基于PLC控制的三相异步电动机变频调速系统设计.pdf

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1、基于PLC控制的三相异步电动机变频调速系统设计苏州市职业大学机电工程系(江苏215104)陆春元山东南山铝业股份有限公司(烟台265706)李囊苹I摘要l三相异步电动机的变频调速控制是工业自动化生产实践中常用的调速方案。夼绍T$7200晕列PLC在三相交流异步电动机变频调速系统方面的应用，给出7系统的硬件设计方案和控制程序，说明7l统的控制幕略和工作原理。【关蕾诃l异步电动机变频调速PLC一，前言三相异步电动机因其结构牢固，制造方便．价格低廉，运行可靠，容易做成高转速、高电压，大电流，大容量的电动机，在工业生产系统中得到了广泛的应用。随着工

2、业控制要求的不断发展，对电动机速度控制的要求也越来越高，三相异步电动机调速的方法很多，调压、串电阻、滑差、变频等方式都不同程度地应用于各种各样的工控领域。随着变颓技术的发展．变频器越来越多地被应用于调速场合。PLC囡其具有可靠性高，抗干扰能力强，系统的设计，建造工作量小，维护方便及容易改造的特点，长期咀来始终是现代工业控制领域的主流控制设备。本文介绍的以PLC为控制核心．结合变频器构成的三相异步电动机调速系统，可实现速度的设定与连续可调。通用机槭翩造乜鼍^=。三相异步电机调建原理交流电动机的转速公式为a=60f(』一s)加式中F—频率。旷—

3、一极对数I争—转差率。由转速公式可见，改变三相异步电动机电源频率，可以改变旋转磁场的同步转速，达到调速的目的。额定频率称为基频．变频调速时，可以从基频向上调恒功率调速，也可以从基频向下调恒转距调速。因此变频调速方式．比改变极对数和转差率两个参数简单得多。同时还具有很好的性价比，操作方便，机械特性较硬，静差率小．转速稳定性好厦调速范围广等优点，因此变频调速方式在工业生产中的应用越来越广泛。三．系统硬件设计三相异步电动机变频调速系统以可编程序控制器(PLC)作为棱心控制部件，通过PLC的模拟量输出口实现变频器的频率设定-通过PLc输出口对变频器

4、数字输入121的控制，实现系统的正反转起动和停止。系统硬件连接如图l所示。控制装置选用西fq子-57200系，I}PLCCPU224XPCN．这种型号的PLC除了带有输入输出点外，还有1个模拟20129。宇熙鬻l。IC[91第6Ⅻ一“]x’，l、_孙I通甩机械制造I哪!Munufacture量输入点和1个模拟量输出点。这一型号PLC输出的模拟量是0～10V，对应的整型数据是0～32000，能够椭足变频器模拟电压调速控制的需要。圈1基于$7200PLc控制的三相异步电动机变频调速系统本系统中的PLC端口定义见表1。表1PLC端口定义西门子MM

5、420是用于控制三相交流电动机速度的变额器系列。洼系列有多种型号，从单相电源电压、额定功率120W到三相电源电压、额定功率1IkW可供用户选用。本文选用的MM420订货号为6SE64202UC]75AA0．额定参数为：电源电压220～230V，单相交流l额定输出功率075kWI额定辅人电流99A；额定输出电流39A。MM420变频器模块面板上引出(MM420的数字输入点：DINI(端子@)，DIN2(端子@)，DIN3(端子⑦)。数字输八量端子可连接到PLC的输出端，当奎频器命令参数P0700=2(外部端子控制)时，可I{IPLC控制变频器

6、的端子o、端子@，实现电动机正反转起动，停止。模拟量输八点：ADC+(端子@)，ADC～(端子④)。模拟量输人端子可通过0～10V模拟量电压值来设定变频器输出电源频率，实现对电动机的变频调速控制。四．系统程序设计S7200PLC模拟量辅出值为0～10V，对应的整型数据是0～32000．而MM420变额器模拟量输人值0～10V对应的输出频率为0～50Hz。因此．PLc输入整型值x与变频嚣输出频率，．电动机转速n存在如下对应关系：92然黑熙‰删x／f=-32000150，n=3(1S)x／3如程序中对转速17，极对数p，转差率S作了变量定义，具

7、体数值可mPLC直接设定或通过触摸屏等外设输人。需要注意的是PLC模拟量输出设定值的数据类型是整型值．因此．对程序计算后得到的模拟量输出设定值要进行实数转换为整型值。具体程序如图2～5所示。月镕l目镕1％E五哑叵j画殛歪卫[互巫至逦匾亘二二图2模拟量辅出口初始化图3输入速度设定值与模拟量输出值公式计算图4电动机正反转控制莳季图5PLC模拟量输出口参数传送通用祝甜制蹬GMl6"Manufacturel五．结语以上提出了一种利用西门子$7200系列PLC所配备的模拟量输出模块，控制变频器实现电动机调速控制的方法。基于PLC的电动机变频调速系统具

8、有很高的可靠性和实用性，方法简单．易于实现，且能够满足转速精度控制要求。参考文献【1】李德俊电机控制与维修[M】北京；化学工业出版社，200912】磨常初PLC编程及应用【M】北