基于MM440交流调速系统设计.doc
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成都理工大学工程技术学院毕业论文
基于MM440交流调速系统设计
作者姓名：
陈松
专业名称：
电气工程及其自动化
指导教师：
王安讲师
基于MM440交流调速系统设计
-IV-
摘要
交流电机当前已经广泛地运用于工业中的方方面面，掌握了交流电机调速方法，就能够了解到一定的现代工业基础并可以应用在现实之中。
交流调速技术的发展推动着工业迅速升级。
自20世纪50年代起至今，随着电力电子器件的飞速发展，交流调速技术日新月异。
而其中应用最为广泛的是通过变频器调速。
本文主要研究的是通过变频器实现对交流电机的调速，所选用的变频器型号为西门子MM440。
MM440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。
变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频）。
变频调速的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。
变频调速具有功率因数高、调速平滑、易实现自动控制等优点，因此被广泛应用。
通过西门子S7-200PLC连接的硬件开关控制，这个设计中主要采用的是变频器的数字量输入。
有八段固定速度选择以及一个自动运行两种功能。
在八段固定速度选择中，我们可以按下一个按键，变频器就会输出一个相应的频率，带动电机以相应的运转。
而在自动运行中，我们只要按下这一个键，变频器便会自动随着时间变化而切换频率，带动电机改变速度。
经过验证，功能都能够实现。
关键词：
交流调速技术变频器MM440S7-200PLC控制器数字量输入控制
Abstract
Acmotorcurrenthasbeenwidelyusedinallaspectsoftheindustry,mastertheacmotorspeedcontrolmethod,willbeabletolearnsomemodernindustrialbaseandcanbeappliedinreality.Thedevelopmentofacspeedregulationtechnologyistheindustrialupgradequickly.Sincethe1950s,withtherapiddevelopmentofpowerelectronicdevices,acspeedregulationtechnologywitheachpassingday.Andoneofthemostwidelyusedbyfrequencyconverterspeedcontrol.
Thispapermainlystudiestheimplementationbythefrequencyconverterspeedcontrolofacmotor,choosesthemodelsforSiemensMM440frequencyconverter.MM440frequencyconverteristheuseofpowersemiconductordevicestheon-offfunctionofthepowerfrequencypowerconversiontoanotherfrequencycontroldeviceofelectricpower.Frequencyconvertermainlyadoptscross-straight-topayway（VVVFinverterorvectorcontrolfrequencyconversion）.Frequencycontrolofmotorspeedcircuitbyrectifyingcommonly,intermediatedclinkinverter,andcontroloffourparts.Frequencycontrolofmotorspeedwithhighpowerfactor,speedsmooth,easytorealizeautomaticcontrol,etc,thusiswidelyused.BySiemensS7-200PLCconnectionhardwareswitchcontrol,mainlyusedinthedesignofconverteristhedigitalquantityinput.Eightperiodoffixedspeedselectionandanautomaticrunningtwofunctions.Ineightfixedspeedselection,wecanpressabutton,theinvertercanoutputacorrespondingfrequency,drivingmotorwiththecorrespondingoperation.Inautomaticoperation,weonlypressakey,thisconverterwillautomaticallychangeovertimeandtheswitchingfrequency,drivemotortochangespeed.Afterverification,functiontobeabletoachieve.
Keywords:
acspeedregulatingtechnique,MM440frequencyconverter,
S7-200PLCcontroller,digitalquantityinputcontrol.
目录
摘要 I
Abstract II
目录 III
1绪论 1
1.1课题的背景 1
1.2变频器发展概况 2
2变频调速系统的方案确定 4
2.1变频调速系统 4
2.1.1三相交流异步电动机的结构和工作原理 4
2.1.2变频调速原理 4
2.1.3变频调速的基本控制方式 5
2.2系统的控制模型 6
2.3元器件的选择 7
2.3.1电动机的选择 7
2.3.2变频器的选择 7
3变频调速系统的硬件设计 9
3.1S7-200PLC 9
3.2MicroMaster440变频器 9
3.3变频器参数设置 10
3.3.1变频器的操作步骤 10
3.3.2变频器的参数设置值 12
3.4硬件接线设计 13
3.4.1I/O分配表 13
3.4.2硬件接线图 14
4变频调速系统的软件设计 15
4.1编程软件的介绍 15
4.2控制流程图 16
4.3变频调速系统程序设计 17
4.4PLC程序分析 20
5组态软件的设计 22
5.1组态软件的介绍 22
5.2组态王软件 23
5.3组态软件的设计过程 24
5.3.1组态王操作流程 24
5.3.2组态王内部程序 32
总结 34
致谢 35
参考文献 36
附件1变频器内部结构图 37
附件2PLC全部程序 38
1绪论
1.1课题的背景
世界上，最先制造电动机的人是雅可比，一个德国人，他在两个u型电磁铁中间，安装了一六臂轮，每个臂连接两根棒型磁铁。
通电之后，棒型的磁铁与u型的磁铁之间产生相互吸引以及排斥的作用，带动轮轴的转动。
后来，他又做了一具大型的装置安装在小艇上，用320个电池供电，1838年小艇在易北河上第一次航行，时速只有2.2公里，同一时间，美国的达文波特成功地制出了驱动印刷机的电机，这个印刷机印刷过美国电学期刑《电磁和机械情报》，但是，这两种电动机都没有太大商业价值，使用用电池作它们的电源，成本太大、不实用。
直到第一台实用的直流发动机问世，电动机才开始被广泛应用。
1870年比利时工程师格拉姆发明了直流发电机，在设计原理上，直流发电机和电动机很相似。
后来，格拉姆证明了向直流发动机中输入电流，其转子会象电动机一样开始旋转。
在此之后，这种格拉姆型电动机被大量制造，效率不断提高。
与此同时，西门子开始着手于研究用电动机来驱动车辆，后来，西门子公司制成了电车。
1879年，在柏林工业展览会上，西门子公司不冒烟的电车赢得观众的一片喝彩。
西门子电机车当时马力很小，只有3马力，后来美国发明大王爱迪生试验的电机车在此基础上取得了一定的进步，能达到15马力，但当时的电动机全是直流电机，只限于驱动电车。
1888年出生在南斯拉夫的美国发明家特斯拉发明了交流电动机。
它又称感应电动机，是根据电磁感应原理制成，这种电动机使用交流电，无需整流，结构简单，无火花，所以被广泛应用于家庭电器中，一半而言，交流电动机使用三相交流供电。
1902年瑞典工程师丹尼尔森首先提出同步电动机构想。
同步电动机工作原理同感应电动机一样，由定子产生旋转磁场，转速固定不变，不受负载影响。
因此同步电动机特别适用于钟表，电唱机和磁带录音机。
近二十年来，科学技术突飞猛进。
当今世界，电机的发展状况已成为衡量一个国家现代化程度的重要标志。
随着计算机技术和控制理论、电力电子技术的发展，电机调速技术得到迅速发展，使得电机的应用不再仅仅局限于工业应用，它在商业及家用设备等各个领域也获得了更加广泛的应用；而随着如稀土永磁材料Nd-Fe-B、磁性复合材料的新材料的出现，电机设计更是如虎添翼，各种高效、新型、特种电机层出不穷。
这些都极大地拓宽了电机的应用领域、丰富了电机理论，同时也给电机设计和制造工艺提出更高的要求。
1.2变频器发展概况
近年来，变频技术是一项国际家电领域全面开发和应用的高新技术，它采用新型变频器，能够将50Hz的固定供电频率转换为30-130Hz范围内的变化频率，实现电动机运转转速的自动调节，达到提高效率和节能的目的。
在上个世纪80年代初，变频器实现了商品化。
而在近20年的时间内，变频器又经历了由模拟控制到全数字控制和由采用BJT到采用IGBT进行控制的两个大发展过程。
80年代初采用的BJT的PWM变频器实现了通用化。
到了90年代初，BJT通用变频器的容量达到了600KVA,400KVA以下。
前几年主开关器件开始采用IGBT，仅三、四年的时间，IGBT变频器的单机容量己达800IVA，随着IGBT容量的扩大，通用变频器的容量也将随之扩大。
变频器主电路中功率电路的模块化，控制电路采用大规模集成电路和全数字控制技术，结构设计上采用“平面安装技术”等一系列措施，促进了变频电源装置的小型化。
另外，一种混合式功率集成器件，采用厚薄膜混合集成技术，把功率电桥、驱动电路、检测电路、保护电路等封装在一起，构成了一种“智能电力模块”这种器件属于绝缘金属基底结构，所以防电磁干扰能力强，保护电路和检测电路与功率开关间的距离尽可能的小，因而保护迅速且可靠，传感信号也十分迅速。
电力电子器件和控制技术的不断进步，使变频器向多功能化和高性能化方向发展。
特别是微机的应用，为变频器多功能化和高性能化提供了可靠的保证。
人们总结了交流调速电气传动控制的大量实践经验，并不断融入软件功能。
日益丰富的软件功能使通用变频器的多功能化和高性能化为用户提供了一种可能，即可以把原有生产机械的工艺水平“升级”，达到以往无法达到的境界，使其变成一种具有高度软件控制功能的新机种。
目前出现了一类“多控制方式”通用变频器。
例如安川公司的VS616—G5变频器就有
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