制、轉(zhuǎn)矩控制和模糊

15、控制等新的控制理論為高性能變頻器和軟起動器提供了理論依據(jù)。16位、32位高速微處理器，信號處理器，專用集成電路asic的快速發(fā)展的方式實現(xiàn)高精度多功能提供了軟起動器。1.5.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀中國研究研發(fā)電動機(jī)智能軟啟動控制系統(tǒng)的時間較晚，當(dāng)下中國在實現(xiàn)電動機(jī)智能軟啟動控制系統(tǒng)中往往都是運用國外的plc，如西門子。每年在plc的進(jìn)口上我們就會花費巨額的資金。 落后的主要原因是，中國沒有一個足夠完善的電機(jī)軟啟動相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對plc的研究也就沒有重大突破。在開發(fā)plc上，外國領(lǐng)先于中國，由于我國越來越重視電動機(jī)啟動控制系統(tǒng)，所以國內(nèi)的一些公司也慢慢的研發(fā)出了屬于我們自己的plc。1.6課題研究設(shè)計

16、的目的和意義電動機(jī)作為生產(chǎn)生活當(dāng)中重要的將電能轉(zhuǎn)換為功能的設(shè)備。異步電動機(jī)憑借著其構(gòu)造簡潔、便于維護(hù)的特點，在生產(chǎn)生活中得到了普及。然而，工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)要求不斷提高，對電動機(jī)啟動是時的需求越來越高。在一些生產(chǎn)生活中，需要電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可調(diào)。在很早的生產(chǎn)生活中，那些對于電動機(jī)要求非常高的系統(tǒng)中使用了直流電動機(jī)，啟動時扭矩很小、電刷老化起火的缺點是它一直存在的。人們通過研究交流電機(jī)的種種特性，設(shè)計出了早期的調(diào)速方式。在轉(zhuǎn)子電路中串聯(lián)電阻，從而去依次控制繼電器接觸器的通斷的系統(tǒng)。技術(shù)和設(shè)備是過時的。在應(yīng)用當(dāng)中發(fā)現(xiàn)了以下缺點：（1）轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻，功耗大，使電能做了很多無用功。（2）根據(jù)電阻值來切換，是

17、有級調(diào)速，會使設(shè)備在生產(chǎn)過程中運行不順暢，對電網(wǎng)和設(shè)備造成沖擊。（3）屢次改變接觸器的通斷，會使觸點老化，減少其使用次數(shù)。（4）電流時斷時通是異步電動機(jī)滑環(huán)的常見問題，會有很大的幾率導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生故障。這些缺點不能夠保證電動機(jī)系統(tǒng)的可靠性以及安全性。所以，一種更加安全可靠方式需要被開發(fā)出來。計算機(jī)技術(shù)對于生產(chǎn)生活中的使用，最為理想的控制器是plc，計算機(jī)技術(shù)作為核心技術(shù)，依照我們根據(jù)生產(chǎn)流程所編寫的程序?qū)C(jī)械設(shè)備進(jìn)行控制。使用plc系統(tǒng)，硬件簡單，軟件書寫簡單，便于調(diào)。在很多控制系統(tǒng)當(dāng)中都采用了plc。隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，變頻器的構(gòu)造會越來越簡潔，價格也會降低，那時，變頻器將代替軟啟動器，應(yīng)用到

18、更多的場所中。第2章 電動機(jī)的啟動 電動機(jī)啟動的發(fā)展自從電動機(jī)被發(fā)明到今，由于電子和控制方面的技術(shù)的快速研發(fā)，交流電動機(jī)在人們的生活中普及，同時在伴著電動機(jī)的普及，電動機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)也更加受到人們的關(guān)注。然而，電動機(jī)在直接起動的情況下電流達(dá)到了正常啟動時標(biāo)準(zhǔn)的四到七倍。沖擊電流太大就會導(dǎo)致電動機(jī)減少它的的使用時間，會降低電網(wǎng)中的二次電壓，也會降低電動機(jī)起動時的轉(zhuǎn)矩，以至于有時會導(dǎo)致電動機(jī)不啟動，沖擊電流會造成電網(wǎng)中電壓的波動,影響在供電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備。因此，對于電機(jī)的啟動，國家有關(guān)部門頒布了這樣的規(guī)定：電動機(jī)起動時電網(wǎng)電壓不能超過15%。為此，從經(jīng)濟(jì)角度來看，人們設(shè)計了各種啟動方式來減小電動機(jī)的起動

19、電流。例如定子串電阻，y -三角轉(zhuǎn)換，自耦降壓。電動機(jī)應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通運輸業(yè)上，完成了電能轉(zhuǎn)換為動能的重要步驟，是十分重要的設(shè)備。電動機(jī)廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)上。電動機(jī)被當(dāng)作一種主要的動力裝置，因其構(gòu)造簡潔、所占空間小、價格低、便于維修、容易制造而被在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用得到普及。當(dāng)需要交流電動機(jī)啟動時，直接起動以及降壓起動是人們經(jīng)常使用到的啟動方式。一直以來，電動機(jī)普遍的啟動方式為直接啟動，在人們的生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用是十分普遍的?？墒遣坏貌徽f，直接啟動的方式所具有的弊端被人們漸漸發(fā)現(xiàn)。最近幾年里，變頻技術(shù)和軟起動技術(shù)的發(fā)展越來越快，越來越成熟，使得變頻起動和軟啟動方式在電動機(jī)的啟動上的到了普及

20、，從基礎(chǔ)上解決了電機(jī)起動電流大、降低電網(wǎng)的二次電壓的問題。定子串電阻降壓啟動這種啟動方式是在定子和電源之間加入了一個電阻，通過串聯(lián)電阻能夠分去一部分電壓的原理，合理的減小了加載在定子繞組上的電壓值，電動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速不斷加快，等到達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的那一刻，從電路中切除電阻，從而達(dá)到了降低起動電流的目的，也保障了了電壓為在額定電壓時，電動機(jī)能夠正常工作，達(dá)到要求。從人們使用定子串電阻降壓啟動交流電動機(jī)的經(jīng)驗中，我們可以的發(fā)現(xiàn)這種方法的主要弊端有：（1）串聯(lián)電阻小，會傳遞較大電流。所以啟動過程會消耗大量的動力；（2）啟動轉(zhuǎn)矩會因啟動電流而降低；（3）使用成本高。所以這種起動方法經(jīng)常用于電機(jī)不頻繁起動。2

21、.3 y-轉(zhuǎn)換啟動y-轉(zhuǎn)換啟動：電動機(jī)啟動時的接線的為y（星接），在這個過程中電動機(jī)的轉(zhuǎn)速會慢慢升高，等到升高到額定轉(zhuǎn)速后，將其改為（角接）。具體而言，電動機(jī)的y-接轉(zhuǎn)換，就是啟動前為y（星接），啟動后改為（角接）。當(dāng)電動機(jī)是采用這種方式啟動的時候，加載在定子繞組上的電壓值是50%的總電源電壓，并且這時的起動電流也是很小的，只有直接啟動是產(chǎn)生的電流的30%，從而保障其的起動轉(zhuǎn)矩非常小，沖擊電流對電網(wǎng)造成的影響也較小，允許更多的啟動次數(shù)。y-啟動模式消除了額外的設(shè)備，所以這種方式更多的應(yīng)用在小型電機(jī)頻繁啟動上。y-起動方法的主要優(yōu)點是：（1）結(jié)構(gòu)較為簡單；（2）造價低；（3）大大的減少了在啟動過

22、程中電流對電網(wǎng)的沖擊力。主要缺點是：啟動力矩為正常啟動力矩的30%。所以當(dāng)電動機(jī)滿足電壓為額定電壓、三角形接線方式的條件、要求啟動電流能夠被限制并且不嚴(yán)歷的去要求啟動力矩的大小，電動機(jī)在運行時，定子繞組的接線方式為三角形接線、電動機(jī)的容量為以上時才可以采用星三角啟動方法。電動機(jī)的星接與角接方法如圖2-1所示圖 2-1 星接（左）與角接（右） 自耦降壓啟動自耦降壓啟動的啟動過程為：電機(jī)定子繞組上加載的啟動電壓被自耦變壓器降低，直到電動機(jī)啟動成功，電動機(jī)和變壓器就會分離開，而后在加載電壓為額定電壓的條件下，能夠正常運行電動機(jī)，這時電動機(jī)就啟動成功了。自耦降壓啟動在人們使用的過程中，被發(fā)現(xiàn)的主要優(yōu)點

23、有：可以根據(jù)起動電流的被允許條件以及我們所設(shè)置的啟動扭矩來連接變壓器側(cè)的不同的接線口，在實際應(yīng)用電動機(jī)時，無論定子繞組采用的是星形接法還是三角形接法都能夠正常使用。缺點為：（1）構(gòu)造簡單。（2）所占空間大。（3）造價高。（4）操作復(fù)雜，不能夠頻繁操作。由于自耦降壓啟動的方法在應(yīng)用時，能夠依照目的對啟動電流進(jìn)行調(diào)整，從而導(dǎo)致力矩在啟動的時候會非常大，所以重負(fù)載在啟動時，啟動大型的機(jī)械時使用自耦降壓啟動比較合適。 軟啟動器的工作原理及作用 軟啟動器原理軟啟動器的內(nèi)部實際上就是一個三相反并聯(lián)的晶閘管，三相反并聯(lián)晶閘管可以被看做為一個調(diào)壓器，把它串接到電源和定子中間的電路中。當(dāng)電動機(jī)啟動時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)

24、速會漸漸的加快，加載在電動機(jī)上的實際電壓會慢慢升高，待加載電壓為額定電壓時，從電動機(jī)的機(jī)械特性上來講，就會完成軟啟動，啟動電流也就相應(yīng)的減小了。當(dāng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速慢慢升高，等到達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，第一步驟的啟動結(jié)束，接下來軟啟動器會發(fā)出命令，這時旁路接觸器也就會導(dǎo)通，并且晶閘管也會斷開，這時加載在電動機(jī)上的就是額定電壓了，而且也正常運轉(zhuǎn)了，此為第二步驟。軟啟動器的原理如圖2-2所示：圖 2-2 軟啟動器原理圖目前市場上的軟啟動器都是利用三相反并聯(lián)晶閘管來實現(xiàn)電動機(jī)的啟動。晶體閘流管的簡稱為晶閘管，還被人們稱為硅可控整流器。pnpn的構(gòu)造為四層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，由一個陽極，一個陰極，一個門三構(gòu)造而成；電流的

25、流向是從陽極到陰極，因此它能夠工作在大電流、高電壓的環(huán)境中，并且還可以控制它的工作過程。 軟啟動器的控制功能將軟啟動器連接在電源和要啟動的電機(jī)中間，晶閘管導(dǎo)通角由小到大，使加載在電動機(jī)上的電壓慢慢升高，等到啟動完成后，加載在電動機(jī)上的電壓為額定電壓，這就完成了軟啟動，在整個啟動流程當(dāng)中，起動轉(zhuǎn)矩會慢慢的增大，速度也會加快。以下是常見的幾種軟啟方式。 第3章 變頻器3.1 變頻器概述微電子技術(shù)和變頻技術(shù)是變頻器的中心技術(shù)，經(jīng)過改變變頻器輸出端的頻率，也就是改變電動機(jī)的輸入頻率，完成控制異步電動機(jī)的啟動和工作目的的設(shè)備。變頻器把工業(yè)用電的頻率轉(zhuǎn)換成了我們所需要頻率，從而可以完成對電機(jī)的速度的控制的

26、目的，也就是對電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速。變頻器是一種軟啟動，電壓頻率以特定的百分比的穩(wěn)定上升的啟動模式，轉(zhuǎn)差功率的變化在整個過程中不會發(fā)生，對電機(jī)的平穩(wěn)啟動非常有利，從而實現(xiàn)了電動機(jī)的啟動消除了電動機(jī)在啟動時電流對電網(wǎng)影響，進(jìn)而消除了啟動時電源的損耗，并且電動機(jī)的啟動速度也是可以被控制的。控制變頻器啟動的核心技術(shù)是一個綜合性的技術(shù)，電力電子技術(shù)，自動控制技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)這三項技術(shù)是它的基礎(chǔ)，通過運用在直流電動機(jī)的上慢慢的開展、研發(fā)出來的；正反轉(zhuǎn)等因素對直流電機(jī)的限制，從而高速旋轉(zhuǎn)的功能不能實現(xiàn)，但對異步電動機(jī)的應(yīng)用上，上述限制根本不存在，可以以非常高的速度運行。變頻器在對于電動機(jī)的控制上，電動機(jī)正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)

27、換是非常容易實現(xiàn)的，變頻器內(nèi)部有變頻逆變管，只需要改變將它閉合和斷開順序改變，轉(zhuǎn)換可以實現(xiàn)，因為錯誤的換向使電動機(jī)燒毀的問題并不會存在。這樣，變頻器可以更方便實現(xiàn)啟動和停止。直流制動的功能使得變頻器適用于各種環(huán)境。3.2 變頻器的基本構(gòu)造變頻器的基本構(gòu)造圖如3-1所示。供電網(wǎng)電源交流電整流電路直流中間電路逆變電路交流電電壓和頻率可調(diào)控制電路圖 3-1 變頻器基本構(gòu)造圖3.3 變頻器與軟啟動器的比較變頻器與軟起動器兩者之間的區(qū)別主要是指：軟啟動器用作為電壓調(diào)節(jié)器，啟動電機(jī)時，輸出電壓變化，輸出頻率不變；但是，變頻器不僅僅會使電壓發(fā)生改變，而且還會使頻率發(fā)生改變，需要改變速度的環(huán)境才會用到的變頻器

28、。軟啟動器的所有功能變頻器都具有，但它比軟啟動器的價格更加昂貴，有比軟啟動器更加復(fù)雜結(jié)構(gòu)。關(guān)于變頻器本身所擁有的功能來說，可以考慮它是一個會改變輸出電壓和輸出頻率的交流電源，變頻器能夠給更多的電動機(jī)同時提供電源，電機(jī)的功率因數(shù)也不會影響電源的功率因數(shù)，脈沖電流小，節(jié)能效果非常明顯，節(jié)電效率使平常耗電功率的百分之二十到百分之六十之間，雖然早期設(shè)備的購買成本高，但節(jié)能效果是很明顯。而高性能變頻器的外部接口功能非常豐富，可以將其應(yīng)用在自動控制系統(tǒng)中，作為組成部分中的一個硬件設(shè)備，更加方便的使我們設(shè)計出一個自動化控制系統(tǒng)。3.4 變頻器的特點（1）無極調(diào)速：電動機(jī)速度在平穩(wěn)連續(xù)的過程中，可以使電機(jī)在整

29、個速度調(diào)節(jié)范圍內(nèi)穩(wěn)定運行使調(diào)速的準(zhǔn)確度大大提高。（2）啟動平穩(wěn)，軟啟動時，啟動時的產(chǎn)生的沖擊電流被有效降低，起動時需要很低的功率，電力線路中產(chǎn)生的電壓波動被大大降低，電機(jī)啟動時更加的俺去。（3）擁有多個信號輸入與輸出的端口，可以接收和發(fā)送模擬信號、數(shù)字信號以及電流、電壓信號，可以將其非常便捷的接入到通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)里，可以對生產(chǎn)過程中的自動化完成控制時的命令輸出。（4）電機(jī)正反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換不需要通過外部接觸器來切換。（5）為了使工作效率顯著提升，在機(jī)械設(shè)備允許頻率改變的情況下，可以使變頻器的輸出頻率改變。第4章 可編程控制器4.1 plc的概述plc是作為數(shù)字計算操作電子系統(tǒng)的控制核心的二次微處理器，

30、專門設(shè)計其用于工業(yè)領(lǐng)域，可編程的存儲器被使用在其內(nèi)部存儲器中，以執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時/計數(shù)和算術(shù)運算等指令，輸入輸出接口為數(shù)字或模擬，從而控制各種生產(chǎn)過程或者各類的機(jī)械。計算機(jī)技術(shù)和傳統(tǒng)繼電器觸點控制技術(shù)的結(jié)合衍生了plc，擁有接線簡單、可靠性高、功耗低、通用性和靈活性強(qiáng)的優(yōu)點，微處理器得到了充分的利用，電氣設(shè)備操作和維護(hù)人員得到了照顧，尤其是plc的編程，不用去學(xué)習(xí)計算機(jī)編程語言里的專門知識，而是使用一套簡單的梯形圖為指令，用戶程序形象，直觀，方便，易學(xué);尋找錯誤調(diào)試和也非常方便。4.2 plc的基本構(gòu)成通常在一個plc中，cpu模塊是它的“大腦”，電源模塊是它的“血液”，i/o模塊

31、是它手臂，這樣它就成為了一個系統(tǒng)的智能處理中心?？删幊炭刂破饔兄韵聝?yōu)點：便于人們安裝，占有空間小，能耗低還能夠診斷整個系統(tǒng)中的故障，能夠在其他項目中多次使用?，F(xiàn)如今，雖然plc的各項功能，如運行速速度、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理能力都被大幅度的優(yōu)化，但是plc還是堅持了容易操作的初衷。結(jié)構(gòu)如圖4-1所示：圖 4-1 plc結(jié)構(gòu)圖4.3 plc的編程與調(diào)試plc的制造商和規(guī)格是多種多樣的，各種不同的plc各成體系，各自使用不同的編程語言和方法，但編程的過程和模式是一樣的，編程和調(diào)試步驟為：(1)i / o接線圖的設(shè)計，根據(jù)輸入條件和程序運行后的實際狀況，以及現(xiàn)場生產(chǎn)的要求，設(shè)計plc與其他組件的接線圖

32、，是現(xiàn)場接線和plc程序設(shè)計的基礎(chǔ)。(2)書寫plc的程序梯形圖以及指令表，按照現(xiàn)場生產(chǎn)工藝的要求,使用編程軟件，將生產(chǎn)過程書寫為plc梯形圖，并將梯形圖轉(zhuǎn)換為指令語句表(3)程序編寫和在線調(diào)試，用數(shù)據(jù)下載線連接電腦和plc，執(zhí)將程序下載到plc中，并執(zhí)行程序。plc輸入連接信號，輸出連接組件，開始調(diào)試。4.4 plc的工作過程給plc通電（1）恢復(fù)初值，。給plc通電，先將系統(tǒng)恢復(fù)出廠值，將內(nèi)部的所有元件復(fù)位。（2）cpu檢測。plc（3）通訊檢測。對每個與plc有通訊連接的設(shè)備進(jìn)行模擬通訊，保證通訊正常。（4）接收外部設(shè)備信息。plc（5）執(zhí)行程序。plc運行時（6）刷新。plcplc停機(jī)

33、后，結(jié)束意思過程。plc的內(nèi)部工作過程如圖4-2所示圖 4-2 plc內(nèi)部工作過程圖第5章 設(shè)備選型5.1 電動機(jī)的選擇與參數(shù)本次設(shè)計所采用的水泵為管道泵，參數(shù)如表5-1所示：表 5-1 電動機(jī)參數(shù)表額定電壓功率工作溫度流量頻率380v8050m/h50hz5.2 plc選型及參數(shù)根據(jù)客戶要求選擇永宏fbs-20ma型可編程控制器，其參數(shù)如表5-2所示：表 5-2 plc參數(shù)表工作電壓輸入點數(shù)輸出點數(shù)220v128詳細(xì)介紹：24vdc輸入點12點（2點高速100khz，4點中速20khz，6點中速總和5khz）；8點繼電器或晶體管輸出（2點高速100khz，6點中速20khz）;一個rs232

34、通訊端口。本次設(shè)計需要用到8個輸入點，6個輸出點，以及通訊端。 變頻器的選型及參數(shù)根據(jù)客戶要求選擇安弗森z2400-7r5p型變頻器，其規(guī)格如表5-3所示：表5-3 變頻器參數(shù)表額定電壓輸出功率輸入電流輸出電流適用電機(jī)380v詳細(xì)介紹：選擇安弗森z2400-7r5p 變頻器。安弗森z2400-7r5p是一套用來對三相交流電動機(jī)啟停和速度控制的變頻器。在各種啟停及變速傳動中應(yīng)用，不僅具有模塊化的設(shè)計，而且是理想的成本優(yōu)化的解決方案。由微處理器控制的變頻器系列，以及功率輸出裝置使用現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的絕緣柵雙極晶體管。所以，它具有可靠的操作性和多樣的功能性。當(dāng)變頻器在使用時。根據(jù)電機(jī)的參數(shù)、系統(tǒng)功能要求

35、和操作特點，系統(tǒng)設(shè)置有關(guān)的變頻器參數(shù)。變頻器的基本接線圖如圖5-1所示：圖5-1 變頻器基本接線圖 其他元器件在本次設(shè)計中用到的其他元器件如表5-4所示：表 5-4 元器件參數(shù)表器件名稱型號規(guī)格參數(shù)數(shù)量斷路器dz47-60 4p d25d25a 4pac u380v1dz47-60 3p d16d16a 3pac u=380v2dz47-60 1p c10c10a 1pac u=220v2開關(guān)電源hs-100-24ac u=220v1按鈕np2-bs542急停 常閉dc u=24v1np2-ba31綠色 常開dc u=24v4np2-ba42紅色 常閉dc u=24v2指示燈nd16-22ds

36、/2紅色dc u=24v1nd16-22ds/2綠色dc u=24v2浮漂開關(guān)dc u=24v1電壓表42l6-450vac=450v15.5變頻器拖動多臺電機(jī)方案對于變頻器控制多臺的電動機(jī)，現(xiàn)有以下兩種方法。 第一個是一臺變頻器連接任意臺數(shù)的的電動機(jī)，實現(xiàn)對多臺電動機(jī)的拖動，用一臺plc去控制多臺變頻器。如今隨著對變頻技術(shù)的深入研究，變頻器的功能已經(jīng)十分豐富，市場上的變頻器大多數(shù)類型都帶動兩個或者更多的電動機(jī)，這樣就里一臺變頻器控制多臺電機(jī)的任務(wù)。此種控制方法僅僅用了一臺變頻器，花費低，另外的硬件使用的就少了，從而對設(shè)計的投入減少，設(shè)備的利用率同時得到了提升，潛在的功能被充分利用。然而，這種

37、方式只適用于電機(jī)相對較少，電機(jī)配置集中的控制系統(tǒng)中。 第二個是使用對應(yīng)數(shù)量變頻器控制電動機(jī)，然后使用多臺變頻器采用plc控制多臺變頻器，這樣來完成推動多臺電機(jī)的任務(wù)。通此種方法種運用了較多的變頻器，比第一種方法的花費高，應(yīng)該用在使用電機(jī)數(shù)量較多的生產(chǎn)環(huán)境中。電動機(jī)的控制系統(tǒng)由plc和變頻器構(gòu)成，不僅僅能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行自動化管理和監(jiān)控操作，使系統(tǒng)更加的可靠安全，同時也使生產(chǎn)的效率以及帶來的經(jīng)濟(jì)效益大大上升。 在本次設(shè)計任務(wù)中，我們使用一臺plc去控制兩臺變頻器，再用變頻器各自控制一臺電動機(jī)，完成了一備一用的要求。第6章 系統(tǒng)設(shè)計方案6.1 plc程序編寫程序編寫思路在水箱中安裝一個浮漂開關(guān)，并串聯(lián)

38、一個指示燈，對水位進(jìn)行監(jiān)控，在水位下降到一定程度時使水泵停機(jī)，防止水泵空轉(zhuǎn)，并且指示燈亮，進(jìn)行報警；每臺水泵啟動與停止水泵各對應(yīng)一個按鈕，按鈕為一個常開一個常閉，常開用于啟動，常閉用于停機(jī)，串聯(lián)一個指示燈，對水泵的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視；有一個急停按鈕，用于緊急情況時停機(jī)，不論那臺水泵運行，都能夠使其停止；有兩個按鈕，可以分別在變頻器報警后對其進(jìn)行復(fù)位。本次設(shè)計控制系統(tǒng)中plc的程序如圖6-1所示：圖 6-1 plc程序6.2控制系統(tǒng)i/o點與功能控制系統(tǒng)中的i/o點與功能如表6-1所示：表6-1 i/o點與功能輸入端輸出端地址元件功能地址功能x0浮漂開關(guān)無水停止y01號變頻器（水泵）啟動x1sb11號

39、水泵啟動按鈕y12號變頻器（水泵）啟動x2sb21號水泵停止按鈕y21號變頻器報警復(fù)位x3sb32號水泵啟動按鈕y32號變頻器報警復(fù)位x4sb42號水泵停止按鈕c0變頻器gnd端及0vx5sb51號變頻器報警清除按鈕c10vx6sb62號變頻器報警清除按鈕rs+變頻器rs+x7sb0急停按鈕rs-變頻器rs-6.3 系統(tǒng)功能簡介x0處接一個浮漂開關(guān)，水量充足時浮漂開關(guān)為斷開狀態(tài)，當(dāng)水量不足時浮漂開關(guān)閉合，使電動機(jī)停止，可以防止電動機(jī)在空載狀態(tài)下運行；按下一號水泵啟動按鈕sb1，plc給變頻器一個電子信號，使變頻器啟動，也就是使一號水泵實現(xiàn)軟啟動；按下一號水泵停止按鈕sb2，plc斷開給變頻器的電子信號，從而變頻器停止運行，使二號水泵軟停機(jī)；當(dāng)系統(tǒng)檢測到水泵或系統(tǒng)故障時，發(fā)出報警信號，并停止水泵的運行，在消除故障后，按下一號變頻器報警清除按鈕sb5，將一號變頻器復(fù)位