基于PLC與變頻器的交流電機調速控制系統

電氣自動化論文編號:ZD788    論文字數:24914,頁數:51

目錄
摘要…… I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 PLC和變頻器控制交流電機的調速的發展與現狀 1
1.2 現場總線 2
1.2.1 現場總線簡介 2
1.2.2 現場總線的主要優點 2
1.2.3 PROFIBUS的基本特性 3
1.2.4 現場總線的前景與發展 3
1.3 PLC和變頻器控制交流調速的目的和意義 4
1.4 本論文的主要目的和內容安排 5
第2章 PROFIBUS的通訊原理 6
2.1 協議及通訊方式 6
2.1.1  協議結構 6
2.1.2  通訊方式 8
2.1.3  FDL幀的結構 11
2.2 傳輸技術 12
2.2.1 RS485傳輸技術 13
2.2.2 IEC1158-2傳輸技術 13
2.2.3 光纖傳輸技術 13
2.2.4 S7-400、S7-300的數據交換 14
2..3 本章總結 14
第3章 硬件設計方案 15
3.1 工業以太網簡介 15
3.1.1 工業以太網的概念 15
3.2 系統拓撲結構圖 16
3.2.1 工業總線的網絡結構 16
3.2.2 PROFIBUS總線結構圖 16
3.3 系統配置 17
3.3.1 PROFIBUS-DP現場總線的設備 18
3.3.2 從站 19
3.3.3 可編程控制器 20
3.3.4 變頻器 20
3.4 本章總結： 22
第4章 軟件的設計 23
4.1 設備數據庫文件(GSD)的介紹 23
4.2 STEP軟件簡介 23
4.3 PLC程序設計 26
4.3.1 編程原則 26
4.3.2  PLC和存儲點的地址分配 26
4.4 PI網絡設置 27
4.5 機界面的特點及選擇 30
4.6 分程序及說明 32
4.7 本章總結 39
結論 40
致謝 41
參考文獻 42
附錄 43

摘要
 隨著電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的迅速發展，交流調速取代直流調速已成為現代電氣傳動的主要發展方向。通用變頻器以及可編程控制器以其優越的調速和起保停性能、高效率、高功率因數和顯著的節電效果而廣泛應用于大、中型交流電機等，被公認為最有發展前途的調速控制。本課題就是針對交流電機的發展方向而設計的基于PLC和變頻器對交流電機調速控制系統。
 本文首先介紹了交流調速系統的發展概況、使用領域，以及交流調速系統的國內外研究現狀。由于PROFIBUS是一種不依賴生產廠家的開放式現場總線標準，不同廠商所生產的設備不需對其接口進行特別調整就可通信，目前它已廣泛應用于加工制造、過程和建筑自動化，并且被認為是當今運行最快的現場總線。所以本文針對PROFIBUS總線的工作原理和特點，探討了MM系列變頻器在該系統中的應用情況，并分析了PROFIBUS-DP網絡的拓撲結構，系統中主站和從站的建立，變頻器GSD文件的導入，PLC對變頻器控制的程序設計，MPI網絡設置，最后給出了總線系統中控制字（PQW）和狀態字（PIW）的數據格式。從而最終達到通過PLC和變頻器對交流電機調速的目的。
 
 
關鍵詞:通用變頻器；可編程控制器；PROFIBUS；現場總線；交流電動機
 
The Control System Basing On AC Cage Induction Ajusts
 Abstract
 With the rapid development of the power electronics technology, computer technology, the automatic control technology, AC variable speed replace the DC Speed Control has become one of the main development direction of a modern electric drive. General-purpose inverters, as well as programmable logic controller for its superior speed regulation and the effective date of suspension performance, high efficiency, high power factor and a significant power-saving effect that widely used in large and medium-sized AC motor and so on, is recognized as the most promising Speed control . This topic is designed for the development direction of AC motor that based on PLC and inverter-based AC motor control system. 
  This article first introduced the general development of AC Drive System, the use of it’s area, as well as the domestic and abroad research of the DC Speed Control. As  PROFIBUS is a result of the do not rely on manufacturer opening working site  trunk standard, the equipment produced by different manufacturers does not need adjustments to its interface can communicate with each other, now it has been widely used in manufacturing, process and building automation, and considered to be the fastest working of today's working site trunk. Therefore, this paper based on the working principle and characteristics of the PROFIBUS trunk, discuss the situation of the MM series converter used in the system, and analyze the topology structure of PROFIBUS-DP network, the establishment of the main station and slave station in this system, guide of the inverter GSD documents, Program Designing of the PLC to the control of the inverter, MPI network settings, and finally gives the data format of control word (PQW), and status words (PIW)of the bus system. And ultimately to achieve the speed control of the AC motor through PLC and frequency  converter.
 
 
Keywords　 The alternating current；PLC；the field bus of PROFIBUS；AC motor