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1绪论变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素、过流/过压/过载保护等功能。变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。变频器主要优点在于其调速的平滑性，在现代工业中的应用日益增多，变频器可以通过将固定频率的交流电通过整流和逆变变为频率可变的交流电压，进而改变电机的运行状态。随着现代电力电子技术及计算机控制技术的迅速发展，电气传动技术得到了空前的发展。交流调速取代直流调速，计算机数字控制取代模拟控制已成为发展趋势。交流电机变频调速是当今节约电能，改善生产工艺流程，提高产品质量，以及改善运行环境的一种主要手段。变频调速以其高效率，高功率因数，以及优异的调速和启制动性能等诸多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。2一.设计要求:我们实际中应电机调速的方面非常之多，将实际生产中得到广泛应用的变频器与所学的电机拖动课程相结合,得以了解交流电动机的变频调速性能,可使学生将所学过知识通过理论与实际联系起来，从动手接线,实验过程中的调试,与发现解决问题等这一完整的实验过程，培养学生正确的设计思想，使学生充分发挥主观能动性，去独立解决实际问题，以达到提升学生的综合能力、动手能力、文献资料查阅能力的作用，从而培养和提高学生的独立工作能力及解决实际问题的能力。本实验加深对三相异步电动机的认识,并熟悉变频器接线与工作原理。要求：有一台三相异步电动机，用PLC控制变频器实现多段速度的控制，通过变频器参数设置和外端子接线来控制变频器的运行输出时间来达到电动机多段速度运行控制的目的。步骤：1.给出主电路与控制电路的连接图；2.设备、工具和材料的准备；3.安装接线及运行调试；4.注意事项；5.相关功能参数的设定及操作。二.设计任务和目的：了解“三相异步电动机变频调速系统设计与调试”的工作原理；培养解决实际工程技术问题的能力；培养综合应用所学知识的能力、独立工作能力和团结协作能力；掌握根据工艺要求设计较复杂的、现代化的电气控制系统的方法，并会调试与操作。熟悉变频器的基本使用控制要求；掌握变频器的多段速度控制的连接与有关参数的设置；掌握面板操作和外部端子的多段速度控制运行技能。熟悉欧姆龙PLC的基本使用要求和编程方法,并能结合PLC和变频器实现电机的自动多速段运行控制.三.控制要求：按照下图所示要求,用PLC来控制电机的多段速运行,开始启动后,电机先加速1.2s,然后保持5s,再加速1.2s,保持5s,之后开始减速1.2s.再保持5s,减速到电机停止.能实现3电机的正反转自动控制,中途停机等.控制的要求的速度波形图如下：F(HZ)2s4s9s11s16s18s23s25sT(s)根据时间控制多段速曲线图四.主要仪器：三相异步电动机、日本富士公司的FRENIC5000G11变频器、欧姆龙可编程控制器CPM1A、继电控制及变频调速实验台、万用表、导线、螺丝刀工具等。五.变频器主要参数设置：F00数据保护0可改变数据F01频率设定8使PLC动作F01频率设定0面板操作F02运行操作0键盘操作F03最高输出频率150HZF04基本频率150HZ配合额定设定F07加速时间16.00SF09转矩提升10F15上限频率70HZF16下限频率0HZE01~E08对应端子X1~X8六.硬件部分设计：6.1.设备选型:4PLC机型的选择上，本设计选取的是欧姆龙公司生产的小型整体式可编程控制器CPM1A，它的性能价格比很高，在小规模控制中获得广泛应用。欧姆龙CPM1A的CPU单元规格如下表所示：类型型号输出形式电源电压40点CPM1A～40CDR～D继电器DC24V输入：24点输出：16点本设计所使用的I/O点数为:输入点数3个,输出5个电压选择为24V直流电压，输出为继电器型输出。变频器选型上，本设计变频器使用的是日本富士公司的FRENIC5000G11变频器,其特点是低噪音,高性能,多功能.变频器部分参数设定:F01=8F02=1E08=17E09=18F03=60F05=380VF23=06.2.硬件接线图56.3.变频器外部与电机的接线图00004PL00003C01007000020100600001010050000001004IMCOMRSTX9(down)X8(up)REVFWDCMUVW3M67七.软件部分设计：7.1PLC的程序设计环境：PLC的编程主要是通过编程器或用PLC生产厂家提供的编程软件来完成的。每个PLC公司都有自己的编程器，一般比较小，而且比较轻，适合在现场使用。但是这种编程器只能使用助记符语言对PLC进行编程，而且由于屏幕较小，每次只能显示一、两行程序，难于对程序从整体上分析。PLC公司提供的编程软件则能使用梯形图、助记符或功能图语言等进行编程。通过编程软件，不仅能从宏观上对程序进行编辑和分析，而且还能对程序的运行情况进行监视。进入CX-Programmer初始界面后，在【文件】下拉菜单中，单击“新建”菜单项，选择创建一个新文件。在【设备名称】中填写设备名称，设备类型选择PLC的类型，然后单击设定按钮选择CPU的类型，单击确定后，即可进入梯形图编程界面，开始编程。程序编写完成后，下一步就可进行编译、链接和调试了。如果编译没有错误，就可以进行在线运行。在编译过程中，如果出现错误要进行修改时，我们既可以在梯形图编程下修改，也可在助记符方式下修改。编译完成，没有语法错误，可加载程序到PLC，进行在线运行。7.2梯形图如下所示:800001TIM007FWD000030100400005TIM007REV0000301005T0T1T2T3T4T5T6T7T0T101006（UP）T2T3T4T501007（DOWN）T6T7END97.3程序:LD00001OR01004ANDNOT00003OUT01004LD00005OR01005ANDNOT00003OUT01005LD01004OR01005ANDNOTTIM007OUTTIM000#0020OUTTIM001#0040OUTTIM002#0090OUTTIM003#0110OUTTIM004#0160OUTTIM005#0180OUTTIM006#0230OUTTIM007#0250LDTIM000ANDNOTTIM001LDTIM002ANDNOTTIM003ORLDOUT01006LDTIM004ANDNOTTIM005LDTIM006ANDNOTTIM007ORLDOUT01007END7.4地址分配：本次实验，对于输入地址设置为00001正转00003停车00005反转10通过对于PLC的地址观察可得（01004、01005、01006、01007公用一个COM口，所以我们对于变频器控制的正传，反转，加速，减速，急停的各个端子对应于PLC的输出地址分配设置分别为：01004正转01005反转01006加速01007减速八.参考文献：[01]黄向惠杨世兴黄梦涛.现代电气自动控制技术.北京:人民邮电出版社,2009[02]龚运新等.PLC技术及应用基于西门子S7-200.北京:清华大学出版社,2009[03]吴志敏等.西门子PLC与变频器,触摸屏综合应用教程.北京:中国电力出版社,2009九.实验心得：本次实验让我了解了变频器的工作原理，组成，以及如何运用变频器控制电机，其中我们根据不同的阶段也完成了对变频器不同的控制方式。首先我们主要学习的是如何运用键盘面板对变频器的基本控制和设置，可以使用变频器完成对电机的正反转控制；我们开始通过对变频器内部参数的设定来实现外部端子控制来实现电机的多段速控制。最后，我们加入PLC，通过运用PLC编程来控制变频器进而来控制电机的多段速调速。我们小组是由四个人组成的，在整个实验过程中，我们相互讨论，对于实验过程中出现的问题我们同学相互讨论，对于有些复杂的问题通过询问老师以及学长直至问题得到解决，通过这次课程设计让我们对于PLC有了更深刻的了解，这对于我们将来进入工作当中有很大的帮助作用。当然在整个过程当中也发现了许多问题，就是对于PLC的理解还不到位，对于一些编程还是存在许多问题，所以我们还要努力，在以后的学习中不断提高自己。最后感谢老师在实验过程中对我们的指导，有你们不断地对我们指导，我们才能顺利完成这次课程设计。