基于plc的电机控制系统设计

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1、目录目录1第一章绪论31.1研究背景及意义31.2相关技术简介31.2.1变频器的应用与发展概况31.2.2PLC技术51.3本文设计的主要内容6第二章变频调速原理62.1变频器基本结构62.2变频调速的基本原理72.3变频调速的优点10第三章PLC技术123.1PLC概述123.2PLC的组成及各部分作用123.3PLC的工作原理15第四章实验系统的设计174.1系统设计功能分析174.2PLC和变频器的选择174.2.1SIMATICS7-200介绍174.2.2SIMATICMICROMASTER420变频器性能介绍21404.3闭环系统设计224.3.1系统硬件设计234.4多段

2、速控制设计284.4.1硬件设计284.5软件设计304.5.1编程软件介绍304.5.2闭环程序设计314.5.3多段速程序设计34第五章实验调试和数据分析365.1闭环系统PID参数整定365.2多段速控制分析38第六章总结与体会38参考文献39致谢3940第一章绪论1.1研究背景及意义调速系统快速性、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

3、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

4、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。1.2相关技术简介1.2.1变频器的应用与发展概况变频技术是近年来国际家电领域全面开发和应用的一项高新技术，它采用新型变频器，将50Hz的固定供电频率转换为30-130Hz的变化频率，实现电动机运转频率的自动调节，达到节能和提高效率的目的。40上世纪70年代初，变频技术迅速发展，已经成为集电力、电子、计算机技术于一体的高科技产品。全球一些著名的电气公司像西门子、ABB

5、、东芝、三菱等，在这一领域的开发与研究都取得了巨大成就，使得变频调速技术迅速发展并日渐成熟，它较直流调速系统及其它类型的调速系统有以下3个最突出的特点：1.省电节能，可使电耗降低。这是因为，一方面，一个常识性的问题就是交流电机的效率比其它类型的电机都要高。另一方面，一般的电机控制回路中都有过流过压失相等安全保护元件，而“变频器一电机”控制回路则没有这些耗能元件，更不需要像直流调速系统所必备的励磁电源变压器等。2.系统造价低。同直流传动系统相对比，异步电机的价格要比直流电机的价格低130%-350%；另外，技术的发展使得变频器成本逐年下降，现市场价格约为1000元/千瓦，而直流整流设备11

6、0kw容量以下平均每套的价格约为21000元。因此对于纸机电气传动系统，单机容量不超过160kw，在同样装机容量下，交流传动系统的造价要比直流传动系统低5%-15%。针对中低档纸机，装机容量不太大交流调速具有大的价格优势。3.维护工作量小。变频器普遍采用大规模、超大规模集成电路，设有附加的外围元器件，因此从某种意义上说，变频器是免费维护设备。直流电机的维护周期为1个月，而交流电机的维护周期为3个月以上，且维护工作量要小的多。随着时间的推移，产品不断更新换代，矢量控制(Vectorcontrol)、IGBT(双极绝缘可关断晶闸管)、操作面板(OPRATEPANEL)等新技术不断在变频领域采

7、用，最明显的特征是变频器的体积在变小，同时功能逐渐增强，维护操作更为方便。通用变频器经历了模拟控制、数字控制、数模混合控制，直到全数字控制的演变，逐步地实现了多功能化和高性能化，进而使之对各类生产机械、各类生产工艺的适应性不断增强。最初通用变频器仅用于风机、泵类负载的节能调速和化纤工业中高速缠绕的多机协调运行等，到目前为止，其应用领域得到了相当的扩展。如搬运机械，从反抗性负载的搬运车辆、带式运输机到位能负载的起重机、提升机、立体仓库