PLC与变频器控制电机.pdf

目录

1实训的目的.....................................................1
2变频器控制电机.................................................3
2.1变频器的工作原理3
2.2变频器控制电机的正反转4
2.3变频器控制电机多段运行6
2.4变频器控制三台电机8
3PLC控制设计...................................................10
3.1PLC的简介10
3.2PLC控制电机的正反转12
3.3PLC控制电机多段运行13
3.4PLC控制步进电机17
4设计体会......................................................25
参考文献........................................................26

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1实训的目的

自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（ProgrammableLogic
Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世
界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号
处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量
处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能，PLC实质是一种专用于工
业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。今天的PLC不再局限
于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。电气控制
在生产生活中广泛应用，例如PLC控制电梯，电机的运行，PLC还可以控制音乐
喷泉。
变频器是运动控制系统中的功率变换器。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，能实现对交流异。当
今的运动控制系统是包含多种学科的技术领域，总的发展趋势是：驱动的交流
化，功率变换器的高频化，控制的数字化、智能化和网络化。因此，变频器作为
系统的重要功率变换部件，提供可控的高性能变压变频的交流电源而得到迅猛发
展。现在变频器多余PLC配合使用，例如PLC通过变频器控制电机的正反转、变
频运行等等。
如今PLC与变频器控制已经广泛应用于我们的生活中，为了对PLC与变频器
的控制不陌生，就有了实训，这次试训的目的是熟悉PLC和变频器，以及他们相
互配合使用控制电机的正反装以及电机的多段运行，还有PLC对步进电机的控制
的电路设计和程序设计。在实训的过程中，还可以将以前所学的关于PLC的只是
进行加深巩固实践的目的就是运用所学专业技术基础课及专业课知识，进行控制
系统设计及综合实验，使学生在综合运用专业理论方面得到实际锻炼。通过实
践，培养学生理论联系实际的能力，独立进行工程设计的能力。

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2变频器控制电机

2.1变频器的工作原理
近年来，随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的发展，生产工
艺的改进及功率半导体器件价格的降低，变频调速越来越被工业上所采用。如何
选择性能好的变频其应用到工业控制中。
2.1.1变频器的工作原理
交流电动机的同步转速表达式位：
n＝60f(1－s)/p(1)
式中n———异步电动机的转速；f———异步电动机的频率；s———电动
机转差率；p———电动机极对数。
由式(1)可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的
转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频
器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能
的调速手段。
2.1.2变频器控制方式
低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率
为0～400Hz，它的主电路都采用交—直—交电路。其控制方式经历了以下四
代。
1、U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式：
其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一
般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方
式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出
最大转矩减小。
2、电压空间矢量（SVPWM）控制方式
它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场
轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。
经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈
估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动
态的精度和稳定度。
3、矢量控制（VC）方