基于plc实现三相异步电动机七段速调速实验

1基于PLC实现的三相异步电动机七段速调速实验学院：专业：学号：姓名：2引言三相异步电动机的应用非常广泛，具有机构简单，效率高，控制方便，运行可靠，易于维修成本低的有点，几乎涵盖了工农业生产和人类生活的各个领域,在这些应用领域中,三相异步电动机运行的环境不同，所以造成其故障的发生也很频繁，所以要正确合理的利用它。要合理的控制它。这个系统的控制是采用PLC的编程语言----梯形图,梯形语言是在可编程控制器中的应用最广的语言，因为它在继电器的基础上加进了许多功能，使用灵活的指令，使逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路，可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，它是专为在恶劣工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术等操作的指令，并采用数字式，模拟式的输入和输出，控制各种的机械或生产过程。长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化设备提供了非常可靠的控制应用，它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业，企业对自动化的需要。进入20世纪80年代，由于计算机技术和微电子技术的迅猛发展，极大地推动了PLC的发展，使得PLC的功能日益增强，目前，在先进国家中，PLC已成为工业控制的标准设备，应用面几乎覆盖了所有工业，企业。由于PLC综合了计算机和自动化技术，所以它发展日新月异，大大超过其出现时的技术水平，它不但可以很容易的完成逻辑，顺序，定时，计数，数字运算，数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动化控制。特别是超大规模集成电路的迅速发展以及信息，网络时代的到来，扩展了PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛的运用于众多行业。3一、实验名称：基于PLC实现的三相异步电动机七段调速实验二、实验目的：1.通过电动机变频调速控制系统实验，进一步了解可编程控制器在电动机变频调速控制中的应用。2.通过系统设计，进一步了解PLC、变频器及编码器之间的配合关系。3.通过实验线路的设计，实际操作，使理论与实际相结合，增加感性认识，使书本知识更加巩固。4.培养动手能力，增强对可编程控制器运用的能力。5.培养分析，查找故障的能力。6.增加对可编程控制器外围电路的认识。三、实验器件：220VPLC实验台一套、380V变频器实验台一套、三相电动机一台（Nr=1400r/min，p=2）、光电编码器一个（864p/r）、万用表一个、导线若干。四、实验原理：1.实验原理图：42.实验原理：通过光电编码器将电动机的转速采集出来并送入PLC中，通过实验程序将采集到的信息与DM3X(加速)/DM4X（减速）区的设定值进行比较，当频率满足设定值时用PLC控制变频器（变频器工作在端子调速模式下），电动机停止加速，保持匀速5S，5S后PLC控制变频器加速端子继续加速。从而实现完成七段速逐段加速。以15HZ为基准加速频率上限为45Hz（可以根据具体情况设定），并在最高段速保持10s,此后电机开始减速，当到达设定的频率时，PLC控制变频器停止加速，保持匀速5S，5S后PLC控制变频器减速端子继续减速；反转的运动过程与正转正转过程相似。实验速度曲线如下图：5五、实验相关器件特点：1.欧姆龙CPM2AH：CPM2A在一个小巧的单元内综合有各种性能，包括同步脉冲控制，中断输入，脉冲输出，模拟量设定，和时钟功能等。CPM2ACPU单元又是一个独立单元，能处理广泛的机械控制应用，所以它是在设备内用作内装控制单元的理想产品，完整的通信功能保证了与个人计算机、其它OMRONPC和OMRON可编程终端的通信。这些通信能力使用户能设计一个经济的分布生产系统。CPM2A计有五个高速计数器输入。一个响应频率为20kHz/5kHz的高速计数器输入，与四个响应频率为2kHz的高速计数器输入（在计数器方式下）。高速计数器可以用在四种输入方式中的任一种下；微分相位方式(5kHz)，脉冲+方向输入方式(20kHz)，增/减脉冲方式(20kHz)，或递增方式(20kHz)。当计数与一设置值匹配或下降在一规定范围内时，能触发中断。中断输入（计数器方式）可用递增计数器或递减计数器(2kHz)并在计数与目标值匹配时触发中断（执行中断程序）。2.光电编码器：光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量6转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90º的两路脉冲信号。3.变频器：（）变频器可以分为四个部分。通用变频器由主电路和控制回路组成。给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，称为主电路。主电路包括整流器、中间直流环节（又称平波回路）、逆变器。整流器平波电路逆变器M控制电路⑴整流器。它的作用是把工频电源变换成直流电源。7⑵平波回路（中间直流环节）。由于逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载。无论电动机处于电动状态还是发电状态，起始功率因数总不会等于1。因此，在中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换，这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件—电容器或电感器来缓冲，所以中间直流环节实际上是中间储能环节。⑶逆变器。与整流器的作用相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率。逆变器的结构形式是利用6个半导体开关器件组成的三相桥式逆变器电路。通过有规律的控制逆变器中主开关的导通和断开，可以得到任意频率的三相交流输出波形。⑷控制回路。控制回路常由运算电路，检测电路，控制信号的输入、输出电路，驱动电路和制动电路等构成。其主要任务是完成对逆变器的开关控制，对整流器的电压控制，以及完成各种保护功能。控制方式有模拟控制或数字控。六、各器件参数设置：1.变频器参数设置：端口设定值功能端口设定值功能F2001启动方式：端子控制F41114（OP4）反转F2021停止方式：端子控制F41211（OP5）增速F2042端子调速控制F41312（OP6）减速F2062正反转端子脉冲给定方向F4147（OP7）停止F4096（OP2)运行F41013（OP3）正转2.内部寄存器参数设置：内部端口设定值(十六进制)内部端口设定值（十六进制）DM300242DM410790DM310336DM410730DM320420DM4206508DM330504DM430560DM340588DM440470DM350672DM450370DM360770DM460270DM66421142DM664200～03高速计数器模式0：微分相位模式(5kHz)1：脉冲＋方向输入模式(20kHz)2：增/减输入模式(20kHz)；4：增量模式(20kHz)04～07高速计数器复位模式0：Z相和软件复位；1：仅软件复位08～150：Z相和软件复位；1：仅软件复位00：不使用任意功能；01：作为高速计数器使用；02：作为同步脉冲控制使用（10～500Hz）03：作为同步脉冲控制使用（20～1kHz）04：作为同步脉冲控制使用（300～20kHz）3.编码器接口：颜色接口棕色24V电源“+”蓝色24V电源“-”黑色(A)0.00白色(B)0.01橙色(C)0.024.PLC端口配置：端口功能端口功能003正转1103反转004停止1004加速005反转1005减速006加速1006停止007减速1102正转1101运行七、实验结论：按照原理图接好线经检查无误后，上电下载编好的程序，并在编9程模式下，打开PLC的内存，在DM数据区从DM30～DM36依次写入0242、0336、0420、0504、0588、0672、0770七个加速比较的十六进制数据，DM40～DM46依次写入0780、0730、0650、0560、0470、0370、0270七个减速比较的十六进制数据，并在DM6642数据区写入0112，设置高速计数器工作模式。之后保存并在线传送到PLC，再将PLC切换到运行模式。按下正转按钮后，变频器启动运行电动机正转加速，频率达到每一个阶梯后延时5秒再加速，在45Hz左右后，开始减速，减速到停止；反转类似于正转。当按下停止按钮后，变频器停止工作电机停止转动。电机匀速的频率为：5.42Hz、14.89Hz、25.04Hz、35.26Hz、46.03Hz。比较接近预期值，符合实验要求。八、力控PLC变频器监控平台1、I/O设备组态（采用hostlink协议）2、力控数据库组态器件定义关联点器件定义关联点正传按钮20600二段指示20701反转按钮20601三段指示20702停止按钮20602四段指示20703103、监控平台4、运行结果图图1加速过程加速按钮20603五段指示20704减速按钮20604六段指示20705减速指示20006七段指示20706运行指示20108增速指示20603一段指示2070011图2减速过程九、程序流程图及程序清单１，流程图122、梯形图程序131415LDP_OnOUT200.00LD200.00ANDNOTTIM000TIM000#1LDTIM000PRV(62)00DM0LDNOTTIM000DIFU(13)200.01LD200.01OUT252.00LD200.10OR203.07OR200.08ANDNOT200.03ANDNOT203.00OUT203.07LD200.00OUTTR0AND203.07CMP(20)DM30DM0LDTR0LDP_LTORP_EQANDLDOUT201.00LD201.00OR203.00ANDNOT200.03ANDNOT203.01OUT203.00LD203.00OR204.05OUT208.00LD203.01OR204.04OUT208.01LD203.02OR204.03OUT208.02LD203.03OR204.02OUT208.03LD203.04OR204.01OUT208.04LD203.05OR204.00OUT208.05LD200.00OUTTR0AND203.00CMP(20)DM31DM0LDTR0LDP_LTORP_EQANDLDOUT201.01LD201.01OR203.01ANDNOT200.03ANDNOT203.02OUT203.01LD200.00OUTTR0AND203.01CMP(20)DM32DM0LDTR0LDP_LTORP_EQANDLDOUT201.02LD201.02OR203.02ANDNOT200.03ANDNOT203.03OUT203.02LD200.00OUTTR0AND203.02CMP(20)DM33DM0LDTR0LDP_LTORP_EQＰＬＣ变频器调速程序清单16ANDLDOUT201.03LD201.03OR203.03ANDNOT200.03ANDNOT203.04OUT203.03LD200.00OUTTR0AND203.03CMP(20)DM34DM0LDTR0LDP_LTORP_EQANDLDOUT201.04LD201.04OR203.04ANDNOT200.03ANDNOT203.05OUT203.04LD200.00OUTTR0AND203.04CMP(20)DM35DM0LDTR0LDP_LTORP_EQANDLDOUT201.05LD201.05OR203.05ANDNOT200.03ANDNOT203.06OUT203.05LD200.00OUTTR0AND203.05CMP(20)DM36DM0LDTR0LDP_LTORP_EQANDLDOUT201.06LD201.06OR203.06ANDNOTTIM0