河南机电高等专科学校课程设计报告书
课程名称：《交流调速系统与变频器应用》课题名称：起重机大、小车行走驱动系统设计系部名称：自动控制系
专业班级：电气自动化103班
姓名：胡永辉
学号：101415331
2012年6月15日
设计任务书
设计目的：
设计一个起重机大车和小车变频调速控制系统：大车两台电机，小车一台电机。电机速度选择均有高中低三档。控制大车两台电机的前后行驶，前后极限位置设有极限开关。控制小车电机的左右行驶，左右极限位置设有极限开关。
设计要求：
1、采用西门子S7-200PLC和MM440变频器。
2、大车和小车高中低三段速度对应电机的供电频率分别为50Hz、40Hz和30Hz。
3、要求就地和远程控制，采用力控组态软件进行远程控制。
4、论文采用A4纸，在“页面设置/页边距”中设置参数为：上3 cm，下3 cm，左3 cm，右3 cm，装订0 cm，页眉2.5 cm，页脚2.5 cm。在“页面设置/文档网格”中设置“只指定行网格”和每页“33”行。
5、正文字号和字体：汉字：各章标题和目录、摘要、谢辞、参考文献、附录等部分的标题用小3号黑体；各节标题用4号黑体；各条标题、各款标题用小4号黑体，正文段落文字小4号宋体；图题和表题用5号宋体，表格内和插图中的文字一般用5号宋体，根据需要在保证清楚的前提下也可用更小号的字体；页眉和页码用小5号字。英文：英文字体和数字采用TIMES NEW ROMAR字体，与中文混排的英文字体应与周围的汉字大小一致。
目录
一、设计思路、方案选择；
二、绘制控制系统电气原理图。（包括变频器及PLC硬件电路、I/O 地址分配）；
三、PLC软件设计；
四、程序调试；
五、力控组态调试；
六、心得体会；
附录1、参考文献
附录2、程序清单
附录3、变频器参数
一、设计思路方案选择
1.1设计思路
起重机的电机驱动主要有起升机构，大车，小车行走机构电机主要采用线绕式异步电动机及鼠笼式异步电机。尤其是行走机构一般采用鼠笼式异步电机，启动时冲击电流大，设备冲击严重，影响设备使用寿命及定位精度。
近年来随着变频器技术的发展，其可靠性大大提高，生产成本降低，以及优越的启动控制特性，在各种行业得到了广泛的应用。在起重机的升起机构中采用变频器驱动后，就可以用鼠笼式异步电机取代绕线式异步电动机。鼠笼式异步电机结构简单，防护等级高，维护动作量小，可控性高，适合在较恶劣环境下工作。
由于变频器在驱动时，频率和电压都是按一定比例一定频率逐步上升或下降，因此使电机启动冲击电流小，速度变化非常平稳，操作人员操作非常舒适。起升，行走定位也比较准确，提高了生产效率。
1.2 方案选择
根据起重机驱动的特性和技术有要求，采用带测速反馈接口的MM440系列变频器作为起升机构的电机驱动，MM440作为大、小车行走机构的电机驱动，MM440是一种通用型矢量控制变频器，功能强，价格低，能够充分满足行走机构的要求。
起重机大车运行方向有前后，小车运行方向有左右要求，根据运行需要分为1-3档，采用一台三相异步电动机。起重机整个电气系统有S7-200系列PLC控制，变频器通过开关量端子接受PLC控制信号。
二、绘制控制系统电气原理图
2.1系统原理图：
图1 大车行走驱动原理图
图2 小车行走驱动原理图2.2 系统连接图
图3 大车行走驱动连接图
图4 小车行走驱动连接图2.3 I/O地址分布
三、PLC软件设计
3.1 USS协议指令
3.1.1 USS-INIT指令
USS-INIT主要应用于允许和初始化或禁止MICROMASTER变频器通信。指令格式如图5所示：
图5
该指令各点的介绍：
EN:当EN输入接通时，每一次扫描均执行该指令。
Mode：选择不同的通信协议。
Baud：设置波特率。
Active：指示哪个变频器激活。
3.1.2 USS-CTRL指令
USS-CTRL指令用于控制激活的MICROMASTER变频器。指令格式如图6所示：
图6
该指令各点的介绍：
EN：接通使能USS-CTRL。
RUN：指示变频器是否接通。
Resp-R:位应答来自于变频器的相应。
F-ACK：位用于应答变频器的相应。
DIR:位指示变频器应向哪个方向运动。
Drive：是MICROMASTER的变频器的地址。
Dype:选择变频器的类型。
Speed_SP:变频器的速度。
Error：错误字节。
Status：变频器返回的状态字的原始值。
Speed：变频器的速度。
RUN-EN：指示变频器是运行还是停止。
D-Dir:指示变频器运行的方向。
Inhibit：指示变频器禁止位的状态。
Fault：指示故障位的状态。
四程序调试
首先，给计算机，PLC等设备供电，然后将程序下载的PLC中，打开软件的监视环境，依次打开I1.0-I1.5各个I/O开关，观察大车和小车在不同的频率下的运行状态及它们的启停控制。同时可以通过状态环境更加形象直观地观察大车、小车电动机的并运行状态。
五力控组态调试：
5.1 设备组态设置
点击I/O设备组态，选择PLC仿真驱动，设置相关参数：图7：
5.2 I/O数据组态
设置大小车电动机正向启动、反响启动，低、中、高三段速度切换开关，为数字量，转速为模拟量。分别给出寄存器地址
图8
5.3组态显示画面
图9
六、心得体会；
在选择起重机后，自己想了好久还是对这一个课程设计有一点陌生。我这时知道自己在面临一个挑战，那我只有接受它。在写课程设计时，我深有体会变频器是一个大综合，里面的内容有很多，例如：电机，PLC等等。我认为这个课程设计不好写。
现在起重机采用变频器驱动后使整机性能有了较大的提高，在很多生活方面有很大的用处。变频器自身保护功能非常齐全;变频器还具有限流作用,有利于其它设备的正常运。
经过一个星期的课程设计，让我充分认识到了自己在学习和实践中的不足
这次课程设计也正好锻炼我这一点，这是非常宝贵的。
对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！
同时也要感谢我的授课老师田老师！
附录1、参考文献
（1）变频器原理与应用国防科技大学出版社杨一平著
（2）变频器及其控制技术机械工业出版社肖朋生张文王建辉著
（3）交流调速系统与变频器应用机械工业出版社田效伍著
附录2、程序清单
附录三、变频器参数
燕山大学 课程设计说明书 题目： PLC与变频器实现电机正反转控制 学院 (系)：电气工程学院 年级专业： 11级计算机控制1班 学号： 学生： 指导教师：海滨爽 教师职称：
目录 目录﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍4 摘要﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍5 第一章概述﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍6 1． 1PLC和MM440变频器控制电动机的发展前景﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍6 1．2变频器的分类﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍7 1．3本课题的意义﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍8 第二章应用器件的介绍 2．1 PLC的工作原理和结构﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍9 2．2 变频器的工作原理及其组成结构﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍11 2. 3 A/D转换器工作原理﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍12 第三章相关参数的设置﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍13 3．1 MM440快速调制参数设置﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍13 3. 2 MM440数字输入控制端口参数﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍15 3. 3 PLC数字量模拟量的输入输出约定﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍ 20 3. 4 恢复出厂设置﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍20 第四章硬件电路和软件电路的设计﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍15 4.1总体结构设计图﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍16 4.2外部设备的接线图﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍19 4.3软件编程设计﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍20 ﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍20 3．4．2 ﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍21 第四章总结﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍26 附录﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍27 参考文献﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍30
Elite系列工程型变频器的应用实例介绍 前言 Elite系列变频器是施耐德电气最新推出的高性能工程型变频器产品，主要应用于要求精确控制力矩和速度的高级别应用场合。例如： ·要求精确运动控制和停止/悬停能力的起重机、电梯、升降机。 ·精确控制非常关键的纸张加工机械和轧钢机。 ·以精确传输和产品定位为基本要求的物料输送/指示。 ·以及其他工程应用场合。 其主要特点有： 一种变频器适用于所有的应用场合 ·开环模式控制用于一般工业场合，如输送机、挤压机、搅拌机以及正排量泵等。 ·闭环矢量控制对提升或抓举应用进行精确控制，如起重机、电梯、卷扬机以及升降机等。控制灵活性 ·可通过显示组件或计算机/PLC进行设置和操作。 ·数量众多的可配置的控制输入和输出口： 7个数字输入口/2个模拟输入口/1个光纤输入口， 3个数字输出口/2个模拟输出口/1个光纤输出口。 ·串口通信- RS485/RS232标准： 支持的软件协议包括Modbus、DeviceNet、Interbus、Remote I/OTM等等。·PID过程控制器 ·在Windows下运行的Vy sta?软件可允许在特定场合对变频器进行自定义设置。 优异性能
·开环模式提供多种不等的电机速度，最小可低于1赫兹。 ·闭环矢量控制用于高性能要求的场合，即零速度下提供250%的力矩。 适用于苛刻的工业环境 ·IP54封装保证苛刻环境下的运行可靠性。 ·适应高达50℃的环境温度等级。 认证及核准 ·Ultradrive Elite 内置滤波器，完全符合EMC标准，即无需附加的滤波器。 ·符合主要的国际标准，包括BS EN61010-1、AS/NZS 2064-1、BS EN61800-3。 ·依照AS/ZNS（ISO）9001：1994质量管理标准设计制造。 VYSTA工程软件介绍 增强的性能 ·Vysta? for Windows软件可以针对特定应用对变频器的配置进行定制。 ·配置系统控制程序，如多速度、多加速度应用场合，起重机控制，多泵系统和卷扬机。·Elite Series交流电机变频器可以存储多个Vysta应用程序。这样，一台标准变频器可以变成一台起重机专用变频器，只需选择合适的程序即可。 ·Vysta软件支持包括：全面的程序帮助菜单，在线网络支持以及内部培训课程。 超乎寻常的灵活性 ·Vysta软件是一个基于Windows的编程平台，它对用户非常友好，且十分灵活，能够使用拖放技术简化配置。 ·独一无二的图形化用户界面（GUI），可以简化变频器编程。
长安大学交流调速课程设计
一．摘要 变频调速是一种新兴的技术，将变频调速技术用于供水控制系统中,具有高效节能、水压恒定等优点。随着社会经济的发展，绿色、节能、环保已成为社会建设的主题。对于一个城市的建设，供水系统的建设是其中重要的一部分，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到居民的生活质量。近年来，随着自动化技术、控制技术的发展，以及这些技术在供水系统的应用，高性能、高节能的变频恒压控制的供水系统已成为现在城市供水管理的必然趋势。本次课程设计采用CPM1A PLC控制器结合富士变频器控制两台水泵的各种转换，实现变频恒压供水系统的功能，并且实现故障转换与报警等保护功能，使得系统控制可靠，操作方便。 二．设计要求 一楼宇供水系统，正常供水量为30m3/小时，最大供水量40m3/小时，扬程24米。采用变频调速技术组成一闭环调节系统，控制水泵的运行，保证用户水压恒定。当用水量增大或减小时，水泵电动机速度发生变化，改变流量，以保证水压恒定。 要求设计实现： ⑴设二台水泵。一台工作，一台备用。正常工作时，始终由一台水 泵供水。当工作泵出现故障时，备用泵自投。 ⑵二台泵可以互换。 ⑶给定压力可调。压力控制点设在水泵出口处。
⑷具有自动、手动工作方式，各种保护、报警装置。采用OMRON CPM1A PLC、富士变频器完成设计。 三．方案的论证分析 传统的小区供水方式有： ⑴恒速泵加压供水方式 该方式无法对供水管网的压力做出及时的反应，水泵的增减都依赖人工进行手工操作，自动化程度低，而且为保证供水，机组常处于满负荷运行，不但效率低、耗电量大，而且在用水量较少时，管网长期处于超压运行状态，爆损现象严重，电机硬起动易产生水锤效应，目前较少采用。 ⑵气压罐供水方式 气压罐供水具有体积小、技术简单、不受高度限制等特点，但此方式调节量小、水泵电机为硬起动且起动频繁，对电器设备要求较高、系统维护工作量大，而且为减少水泵起动次数，停泵压力往往比较高，致使水泵在低效段工作，也使浪费加大，从而限制了其发展。 ⑶水塔高位水箱供水方式 水塔高位水箱供水具有控制方式简单、运行经济合理、短时间维修或停电可不停水等优点，但存在基建投资大，占地面积大，维护不方便，水泵电机为硬起动，启动电流大等缺点，频繁起动易损坏联轴器，目前主要应用于高层建筑。 综上所述，传统的供水方式普遍不同程度的存在浪费水力、
信息与电气工程学院 课程设计说明书（2016/2017学年第一学期） 课程名称：可编程控制器应用 题目：PLC控制变频器 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 设计周数： 设计成绩： 2017 年9月29日
一、课程设计的目的 1.1通过本次对PLC监控系统的设计，使我们加深了对PLC（可编程逻辑控制器）的认识。特别是对西门子S7-200型PLC的深入了解。把我们从书本上学到的知识与实践很好地结合起来。随着人民生活水平的提高，PLC自动化控制被广泛应用于各种控制领域。然而在不同的应用中，客户对控制的需求千差万别，在一些对控制系统资源要求较高、控制功能要求复杂的应用中，PLC一般能很好的满足实际生产的多方面需求。所以，学好PLC技术，并能够灵活地应用于各个领域，是我们今后从事PLC研究、开发和运用所必备的。理论应密切联系实际。 1.2进一步熟悉监控组态软件图形开发环境和运用环境的使用；依据仿真驱动程序创建组态实时数据库、建立实时趋势，掌握复杂对象的组态和脚本语言的运用方法.；设计此工程系统；掌握组态软件在工程上的使用方法；最终能够实现上位机与下位机的连接。 二、课程设计的主要任务 2.1按照接线说明，将上位机与PLC（RS232-485）连接；PLC与变频器连接；变频器与电机 连接。（变频器与PLC接线：变频器3、4 分别接PLC的模拟模块V0和M0，9接PLC地（M）5、6分别接PLC输出端Q0.4和 Q1.1，5是启动，6是正反转2。） 2.2上位机监控界面设计。包括： 2.2.1电机、变频器、计算机、PLC； 2.2.2启动、停止、正转、反转、升频、降频等按钮的设置； 2.2.3初始频率值的设定，启停值设定； 2.3编写PLC温度控制程序。 2.4设置变频器参数P700和P1000设置为2。 2.5 进行上下位机连接。包括： 2.5.1 设置PLC的I/O驱动； 2.5.2 定义数据库变量，包括电机的升降频，正反转，给定频率变量； 2.5具体控制如下： 2.5.1 PLC与上位机的通讯，下载程序。 2.5.2启动计算机的监控画面，输入初始频率值。然后写入1，则电机启动；写入非1 的数，则电机停止。 2.5.3 点击不同按钮实现对改变电机不同状态。
洛阳理工学院 课程设计 课程名称： 设计课题： 系别： 班级： 学号： 姓名：
目录 摘要 (3) 前言 (3) 一、变频调速技术及其在空调系统中的应用 (3) 二、变频调速技术实验研究及其应用分析 (6) 三、交流变频调速技术的优势与应用 (11) 四、变频调速系统的发展现状与前景展望 (13) 五、课程设计心得体会 (16) 六、参考文献 (16)
变频调速技术的应用现状和发展 摘要：介绍了目前变频调速领域研究的热点问题，分析了最新技术发展对变频调速系统产业化所带来的影响，并对变频调速系统的发展前景进行了预测。简要介绍了变频调速技术，对变频调速器的用途和性能优点做了概括总结，比较详细地论述了变频调速器应用在空调系统中的节能的基本原理，并对其自动控制方法做了简单介绍.重点分析了与阀门调节相比，变频调速器的节能效果，从变频调速的基本原理开始，讨论了电动机调速与节能的关系，根据实验数据，结合生产实践中大量使用的风机、水泵进行分析，指出变频调速有利于节能及其它优势，并结合相关实例说明了使用变频技术带来的经济效益。 Abstract: This paper describes the current research in the field of frequency control hot issues, analyzing the latest technological developments on the frequency control system, the impact of industrialization, and Frequency Control System briefly introduced the development prospects of Frequency Control Technology,, a more detailed exposition of the frequency converter used in air-conditioning system in the basic principles of energy-saving, and its automatic control method made a brief introduction. focus on analysis, compared with the valve control, frequency conversion governor of energy-saving effect, from the basic principle of frequency conversion began to discuss the relationship between motor speed and energy saving, according to the experimental data, combined with production practice that is conducive to energy-saving frequency control, and other advantages, combined with the use of relevant examples of the benefits of inverter technology . 前言 当前全球经济发展过程中，有两条显著的相互交织的主线：能源和环境。能源的紧张不仅制约了相当多发展中国家的经济增长，也为许多发达国家带来了相当大的问题。能源集中的地方也往往成为全世界所关注的热点地区。而能源的开发与利用又对环境的保护有着重大影响。全球变暖、酸雨等一系列环境灾难都与能源的开发与利用有关。 能源工业作为国民经济的基础，对于社会、经济的发展和人民生活水平的提高都极为重要。在高速增长的经济环境下，中国能源工业面临经济增长与环境保护的双重压力。有资料表明，受资金、技术、能源价格的影响，中国能源利用效率比发达国家低很多。 对能源的有效利用在我国已经非常迫切。作为能源消耗大户之一的电机在节能方面是大有潜力可挖的。我国电机的总装机容量已达4亿千瓦，年耗电量达6000亿千瓦时，约占工业耗电量的80%。我国各类在用电机中，80%以上为0.55-220kW以下的中小型异步电动机。我国在用电机拖动系统的总体装备水平仅相当于发达国家50年代水平。因此，在国家十五计划中，电机系统节能方面的投入将高达500亿元左右，所以变频调速系统在我国将有非常巨大的市场需求。 一、变频调速技术及其在空调系统中的应用 90年代以来，随着大功率晶体管技术发展、大规模集成电路和计算机技术的突飞猛进，交流电机的变频调速技术已日趋完善，在各行各业得到了广泛的应用.尤其在暖通空调领域，这一新技术在我国也开始推广应用，实践证明节能效益显著.
目录 1 设计思路、方案选择 (1) 2 控制系统电气原理图 (1) 3 软件设计 (3) 4 程序调试 (3) 4.2 程序调试 (4) 5 力控组态及调试 (4) 5.1 力控组态： (4) 5.2 组态调试： (5) 6 心得体会； (6) 7 参考文献 (6) 8 附录1、程序清单 (7) 9 附录2、变频器参数 (15)
1 设计思路、方案选择 设计四台电机构成的变频调速同步控制系统：四台电机速度可以同步升降，也可以微调，1#电机微调其他电机同步微调，2#电机微调1#不同步微调，其他电机须同步微调，3#电机微调1#和2#不同步微调，4#电机同步微调，4#电机微调，其他电机均不同步微调。 采用西门子S7-200PLC和MM440变频器。每台电机设有启动/停止按钮和速度微升/微降按钮。每台电机设有单机/同步选择开关。采用力控组态软件进行远程控制 2 控制系统电气原理图 图2-1变频器主电路
图2-2 PLC硬件电路
图2-3 I/O地址分配 3 软件设计 控制系统的软件设计基于以下原则： 1.程序模块化、结构化设计、其中负荷分配、速度增减、初始化、紧纸、速比计算、校验、数据发送、接收等功能由子程序完成，这样结构程序较为简洁。 2.程序采用循环扫描的方式对传动点进行处理，简化程序，提高程序执行效率。 3.采用中断子程序进行数据的发送、接收；确保数据准确快速的传输。 4.必要的软件保护措施，以免造成重大机械损害。该程序通用性强，可移植性好，使用不同的变频器时，只需要进行相应协议的格式定义，即对数据发送、接收、校验程序作相应修改即可满足纸机运行的需要。 4 程序调试 4.1 程序设计 1.在编写程序时，我们分别为就地控制和远程控制设置了启停，同步增减，微调增减的开关量控制，并为其分配了I/O地址
变频器在纺织行业的应用案例 1、交流变频调速的特点 1.1 减少功耗降低成本 纺织厂离不开空调设备。当空调电机使用变频调速器控制后，降低了功耗，大大节省了用电支出。据某公司提供的数据，全年12台空调机可节电24余万元，空调用电单耗平均下降了6、7个百分点。 1.2 简化了机构提高了性能 通过PLC可编程序控制器或工控机的控制，再经变频调速器实现多电机的同步协调运转。根据生产工艺曲线控制各机构的运动，进而简化了机构。比如粗纱机利用交流变频调速，去掉了锥轮变速机构，从而克服了锥轮变速皮带打滑变速不准的问题。 而对于细纱机来说，由于利用变频调速器去掉了成形机构中的成形凸轮，进而克服了由于成形凸轮所造成的桃底有停顿、桃顶有冲击的现象。使得细纱卷形状良好。以便于下一道工序的高速退绕。同时利用变频调速器控制主电机的变速来控制锭子的转数，使得细纱在大中小纱时转速在变化，以减少纱的断头率。 2、交流变频技术的应用 变频器控制的纺织机械所用的交流电机主要分为两类。一类就是常用的Y系列的交流异步电机。这种电机主要应用于调速精度要求不高、调速范围不大的纺机上。而另一类为交流变频调速专用异步电机。主要用于调速精度要求高、调速范围大的机器上。 下面介绍一下不同形式的变频器。 （1）用变频器开环控制异步电机调速称为V/F形式。这种方式电路简单、可靠。但调速范围在10：1范围以内，调速精度较低2% ~ 5%，并且低速性能不理想。因此多用于针织机或要求不高的纺织机械上。 （2）采用无速度传感器矢量控制变频器。其有优良的低速特性。电路结构简单，可靠性高。同时还具有较好的加减速特性、转矩特性以及电流限制特性等。调速精度可达0.1%。调速范围在20：1范围以内。较适合印染机械的调速等。 （3）采用带速度反馈的矢量变频控制异步电机，闭环变频调速，又称交流伺服电机。调速范围可达100：1。为了提高变频器开关频率，应用功率绝缘栅双极型晶体管（IGBT）取代一般的大功率管（GTR）。可实现高频响应、高精度、智能化。适用于调速要求较高且恒张力、恒线速的分条整经机、浆纱机、热定型机以及化纤长丝纺纱设备等。 在一些设备上，如巴马格高速的卷绕头以及DLENES高速的热辊等部件，将所需电气元件与变频器及控制面板与卷绕头机械部分合为一体，更是减少了体积，增强了可靠性。 3、变频调速器在纺织中的应用实例
课程设计(论文) 基于PLC的变频调速系统设计 Design of variable frequency speed regulation system based on PLC 学生姓名王超 学院名称信电学院 学号20110501121 班级11电气 1 专业名称电气工程及其自动化 指导教师曹言敬 2014年12月15日
摘要 本文主要介绍了本人与本组同学研究和设计基于可编程控制器的变频调速系统的若干成果，在本次的设计中，我们的设计系统主要由PLC、变频器、电动机等几部分组成。经过本次设计和研究，使我对所有器件有了新的认识，尤其对PLC有了更多的了解：PLC 是能进行行逻辑运算，顺序运算，计时，计数，和算术运算等操作指令，并能通过数字式或模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程的工业计算机。首先我们查阅各个器件的资料，先对其有个明确的认识，然后通过老师的指点明白了整个系统的大概工作原 理框图后，通过学习资料与老师指点将硬件设备连接成功。 本文综合应用电子学与机械学知识去解决基于可编程控制器的变频调速系统，本次设计选用三相异步交流电机，而PLC和交流电机无论在工业还是生活中都是应用最广，因此本次设计具有相当的实用价值。 关键词：PLC；变频器；三相异步电动机
目录 第一章绪论 (2) 第二章系统的功能设计分析和总体思路 2.1系统功能设计分析 (3) 2.2系统设计的总体思路 (3) 第三章PLC和变频器的型号选择 3.1 PLC的型号选择 (4) 3.2变频器的选择和参数设置 (4) 3.2.1变频器的选择 (4) 3.2.2变频调速原理 (5) 3.2.3变频器的工作原理 (5) 3.2.4变频器的快速设置 (5) 第四章硬件设计以及PLC编程 4.1开环控制设计以及PLC编程 (9) 4.1.1硬件设计 (9) 4.1.2PLC软件编程 (9) 4.1.3开环控制的PLC程序 (11) 第五章实验调试和数据分析 5.1PID参数整定 (15) 第六章总结和体会 (16) 致谢 (17) 参考文献 (18) 附录 (19)
应用案例 开关启停、旋钮调速 1、接线： 按图一所示的电路，连接空气开关、电源，检查接线无误后，合上空气开关，变频器上电，键盘数码管显示0.0。 关掉电源，电源指示灯熄灭后，再连接电机、起停开关、电位器、频率表（0～10V电压表头）等，变频器和电动机接地端子可靠接地，并仔细检查。 图一开关启停、旋纽调速接线图 2、参数设定： F1.01出厂值为0，设定为1 F1.02出厂值为0，设定为1 按电机名牌设定电机参数：F1.21、F5.00～F5.04 查看F1.00的参数，旋转电位器，数码管显示的参考输入从0.0～50.0跟随电位器变化。 3、运行： 合上起停开关，变频器运行指示灯亮，输出频率从0.0Hz到达电位器设定频率。调节电位器，改变电动机转速。
按纽启停、旋钮调速 1、接线： 按图二所示的电路，连接空气开关、电源，检查接线无误后，合上空气开关，变频器上电，键盘数码管显示0.0。 关掉电源，电源指示灯熄灭后，再连接电机、启动按钮、停车按钮、加速按钮、减速按钮、频率表（0～10V电压表头）等，启停按钮、加减速按钮都是常开按钮。变频器和电动机接地端子可靠接地，并仔细检查 图二按纽启停、按钮调速接线图 2、参数设定： F1.01出厂值为0，设定为4 F2.30出厂值为0，设定为2 按电机名牌设定电机参数：F1.21、F5.00～F5.04 3、运行： 按一下启动按钮，变频器运行指示灯亮，输出频率显示0.0，按下加速按钮并保持，变频器输出频率上升，电机转速升高；松开加速按钮，变频器输出频率保持不变。按下减速按钮并保持，变频器输出频率下降，电机转速降低；松开减速按钮，变频器输出频率保持不变。按一下停车按钮，变频器停车，运行指示灯灭。
目录 1三相异步电动机基本原理 (1) 1.1电动机的结构及原理 (1) 1.1.1 电动机的结构 (1) 1.1.2工作原理 (3) 2异步电动机的机械特性 (4) 2.1 固有机械特性 (4) 2.2 人为机械特性 (5) 2.2.1降低定子电压的人为特性 (5) 2.2.2增加转子电阻时的人为特性 (5) 2.2.3改变定子频率时的人为特性 (5) 3电动机的调速指标 (7) 4 异步电机的变频调速 (8) 5具体调速的设计 (10) 6结论 (11) 7设计体会 (12) 参考文献 (13)
摘要 原理是当定子三绕组通三相对称电流后，定转子产生旋转磁场，根据右手定则，转子绕组产生感应电动势，由于绕组是闭合的，所以产生感应电流，根据左手定则，转子绕组相当于空间绕组，进而产生电磁转距，合成磁转距大于阻转距时，电机起动 重点是三相异步电动机变频调速，一方面当f1＜fN时，为恒转矩调速，转矩不变，额定转速降低，增大起动转矩Tst，另一方面当f1＞fN时，为恒功率调速，调速前后功率不变，额定转速升高，减小启动转矩Tst。变频调速可以实现宽范围内的平滑调速，变频调速电机以简单的结构、优良的调速性能、较高的调速比，应用越来越广泛 关键字：恒转矩调速;恒功率调速;三相异步电动机。
1.三相异步电动机的基本原理 当定子三绕组通三相对称电流后，定转子产生旋转磁场，根据右手定则，转子绕组产生感应电动势，由于绕组是闭合的，所以产生感应电流，根据左手定则，转子绕组相当于空间绕组，进而产生电磁转距，合成磁转距大于阻转距时，电机起动。 1.1电动机的结构及原理 1.1.1结构 三相异步电动机的种类很多，可是三相异步电动机结构基本是相同的，它们都由定子和转子这两大基本部分组成，在定子和转子之间具有一定的气隙。此外，还有端盖、轴承、接线盒、吊环等其他附件 结构如下图： 图1-1-1-1 封闭式三相笼型异步电动机结构图 1—轴承；2—前端盖；3—转轴；4—接线盒；5—吊环；6—定子铁心； 7—转子；8—定子绕组；9—机座；10—后端盖；11—风罩；12—风扇 (1)、定子 定子铁芯:导磁和嵌放定子三相绕组:0.5mm硅钢片冲制涂漆叠压而成;内圆均匀开槽;槽形有半闭口、半开口和开口槽三种：适用于不同电机。 定子绕组：定子绕组是三相电动机的电路部分，三相电动机有三相绕组，通入三相
目录 一、变频器的概述............................................................................................ 错误!未指定书签。 1.1变频器的发展前景.............................................................................. 错误!未指定书签。 1.2变频器的组成与分类.......................................................................... 错误!未指定书签。 1.3变频器的基本原理.............................................................................. 错误!未指定书签。 二、变频器的设计要求.................................................................................... 错误!未指定书签。 三、变频器的主要参数的选取和设计............................................................ 错误!未指定书签。 3.1交流侧阻容吸收环节R、C的选择................................................... 错误!未指定书签。 3.2整流二极管的选择.............................................................................. 错误!未指定书签。 3.3平滑滤波电容C’的选择................................................................... 错误!未指定书签。 3.4的选择.................................................................................................. 错误!未指定书签。 四、变频器主电路的设计................................................................................ 错误!未指定书签。 4.1整流电路和上电缓冲电路.................................................................. 错误!未指定书签。 4.2逆变电路.............................................................................................. 错误!未指定书签。 4.3驱动电路.............................................................................................. 错误!未指定书签。 4.4开关电源电路...................................................................................... 错误!未指定书签。 五、变频器控制电路的设计............................................................................ 错误!未指定书签。 5.1保护采样电路...................................................................................... 错误!未指定书签。 5.2微机处理芯片电路.............................................................................. 错误!未指定书签。 5.3变频器的控制方式选择...................................................................... 错误!未指定书签。 六、个人小结 (16) 七、参考文献............................................................................................................................ (17)
目录 1.交流变频调速技术概述-------------------------------------------------------1 1.1变频调速技术的发展概况-----------------------------------------------1 1.2 常见变频器-----------------------------------------------------------------3 1.3 变频调速的特点、应用-------------------------------------------------3 2变频器的调速原理--------------------------------------------------------------4 3. 变频器调速设计----------------------------------------------------------------5 3.1三菱FR-500 技术参数--------------------------------------------------6 3.2开关控制变频器多段速度控制----------------------------------------6 3.3 PLC控制变频器多段速度运行-----------------------------------------8 3.4变频器内部程序控制-----------------------------------------------------12 4.设计小结---------------------------------------------------------------------------14 5.参考文献---------------------------------------------------------------------------15
河南机电高等专科学校课程设计报告书 课程名称：《交流调速系统与变频器应用》课题名称：起重机大、小车行走驱动系统设计系部名称：自动控制系 专业班级：电气自动化103班 姓名：胡永辉 学号：101415331 2012年6月15日
设计任务书 设计目的： 设计一个起重机大车和小车变频调速控制系统：大车两台电机，小车一台电机。电机速度选择均有高中低三档。控制大车两台电机的前后行驶，前后极限位置设有极限开关。控制小车电机的左右行驶，左右极限位置设有极限开关。 设计要求： 1、采用西门子S7-200PLC和MM440变频器。 2、大车和小车高中低三段速度对应电机的供电频率分别为50Hz、40Hz和30Hz。 3、要求就地和远程控制，采用力控组态软件进行远程控制。 4、论文采用A4纸，在“页面设置/页边距”中设置参数为：上3 cm，下3 cm，左3 cm，右3 cm，装订0 cm，页眉2.5 cm，页脚2.5 cm。在“页面设置/文档网格”中设置“只指定行网格”和每页“33”行。 5、正文字号和字体：汉字：各章标题和目录、摘要、谢辞、参考文献、附录等部分的标题用小3号黑体；各节标题用4号黑体；各条标题、各款标题用小4号黑体，正文段落文字小4号宋体；图题和表题用5号宋体，表格内和插图中的文字一般用5号宋体，根据需要在保证清楚的前提下也可用更小号的字体；页眉和页码用小5号字。英文：英文字体和数字采用TIMES NEW ROMAR字体，与中文混排的英文字体应与周围的汉字大小一致。
目录 一、设计思路、方案选择； 二、绘制控制系统电气原理图。（包括变频器及PLC硬件电路、I/O 地址分配）； 三、PLC软件设计； 四、程序调试； 五、力控组态调试； 六、心得体会； 附录1、参考文献 附录2、程序清单 附录3、变频器参数
《电气控制与PLC》课程 设计说明书 基于PLC的变频调速系统设计 The variable frequency speed regulation system based on PLC design 学生姓名 学生学号 学院名称 专业名称电气工程及其自动化 指导教师 20111
3年2月日
摘要 本文主要介绍了研究和设计的基于可编程控制器的变频调速系统的成果，在本次的设计中，我的设计系统主要由PLC、变频器、电动机等几部分组成。经过本次设计和研究，使我对所有器件有了新的认识，尤其对PLC有了更多的了解：PLC是能进行行逻辑运算，顺序运算，计时，计数，和算术运算等操作指令，并能通过数字式或模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程的工业计算机。首先我们查阅各个器件的资料，先对其有个明确的认识，然后通过老师的指点明白了整个系统的大概工作原理框图后，通过学习资料与老师指点将硬件设备连接成功。本文综合应用电子学与机械学知识去解决基于可编程控制器的变频调速系统，本次设计选用三相异步交流电机，而PLC和交流电机无论在工业还是生活中都是应用最广，因此本次设计具有相当的实用价值。 关键词PLC；变频器；电动机；调速
目录 1 引言 (1) 1.1 概述 (1) 1.2设计内容 (1) 2 系统的功能设计分析和总体思路 (2) 2.1 系统功能设计分析 (2) 2.2 系统设计的总体思路 (2) 3 PLC和变频器的选择 (3) 3.1PLC的概述 (3) 3.1.1 PLC的基本结构 (3) 3.1.2 PLC的工作原理 (4) 3.1.3PLC的型号选择 (5) 3.2变频器的选择和参数设置 (6) 3.2.1 变频器的选择 (6) 3.2.2 变频调速原理 (7) 3.2.3 变频器的工作原理 (7) 3.2.4 变频器的快速设置 (7) 4 开环控制设计及PLC编程 (8) 4.1 硬件设计 (8) 4.2 PLC软件编程 (9) 4.2.1设计步骤 (9) 4.2.2系统流程框图 (9) 4.2.3 程序的主体 (10) 4.2.4 控制程序T形图 (11) 5 PLC系统的抗干扰设计 (16) 5.1 变频器的干扰源 (16) 5.2 干扰信号的传播方式 (17) 5.3 主要抗干扰措施 (17) 5.3.1 电源抗干扰措施 (17) 5.3.2 硬件滤波及软件抗干扰措施 (17) 5.3.3 接地抗干扰措施 (18) 结论与心得 (18) 参考文献 (19) 附录 (20)
自动控制系统 综合课程设计报告 题目：异步电动机变频调速控制系统设计与实践院（系）：机电与自动化学院 专业班级：自动化1 05 学生姓名： 学号： 指导教师： 2014年12月 29日至2015年 1 月 9日 xxxx大学制
《自动控制系统综合课程设计》任务书
目录 1 绪论 (1) 2 方案设计 (2) 2.1 变频器的主电路方案 (2) 2.2 系统的原理框图 (2) 3 硬件电路设计 (4) 3.1 主电路的设计 (4) 3.2 整流电路设计 (4) 3.3 滤波电路设计 (4) 3.4 逆变电路设计 (5) 3.5 驱动电路设计 (5) 3.5.1 SPWM调制技术 (6) 3.5.2 SA4828的工作原理 (7) 4 系统的软件设计 (8) 4.1 单片机程序设计 (8) 4.2 程序代码 (8) 5 实验结论 (13) 总结 (15) 参考文献 (16)
1 绪论 近年来，电动机作为主要的动力设备被广泛的应用于工农业生产、国防科技、日常生活等各个方面，其负荷约占总发电量的60%-70%，成为用电量最多的电气设备，根据采用的控制方式不同，电动机分为直流电动机和交流电动机两大类。其中交流电动机形式多样，用途各异，拥有数量最多。交流电动机又分为同步电动机和异步电动机两大类，根据统计，交流电动机用电量占电机总用电量的85%左右，可见交流电动机应用的广泛性及其在国民生产中的重要地位。 异步电机可以采用调压调速、改变极对数调速、串电阻调速、变频调速等。在交流调速诸多方式中，变频调速是最有发展前途的一种交流调速方式，也是交流调速的基础和主干内容，变频装置有交—直—交系统和交—交系统两大类。交—直—交系统在传统电压型和电流型变频器的基础上正向着脉宽调制PWM型变频器和多重化技术方向发展，而交—交变频器应用于低速大容量可逆系统上升趋势现代电力电子、微电子技术和计算机技术的飞速发展，以及控制理论的完善、各种工具的日渐成熟，尤其是专用集成电路、DSP和FPGA近来令人瞩目的发展，促进了交流调速的不断发展。目前异步电机变频调速控制已经成为一门集电机、电力电子、自动化、计算机控制和数字仿真为一体的新兴学科。 交流调速技术的发展过程表明，现代工业生产及社会发展的需要推动了交流调速的飞速发展；现代控制理论、电力电子技术的发展和应用，微机控制技术及大规模集成电路的发展和应用为交流调速的飞速发展创造了技术和物质条件。实践证明，交流调速系统的应用为工农业生产及节省电能方面带来了巨大的经济和社会效益。现在，交流调速系统正在逐步的代替直流调速系统，交流调速系统在电气传动领域占据统治地位已是不争的事实。 总之，交流电机调速技术的发展，特别是变频器传动本身固有的优势，必将使之应用于社会生产的各个领域，以体现出不同的功能，达到不同的目的，收到相应的效益。因此，本论文通过对变频器的研究，对于交流变频调速系统理论的应用，有着实际的意义和一定的应用价值。
辽宁工业大学 高频电子线路课程设计（论文）题目：上变频器设计 院（系）：电子信息工程学院 专业班级：电子081班 学号： 080404018 学生姓名：叶桦 指导教师：杨恭威 教师职称：讲师 起止时间：
课程设计（论文）任务及评语
目录 第1章上变频器设计方案论证 (1) 1.1 课程设计目的 (1) 1.2 设计的要求及技术指标 (1) 1.3 设计方案论证 (1) 1.4 总体设计方案框图及分析 (1) 第2章课程设计内容 (2) 2.1整流器的电路原理 (2) 2.2逆变器的电路原理 (2) 2.3变频器控制系统 (3) 2.4整体电路原理设计 (4) 2.5电路输入或输出波形（用EWB仿真） (5) 2.6三电平电压空间矢量调制及中点电压不平衡原因 (5) 第3章设计总结 (6) 参考文献 (7)
第1章课程设计目的与要求 1.1 课程设计目的 本课程的课程设计是设计一个简单的发射接收系统，通过本次设计，让学生掌握高频电子线路的设计方法，并将其与仿真联系起来，理论与实践相结合，培养学生的设计能力。 1.2 做仿真部分：课程设计的实验环境 硬件要求能运行Windows 9.X操作系统的微机系统。EWB仿真操作系统。 1.3 课程设计的预备知识 熟悉EWB仿真操作系统，及高频电子线路课程。 1.4 课程设计要求 按课程设计指导书提供的课题，按照要求设计电路，计算电路的参数，完成课程设计。 第2章课程设计内容 2.1 电路原理设计。 本次设计是变频变压原理对电机调速控制的变频器，及其基本电路的工作原理。变频器是对电机驱动的电源变换装置，其输入电源为工频电源，但电流波形不同于正弦波，而其输出波形也不同于输入波形。 通用变频器的结构原理图1，通用变频器把工频电流（50Hz或60Hz）变换成各种频率的交流电流，以实现电机的变速运行。变频器主要由逆变电路和整流电路及控。
①三菱PLC：FX2N + FX2N-485-BD ②三菱变频器：A500系列、E500系列、F500系列、F700系列、S500系列 两者之间通过网线连接（网线的RJ45插头和变频器的PU插座接），使用两对导线连接，即将变频器的SDA与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的RDA接，变频器的SDB与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的RDB接，变频器的RDA与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的SDA接，变频器的RDB与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的SDB接，变频器的SG与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的SG接。 A500、F500、F700系列变频器PU端口： E500 、S500 系列变频器PU 端口： 一．三菱变频器的设置 PLC和变频器之间进行通讯，通讯规格必须在变频器的初始化中设定，如果没有进行初始设定或有一个错误的设定，数据将不能进行传输。 注：每次参数初始化设定完以后，需要复位变频器。如果改变与通讯相关的参数后，变频器没有复位，通讯将不能进行。 参数号名称设定值说明 站号0 设定变频器站号为0 通讯速率96 设定波特率为9600bps 停止位长/数据位长11 设定停止位2位，数据位7位 奇偶校验有/无2 设定为偶校验 通讯再试次数9999 即使发生通讯错误，变频器也不停止 通讯校验时间间隔9999 通讯校验终止 等待时间设定9999 用通讯数据设定 CR，LF有/无选择0 选择无CR，LF 对于122号参数一定要设成9999，否则当通讯结束以后且通讯校验互锁时间到时变频器会产生报警并且停止（）。 对于79号参数要设成1，即PU操作模式。 注：以上的参数设置适用于A500、E500、F500、F700系列变频器。 当在F500、F700系列变频器上要设定上述通讯参数，首先要将设成0。 对于S500系列变频器(带R)的相关参数设置如下： 参数号名称设定值说明 n1 站号0 设定变频器站号为0