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基于MM440交流调速系统设计.doc
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基于MM440交流调速系统设计.doc
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摘要
交流电机当前已经广泛地运用于工业中的方方面面,掌握了交流电机
调速方法,就能够了解到一定的现代工业基础并可以应用在现实之中。
交流调速技术的发展推动着工业迅速升级。自 20 世纪 50 年代起至今,
随着电力电子器件的飞速发展,交流调速技术日新月异。而其中应用最
为广泛的是通过变频器调速。
本文主要研究的是通过变频器实现对交流电机的调速,所选用的变频
器型号为西门子 MM440。MM440 变频器是利用电力半导体器件的通断
作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。变频器主要采用交—
直—交方式(VVVF 变频或矢量控制变频)。变频调速的电路一般由整
流、中间直流环节、逆变和控制 4 个部分组成。变频调速具有功率因数
高、调速平滑、易实现自动控制等优点,因此被广泛应用。通过西门子
S7-200 PLC 连接的硬件开关控制,这个设计中主要采用的是变频器的
数字量输入。有八段固定速度选择以及一个自动运行两种功能。在八段
固定速度选择中,我们可以按下一个按键,变频器就会输出一个相应的
频率,带动电机以相应的运转。而在自动运行中,我们只要按下这一个
键,变频器便会自动随着时间变化而切换频率,带动电机改变速度。经
过验证,功能都能够实现。
关键词: 交流调速技术 变频器 MM440 S7-200 PLC 控制器
数字量输入控制
Abstract
Ac motor current has been widely used in all aspects of the industry,
master the ac motor speed control method, will be able to learn some
modern industrial base and can be applied in reality. The development of ac
speed regulation technology is the industrial upgrade quickly. Since the
1950 s, with the rapid development of power electronic devices, ac speed
regulation technology with each passing day. And one of the most widely
used by frequency converter speed control.
This paper mainly studies the implementation by the frequency
converter speed control of ac motor, chooses the models for Siemens
MM440 frequency converter. MM440 frequency converter is the use of
power semiconductor devices the on-off function of the power frequency
power conversion to another frequency control device of electric power.
Frequency converter mainly adopts cross - straight - to pay way (VVVF
inverter or vector control frequency conversion). Frequency control of
motor speed circuit by rectifying commonly, intermediate dc link inverter,
and control of four parts. Frequency control of motor speed with high power
factor, speed smooth, easy to realize automatic control, etc, thus is widely
used. By Siemens S7-200 PLC connection hardware switch control, mainly
used in the design of converter is the digital quantity input. Eight period of
fixed speed selection and an automatic running two functions. In eight fixed
speed selection, we can press a button, the inverter can output a
corresponding frequency, driving motor with the corresponding operation.
In automatic operation, we only press a key, this converter will
automatically change over time and the switching frequency, drive motor to
change speed. After verification, function to be able to achieve.
Keywords: ac speed regulating technique,MM440 frequency converter,
S7-200 PLC controller,digital quantity input control.
目录
摘要 ............................................................................................................I
Abstract .....................................................................................................II
目录 .........................................................................................................III
1 绪论 ........................................................................................................1
1.1 课题的背景 ..................................................................................1
1.2 变频器发展概况 ..........................................................................2
2 变频调速系统的方案确定 ....................................................................4
2.1 变频调速系统 .............................................................................4
2.1.1 三相交流异步电动机的结构和工作原理 .........................4
2.1.2 变频调速原理 .....................................................................4
2.1.3 变频调速的基本控制方式 .................................................5
2.2 系统的控制模型 .........................................................................6
2.3 元器件的选择 .............................................................................7
2.3.1 电动机的选择 .....................................................................7
2.3.2 变频器的选择 .....................................................................7
3 变频调速系统的硬件设计 ....................................................................9
3.1 S7-200 PLC...................................................................................9
3.2 MicroMaster440 变频器...............................................................9
3.3 变频器参数设置 .......................................................................10
3.3.1 变频器的操作步骤 ............................................................10
3.3.2 变频器的参数设置值 .......................................................12
3.4 硬件接线设计 ...........................................................................13
3.4.1 I/O 分配表 ..........................................................................13
3.4.2 硬件接线图 ........................................................................14
4 变频调速系统的软件设计 ..................................................................15
4.1 编程软件的介绍 .......................................................................15
4.2 控制流程图 ...............................................................................16
4.3 变频调速系统程序设计 ...........................................................17
4.4 PLC 程序分析 ............................................................................20
5 组态软件的设计 ..................................................................................22
5.1 组态软件的介绍 .......................................................................22
5.2 组态王软件 ...............................................................................23
5.3 组态软件的设计过程 ...............................................................24
5.3.1 组态王操作流程 .............................................................24
5.3.2 组态王内部程序 .............................................................32
总结 .........................................................................................................34
致谢 .........................................................................................................35
参考文献 .................................................................................................36
附件 1 变频器内部结构图 ....................................................................37
附件 2 PLC 全部程序 ..........................................................................38
-1-
1 绪论
1.1 课题的背景
世界上,最先制造电动机的人是雅可比,一个德国人,他在两个 u
型电磁铁中间,安装了一六臂轮,每个臂连接两根棒型磁铁。通电之后,
棒型的磁铁与 u 型的磁铁之间产生相互吸引以及排斥的作用 ,带动轮
轴的转动。后来,他又做了一具大型的装置安装在小艇上,用 320 个电
池供电,1838 年小艇在易北河上第一次航行,时速只有 2.2 公里,同一
时间,美国的达文波特成功地制出了驱动印刷机的电机,这个印刷机印
刷过美国电学期刑《电磁和机械情报》,但是,这两种电动机都没有太
大商业价值,使用用电池作它们的电源,成本太大、不实用。
直到第一台实用的直流发动机问世 ,电动机才开始被广泛应用。
1870 年比利时工程师格拉姆发明了直流发电机,在设计原理上,直流
发电机和电动机很相似。后来,格拉姆证明了向直流发动机中输入电流,
其转子会象电动机一样开始旋转。在此之后,这种格拉姆型电动机被大
量制造,效率不断提高。与此同时,西门子开始着手于研究用电动机来
驱动车辆,后来,西门子公司制成了电车。1879 年,在柏林工业展览
会上,西门子公司不冒烟的电车赢得观众的一片喝彩。西门子电机车当
时马力很小,只有 3 马力,后来美国发明大王爱迪生试验的电机车在此
基础上取得了一定的进步,能达到 15 马力,但当时的电动机全是直流
电机,只限于驱动电车。
1888 年出生在南斯拉夫的美国发明家特斯拉发明了交流电动机。
它又称感应电动机,是根据电磁感应原理制成,这种电动机使用交流电,
无需整流,结构简单,无火花,所以被广泛应用于家庭电器中,一半而
言,交流电动机使用三相交流供电。
1902 年瑞典工程师丹尼尔森首先提出同步电动机构想。同步电动
机工作原理同感应电动机一样,由定子产生旋转磁场,转速固定不变,
不受负载影响。因此同步电动机特别适用于钟表,电唱机和磁带录音机。
近二十年来,科学技术突飞猛进。当今世界,电机的发展状况已成
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