发布时间 : 星期五 文章用PLC和变频器实现电机的变频调速和远程控制毕业设计论文更新完毕开始阅读0f50d46d2e60ddccda38376baf1ffc4ffe47e201
表2.1 系统DP主要器件
名 称 PLC PLC 变频器 DP Interface 型 号 CPU412-2DP CPU315-2DP MM420 CP5613 备 注 自带DP口 自带DP口 外置DP通讯模块 自带DP口
地 址 2 3 5 0
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第3章 系统硬件设计
3.1 变频调速单元的构成及其功能
3.1.1 变频调速单元的构成
变频器的基本构成如图3.1所示。它由整流电路、直流中间电路、逆变电路及控制电路等部分组成。交流电源经整流、直流中间电路滤波后变成直流电源，控制电路有规律地控制逆变器的导通和截止，使之向异步电动机输出电压和频率可变的电源，驱动电机运行，整个系统是开环的。
对于速度精度和响应快速性要求较高的系统，采用图3.1的开环系统还不够，还需要由变频器主回路及电动机检测反馈信号，经运算回路综合后控制触发回路，构成一个闭环系统。根据变频器的构成与功能分析，整个系统硬件的设计由主电路的和控制电路两个部分组成。
交流电源整流电路直流中间电路逆变电路电机控制电路 图3.1 变频器的基本构成
1） 系统的主电路采用常用的典型交—直—交电源型变频器结构，由整流、滤波、 逆变三个环节构成。整流环节采用三相桥式整流模块，逆变电路功率器件采用目前应用广泛的智能功率模块IPM，中间直流环节采用加大电容滤波。
供电电路主电路控制电路电源电压检测专用PWM波形发生器整流电路滤波电路逆变电路电机人机界面PLC存储器过载检测PC通讯控制
图3.2 变频调速单元原理图
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2） 系统的控制电路主要由专用SPWM波形发生器SA4828、单片机AT89C51，键盘显示电路、故障处理电路、控制电源和PC控制部分等组成。
随着变频器产品的不断成熟，众多品牌不断竞争，使得变频器的性能不断的得到提升，功能越来越丰富，可靠性也不断的提高。纵观各种变频器，给变频器设置了如下功能：
1） 基本功能：频率的设定和显示，设定加减速时间，正反转和停止控制功能。 2） 特殊功能：低速时转矩补偿功能，在低速时由于定子压降的比例增大，造成转矩的下降，可以通过适当的提升定子电压的方法来提升转矩。
3） 保护功能：保护变频器防止在非正常状态下工作，如过电流、过载保护和变频器内部模块的保护等等功能。
4）与上位机通讯功能：通过RS232接口，建立起与上位机的通讯，以便能够进行PC通讯控制。
5） 多种运行方式功能：可以进行点动和正常运动控制
6） 减振 、降低冲击功能：通过跳跃频率的设定，可使通用变频器不能输出与负载机械设备共振的频率值，适当地对载波频率进行调节，可降低机械振动，避开机械振动。另外，在变频器上电后，通过启动键方便启动变频器，通过连击加、减键可以方便的改变运转频率。
3.1.2 变频器的选择与参数设定
随着变频器性能价格比的提高，交流变频调速已应用到许多领域，由于变频调速的诸多优点，使得交流变频调速在得到广泛应用。在本设计中起停的速度控制由变频器来控制。本设计采用西门子MICROMASTER 420。MICROMASTER 420是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列。本系列有多种型号，额定功率范围从7.5KW到90KW，可供用户选择。
在采用变频器的出厂设定功能和缺省设定值时，MICROMASTER 420变频器特别适合用于水泵和风机的驱动。本变频器由微处理器控制，并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）作为功率输出器件。因此，它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性，其脉冲宽度调制的开关频率是可选的，因而降低了电动机的运行噪声。全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。
MICROMASTER系统参数的简要介绍：
变频器的参数只能用基本操作面板（BOP-2）或者通过串行通讯接口进行修改。用BOP-2可以修改该和设定系统参数，使变频器具有期望的特性，例如，斜坡时间，最小和最大频率等。钻子的参数号和设定的参数值在五位数字的LCD（液晶显示，可选件）
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上显示。
变频器的参数有三个用户访问级：即标准访问级，扩展访问级和专家访问级。访问的等级由参数0003来选择。对于大多数应用对象，只要访问标准级（P0003=1）和扩展级（P0003=2）参数就足够了。而第四访问级的参数只是用于内部的系统设置，因而是不能修改的。只有得到了授权的人的允许才能修改。
本系列变频器本身无DP通讯口，通过一块DP通讯模块卡在变频器前操作面板上来实现DP通讯，该模块上有拨码开关用于设置DP地址。在STEP7软件的硬件组态中，DP从站里没有变频器选项，通过将MM420系列变频器GSD（类说明和DP驱动）文件导入后就有该变频器的选项了。
表3.1 常用参数表
参数号 参数名称 缺省值 Level DS QC r0000 P0003 P0004 P0010 驱动装置只读参数的显示值 用户的参数访问级 参数过滤器 调试用的参数过滤器 - 1 0 0 1 1 1 1 - CUT CUT CT - N N N 变频器通过DP通讯模块挂在主站S7-400上，在硬件组态时，系统会自动分配通讯字地址给变频器，通讯字为16位，分为控制字和状态字，控制字用于发指令控制变频器，状态字用于反应变频器的工作状态。
变频器驱动一台变频电机，变频电机的轴上装有旋转编码器，旋转编码器的脉冲信号送至S7300中的FM350高速记数模块检测转速。变频器在程序中设有两种控制方式：开环和闭环，开环控制模式时，变频器的转速直接由PLC发出的频率信号（0~50Hz）确定；闭环模式时，PLC给出转速设定值，与旋转编码器检测的速度信号比较，经PID运算后控制变频器转速。(由于电源通断的顺序问题，可能有时变频器会处于报错状态而通讯不上，只要按一次变频器上的Fn键即可恢复) 变频器DP设置：
具体的操作步骤：
1）在STEP7编程软件中先组建Profibus-DP网：PROFIBUS（1）； 2） 并定义CPU412-2DP为主站：DP Master System(1)；
3） 导入MM420系列变频器GSD文件，此操作使STEP7能识别变频器并声明数据格式；
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