毕业设计文献综述.doc

前言可编程控制器自问世以来，发展迅速。1971年，日本开始生产可编程控制器；1973年，欧洲开始生产可编程控制器，到现在世界各国的一些著名电气工厂几乎都在生产可编程控制器装置。变频器主要用于交流电动机转速的调节，是公认的交流电动机最理想、最有前途的调速方案，除了调速还显著节能，是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置，得到了快速发展和广泛应用。本设计由计算机通过适配器，采用RS-232通讯协议，与PLC相连接，利用普通网线将PLC与变频器连接；通过PLC的程序控制，来改变频器的频率，用户程序可以对变频器的运行、监视以及参数的读写进行操作。典型故障分析对于由若干变频器组成的大系统而言，因为系统的动作、故障处理、状态判断、动作衔接等都比较复杂，而且往往不同层次的软件设计由不同的人员开发完成，因此存在问题的可能性比较大，而且往往存在潜在的逻辑问题。在工业自动化控制系统中，最为常见的是PLC和变频器的组合应用，以实现自动调速功能，它也逐步成为工业生产和生活设备主流。 编者2014年1.PLC控制变频器系统的目的目前，我国的能源消费仅次于美国，位列世界第二，但国民生产总值却排在第八位左右，其中最重要的原因之一就是单位产值能耗太大。我国具有各类风机约780万台，水泵4000万台，空压机560万台，这些装置又占去了电机耗电的一半以上。由于这些设备一般均采用恒速驱动，每年造成大量能源浪费。国家在规划中指出：坚持开发节约并重、节约优先，按照减量化、再利用、资源化的原则，大力推进节能节水节地节材，加强资源综合利用，完善再生资源回收利用体系，全面推行清洁生产，形成低投入、低消耗、低排放和高效率的节约型增长方式。实行有利于资源节约的价格和财税政策。强化节约意识，鼓励生产和使用节能节水产品、节能环保型汽车，发展节能省地型建筑，形成健康文明、节约资源的消费模式。我国对交流变频调速技术的研究起步较晚，到上个世纪90年代才有产品出现，采用的控制技术几乎都还只是V/F控制，调速性能根本无法与国外产品相比。目前在中、低压交流传动中，变频器的使用越来越多，而我国在研究矢量控制系统所需的各种硬件条件已经具备，如已出现的智能化功率器件（IPM），其电压等级、开关频率都有很大的提高；数字化控制元件也已出现单指令周期10ns的高速数字信号处理 器（DSP）和几乎能完成一个系统功能的专用集成电路。变频调速已成为电动机调速的最新潮流，有其自身的特点和优点，随着交流电动机变频技术的日趋完善和推广应用，特别是在矿用大功率高压设备中的绞车、提升机、通风机、带式输送机等矿用设备上的应用效果则更加明显。对耗电大、生产环境恶劣的煤炭行业推广应用变频技术更具有现实意义。本课题以PLC和变频器控制交流调速为研究对象，设计出基于PLC和变频器控制交流调速系统的实验装置。本论文的选题不论是从理论上还是从实践上都有十分重要的意义。2.PLC控制变频器系统研究现状2.1选题背景当前PLC已经成为电气控制系统中应用最为广泛的核心装置。它不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成各种顺序或定时的闭环控制功能，并且编程简单，维护方便，并配有各类通讯接口与模块处理，可方便各级连接。而变频调速技术是近20年内发展起来的一门新技术，利用电机的转速和输入电源的频率是线性关系这一原理，将50Hz的交流电通过整流和逆变转换为频率可调的电源，供给异步电动机，实现调速的目的。其次，电力电子元件的迅速发展，变频调速的应用已经月俩月广泛，而且中、小功率的变频器都有定型产品，无需用户进行主回路参数计算，即可以按机械设备的工艺要求直接选用变频器。再次，随着后来的控制器PLC的诞生带来全新控制理念，随着PLC的应用日益普及，及使用方法简单，便于掌握，且可靠性极高，抗干扰性强，自身具有完善的功能。2.2PLC控制变频器系统发展与现状可编程控制器自问世以来，发展迅速。1971年，日本开始生产可编程控制器；1973年，欧洲开始生产可编程控制器，到现在世界各国的一些著名电气工厂几乎都在生产可编程控制器装置。变频器主要用于交流电动机转速的调节，是公认的交流电动机最理想、最有前途的调速方案，除了调速还显著节能，是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置，得到了快速发展和广泛应用。随着电力电子技术和自动控制技术的日益发展，电动机的调速已经从继电气时代发展到今天的由变频器控制调速。且在工业各个领域中得到了极为广泛的应用。在现在工业自动化控制系统中，最为常见的是由PLC控制变频器实现电动机的调速控制。该方法主要通过程序来控制了电动机的变频调速，从而实现了自动控制。交流调速系统的发展与应用领域，直流电气传动和交流电气传动在十九世纪先后诞生。在二十世纪的大部分年代里，鉴于直流传动具有优越的调速性能，高性能可调速传动都采用直流电动机，而约占电气传动总容量80%的不变速传动则采用交流电动机，这种状况在一段时期内已成为一种举世公认的格局。二十世纪七十年代后，随着大规模集成电路和计算机控技术的发展，以及现代控制理论的应用，交流调速系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应，且实现了在四相限运行的良好技术性能。它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调节电效果明显，而且易于实现过程自动化在调速性能方面可以和直流电力拖动相媲美。目前交流调速技术在工业发达国家已得到广泛应用。例如在通用变频器方面，针对中、低压应用领域的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的高开关频率使得高性能的变频器成为了可能，而在以后出现的只能功率模块（IPM），更加简化了通用变频器的设计。此后，交流调速系统主要沿用下述两个方向发展和应用。（1）一般性能的节能调速。在过去大量的所谓不变速交流传动中，风机、水泵等机械总容量几乎占工业电气传动总容量的一半，其中有不少的场合并不是不需要调速，只是因为过去交流电机本身不具备调速性能，不得不依赖挡板和阀门来调节送风和供水的流量，许多电能因此白白的浪费掉了。如果把这些设备的控制系统换成交流调速系统，就能节省消耗在挡板和阀门上的能量。根据有关计算统计，由于风机、水泵对调速范围和动态性能的要求都不高只需要一般的调速性能就已足够，那么换成交流调速系统后，每台风机、水泵平均约可节能20%，这种节能效果是非常可观的。（2）高性能交流调速系统。许多在工艺上就需要调速的生产机械，过去多用直流传动，鉴于交流电机比直流电机结构简单、成本低廉、工作可靠、维护方便、转动惯量小、效率高，如果改成交流调速传动，显然能够带来不少的效益。利用PLC控制变频调速的瓦楞纸分切机。交流调速系统的国内外研究现状近年来随着电力电子技术和微电子技术迅猛发展以及现代控制理论和计算机控制技术的应用，交流调速领域发展非常迅速，交流传动技术取得了突破性进展，获得了许多创造性成果。自七十年代矢量控制技术发展以来，从理论上解决了交流调速系统在静、动态性能上与直流传动相媲美的问题。3. 设计思想和流程图利用变频器连接PLC和控制对象，利用软件操作来控制电机的转速，达到远程自动控制的目的。电机变频器PLC计算机 RS232 网线 控制线 计算机通过适配器(SC-09电缆线)，采用RS-232通讯协议，与PLC相连接，利用普通网线将PLC与变频器连接，通过PLC的程序控制，来改变频器的频率，从而实现可编程控制器对电机频率改变的控制，已实现可编程控制器对可操作器件的远程控制。在程序的运行过程中，采用改变中间继电器M70的通断（即M70为ON或者为OFF）强制电机的转动和停止，利用数据寄存器D80来设置被控制对象-电机的转动频率，（如D80=8000的时候，运行时，电机可达到的最高频率是80Hz），通过Pr.4、Pr.5、Pr.6来设置“3速设定来控制电机的高速、中速、低速”。加速时间是指从OHz开始加速到基准频率Pr.20（出厂时为50Hz，也可以自己设定，但是不要超过50Hz）时所需的时间，减速时间时是指从Pr.20（出厂时为50Hz）到0Hz所需的时间。在电机的运作过程中，电机的频率改变是依靠可编程控制器的高速脉冲的周期来加以改变。无论是在加速还是在减速的过程中，电机的转动都是稳定的，不会出现骤然的加速或者减速，使整个运作控制过程不会产生震动。4.总结 目前所有的PLC都具有通信联网功能，PLC的通信联网功能可使PLC与PLC之间，PLC与计算机之间相互交换信息实现近距离或远距离通信，形成一个统一的分散集中控制体系。计算机通过232适配器与PLC通信板相接，PLC通过网线与变频器相接，通过改变频率对电机进行控制，用通信电缆把PU接口计算机FA等连接起来，用用户程序可以对变频器的运行、监视以及参数的读写进行操作（电缆必须是具有75铜线），变频器的操作面板可以设定运行频率、监视操作命令，设定参数是显示错误和参数拷贝。通过写此次文献综述，对PLC有了更深一步的了解，对变频器的使用有所了解，注意在使用变频器之前，应认真阅读说明书，对变频器注意事项加以重视，如变频器请安装在不可燃的物体上，直接安装在易燃物品会导致火灾，变频器在通电或正在运行的时候，请不要打开前盖板，否则会发生触电，在前盖板拆下时，请不要运行变频器，否则会接触到高电压端子和充电部分而造成触电事故，变频器请进行接地工事，取下前盖时请不要触摸表示三位LED数码管显示的上部接口，以防止触电，当变频器发生故障时，请在变频器的电源侧断开电源，如果持续的流过大电流会导致火灾，另外