PLC和变频器控制的调速系统

《基于PLC的变频调速电梯系统设计》篇一一、引言随着城市化进程的加快，电梯已经成为现代建筑中不可或缺的一部分。

为满足现代社会的需求，电梯系统需要具有高可靠性、高效率和灵活性。

本文旨在介绍一种基于PLC（可编程逻辑控制器）的变频调速电梯系统设计，该系统可有效提高电梯的运行效率、安全性和用户体验。

二、系统设计概述本电梯系统设计采用PLC作为核心控制器，通过变频调速技术实现电梯的精确控制。

系统主要由以下几个部分组成：PLC控制器、变频器、电机、编码器、传感器以及人机界面等。

三、硬件设计1. PLC控制器：选用高性能的PLC控制器，具有高可靠性、高速度和高精度的特点，可实现电梯的逻辑控制和运动控制。

2. 变频器：采用变频调速技术，根据电梯的运行需求，实时调整电机的运行速度，实现电梯的平稳启动和停止。

3. 电机：选用高效、低噪音的电梯专用电机，与变频器配合使用，实现电梯的精确控制。

4. 编码器：通过安装在电机上的编码器，实时监测电机的运行状态，为PLC控制器提供反馈信号。

5. 传感器：包括位置传感器、速度传感器等，用于实时监测电梯的运行状态，确保电梯的安全运行。

6. 人机界面：采用触摸屏或按钮等方式，实现用户与电梯系统的交互。

四、软件设计软件设计是本系统的关键部分，主要涉及PLC控制程序的编写和调试。

1. 逻辑控制程序：根据电梯的运行需求，编写逻辑控制程序，实现电梯的召唤、应答、启停、开门关门等基本功能。

2. 运动控制程序：采用PID（比例-积分-微分）控制算法，根据电梯的运行状态和目标位置，实时调整电机的运行速度和方向，实现电梯的平稳运行。

3. 人机交互程序：编写人机交互程序，实现用户与电梯系统的友好交互，包括显示楼层信息、运行状态等。

4. 故障诊断与保护程序：编写故障诊断与保护程序，实时监测电梯的运行状态和传感器信号，一旦发现异常情况，立即采取相应措施，确保电梯的安全运行。

五、系统实现与测试在完成硬件和软件设计后，进行系统实现与测试。

利用PLC和变频器实现多电机速度同步控制在传统的传动系统中，要保证多个执行元件间速度的一定关系，其中包括保证其间的速度同步或具有一定的速比，常采用机械传动刚性联接装置来实现。

但有时若多个执行元件间的机械传动装置较大，执行元件间的距离较远时，就只得考虑采用独立控制的非刚性联接传动方法。

下面以两个例子分别介绍利用PLC和变频器实现两个电机间速度同步和保持速度间一定速比的控制方法。

1、利用PLC和变频器实现速度同步控制薄膜吹塑及印刷机组的主要功能是，利用挤出吹塑的方法进行塑料薄膜的加工，然后经过凹版印刷机实现对薄膜的印刷，印刷工艺根据要求不同可以采用单面单色、单面多色、双面单色或双面多色等方法。

在整个机组中，有多个电机的速度需要进行控制，如挤出主驱动电机、薄膜拉伸牵引电机、印刷电机以及成品卷绕电机等。

电机间的速度有一定的关系，如：挤出主电机的速度由生产量要求确定，但该速度确定之后，根据薄膜厚度，相应的牵引速度也就确定，因此挤出速度和牵引速度之间有一确定的关系；同时，多组印刷胶辘必须保证同步，印刷电机和牵引电机速度也必须保持同步，否则，将影响薄膜的质量、印刷效果以及生产的连续性；卷绕电机的速度受印刷速度的限制，作相应变化，以保证经过印刷的薄膜能以恒定的张力进行卷绕。

在上述机组的传动系统中，多组印刷胶辘的同步驱动可利用刚性的机械轴联接，整个印刷胶辘的驱动由一台电机驱动，这样就保证了它们之间的同步。

印刷电机的速度必须保证与牵引电机的速度同步，否则，在此两道工艺之间薄膜会出现过紧或过松的现象，影响印刷质量和生产的连续性。

但是印刷生置与牵引装置相距甚远，无法采用机械刚性联接的方法。

为实现牵引与印刷间的同步控制，牵引电机和印刷电机各采用变频器进行调速，再用PLC对两台变频器直接控制。

牵引电机和印刷电机采用变频调速，其控制框图如图1所示。

在这个闭环控制中，以牵引辘的速度为目标，由印刷电机变频器调节印刷辘速度来跟踪牵引辘的速度。

变频器与PLC的联动控制随着现代工业自动化的发展，变频器和PLC成为了工业控制领域中常用的设备。

它们分别担负着驱动电机和控制各种自动化设备的重要任务。

而将变频器和PLC进行联动控制，可以实现更加灵活和高效的工业生产过程。

本文将详细介绍变频器与PLC的联动控制原理、应用和优势。

一、变频器和PLC的基本介绍1. 变频器变频器，即交流变频调速器，是一种通过调整电源频率和电压来控制电机转速的装置。

它可以使电机实现无级调速，适用于各种需要调整转速的场合。

2. PLCPLC，即可编程逻辑控制器，是一种专门用于控制自动化设备的计算机控制系统。

它可以编程实现各种逻辑运算，对输入输出信号进行处理，并控制各种执行器的动作。

二、变频器与PLC的联动控制原理变频器与PLC的联动控制主要基于以下几个原理。

1. 通信协议变频器和PLC之间需要通过某种通信协议进行数据传输和控制命令的交互。

常用的通信协议包括Modbus、Profibus等。

2. 输入输出信号交互PLC可以通过输入模块接收传感器或者其他设备的信号，然后根据预设的逻辑进行处理，并通过输出模块控制变频器的启停、转速等参数。

3. 控制策略根据实际需求，可以通过PLC编程实现不同的控制策略。

例如，根据流量传感器检测到的流量信号，PLC可以调整变频器的输出频率，以达到预期的流量控制效果。

三、变频器与PLC的联动控制应用变频器与PLC的联动控制在工业自动化领域有广泛的应用。

以下是几个常见的例子。

1. 水泵控制系统通过变频器和PLC联动控制，可以实现水泵的自动控制。

根据PLC程序中的逻辑，通过检测水位、压力等信号，PLC可以控制变频器的启停和转速，以确保水泵的正常运行。

2. 输送带控制系统在自动化生产线上，通过变频器和PLC的联动控制，可以实现对输送带的运行速度和方向的精确控制。

根据PLC的程序逻辑，可以根据工件的数量和位置，实时调整变频器的输出频率和方向，使输送带与生产线的工作同步。

基于PLC控制变频器调速实验报告电控学院电气实训目的：本次实验针对电气工程及其自动化专业。

通过综合实验，使学生对所学过的可编程控制器在电动机变频调速控制中的应用有一个系统的认识，并运用自己学过的知识，自己设计变频调速控制系统。

要求用PLC控制变频器，通过光电编码器反馈速度信号达到电动机调速的精确控制，自己设计，自己编程，最后进行硬件、软件联机的综合调试，实现自己的设计思想。

在整个试验过程中，摆脱以往由教师设计，检查处理故障的传统做法，由学生完全自己动手，互相查找处理故障，培养学生动手能力。

学生实验应做到以下几点：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。

实训主要器件：欧姆龙CPM2AH-40CDR可编程控制器（PLC），欧瑞F1000-G系列变频器，三相异步电机第一部分采样转速的采样采用的是欧姆龙的光电编码器，结合PLC的高速计数器端子，实现高精度的采样。

编码器是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。

编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者成为码盘，后者称码尺．按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种．接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是1还是0；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是1还是0，通过1和0的二进制编码来将采集来的物理信号转换为机器码可读取的电信号用以通讯、传输和储存。

欧姆龙（OMRON）编码器是用来测量转速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出（REP）。

常州轻工职业技术学院电子电气工程系毕业设计常州轻工职业技术学院题 目 PLC 与变频器多段速度控制系统的设计姓 名学 号 1036623116班 级 10自动试点班指导教师职 称 副 教 授日 期 2013年5月毕业设计(论文)说明书中文摘要本文主要简介了可编程控制器与变频器在现代工业调速方面的应用。

着重讲解了多段调速的使用。

硬件上使用的是三菱可编程控制器中的FX3U-48M和三菱变频器。

如今，变频调速已被公认为是最理想、最有发展前途的调速方式之一，采用变频器构成变频调速传动系统能满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改善生活环境等要求。

变频器的作用是改变交流电机供电的频率和幅值，因而改变其运动磁场的周期，达到平滑控制电动机转速的目的。

变频调速器调速不仅操作方便，故障率低，且节能效果明显，优于调压调速、变级调速、滑差调速、串级调速、整流子调速和液力偶合器调速等。

并且变频调速在电动机运行时很容易实现电动机的正、反转。

只需要改变变频器内部逆变管的开关顺序，即可实现输出换相，也不存在因换相不当而烧毁电动机的问题。

通过可编程控制器来控制变频器调速，是现代工业应用最为广泛的调速方法之一，所以本文主要研究的就是通过可编程控制器来控制变频器改变交流电机供电的频率和幅值，从而改变其运动磁场的周期，达到平滑控制电动机转速的目的。

关键词：可编程控制器，变频器，工业调速，变频调速ABSTRACTThis paper mainly introduces the programmable controller and inverter in modern industrial control on multiple segments hardware is used on Mitsubishi programmable controller in FX3U-48M and Mitsubishi , VVVF has been recognized as the most ideal, the most promising control one way, using PLC variable frequency speed control system can meet the needs of improving labor productivity, improve product quality, improve the degree of automation equipment, improve the quality of life and improve the living environment and other requirements.Inverter AC motor power supply is used to change the frequency and amplitude, and thus change its motion magnetic cycle, so as to achieve the smooth control of motor speed conversion speed governor has the advantages of convenient operation, low failure rate, and has obvious energy-saving effect, better than the voltage regulating speed, variable speed control, slip control, cascade control, speed control and hydraulic coupler speed variable frequency speed regulation in the motor run time is easy to achieve the motor is, need to change the frequency converter inverter tube inside the switching sequence, you can achieve the output exchange phase, there is no improper burning of the electric motor by phase change problems.Through the programmable controller to control the frequency converter, is a modern industrial application is most wide speed regulation method, so this paper mainly studies is that through the programmable controller to control the frequency converter to change the frequency and amplitude of the AC motor power supply, so as to change the moving magnetic field cycle, so as to achieve the smooth control of motor speed to.Keywords:Programmable controller, inverter, industrial control, variable frequency speed regulation目录第一章概述 (6)课题背景 (6)PLC的发展历程 (6)PLC的分类 (6)PLC的应用领域 (8)变频器基本原理与应用 (8)课题的目的和意义 (9)课题的目的 (9)课题的意义 (11)课题任务及要求 (11)课题的主要任务 (12)课题的主要要求 (12)第二章设计内容简介 (13)课题目前研究及应用现状 (13)设备的结构分析 (13)第三章PLC实现的过程 (15)工作流程 (15)工作过程叙述 (15)工作过程示意图 (15)PLC的I/O分配表 (15)PLC控制的设备清单及原理图 (17)元器件设备清单 (17)PLC控制的原理图 (17)梯形图及程序指令表 (18)梯形图 (18)程序指令表 (23)第四章控制装置的柜屛设计及安装调试 (27)元件安装图 (27)控制柜与操作屏设计图 (28)参考文献 (30)致谢 (31)第一章概述课题背景可编程逻辑控制器，英文称Programmable Logic Controller，简称PLC，它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，PLC由CPU，存储器、I/0接口、内嵌的精简高效操作系统组成。

第一章实训任务、目的及要求1.1 实训要求1. 确定控制方案，选择PLC和变频器。

2. 画出电气控制线路图。

3. 设计程序。

4. 完成PLC控制系统梯形图软件及其语句表的编制任务。

5. 在实验室条件下，通过试验调试初步验证其程序的正确性。

1.2 实训任务和目的1.了解PLC 控制变频调速系统。

2.了解S7-200CPU 加M440 变频器参数设置。

3.了解电气控制系统设计的基本原则、内容与一般步骤。

4.掌握PLC 变频调速控制系统调试基本过程和方法。

1.3 系统控制要求1.变频调速器受0-10v 电压控制。

输出0Hz 对应同步转速为0r/min。

输出50Hz 对应同步转速为1500r/min。

输出100Hz 对应同步转速为3000r/min。

输入电压与输出频率按线性关系变化。

2.要求输出转速按函数变化，请编写梯形图控制程序，并完成调试。

3.改变输出转速-时间的变化函数，重复上述过程。

1.4 PLC 简介1.4.1 PLC 的基本概念可编程控制器是计算机家族中的一员,是为工业控制应用而设计制造的。

早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。

随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。

但是为了避免与个人计算机（PersonalCompute）r的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。

由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小，组装灵活，编程简单，抗干扰能力强及可靠性高等特点，非常适合于在恶劣的工业环境下使用。

故自60 年代末第一台PLC 问世以来，已很快被应用到机械制造、冶金、矿业、轻工等各个领域，大大推进了机电一体化进程。

进入80 年代，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，使得可编程控制器有了突飞猛进的发展，功能日益增强，已远远超出逻辑控制、顺序控制的范围，具备模数转换、数模转换、高速计数、速度控制、位置控制、轴定位控制、温度控制、PID 控制、远程通讯、高级语言编辑以及各种物理量转换等功能。

《PLC控制电机变频调速试验系统的设计与实现》篇一一、引言随着工业自动化程度的不断提高，PLC（可编程逻辑控制器）与电机变频调速技术已经成为了现代工业生产中的重要组成部分。

本文旨在设计并实现一套基于PLC控制的电机变频调速试验系统，以实现对电机运行状态的有效监控与精确控制，提高生产效率与产品质量。

二、系统设计1. 硬件设计本系统主要由PLC控制器、变频器、电机、传感器等部分组成。

其中，PLC控制器负责整个系统的控制与协调，变频器用于调节电机的运行速度，电机则作为执行机构实现具体的运动，传感器则用于实时监测电机的运行状态。

（1）PLC控制器：选用高性能的PLC控制器，具备强大的逻辑控制与数据处理能力。

（2）变频器：选用适合电机类型与功率的变频器，具备高精度、高效率的调速性能。

（3）电机：根据实际需求选择合适的电机类型与功率。

（4）传感器：选用能够实时监测电机运行状态的高精度传感器。

2. 软件设计软件设计主要包括PLC控制程序的编写与调试。

首先，根据系统需求，设计合理的控制逻辑；其次，利用编程软件编写控制程序；最后，通过调试与测试，确保程序能够正常运行并实现预期功能。

（1）控制逻辑设计：根据电机运行的需求，设计合理的控制逻辑，包括启动、停止、调速等功能。

（2）编程软件选择：选用适合PLC控制的编程软件，如梯形图、结构化控制语言等。

（3）程序调试与测试：对编写好的程序进行调试与测试，确保程序能够正常运行并实现预期功能。

三、系统实现1. 连接硬件设备根据硬件设计，将PLC控制器、变频器、电机、传感器等设备进行连接。

确保各部分之间的连接牢固、可靠。

2. 编写与调试程序根据软件设计，编写PLC控制程序。

在编写过程中，需要充分考虑系统的实时性、稳定性以及可扩展性。

编写完成后，通过调试与测试，确保程序能够正常运行并实现预期功能。

3. 系统测试与优化对系统进行全面的测试，包括启动、停止、调速等功能。

根据测试结果，对系统进行优化与调整，提高系统的性能与稳定性。

完整版)基于PLC控制的变频器调速系统目录第一章系统的功能设计分析和总体思路1.1 概述本文旨在对系统的功能设计和总体思路进行分析和讨论，以确保系统的高效运行和稳定性。

1.2 系统功能设计分析在系统功能设计分析中，我们需要考虑系统的需求和目标，以及用户的使用惯和需求。

在此基础上，我们可以确定系统的主要功能和模块，并对其进行详细的设计和实现。

1.3 系统设计的总体思路系统设计的总体思路包括系统的整体架构设计、模块之间的关系和数据流程，以及系统的系统性能和稳定性等方面。

在设计过程中，我们需要充分考虑系统的可维护性和可扩展性，并采用合适的技术和工具来实现系统的设计。

第二章 PLC和变频器的型号选择2.1 PLC的型号选择在PLC的型号选择中，我们需要考虑系统的需求和目标，以及PLC的性能和稳定性等方面。

在此基础上，我们可以选择合适的PLC型号，并进行详细的参数设置和调试。

2.2 变频器的选择和参数设置在变频器的选择和参数设置中，我们需要考虑系统的负载和功率需求，以及变频器的性能和稳定性等方面。

在此基础上，我们可以选择合适的变频器型号，并进行详细的参数设置和调试，以确保系统的高效运行和稳定性。

第一章系统功能设计分析和总体思路1.1 概述在工业自动化生产中，调速系统的快速性、稳定性和动态性能是基本要求。

调速系统在国防、汽车、冶金、机械、石油等工业中具有举足轻重的作用。

然而，调速控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此需要更为先进的控制技术和控制理论。

1.2 可编程控制器（PLC）可编程控制器（PLC）是一种工业控制计算机，它是继续计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。

PLC具有抗干扰能力强、价格便宜、可靠性高、编程简单易学等特点，因此在工业领域中被广泛使用。

尽管在控制领域中逐步采用了电子计算机这个先进技术工具，特别是石油化工企业普遍采用了分散控制系统（DCS），但在控制策略方面，常规的PID控制仍然占据主导地位。

常州轻工职业技术学院毕业论文（设计）任务书学生姓名焦艳专业班级10自动试点班学号1036623116 指导教师姓名及职称吴旗副教授题目PLC与变频器多段速度控制系统的设计论文（设计）的主要任务与具体要求●工序及控制要求：（1）要求由PLC控制变频器，实现多段速度控制。

（2）可以正转控制，也可以反转控制。

具有手动和自动两种控制方式。

（3）手动时，5个PLC的输入点可以实现10Hz、20Hz、30Hz、40Hz、50Hz五种速度。

（4）自动时，按下启动按钮，程序控制变频器每30秒改变一次频率，初始值10 Hz，以后每30秒加10 Hz，加到50后有每30秒减10 Hz，减到10 Hz后在加，如此循环直到发出停止命令。

●设计的主要要求（1）整体方案比较与论证根据设计要求选出2种控制方案，并进行比较和论证，确定最佳方案并进行设计；（2）给出系统原理分析，时序图分析，绘制电气图、PLC连接原理图；（3）列出I/O分配表，编制梯形图程序，提供元件和设备清单；（4）整理各项实验数据；（5）软件测试方法和调试方法；（6）编制毕业设计说明书。

主要参考文献1、《可编程序控制器逻辑控制案例》戴一平编著2、《PLC开发与应用实例详解》吴作明编著3、《监控组态软件与PLC入门》严盈富主编4、《变频技术原理与应用》吕汀主编5、网查询有关技术资料指导教师意见：签名年月日教研室意见：签名年月日系审核意见（公章）年月日备注：1、本任务书一式二份，由指导教师填写相关栏目，经系审核同意后，系和学生各执一份。

2、本任务书须与学生的毕业论文（设计）一并装订存档。

基于PLC与变频器的交流电机调速控制系统摘要：变频调速系统中，变频控制与PLC的应用是十分关键的。

所以，要根据现场实际情况，对变频器和PLC 进行优化控制，以确保二者都能实现真正的自动控制，希望能在一定程度上减少交流电动机调速系统的能耗，本论文以PLC和变频调速为基础，对我国电动机行业的发展起到了积极作用。

关键词：PLC;变频器;交流电机采用变频调速器可以有效地提高工业的自动化程度和提高工作的工作效率。

为此，设计者必须加强对变频调速的研究，深入理解其工作机理，并利用其自身的制动、调速、启动特性，并运用组合程序Wincc进行控制，确保调速的稳定。

1、PLC概述PLC是一种常用的计算机控制软件，它所使用的内存都是可编程的，具有储存程式的功能，可执行顺序控制、计数及逻辑运算等有关运算，并以模拟量、数字等形式进行资料的输出与输入，对各类机器的运作进行高效控制。

PLC供电在电力供应中占有举足轻重的地位。

PLC的控制中心是微机，该软件受PLC软件编程的支配，具有从编程软件输入的程序和资料的接收和储存，并可以进行故障诊断。

此外，PLC的相关设备能够适应用户对变频调速器的要求，提高PLC的抗干扰性和稳定性。

另外，通过PLC配线与程序的设计可以达到某种程度上的同步，既可以大大减少研发周期，又可以大大地提升交流电动机的工作性能。

2、变频器概述本工程在进行交流电动机的控制时，十分注重变频器的应用，并将它应用于电工、电力、信息和控制等方面。

另外，采用变频技术可以有效地解决传统的DC电机自身的抽水問题，确保了交流电机的优越性。

由于其自身坚固耐用，结构简单，采用变频技术可有效地克服交流电机的速度问题。

2.1变频器在交流电机调速控制系统节能结合方面的运用通过对变频调速器的详细研究，可以看出它是一种典型的泵、风机，它可以在一定程度上减少电力的损耗，通常可以节省20%～60%的电力，再加上风机和泵的负荷，它的功耗与速度成正比，既可以达到节能的目的，又可以改善整个系统的性能。