PLC和變頻器控制交流調速控制系統

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其保停性能、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，探討了通用變頻器MM系列變頻器在調速系統中的應用情況，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，MPI網絡設置，PLC對變頻器控制的程序設計，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

目  錄

第1章 緒論1

1.1 本論文目的和意義1

1.2 PLC和變頻器控制交流電機的調速的發展與現狀1

1.3 現場總線2

1.3.1 現場總線簡介2

1.3.2 現場總線的主要優點2

1.3.3 PROFIBUS的基本特性3

1.3.4 現場總線的前景與發展3

1.4 本論文的內容安排4

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13

2.2.1 RS485傳輸技術13

2.2.2 IEC1158-2傳輸技術14

2.2.3 光纖傳輸技術14

2.2.4 S7-400、S7-300的數據交換14

2..3 本章小結：15

第3章 硬件設計方案16

3.1 工業以太網簡介16

3.1.1 工業以太網的概念16

3.2 系統拓撲結構圖17

3.2.1 工業總線的網絡結構17

3.2.2 PROFIBUS總線結構圖17

3.3 系統配置18

3.3.1 PROFIBUS-DP現場總線的設備19

3.3.2 從站20

3.3.3 可編程控制器21

3.3.4 變頻器22

3.4 本章小結：23

第4章 軟件的設計26

4.1 設備數據庫文件(GSD)的介紹26

4.2 STEP軟件簡介26

4.3 PLC程序設計29

4.3.1 編程原則29

4.3.2 PLC和存儲點的地址分配30

4.4 MPI網絡設置30

4.5 人機界面的特點及選擇34

4.6 部分程序及說明35

4.7 本章小結43

結論47

致謝48

參考文獻49

附錄50