基于PLC实现的三相异步电动机变频调速控实验报告.docx
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基于PLC实现的三相异步电动机变频调速控实验报告
基于PLC实现的三相异步电动机
变频调速控制实验报告
学院：
电气与控制工程学院
专业：
电气工程及其自动化
班级：
1001
学号：
0906060124
姓名：
赵东兵
一、实验名称：
基于PLC实现的三相异步电动机七段变频调速控制系统
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：
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。
2.实验原理图
实验速度曲线如下图：
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。
它的作用是把工频电源变换成直流电源。
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。
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。
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
F200
1
启动方式：
端子控制
F411
14
（OP4）反转
F202
1
停止方式：
端子控制
F412
11
（OP5）增速
F204
2
端子调速控制
F413
12
（OP6）减速
F206
2
正反转端子脉冲给定方向
F414
7
（OP7）停止
F409
6
（OP2）运行
F410
13
（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）
DM30
0242
DM41
0790
DM31
0336
DM41
0730
DM32
0420
DM42
0650
DM33
0504
DM43
0560
DM34
0588
DM44
0470
DM35
0672
DM45
0370
DM36
0770
DM46
0270
DM6642
1142
DM6642
00～03
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
08～15
0：
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）
0.02
4.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。
8、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
20802
反转按钮
20601
三段指示
20802
停止按钮
20602
四段指示
20803
加速按钮
20603
五段指示
20804
减速按钮
20604
六段指示
20805
一段指示
20800
七段指示
20306
一段指示
20801
增速指示
20603
减速指示
20005
运行指示
20108
3、监控平台
九、程序流程图及程序清单
１.流程图
2、梯形图程序
ＰＬＣ变频器调速程序清单
LDP_On
OUT200.00
LD200.00
ANDNOTTIM000
TIM000#1
LDTIM000
PRV（62）00DM0
LDNOTTIM000
DIFU（13）200.01
LD200.01
OUT252.00
LD200.10
OR203.07
OR200.08
ANDNOT200.03
ANDNOT203.00
OUT203.07
LD200.00
OUTTR0
AND203.07
CMP（20）DM30DM0
LDTR0
LDP_LT
ORP_EQ
ANDLD
OUT201.00
LD201.00
OR203.00
ANDNOT200.03
ANDNOT203.01
OUT203.00
LD203.00
OR204.05
OUT208.00
LD203.01
OR204.04
OUT208.01
LD203.02
OR204.03
OUT208.02
LD203.03
OR204.02
OUT208.03
LD203.04
OR204.01
OUT208.04
LD203.05
OR204.00
OUT208.05
LD200.00
OUTTR0
AND203.00
CMP（20）DM31DM0
LDTR0
LDP_LT
ORP_EQ
ANDLD
OUT201.01
LD201.01
OR203.01
ANDNOT200.03
ANDNOT203.02
OUT203.01
LD200.00
OUTTR0
AND203.01
CMP（20）DM32DM0
LDTR0
LDP_LT
ORP_EQ
ANDLD
OUT201.02
LD201.02
OR203.02
ANDNOT200.03
ANDNOT203.03
OUT203.02
LD200.00
OUTTR0
AND203.02
CMP（20）DM33DM0
LDTR0
LDP_LT
ORP_EQ
ANDLD
OUT201.03
LD201.03
OR203.03
ANDNOT200.03
ANDNOT203.04
OUT203.03
LD200.00
OUTTR0
AND203.03
CMP（20）DM34DM0
LDTR0
LDP_LT
ORP_EQ
ANDLD
OUT201.04
LD201.04
OR203.04
ANDNOT200.03
ANDNOT203.05
OUT203.04
LD200.00
OUTTR0
AND203.04
CMP（20）DM35DM0
LDTR0
LDP_LT
ORP_EQ
ANDLD
OUT201.05
LD201.05
OR203.05
ANDNOT200.03
ANDNOT203.06
OUT203.05
LD200.00
OUTTR0
AND203.05
CMP（20）DM36DM0
LDTR0
LDP_LT
ORP_EQ
ANDLD
OUT201.06
LD201.06
OR203.06
ANDNOTTIM004
ANDNOT200.03
OUT203.06
LD203.06
TIM004#100
LD201.00
OR201.01
OR201.02
OR201.03
OR201.04
OR201.05
OR201.10
ANDNOTTIM001
OUT201.10
LD0.03
OR206.00
OUT200.10
LD200.10
OR201.08
OR200.08
ANDNOT200.03
OUT201.08
LD201.08
OUT11.01
LD0.07
OR206.02
OUT200.03
LD200.03
OUT10.06
LD200.10
OR200.04
ANDNOT200.03
ANDNOT200.09
OUT200.04
LD200.04
OUT11.02
LD200.04
OR200.09
ANDNOT200.05
ANDNOT203.06
ANDNOT210.00
OUT10.04
OUT206.03
LD201.10
OR201.12
OR200.05
ANDNOTTIM001
OUT200.05
LD200.05
TIM001#50
LDTIM004
OR210.00
ANDNOT200.03
OUT210.00
LDTIM004
OR210.01
ANDNOT204.00
ANDNOT200.03
OUT210.01
LD210.00
OUTTR0
AND210.01
CMP（20）DM40DM0
LDTR0
LDP_GT
ORP_EQ
ANDLD
OUT202.00
LDTR0
ANDP_LT
OUT205.00
LD202.00
OR204.00
ANDNOT200.03
ANDNOT204.01
OUT204.00
LD210.00
OUTTR0
AND204.00
CMP（20）DM41DM0
LDTR0
LDP_GT
ORP_EQ
ANDLD
OUT202.01
LDTR0
ANDP_LT
OUT205.01
LD202.01
OR204.01
ANDNOT200.03
ANDNOT204.02
OUT204.01
LD210.00
OUTTR0
AND204.01
CMP（20）DM42DM0
LDTR0
LDP_GT
ORP_EQ
ANDLD
OUT202.02
LDTR0
ANDP_LT
OUT205.02
LD202.02
OR204.02
ANDNOT200.03
ANDNOT204.03
OUT204.02
LD210.00
OUTTR0
AND204.02
CMP（20）DM43DM0
LDTR0
LDP_GT
ORP_EQ
ANDLD
OUT202.03
LDTR0
ANDP_LT
OUT205.03
LD202.03
OR204.03
ANDNOT200.03
ANDNOT204.04
OUT204.03
LD210.00
OUTTR0
AND204.03
CMP（20）DM44DM0
LDTR0
LDP_GT
ORP_EQ
ANDLD
OUT202.04
LDTR0
ANDP_LT
OUT205.04
LD202.04
OR204.04
ANDNOT200.03
ANDNOT204.05
OUT204.04
LD210.00
OUTTR0
AND204.04
CMP（20）DM45DM0
LDTR0
LDP_GT
ORP_EQ
ANDLD
OUT202.05
LDTR0
ANDP_LT
OUT205.05
LD202.05
OR204.05
ANDNOT200.03
ANDNOT204.06
OUT204.05
LD210.00
OUTTR0
AND204.05
CMP（20）DM46DM0
LDTR0
LDP_GT
ORP_EQ
ANDLD
OUT202.06
LDTR0
ANDP_LT
OUT205.06
LD202.06
OR204.06
ANDNOT200.03
ANDNOTTIM005
OUT204.06
LD204.06
TIM005#50
LD202.01
OR202.02
OR202.03
OR202.04
OR202.05
OR201.12
ANDNOTTIM002
ANDNOT200.03
OUT201.12
LD201.12
TIM002#50
LDTIM002
OR200.06
ORTIM004
OR205.00
OR205.02
OR205.01
OR205.03
OR205.04
OR205.05
ORTIM005
OR205.06
ANDNOT200.03
ANDNOT200.05
ANDNOT202.06
OUT200.06
LD200.06
ANDNOT200.05
OUT10.05
OUT206.04
LD0.06
OR206.01
ANDNOT200.03
OUT200.08
LD200.08
OR200.09
ANDNOT200.04
ANDNOT200.03
OUT200.09
LD200.09
OUT11.03
END（01）
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