基于PLC的变频闭环调速及其应用课程设计
（完整版）基于PLC控制的变频器调速系统
（完整版）基于PLC控制的变频器调速系统⽬录⽬录 (1)第⼀章系统的功能设计分析和总体思路 (2)1.1 概述 (2)1.2 系统功能设计分析 (3)1.3 系统设计的总体思路 (3)第⼆章PLC和变频器的型号选择 (4)2.1 PLC的型号选择 (4)2.2 变频器的选择和参数设置 (6)2.2.1 变频器的选择 (6)2.2.2 变频调速原理 (7)2.2.3 变频器的⼯作原理 (7)2.2.4 变频器的快速设置 (8)第三章硬件设计以及PLC编程 (11)3.1 开环控制设计及PLC编程 (11)3.1.1 硬件设计 (11)3.1.2 PLC软件编程 (12)3.2 闭环控制设计 (17)3.2.1 硬件和速度反馈设计 (17)3.2.3 闭环的程序设计以及源程序 (19)第四章实验调试和数据分析 (23)4.1 PID 参数整定 (23)4.2 运⾏结果 (24)第五章总结和体会 (25)第六章附录 (26)6.1 变频器内部原理框图 (26)第七章参考⽂献 (27)第⼀章系统的功能设计分析和总体思路1.1 概述调速系统快速性、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。
《PLC技术基础与变频调速》课程设计
1
三、学会查阅PLC使用说明手册
1.了解查阅使用手册的方法。
2.通过查阅手册，了解PLC的工作环境、布线方式、接线、元件及指令等知识，为今后的就业打下基础。
1.每人一份使用手册。
2.查找PLC的工作环境、布线方式及注意事项。
3.查找手册上关于X、Y及各基本连接与驱动指令的说明。
3.连接导线。
着重“量”的考察，学生编制一个步数多的程序，培养学生的专业自信。
6
7
PLC综合训练
一、常用的基本指令和基本的编程元件
1.掌握PLS、PLF指令的用法。
2.知道栈指令、主控指令的用法。
3.知道状态继电器S、数据寄存器D等元器件的用法，为今后的学习打下基础。
1.用时序图来讲解微分指令的用法。
2.结合X、Y的两种继电器的用法，理解PLC的输入、输出接口电路。
1.结合X、Y两种继电器的讲解，引申到PLC从接收输入信号到到最终输出控制的整个工作过程的讲解。
2.通过PLC继电器与物理继电器的对比，掌握它们之间的异同点。
1.三菱FX2N的PLC。
2.多媒体课件。
强调元器件的使用方法和注意事项。
1
2.具备GX Developer编程软件。
不强调单纯记忆，鼓励学生通过反复录入来加深记忆。
1
三、PLC程序的录入、修改
1.能利用工具栏上的按钮完成所给程序的正确录入。
2.熟悉工具栏、菜单栏在程序录入中的使用。
3.会使用程序的编辑、修改、保存、检查、修改等功能。
1.完成正反转控制程序的录入，熟悉基本触点线圈的录入方法。
一、基本的编程指令（SET、RST）
1.能够掌握 SET、RST指令的用法。
PLC控制与变频调速系统设计
PLC控制与变频调速系统设计摘要：随着电力电子技术的不断更新与发展，PLC控制技术与变频调速系统得到了广泛运用，为交流调速技术系统提供了详细的数据参考，交流调速数字控制系统已成为当前变频调速系统发展的主导趋势，PLC变频系统的调控对整个产品的质量保障有着重要影响，变频调速系统具有环保、效率高、节约能源等特征，在电力信息发展领域得到了极大的认可。
本文主要分析了PLC控制与变频调速系统设计及应用，并对设计中需要注意的问题进行了简单说明。
关键词：P L C 控制；变频调速；系统设计PLC变频控制系统作为工业生产的重要组成部分，包含着不同的程序设置，主要分为输入模块和输出模块。
对获取到的信息进行统一分析和处理，编程器需要对整个系统进行调整和维修，输入输出模块具有不同的功能效果，根据系统内部的容量来进行分配。
用户根据信号的传输进行控制处理，从而促进PLC设备的有序操作。
PLC 控制的变频器的使用得到了广泛推广，PLC 控制的变频器已被应用于生产设备行业中，明显提升了触点之间的安全接触，有利于提升PLC系统的稳定性操作。
1什么是变频调速变频调速，指的是改变电机频率和改变电压达到对交流电动机的速率进行调节。
随着变频调速功能的完善以及设备成本的不断降低，当前变频器在工业控制行业中的应用范围越来越广。
发展变频调速的前提条件在于两方面：一方面，是大功率器件的普及，尽管早就发现变频调速是一项比较好的技术，不过受制于大功率器件的普及问题，一直到了上个世纪的八十年代才获得了一定的发展；另一方面，是微处理器的应用，以及变频控制形式的发展促进了变频控制的性能、可靠性的进步。
它的特点如下：能够应用标准电动机（比如，不需要维护的笼型电动机），能够连续调节，能够利用电子回路调整相序、调整转速。
它的优点有：控制电机的启动电流，降低电力线路的电压波动；启动时需要的功率更低；可控的加速、运行、转矩极限功能；可逆运行控制；减少机械传动部件，能够实现高速化以及小型化，易于防爆，保护性能完善（比如，过载、短路保护）等。
PLC变频调速
目录目录 (1)第一章系统的功能设计分析和总体思路 (2)1.1 概述 (2)1.2 系统功能设计分析 (3)1.3 系统设计的总体思路 (3)第二章PLC和变频器的型号选择 (4)2.1 PLC的型号选择 (4)2.2 变频器的选择和参数设置 (6)2.2.1 变频器的选择 (6)2.2.2 变频调速原理 (7)2.2.3 变频器的工作原理 (7)2.2.4 变频器的快速设置 (8)第三章硬件设计以及PLC编程 (11)3.1 开环控制设计及PLC编程 (11)3.1.1 硬件设计 (11)3.1.2 PLC软件编程 (12)3.2 闭环控制设计 (17)3.2.1 硬件和速度反馈设计 (17)3.2.3 闭环的程序设计以及源程序 (19)第四章实验调试和数据分析 (23)4.1 PID 参数整定 (23)4.2 运行结果 (24)第五章总结和体会 (25)第六章附录 (26)6.1 变频器内部原理框图 (26)第七章参考文献 (27)第一章系统的功能设计分析和总体思路1.1 概述调速系统快速性、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。
PLC调速系统课程设计
PLC调速系统课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握PLC调速系统的基本原理、组成、工作方式及其应用。
通过本课程的学习，学生应能理解PLC调速系统的工作原理，熟悉系统的组成及配置方法，掌握PLC编程及调试技巧，具备实际操作能力。
1.掌握PLC的基本工作原理及其特点。
2.熟悉PLC调速系统的组成及工作方式。
3.了解PLC编程及调试方法。
4.能够分析PLC调速系统的需求，选择合适的PLC型号及配置。
5.能够进行PLC编程，实现调速系统的控制功能。
6.能够进行PLC调速系统的调试与维护。
情感态度价值观目标：1.培养学生对新技术的兴趣和好奇心，提高学生学习自动化技术的积极性。
2.培养学生团队合作精神，提高学生解决实际问题的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括PLC的基本原理、PLC调速系统的组成、PLC编程及调试方法等。
1.PLC的基本原理：介绍PLC的工作原理、性能指标、编程语言等。
2.PLC调速系统的组成：讲解PLC调速系统的硬件组成、软件配置及工作方式。
3.PLC编程及调试方法：详述PLC编程的基本方法、调试技巧及注意事项。
三、教学方法本课程采用讲授法、案例分析法、实验法等多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：用于讲解PLC的基本原理、调速系统的组成等理论知识。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生掌握PLC编程及调试方法。
3.实验法：安排实验课程，让学生亲自动手操作，提高实际操作能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、实验设备、多媒体资料等。
1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的理论知识。
2.实验设备：提供充足的实验设备，保证每位学生都能动手实践。
3.多媒体资料：利用多媒体课件、视频等资料，丰富教学手段，提高教学质量。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等，以保证评估的客观性和公正性，全面反映学生的学习成果。
1.平时表现：评估学生在课堂上的参与度、提问回答等情况，以考察学生的学习态度和理解能力。
基于PLC的变频控制系统设计
基于PLC的变频控制系统设计PLC（可编程逻辑控制器）是一种集成了计算机、控制器和输入/输出接口的自动化控制系统。
在工业生产中，PLC广泛应用于各种控制系统中，包括变频控制系统。
变频控制系统是指利用变频器来调整电机的转速和扭矩，从而实现对生产设备的精确控制。
本文将介绍基于PLC的变频控制系统设计，包括系统结构、工作原理、硬件连接和程序设计等方面。
一、系统结构1.PLC控制器：负责接收输入信号、处理逻辑控制、生成输出信号，并与变频器进行通讯。
2.变频器：用于调节电机的转速和扭矩，实现对生产设备的精确控制。
3.传感器：用于采集各种物理量信号，如温度、压力、流量等。
4.执行元件：包括电机、阀门、泵等，用于执行PLC控制器生成的控制指令。
二、工作原理1.PLC接收传感器采集的信号，并根据预先设定的逻辑控制程序进行处理。
2.PLC生成控制指令，通过通讯接口发送给变频器，控制电机的转速和扭矩。
3.变频器接收控制指令，根据要求调节电机的频率和电压，实现对生产设备的精确控制。
4.执行元件执行PLC生成的控制指令，完成相应的生产操作。
三、硬件连接1.将传感器与PLC的输入模块连接，实现对物理量信号的采集。
2.将PLC的输出模块与变频器的输入接口连接，实现对电机的控制。
3.将变频器与电机连接，实现对电机的调速。
4.将执行元件与PLC的输出模块连接，实现对生产设备的控制。
四、程序设计1.确定控制逻辑：根据生产工艺要求确定控制逻辑，包括各种传感器的信号处理、控制流程设计等。
2.编写程序：根据控制逻辑编写PLC程序，包括输入输出的配置、控制指令的生成等。
3.调试程序：通过PLC的仿真功能进行程序调试，确保程序逻辑的正确性。
4.在现场进行实际测试，调整参数并优化程序，保证系统稳定可靠地运行。
综上所述，基于PLC的变频控制系统具有灵活可靠的控制能力，能够满足不同生产工艺的控制需求。
通过合理设计系统结构、编写适当的控制程序并进行调试，可以有效提高生产效率，保证生产质量，降低成本，是工业生产自动化的重要组成部分。
PLC和变频器在变频调速中的应用
（2）变频器与电机的连接线（电机线）采用屏蔽线或独立的走 线槽，电机线的屏蔽层或走线槽的金属外壳一端与变频器地就近连 接，另一端与电机外壳连接。 （3）同一控制柜内设备可分为强噪声设备和噪声敏感设备，把 同类设备安装在同一区域，不同类设备间要保持20cm以上的距离。 （4）电器柜内的信号线和电力线要分布于不同的区域，严禁二 者在近距离（20cm）平行走线和交错走线，更不能将二者捆扎在 一起。如果信号电缆必须穿越动力线，二者之间应保持成90度角。 电力线的进线和出线也不能交错配线或捆扎在一起，特别是在安装 噪声滤波器的场合，这样会使电磁噪声经过进出线的分布电容形成 耦合，从而使噪声滤波器失去作用。 （5）不同控制系统应采用专用接地极接地，同一控制系统中的 不同设备应采用公用接地极接地，同一供电线中的不同设备应采用 地线串联接地。 （6）降低载波频率可有效降低漏电流，当电机线较长时（50m 以上），应在变频器输出侧安装交流电抗器或正弦波滤波器，当电 机线更长时，应每隔一段距离安装一个电抗器。 （7）安装噪声滤波器能起到很好的电磁去耦作用。 3.电气安装接线注意事项 （1）禁止用高压绝缘测试设备测试与变频器连接的电缆的绝缘。
CHF系列变频器为通用型变频器，主要面向简单调速应用场合， 采用恒转矩/变转矩合一结构，更能满足大部分应用的功能需求。 CHF系列变频器采用DSP控制系统完成优化的V/F控制，比传统 V/F控制更具优越的性能。 1.CHF100变频器的技术特性 CHF100-1R5G/2R2P-4型变频器的综合技术指标如下所示。 （1）输入输出接口参数 1）输入电压范围：380/220V±15%。 2）输入频率范围：47~63Hz。 3）输出电压范围：0~额定输出电压。 4）输出频率范围：0~400Hz。 （2）外围接口特性 1）可编程数字量输入：4路开关量输入，1路高速脉冲输入。 2）可编程模拟量输入：AI1：0~10V输入；AI2：0~10V或 0~20mA输入。 3）可编程开路集电极输出：1路输出（开路集电极输出或高速脉 冲输出）。 4）继电器输出：2路输出。 5）模拟量输出：1路输出，分别可选0/4~20mA或0~10V。
PLC控制变频调速系统设计
2开发清洁电能的变流器;
3缩小装置的尺寸;
4高速度的数字控制;
5模拟与计算机辅助设计技术。
1.2
1.2.1设计内容
主要设计C控制电机变频调速系统的组成和控制方案。设计硬件电路，相关梯形图程序。应用变频控制的原理，以电机控制专用的PLC芯片为核心，设计出基于VVVF变频控制的变频调速系统。本文设计了整个硬件系统的主电路和控制电路 (以PLC芯片为核心的控制电路，以及电流和转速检测电路)。同时采用电压空间矢量法来实现对异步电机的控制。
1.3
1.3.1
通过PLC控制变频器，使三相异步电动机的运行呈现曲线运行，并通过远程控制电机的起动，停止，可对电机起动时间，减速时间设定调整。对额定功率在40—600 ,额定电流在30—350 ，额定频率为50 的三相异步电动机进行控制，同时要求通过操作面板实时显示输出频率、输出电流、输出电压、转速等运行数据、运转信息、操作指导、功能码名称、设定数据、故障信息等，且具有过电流、短路、缺相、接地、过压、欠压、过载、过热、电动机过载、外部报警、电涌保护、主器件自保护等保护功能。
第二个阶段是矢量变换控制，它的方法是模拟直流电动机的控制特点来进行交流电动机的控制，通过电机统一理论和坐标变换理论，把交流电动机定子电流分解成磁场定向坐标的磁场电流分量和与之相垂直的坐标转矩电流分量，把固定的坐标系变换为旋转坐标系解藕后，交流量的控制变为直流量的控制，于是等同于直流电动机。
第三个阶段为直接转矩控制，也叫直接自控，它避开了矢量控制中的两次坐标变换及求矢量模与相角的复杂计算工作，直接在定子坐标系上计算电动机的转矩与磁通，使转矩响应时间控制在一拍以内，且无超调，控制性能更好。
b.SPWM逆变器的调制方式：
在SPWM逆变器中，三角波电压频率 与参考波电压频率 (即逆变器的输出频率)之比 称为载波比，也称调制比。根据载波比的变化与否，SPWM调制方式可分为同步式、异步式和分段同步式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于PLC的变频闭环调速及其应用课程设计漳州师范学院课程设计报告课题名称：基于PLC的变频闭环调速及其应用学生：学号：班级：指导老师：摘要：一种基于FX2NPLC控制的变频调速的闭环控制系统及其在液位控制中的应用，在电机速度闭环控制中，由同轴编码器对电机测速，经PLC内部A/D转换后与给定值比较再由PID运算控制得出的值经D/A转换后输出给变频器，从而闭环控制电机的转速。
关键词：plc 变频器 pid1 引言 ........................................................................... .................................................. 3 2 系统设计 ........................................................................... . (3)2.1 设计目的 ........................................................................... ................................. 3 2.2 设计要求 ........................................................................... ................................. 3 2.3 设计思路 ........................................................................... ................................. 3 2.4 系统框图 ........................................................................... ................................. 4 2.5 硬件接线图 ........................................................................... .............................. 4 3 各硬件模块简介............................................................................ .. (4)3.1 变频器 ........................................................................... . (4)3.1.1 变频器主要功能 ........................................................................... ............. 4 3.1.2 变频器平面图 ........................................................................... ................. 5 3.2 同轴编码器 ........................................................................... .............................. 5 3.3 PLC模块 ........................................................................... .................................. 5 4 软件设计 ........................................................................... . (6)4.1 软件流程图 ........................................................................... .............................. 6 4.2 A/D输入模块程序............................................................................ .................... 6 4.3 D/A输出模块程序 ........................................................................... .................... 6 4.4 PID参数整定 ........................................................................... ............................ 7 5 系统测试 ........................................................................... . (7)5.1 测试方法 ........................................................................... ................................. 7 5.2 测试中遇到的问题 ........................................................................... ................... 8 6 应用扩展 ........................................................................... ........................................... 8 PLC 在空压机变频调速系统中的应用 ........................................................................... (8)6.1 总体设计方案 ........................................................................... .......................... 8 6.2控制系统的硬件设计 ........................................................................... .. (8)6.2.1系统的硬件选型 ........................................................................... .............. 8 6.2.2电气控制系统的 PLC 外部接线图 .............................................................. 9 6.3控制系统 PLC 程序和人机界面的设计 (10)6.3.1 PID 调节运算程序 ........................................................................... .. (10)6.3.2 PLC 与变频器基于 MODBUS 通信程序 (10)6.3.3人机界面的设计 ........................................................................... (12)7总结 ........................................................................... ................................................. 12 8 参考文献 ........................................................................... ......................................... 12 9 附录 ........................................................................... (12)1 引言随着变频调速技术的应用日益广泛,应用水平的不断提高,对变频调速控制系统的精度要求也越来越高。
目前,许多变频调速装置属于开环控制方式,不能满足有较高精度的控制要求。
为提高开环变频调速器控制精度,本系统采用有编码器速度检测的、由高性能FX2NPLC 调节控制的闭环系统。
2 系统设计2.1 设计目的1．利用可编程控制器及其模拟量模块，通过对变频器的控制，实现电机的闭环调速。
2．了解可编程控制器在实际工厂生产中的应用及可编程控制器的编程方法。
2.2 设计要求电机的实际转速在较快的时间内接近给定目标转速，并且能够稳定运行。
当改变给定速度时，电机能快速响应达到接近给定值。
2.3 设计思路变频器控制电机，电机上同轴连旋转编码器。
编码器根据电机的转速变化而输出电压信号Vil 反馈到PLC模拟量模块（Fx2n-3A）的电压输入端，在PLC内部给定量经过运算处理后，通过PLC模拟量模块的电压输出端输出一路DC0~+10V电压信号Vout来控制变频器的输出，达到闭环控制的目的。
运算方案一：采用数学运算，当反馈值小于给定值时，让控制信号Vout加适当值。
同理，当反馈量大于给定值时，用软件给控制信号减适当值。
运算方案二：采用PID控制，对其设定整定的参数，只要给它控制信号，它将会输出理想的结果。
方案比较：如果采用纯粹的数学运算，因为控制模块的滞后等原因，其输出结果并不如人意，系统响应慢、不稳定，如果操作失误，将会给硬件造成损伤。
而如果采用PID控制，因其不需要被控对象的数学模型，有较强的灵活性和适应性且使用方便，所以运用它可以得到比较满意的结果。