基于PLC的电厂引风机变频调速系统设计论文

摘 要 通过对变频调速技术的研究，利用变频技术对电厂引风机进行调速是可行的。经分析确立采用交 直 交变频器，来完成引风机的调速，根据风机的要求选择了变频器并进行了参数设定， PLC 和变频器组合构成自动控制系统实现对电厂引风机的控制。 本文介绍了 PLC 对电厂引风机系统进行技术改造，采用变频器调速，详述了该系统的设计。根据电厂引风机的控制要求，给出了控制系统的组成，控制原理，控制流程，比较了风机挡板控制与变频控制的节能效果。 该系统运行稳定、操作简便，能满足生产工艺的要求，实现引风机的平稳运行，取得了很 好的节能效果。 关键词： 可编程控制器；电厂；引风机；变频调速 本科毕业（设计）论文 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 的电厂引风机变频调速系统设计 III 目录 摘 要 . I Abstract . II 第 1 章 引言 . 1 1.1概述 . 1 1.2变频调速在国内外的发展现状 2 . 1 1.3本课题的研究意义 . 2 第 2 章 变频调速技术 . 3 2.1变频调速的基本原理、技术及其特点 . 3 2.2 变频器的基本构成 2 . 4 2.2.1 交 -直 -交变频器 . 6 2.2.2 控制电路 . 8 2.2.3保护回路 . 9 2.3 VVVF实现 210 . 10 2.3.1 脉幅调制 . 11 2.3.2 脉宽调制（ PWM) . 11 2.4 控制方式 2 . 12 2.4.1 U/F 控制 . 12 2.4.2 转差频率控制 . 12 2.4.3 矢量控制 . 13 2.5 变频器的节能效果 279 . 14 2.6本章小节 . 15 第 3 章 可编程控制器 . 17 3.1可编程控制器的发展史 . 17 3.2 可编程控制器的定义 . 18 3.3 可编程控制器的特点 41415 . 19 3.4 PLC和继电器控制系统的比较 . 20 3.5 PLC的基本结构 415 . 20 3.6 PLC的工作原理 41415 . 23 3.7 本章小结 . 24 第 4 章 系统设计 . 25 4.1 引风机的原理、结构、选择和主要性能参数 . 25 4.2 变频器的选择和主要技术参数 2021 . 27 4.3 可编程控制器（ PLC）的选择 2021 . 30 4.4 工作过程、补充、流程图以及控制系统的结构框图 81617 . 31 4.5系统梯形图及控制原理 . 35 4.6 系统的 PLC 程序如下： . 36 4.7 本章小节 . 39 第 5 章 结束语 . 40 本科毕业（设计）论文 IV 致谢 . 41 参考文献 . 42 范文 ：基于 PLC 的电厂引风机变频调速系统设计 - 1 - 第 1 章 引言 1.1 概述 工厂自动化支柱之一的可编程控制器（ PLC），因其安全可靠而被广泛用于数据采集与控制。在当今社会， PLC 与电厂引风机相结合，使其变频调速有着重要意义。电厂引风机采用 PLC 控制和变频器调速，有着许多优势： 1）该系统自动化程度高、稳定性好，运行可靠。 2）对于减少能源浪费也有着重要的作用，如果对引风机电机采用变频调速，通过其转速的变化来调节风量变化，就可以节约大量电能。 3）其中调节转速比调节挡板能多 节约达 40%-50%。 4）变频器和 PLC 的有机结合使管理，操作方便、简单，为现场人员创造了一个高效率的工作环境，使其工作量大大减少。 鉴于此， PLC 对电厂引风机进行变频调速系统的设计，运用可编程控制器进行操作，使操作过程更加得简单、方便。并且，这种方法节能效果明显，风机的运行更加的稳定，为现场操作人员创造了一个高效率的工作环境，实现了引风机较为先进的控制技术。 1.2 变频调速在国内外的发展现状 2 20 世纪 90年代初，中国企业开始认识到通用变频器的作用并尝试使用，当时全是国外品牌，经过十余年的推广与使用 ，已得到各行各业的认可，并显示出它的活力。目前为止，我国自行生产的公司、厂家也达数十家，有些品牌还大量出口，在产品种类、性能和应用上都有了很大的提高。欧美国家的产品主要以性能先进，适应环境性强而著称。日韩的产品以外型小巧，功能多而闻名。而国产的产品则以大众化、功能简单专用、价格低的优势广泛应用。 1964 年德国人首先提出把通信技术中的脉宽调制 PWM 技术应用到交流传本科毕业（设计）论文 - 2 - 动中至今，通用变频器已得到广泛应用。国外在交流变频调速技术的发展方面有以下特点： 1）应用范围扩大，致力于使每台交流电动机都是变频驱动控制； 2）高电 压、大电流功率器件的生产及其并联、串联技术发展迅速，促进了高电压、大中功率变频器的生产和使用； 3）通用变频器相关配件社会化、专业化生产，小功率通用变频器已实现全数字化，正向以网络化、软件化、智能化为基础高动态性能方向发展。 1.3 本课题的研究意义 在现代社会，变频调速技术和可编程控制器已经运用到很多的领域，并且取得了显著的成效。在这样的前提下 ,我们对引风机也采用 PLC 的变频调速设计，将使引风机在工厂管理与生产中发挥更好的运用。 本次毕业设计是为了加深对变频器和 PLC 的了解，以及使我们对变频调速技术有一个较为 深刻的认识。与此同时，引风机的变频调速设计在节能上能起到很好的效果，使工厂节约大量资源，运行方便，且具有可观的经济效益，对于工厂的发展能够有较大的帮助。 范文 ：基于 PLC 的电厂引风机变频调速系统设计 - 3 - 第 2 章 变频调速技术 现代工业生产过程中，各种设备的传动部件大都离不开电动机，且电动机的传动在许多场合要求能够调速。电动机的调速运行方式很多，以电动机类型分大致可分为直流调速与交流调速两种，而交流调速方式又可分为串级调速、变极调速、滑差电机调速、调压调速以及变频调速等几种方式。 自从 1958 年世界上第一个晶闸管（ SCR）的面市，晶闸管就以 其在功率放大倍数、快速响应性、小功耗、高效率等方面的优越性迅速取代了机组和水银整流器。直流调速系统在 60 70 年代迅速发展起来，但其造价高，且换相环节有不足。 80 年代中期随着第三代电力半导体器件如门极可关断晶闸管GTO、绝缘栅双极晶体管 IGBT 的相继出现，交流变频调速技术得到了飞速发展。日、美、德、英等国家在结合现代微处理器控制技术、电力电子技术、电极传动技术的基础上，相继推出了一系列的变频器，且不断进行更新换代。这些高精度、多功能、智能化的变频器将调速效率和精度提高到了前所未有的水平。 2.1 变频调速的基 本原理、技术及其特点 交流异步电动机的转子转速可用下式表示： 6 0 / (1 )n f p s (2-1) 式中： f 定子供电电源的频率； p 电动机的极对数； s 电动机的转差率。 由此可见，当平滑地改变 f 时，即可改变 n。由此可知，变频调速技术的关键是如何调制出可变频率的正弦波电源。 由 (2-1)式可见，当转差率 s 变化不大时电动机的转速 n 基本上正比于定子供电频率 f。故改变 f 就可得到极大的调速范围，很好的调节平滑性以及足本科毕业（设计）论文 - 4 - 够硬度的机械特性。 变 频调速是目前异步电动机较理想的调速方法。它具有效率高、调速范围宽、精度高、平滑性好等优点，但目前变频器的价格还比较高。 随着计算机技术和电力电子技术的不断发展，通用变频器的功能越来越强大，性能也越来越好 . 2.2 变频器的基本构成 2 随着电力半导体器件的发展，变频器的发展也经历了几个阶段。电力电子器件的自动化、模块化、交流电路开关的高频化和控制手段的全数字化，促进了变频器的小型化、多功能化、高性能化。尤其是控制手段的全数字化，利用了微机的强大信息处理能力，使软件功能不断强化，变频器的灵活性和适用性不断 增强。随着网络时代的到来，变频器的网络功能和通信不断增强，它不仅可以与设备网的现场总线直接相连，还可以与信息交换实时数据。 工业中使用的变频器按应用分，可分为通用变频器和专用变频器。这里着重介绍通用变频器。 变频器的工作原理是把电通过整流器变成平滑直流，然后利用半导体器件（ GTO、 GTR 或 IGBT）组成的三相逆变器，将直流电变成可变电压和可变频率的交流电，由于采用微处理器编程的正弦脉宽调制（ SPWM）方法，使波形近似正弦波，用于驱动异步电机，实现无级调速。 变频器的主要任务就是把恒压频的交流电转换为变压变频 的交流电，以满足交流电动机变频调速的需要。 从结构上看，变频器可分为直接变频和间接变频两类。间接变频器先将工频交流电源通过整流器变成直流，然后再经过逆变器将直流变换为可控频率的交流，因此又称它为有中间直流环节的变频装置或交直交变频器。直接变频器将工频交流一次变换为可控频率交流，没有中间直流环节，即所谓的交交变频器。因此，可以认为变频器的基本构成如图 2-1 所示： 范文 ：基于 PLC 的电厂引风机变频调速系统设计 - 5 - 图 2-1 变频器的基本构成 目前应用较多的是交 -直 -交变频器，所以对其进行详细