基于PLC的可逆三相异步电机调速系统

基础课程设计（论文）基于PLC的可逆三相异步电机调速系统学生姓名：指导教师：学生学号：专业：信息技术学院电气工程系年月日摘要I摘要本论文设计了基于PLC的可逆变三相异步电机调速系统，实现三相异步电动机的正反转控制。与传统的继电器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点。三相异步电动机的应用广泛，具有机构简单，效率高，控制方便，运行可靠的优点。本文研究的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。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。关键词：PLC三相异步电动机可编程控制梯形目录II目录摘要......................................................I目录.....................................................II引言......................................................1第一章系统的方案确定.....................................21.1可逆控制电路的工作原理......................................21.1.1重联锁的正反转控制电路................................21.1.2器连锁的正反转控制电路................................21.1.3按钮连锁的正反转控制电路..............................41.1.4按钮、接触器双重联锁的正反转控制电路..................51.1.5自动往返行程控制路线..................................51.2变频调速系统................................................71.2.1三相交流异步电动机的结构和工作原理....................71.2.2变频调速原理..........................................71.2.3变频调速的基本控制方式................................81.3系统的控制要求..............................................81.4方案的确定..................................................91.4.1电动机的选择..........................................91.4.2开环控制的选择........................................91.4.3变频器的选择..........................................9第二章系统的硬件设计....................................112.1S7-200PLC.................................................112.2MicroMaster420变频器......................................112.3外部电路设计...............................................112.3.1变频开环调速.........................................112.3.2数字量方式多段速控制.................................132.3.3PLC、触摸屏及变频器通信控制..........................15第三章系统的软件设计....................................173.1编程软件的介绍.............................................173.2变频调速系统程序设计......................................17第四章PLC系统的抗干扰设计.............................264.1变频器的干扰源............................................264.2干扰信号的传播方式........................................264.3主要抗干扰措施............................................264.3.1电源抗干扰措施.......................................264.3.2硬件滤波及软件抗干扰措施.............................274.3.3接地抗干扰措施.......................................27目录III结论...................................................28参考文献.................................................29引言1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。我研究的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。论文设计内容2第一章系统的方案确定1.1可逆控制电路的工作原理1.1.1重联锁的正反转控制电路图1-11.1.2器连锁的正反转控制电路接触器连锁的正反转控制电路如图1-1所示。电路中采用了两个接触器，即正转用的接触器KM1和反转用的接触器KM2，它们分别由正转按钮SB2和反转按钮SB3控制。从主电路中可以看出，这两个接触器的主触点所接通的电源相序不同，KM1按L1—L2—L3相序接线，KM2则对调了两相的相序，按L3—L2—L1相序接线。相应地控制电路有两条：一条是由按钮SB2和KM1线圈等组成的正转控制电路；另一条是由按钮SB3和KM2线圈线圈等组成的反转控制电路。必须指出，接触器KM1和KM2的主触点绝不允许同时闭合，否则将造成两相电源（L1相和L3相）短路事故。为了保证一个接触器得电动作时，另一个接触器不能得电动作，以避免电源的相间短路，就在正转控制电路中串接了反转接触器KM2的常闭辅助触点，而在反转控制电路中串接了正转接触器KM1的常闭辅助触点。这样，当KM1得电动作时，串接在反转控制电路中的KM1常闭触点分断，切断了反转控制电路，L2L3L1SB1KM1FR13～MKM1KM2KM2SB2KM1KM2KM1SB3KM2QSFU1FU2FR1论文设计内容3保证了KM1主触点闭合时，KM2的主触点不能闭合。同样，当KM2得电动作时，其KM2的常闭触点分断，切断了正转控制电路，从而可靠地避免了两相电源短路事故的发生。像上述这种在一个接触器得电动作时，通过其常闭辅助触点使另一个接触器不能得电动作的作用叫联锁（或互锁）。实现联锁作用的常闭辅助触点称为联锁触点（或互锁触点）。图1-2接触器联锁的正反转控制电路工作原理：先合上电源开关QS，然后进行正、反转控制。（1）正转控制按下SB2→KM1线圈得电→KM1主触点闭合、KM1自锁触点闭合自锁、KM1联锁触点分断对KM2联锁→电动机M启动连续正转。（2）反转控制先按下SB1→KM1线圈失电→KM1主触点分断、KM1自锁触点分断解除自锁、KM1联锁触点恢复闭合解除对KM2联锁→电动机M失电停转；再按下SB3→KM2线圈得电→KM2主触点闭合、KM2自锁触点闭合自锁、KM2联锁触点分断对KM1联锁→电动机M启动连续反转。停止时，按下停止按钮SB1→控制电路失电→KM1（或KM2）主触点分断→电动机M失电停转。从以上分析可见，接触器联锁正反转控制电路的优点是工作安全可靠，缺点是操KM1KM2SB13～FR1KM1MKM2SB2FU1QSL2L3L1FU2FR1KM2KM1KM1SB3KM2论文设计内容4作不便。因电动机从正转变为反转时，必须先按下停止按钮后，才能按反转启动按钮，否则由于接触器的联锁作用，不能实现反转。为克服此电路的不足，可采用按钮联锁或按钮和接触器双重联琐的正反转控制电路1.1.3按钮连锁的正反转控制电路把图1-2中的正转按钮SB2和反转按钮SB3换成两个复合按钮，使复合按钮的常闭触点代替接触器的常闭联锁触点，就构成了按钮联琐的正反转控制线路，如图1-3所示。这种控制线路的工作原理与接触器的联琐的正反转控制线路的工作原理基本相同，只是当电动机从正转改变为反转时，可直接按下反转按钮SB3即可实现，不必先按下停止按钮SB1图1-3按钮联锁的正反转控制电路当按下反转按钮SB3时，串接在正转控制电路中SB3的常闭触点先分断，使正转接触器KM1线圈失电，KM1的主触点和自锁触点分断，电动机M失电惯性运转。SB3的常闭触点分断后，其常开触点才随后闭合，接通反转控制电路，电动机M便反转。这样既保证了KM1和KM2的线圈不会同时通电，又可不按停止按钮而直接按反转按钮实现反转。同样，若使电动机从反转运行变为正转运行时，也只要按下正转按钮SB2即可。这种电路的优点是操作方便。缺点是容易产生电源两相短路故障。如：当正转接触器KM1发生主触点熔焊或被杂物卡住等故障时，即使接触器线圈失电，主触点也分SB1M3～FR1KM1KM1KM2KM1KM2SB2KM2SB3FU1QSL2L3L1FU2FR1论文设计内容5断不开，这时若直接按下反转按钮SB3，KM2得电动作，触点闭合，必然造成电源两相短路故障。所以此线路欠安全可靠，在实际工作中，经常采用的是按钮、接触器双重联锁的正反转控制电路。1.1.4按钮、接触器双重联锁的正反转控制电路图1-1所示为按钮、接触器双重联锁的正反转控制电路