第一篇：變頻調速在天車上的應用研究

變頻調速在天車上的應用研究

［摘要］文章論述變頻調速的原理、變頻調速的優點和ABB調壓裝置的不足，并對變頻調速取代轉子串電阻調速的理論依據進行可行性分析。

［關鍵詞］變頻調速；變頻器；恒轉矩；天車

［作者簡介］常海吉，安鋼第一煉軋廠電氣助理工程師，河南安陽，455004；杜奇超，安鋼第一煉軋廠電氣工程師，河南安陽，455004

［中圖分類號］ TH16 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1007-7723（2007）09-0047-0001

目前，天車的調速是通過繞線異步電動機轉子串電阻來實現，即不同的轉子電阻，理想空載轉速n1（同步轉速）不變，電動機的最大轉矩也不變，但臨界轉差率Sm卻隨著轉子電阻的增大而增大，從而實現調速。這種調速控制簡單，容易實現，投資少。但低速時損耗大，不能平滑調速。變頻調速是取代接觸器及電阻箱的模塊化調速，具有故障自診斷功能，響應速度快，調速平滑，是一種比較理想的調速方法。

一、變頻調速原理

異步電動機的轉速 n＝60f（1－s）/p

其中：f――電源頻率

S――轉差率

P――電機極對數

可以看出，改變頻率f可以改變轉速n。

對異步電動機而言，電動機定子回路的電壓平衡方程式為：

Ｕ≈Ｅ1＝４.44ｆｗ1φｍｋｗ1∝ｆφｍ

其中：Ｕ――定子電壓

Ｅ1――定子電勢

ｗ1――定子繞組每相串聯匝數

φｍ――氣隙主磁通

ｋｗ１――定子繞組的繞組系數

變頻調速在改變f的同時，要求改變定子電壓U，以保持氣隙主磁通φｍ不變，從而保持電動機的過載能力不變；否則，將引起氣隙主磁通的變化，當氣隙主磁通增加時，會引起電動機磁路過分飽和，定子電流會急劇增加，影響電動機的負載能力。變頻調速的理論依據正是在保證電動機的過載能力不變情況下，依據不同的負載，對f和U按一定的比例調節。天車中的負載是恒轉矩負載，負載轉矩與Ｕ和f的比值成正比關系，當f增加時，Ｕ增加，電磁轉矩大于負載轉矩，電動機加速運行；否則，電動機減速運行，當U和f的比值不變時，電磁轉矩等于負載轉矩，電動機勻速運行。

二、天車運行分析

以安鋼第一煉軋廠200T天車主起升為例，采用ABB定子調壓和轉子串電阻相結合方式進行速度調節，電動機啟動時低電壓全電阻控制，低電壓由ABB調壓裝置提供，啟動后由ABB調壓裝置和轉子切換電阻共同控制電動機速度，屬于有級調節；運行中，通過對測速發電機信號的檢測完成對電動機的失速控制。

系統提供對ABB調壓裝置限流保護的熔斷器以及檢測主回路缺相或斷線的電壓監測繼電器。該控制方式的不足：（1）ABB調壓裝置屬于可控硅調壓調速，過載能力低，控制有死區，且不能單獨完成調速過程，保護速度響應慢（需要經過測速發電機的反饋）。（2）轉子串電阻回路沒有保護與檢測，當回路出現短路、斷路、接地時，容易損壞電機。電阻切換是有級切換，速度調節不平滑，電流常發生突變，容易損壞轉子滑環、炭刷和電器控制元件。

三、改造方法及優點

采用變頻調速恒轉矩控制方式，取代ABB調壓裝置，將轉子短接，失速控制可以由轉子上的失速開關直接控制?？刂浦?，只對相關參數進行設置或修改，就能獲得需要的速度。采用變頻調速具有以下優點：（1）控制線路簡單，調速平滑。（2）有故障自診斷功能，內部設置有過電壓、過電流、短路、接地等保護，保證運行的可靠性。（3）控制元件采用IGBT，過載能力高、速度響應快。

總之，變頻調速是一種先進的控制方式，其采用的IGBT具有通態壓降小、斷態阻抗大、開關頻率高等優點，使得變頻調速在高速傳動中具有無可比擬的優勢。

第二篇：變頻調速在天車的應用分析

PLC－變頻器在橋式起重機中的應用分析

引言

隨著電力電子技術的發展，PLC、變頻器等自動化產品在電力拖動領域得到了廣泛應用。起重機械采用PLC-變頻器調速逐漸得到推廣和普及，PLC程序控制取代傳統的繼電-接觸器控制逐漸成為起重機械電氣控制的主流；用變頻電動機或異步電動機取代繞線電機，再配合先進的現場總線技術和人機界面系統，提高了設備控制精度和穩定性，降低了故障率，且節能效果顯著，易于檢修維護，成為提高企業生產效率的好途徑。

１ 起重機械的組成及負載特點

起重機械最基本的工作機構有以下四種：即起升機構、小車機構、大車機構。起升機構是主要功能機構，其正反轉工作變換比較頻繁，每次的起吊重量差別比較大，且具有恒轉矩負載的特點。起重機械的起升機構由電動機、減速器、卷筒等部分組成，其作用可將原動機的旋轉運動轉變為吊鉤的垂直升降運動，實現吊具垂直升降的目的功能不可缺少的部分。

由于重物在空中具有位能，重物上升時，是電動機克服各種阻力(包括重物的重力、摩擦阻力等)而做功，屬于阻力負載；重物下降時，由于重物本身具有按重力加速度下降的能力(位能)，因此，當重物的重力大于傳動機構的摩擦阻力時，電動機成為了能量的接受者，故屬于動力負載。但當重物的重力小于傳動機構的摩擦阻力時，重物仍須由電動機拖動下降，仍屬于阻力負載。

為使重物在空中停止在某一位置，在起升機構中還必須設置制動器和停止器等控制部件。為了適應不同吊重對作業速度的不同要求，起升速度應能調節，并具有良好的微動控制性能。微動速度一般在0.25～0.4m/min范圍。

通過對起升機構分析不難發現，其工作中的主要有三種轉矩：

(1)電動機的轉矩TM，即由電動機產生的轉矩是主動轉矩，其方向可正可負;

(2)重力轉矩TG，即由重物及吊鉤等作用于卷筒的轉矩，其大小等于重物及吊鉤等的復合重量G與卷筒半徑r的乘積：

TG=G·r(1)

TG的方向永遠是向下的。

(3)摩擦轉矩T0，即由于減速機構的傳動比較大，減速機構的摩擦轉矩(包括其他損失轉矩)不可忽視。摩擦轉矩的特點是，其方向永遠與運動方向相反。

２ 變頻調速的基本原理與電動機的機械特性 2.1 變頻調速的基本原理

一般三相異步電動機調速方法有：(1)改變磁極對數p來改變電機轉速，所得到的轉速只能是3000、1500、1000…，為有級調速；(2)改變轉差率s調速，常用的方法是改變定子電壓調速和滑差電機調速，該方法轉子損耗較大，效率低；(3)改變定子電源頻率f1，其調速屬于改變同步轉速n1調速，由于沒有人為的改變s，轉子中不產生附加的轉差功率損耗，所以效率高。其是一種較為理想的調速方法，但變頻調速需要較復雜的控制電路組成。

三相異步電動機同步轉速為（2）

式中，p——磁極對數；

f1——定子電流頻率，即電源的頻率，f1=50Hz；

s——轉差率，即同步轉速與轉子轉速二者之差與同步轉速的比值。

由于交流電的頻率，T為交流電的周期。變頻調速就是改變逆變器輸出交流電壓的周期，就可以改變交流

電壓的頻率f。所謂改變周期，實際上是在控制電路上采用晶閘管，通過改變晶閘管的導通時間，實現交流電周期的改變。導通時間越短，輸出交流電壓周期越短，頻率越高。即從控制上，用改變晶閘管門極驅動信號的頻率控制逆變器輸出電壓的頻率f1，從而實現電動機工作速度的調節。2.2 電動機變頻調速的機械特性

起重機械各部分的拖動系統，一般都需要調速，在變頻調速問世之前，已經發明了多種調速方法，獲得了廣泛的應用。例如：增大或改變轉子回路內電阻的調速、電磁調速電動機等等。比較常見的是采用繞線轉子異步電動機，調速方法是通過滑環和電刷在轉子回路內串入若干段電阻，由接觸器來控制接入電阻的多少，從而控制了轉速。

n = n0-k(Ra + Ri)T（3）式中，n——電動機的輸出轉速；

n0 ——電動機理想空載轉速；

k——比例系數；

Ra——電樞電阻；

Ri——回路內串電阻；

T ——電樞電流切割磁力線所產生的電磁轉矩。

從圖2不難發現，由于回路內串電阻的存在，其電動機的機械特性變軟，輸出速度降低；而機械特性越軟，電動機的負載能力越差。

電動機采用變頻調速，一方面可以實現節能，另一方面可以保持較硬的機械特性，負載能力較好。下面就起升過程中的電動機工作狀態說明變頻調速對機械特性的影響情況。

(1)重物起吊上升時，其旋轉方向與電樞電流產生的轉矩方向相同，即電動機受正向轉矩作用，其機械特性在第1象限，如圖3中之曲線①和所示，工作點為A點，轉速為n1；

當通過降低頻率而減速時，在頻率剛下降的瞬間，機械特性已經切換至曲線②了，工作點由A點跳變至A’點，進入第二象限，其轉矩變為反方向的制動轉矩，使轉速短時下降，并重新進入第一象限，至B點時，又處于穩定運行狀態，B點便是頻率降低后的新的工作點，這時，轉速已降為n2。

(2)空鉤(包括輕載)下降時，吊鉤自身是不能下降的，必須由電動機反向運行來實現。此時電動機的轉矩和轉速都是負的，故機械特性曲線在第三象限，如圖4中之曲線③，工作點為C點，轉速為n3；

當通過降低頻率而減速時，在頻率剛下降的瞬間，機械特性已經切換至曲線④、工作點由C點跳變至C’點，進入第四象限，其轉矩變為正方向，以阻止吊鉤下降，所以也是制動轉矩，使下降的速度減慢，并重新進入第三象限，至D點時，又處于穩定運行狀態，D點便是頻率降低后的新的工作點，這時，轉速為n4。

(3)重載下降時，重物將因自身的重力而下降，電動機的旋轉方向是反轉(下降)的，但其轉矩的方向卻與旋轉方向相反，是正方向的，其機械特性如圖5的曲線⑤所示，工作點為E點，轉速為n5。這時，電動機的作用是防止重物由于重力加速度的原因而不斷加速、達到使重物勻速下降的目的。在這種情況下，摩擦轉矩將阻礙重物下降，故重物在下降時構成的負載轉矩比上升時小。

２.３ 電動機變頻調速與原拖動系統調速的機械特性比較

(1)重物上升時，兩種調速方式其機械特性都在第一象限，如圖6所示，曲線①表示變頻調速時的機械特性，轉速為nl。曲線②表示通過轉子電路串入電阻來實現調速時的機械特性，即電壓調速。從兩條曲線可以看出，工作點由A點對應A’點，電動機的轉矩大為減小，拖動系統因帶不動負載而減速，直至到達B點時，電動機的轉矩重新和負載轉矩平衡，工作點轉移至B點，轉速為降n2，負載能力相對于變頻調速變化明顯。

(2)輕載下降時兩種調速方式其工作特點與重物上升時相同，只是轉矩和轉速都是負的，機械特性在第三象限，如圖6的曲線③和曲線④所示。

(3)重載下降時，原拖動系統的電動機從接法上說，是正方向的，產生的轉矩也是正的。但由于在轉子電路中串入了大量電阻，使機械特性傾斜至如曲線⑤所示。這時，電動機產生的正轉矩比重力產生的轉矩小，非但不能帶動重物上升，反而由于重物的拖動，電動機的實際旋轉方向是負的，其工作點在機械特性向第四象限的延伸線上，如圖中E點所示，這時，轉速為n5。這種工作狀態的特點是：電動機的轉矩是正的、卻被重物“倒拉”著反轉。解決這種現象的途徑只能是選擇較大的功率，這無形便增加了設備成本。

與變頻調速方式（如圖5所示）相比較，在重載下降時，兩種調速方法的工作點都在第四象限，但電動機的工作狀態是不同的。

３ 采用變頻調速需要注意的問題

(1)重物起吊時起動轉矩Ts較大，通常在額定轉矩 TN的150％以上?？紤]到在實際工作中可能發生的電源電壓下降以及短時過載等因素，一般情況下，起動轉矩 Ts應按照額定轉矩TN的150％～180％來進行選擇：

Ts =(150% ~ 180 %)TN(4)

(2)起升機構工作過程中，在重物剛離開泊位上升的瞬間以及在重物剛到達新泊位下降的瞬間，負載轉矩的變化是十分激烈的，應引起注意。

(3)起升裝置在調整纜繩松弛度時，以及移動裝置在進行定位控制時，都需要點動運行，應充分注意點動時的工作特性。

(4)在重物開始升降或停止時，要求制動器和電動機的動作之間，必須緊密配合。由于制動器從抱緊到松開，以及從松開到抱緊的動作過程需要一定的時間(約6s)，而電動機轉矩的產生或消失是在通電或斷電瞬間就立刻反映的。因此，兩者在動作的配合上極易出現問題。如電動機已經通電，而制動器尚未松開，將導致電動機的嚴重過載；反之，如電動機已經斷電，而制動器尚未抱緊，則重物必將下滑，即出現溜鉤現象。起重機械變頻調速采取的措施

4.1 選擇合適的變頻器容量

在起重機械中，因為升、降速時的電流較大，應求出對應于最大起動轉矩和升降速轉矩的電動機電流。

通常，起重機械用變頻器容量按以下步驟求出：

(1)恒定負荷上升時的電動機容量PMN（kW）（5）

式中，GN——額定重量(kg)，具體計算時，應考慮須有125％的過載能力；

v——額定線速度(m/min)：

η——機械效率。

(2)變頻器容量

變頻器的額定電流可由下式求出：

變頻器額定電流>電動機額定電流×(6)式中，k1——所需最大轉矩÷電動機額定轉矩；

k2——1.5(變頻器的過載能力)；

k3——1.1(余量)。4.2 溜鉤的預防措施

起升機構中，由于重物具有重力的原因，如沒有專門的制動裝置，重物在空中是停不住的。為此，電動機軸上必須加裝制動器，常用的有電磁鐵制動器和液壓電磁制動器等。多數制動器都采用常閉式的，即：線圈斷電時制動器依靠彈簧的力量將軸抱住，線圈通電時松開。

為了有效地防止溜鉤，某些新型變頻器設置了一些獨特的制動功能，如：

(1)零速全轉矩功能變頻器可以在速度為0的狀態下，電動機的轉矩也能達到額定轉矩的150％。這就保證了吊鉤由升、降速狀態降為零速時，電動機能夠使重物在空中暫時停住，直到電磁制動器將軸抱住為止，從而防止了溜鉤。

(2)直流強勵磁功能變頻器可以在起動之前和停止時，自動進行強直流勵磁。使電動機有足夠大的轉矩(可達額定轉矩的200％)，維持重物在空中的停住狀態，以保證電磁制動器在釋放和抱住過程中不會溜鉤。

4.3 變頻調速系統的控制

起重機械拖動系統的控制動作包括：吊鉤的升降及速度檔次、變幅功能等，都可以通過可編程序控制器(PLC)進行無觸點控制。

５ 結 語

異步電動機變頻調速的電源是一種能調壓的變頻裝置，應用時常采用由晶閘管元件或自關斷的功率晶體管器件組成的變頻器。除起重機械外，變頻調速已經在許多領域內獲得廣泛應用?？梢灶A見，隨著生產技術水平的不斷提高，變頻調速必將獲得更大的發展。

參考文獻

1.王進.施工機械概論.北京:人民交通出版社,2002

2．李發海，王巖.電機與拖動基礎（第二版）.北京:清華大學出版社,2001

3．陳洪禮.交流電動機的近代調速系統.內蒙古:內蒙古大學出版社,1992

4．鄭堤，唐可洪.機電一體化設計基礎.北京:機械工業出版社,2002

第三篇：PLC變頻調速畢業論文及制作

PLC控制變頻器調速系統設計與調試

論文系列 2007-04-16 17:41:25 閱讀2292 評論9 字號：大中小

緒 論

可編程控制器（PLC）是在計算機技術、通信技術和繼電器控制技術的發展基礎上開發出來的，現已廣泛應用于工業控制的各個領域。它以微處理器為核心，用編寫的程序進行邏輯控制、定時、計數和算術運算等，并通過數字量和模擬量的輸入/輸出來控制機械設備或生產過程。

如今，PLC在我國各個工業領域中的應用越來越廣泛。在就業競爭日益激烈的今天，掌握PLC設計和應用是從事工業控制研發技術人員必須掌握的一門專業技術。

任何生產機械電氣控制系統的設計，都包括兩個基本方面：一個是滿足生產機械和工藝的各種控制要求，另一個是滿足電氣控制系統本身的制造、使用以及維修的需要。因此，電氣控制系統設計包括原理設計和工藝設計兩個方面。前者決定一臺設備使用效能和自動化程度，即決定著生產機械設備的先進性、合理性，而后者決定著電氣控制設備生產可行性、經濟性、外觀和維修等方面的性能。

在現代控制設備中，機-電、液-電、氣-電配合得越來越密切，雖然生產機械的種類繁多，其電氣控制設備也各不相同，但電氣控制系統的設計原則和設計方法基本相同。

在最大限度滿足生產設備和生產工藝對電氣控制系統要求的前提下，力求運行安全、可靠，動作準確，結果簡單、經濟，電動機及電氣元件選用合理，操作、安裝、調試和維修方便。

要完成好電氣控制系統的設計系統，除要求我們掌握必要的電氣設計基礎知識外，還要求我們必須經過反復實踐，深入生產現場，將我們所學的理論知識和積累的經驗技術應用到設計中來。本次課程設計正是本著這一目的而著手實施的實踐性環節，它是一項初步的模擬工程訓練。通過這次課程設計，我感到更深地了解一般電氣控制系統的設計要求、設計內容和設計方法。

目 錄

課程設計任務書-------------1 緒論-----------------------2 課程設計內容---------------5 一.設計要求---------------5 二.設計任務和目的---------5 三.課題要求---------------5 四.控制要求---------------5 五.總體設計方案-----------6 六．硬件部分設計-----------9 七．軟件部分設計-----------13 八．調試過程和結果---------17 心得體會------------------18 參考文獻------------------19

課程設計內容

一.設計要求 1.確定控制方案，選擇PLC和變頻器及電動機型號。2.畫出電氣控制線路原理圖。3.設計程序

4.完成PLC控制系統梯形圖軟件的編制任務。

5.在實驗室條件下，通過試驗調試初步驗證其程序的正確性。

二.設計任務和目的

1.了解PLC控制變頻調速系統。

2.了解OMRON-CS系列CPU加CS1W-MAD44模擬量I/0模塊和ID模塊。3.了解電氣控制系統設計的基本原則、內容與一般步驟。掌握PLC控制變頻調速系統調試基本過程及方法。

三.課題要求

1.按題意要求，畫出PLC端子接線圖及控制梯形圖；

2.完成PLC端子接線工作，并利用編程器輸入梯形圖控制程序，完成調試； 3.完成課程設計說明書

電氣控制系統設計的基本原則：在最大限度滿足生產設備和生產工藝對電氣控制系統要求的前提下，力求運行安全、可靠、動作準確、結構簡單、經濟、電動機及電氣元件選用合理，操作、安裝、調試和維修方便。

四.控制要求

1.變頻調速器受0~10V輸入電壓控制；

0V輸出頻率為0HZ，對應同步轉速為0 r/min； 5V輸出頻率為18HZ，對應同步轉速為1500 r/min； 10V輸出頻率為36HZ，對應同步轉速為3000 r/min； 輸入電壓與輸出頻率按線性關系變化。

2.要求輸出轉速按函數變化，請編寫梯形圖控制程序，并完成調試。

3.改變輸出轉速~時間的變化函數，重復上述過程.五.總體設計方案

本次設計是實現控制變頻調速系統，選用PLC和變頻器的組合可完成數字量的輸入，實現模擬量和數字量的輸出控制。可以通過對頻率的調節來實現對速度的控制，使得速度變化更加平滑和實現精確調速。

1.選擇機型

本次設計PLC控制變頻調速系統設計系統中可以用OMRON-CPM2A PLC加模擬量擴展單元,也可以用OMRON-CS系列CPU加CS1W-MAD44模擬量I/0模塊.在這里選用OMRON-CS系列CPU加CS1W-MAD44模擬量I/0模塊和ID模塊.變頻器采用歐姆龍公司的變頻器，電機選擇380V,3000W，3000r/min。

2.確定系統控制結構 由PLC和變頻器組成的開環控制系統，模擬量輸入端由兩輸入，開始與停止按鈕；PLC輸出端是從0—10V的模擬量作為變頻器的輸入。

實現如下控制：

0V輸出頻率為0Hz，對應同步轉速為0r/min;5V輸出頻率為18Hz，對應同步轉速為1500r/min;10V輸出頻率為36Hz，對應同步轉速為3000r/min。

當PLC模擬量輸出0—10V變化時，變頻器輸出頻率為36Hz；電機經過20s速度由0—3000r/min；電機以最大速度運行10s，PLC模擬量輸出由10V將到5V，變頻器輸出頻率為18Hz，對應同步轉速降為1500 r/min經歷10s達到一定值速度運行20s后，PLC模擬量輸出由5V降到0V，變頻器輸出為0Hz，電機轉速為0r/ min。

3.系統流程圖

4.系統原理接線圖

5.設計步驟

(1)使用PLC的OD模塊的兩個輸入點作為系統的啟動和停止信號的輸入點；(2)使用PLC的ID模塊的一個輸出點作為使電機正轉啟動的輸出信號，接到變頻器的S0端子上；

(3)連接CS1W-MAD44模擬量I/0模塊的A1+、A2-至變頻器的電壓輸入端；(4)調節變頻器使其輸出頻率受模擬量輸入電壓控制；(5)然后編制輸出按時間函數循環的梯形圖程序；(6)最后調試并運行。

六.硬件部分設計

1.CS1W-MAD44模擬量I/0模塊圖

2.CS1W-MAD44模擬量I/0功能塊

3.模擬量輸出回路

4.輸出規格

如果設臵值超過下面提供的規定，將發生輸出設臵錯誤，并將輸出有輸出保持功能規定的輸出量。

根據設計要求選取輸出范圍:0~10 V： 5.標度轉換

輸出范圍:0~10V所對應的16進制數為:0000H~0FA0H 6.模擬量輸出接線圖

7.數據交換概要

數據通過特殊I/O單元區域(用來操作單元的數據)和特殊I/O單元DM區域(用來進行初始設臵的數據)在CPU單元和CS1W-MAD44模擬量I/O單元之間交換。

8.I/O刷新數據

模擬輸入轉換值，模擬輸出設臵值，和其它用來操作單元的數據根據單元號在CPU單元的特殊I/O單元區域里分配，并在I/O刷新過程中交換.9.固定數據

單元的固定數據，如模擬量輸入信號范圍和模擬量輸出信號范圍，根據單元號在CPU單元的特殊I/O單元DM區域里分配，并在電源接通或單元重啟動時交換。

10.設臵單元號開關

每個模擬量I/O單元占據的特殊I/O單元區域和特殊I/O單元DM區域字地址是通過單元前板上的單元號開設臵的。11.模擬量I/0模塊的軟件設臵過程

在此系統中單元號設臵成4.(1)根據下表，特殊I/0單元域地址CIO2040-CIO2049, 特殊I/0單元DM區域地址D20400-D20499.(2)根據系統原理接線圖，A1 A2電壓輸出1和CIO區中轉換可用字表設臵2040為: 0001H

(3)根據輸入使用設臵表，設臵D20400為: 0001H

(4)根據輸入信號范圍表，設臵D20401為: 0001H

上面的所有設臵在程序的1~3條完成。

七.軟件部分設計

系統的軟件設計是根據系統給定的時間函數運行的，所以軟件的設計主要是以時間原則來設計。

1.程序的主體主要由以下三部分組成(1)控制字的設臵(2)時間段設計(3)數據的增減 2.I/0分配表

3.系統設計程序 PLC梯形圖

4.程序助記符

LD

啟動按鈕 LD

停止按鈕 KEEP(011)啟動保持 LD

啟動保持 MOV(021)#000F 2040 //

轉換可用位臵1 LD

啟動保持

MOV(021)#000F D20400 //

輸出使用位臵1 LD

啟動保持

MOV(021)#0055 D20401 // 輸出信號范圍臵0101.0-10V LD

啟動保持 ANDNOT T0004

@MOV(021)#0000 D0

//

一個循環開始時臵#0000 LD

啟動保持

MOV(021)D0 20

//

送D0 值至輸出通道 LD

啟動保持

ANDNOT T0004

TIM 0000#0200

//

時間變化流程 TIM 0001 #000 TIM 0002 #0400 TIM 0003 #0600 TIM 0004 #0650

LD

啟動保持 AND P_0_02s ANDNOT T0000

@+(400)D0 #0004 D0

// D0值增加,使輸出值連續增加 LD

啟動保持 AND P_0_02s AND T0001 ANDNOT T0002

@-(410)D0 #0004 D0

// D0值減小,使輸出值連續減小 LD 啟動保持 AND P_0_02s AND T0003 ANDNOT T0004

@-(410)D0 #0008 D0

// D0值減小,使輸出值連續減小 LD 啟動保持

OUT 0.00 //

變頻器正轉啟動信號 END(001)5.程序說明

第0條：起動和停止信號，用KEEP保持在2100.00中，表示程序啟動運行。

第1條：程序啟動運行過程中，根據接線圖A1 A2電壓輸出1和CIO區中轉換可用字表設臵2040為: 000FH

第2條：程序啟動運行過程中，根據輸入使用設臵表設臵D20400為: 000FH 第3條：程序啟動運行過程中，根據輸入信號范圍表設臵D20401為: 0055H

第4條：程序啟動時并且每個循環的開始時D0臵#0000，所以輸出電壓每次都是從0V開始

第5條：只要是在運行過程中，在程序每次掃描過程中D0中的值臵入2040通道中轉換成電壓輸出。

第6條：程序啟動運行過程中，每次循環中設臵成五個時間段T0000—T0004，T0004為復位信號。

第7條：程序啟動運行過程中，從0—20秒，D0中的數在每個0.02秒脈沖的上升沿時加#0004，則20秒時剛好D0值為#0FA0，即10V。

第8條：程序啟動運行過程中，從30—40秒，D0中的數在每個0.02秒脈沖的上升沿時減#0004，則10秒后剛好D0值為#07D0，即為5V。

第9條：程序啟動運行過程中，從60—65秒，D0中的數在每個0.02秒脈沖的上升沿時減#0008，則5秒時剛好D0值減為#0000，即0V。

第10條：程序啟動運行過程中電機正轉信號保持為ON。第11條：程序結束標志。

八.調試過程及結果

調試過程：

1.先將PLC程序傳入OMRON-CS PLC中，只連接啟動與停止開關，先不與變頻器相連接，以免輸出電壓不正確導致變頻器出錯。

2.按下啟動按鈕，然后用萬用表測CS1W-MAD44模擬量I/0模塊的A1、A2兩點間的電壓，看是否按照規定曲線運行，如果運行正確則證明PLC部分調試成功。3.連接PLC的輸出點與變頻器的輸入點，并且調試好變頻器的參數設臵，最后把變頻器的輸出與電機接好。

4.最后打開啟動按鈕，電機正常運行，并且按照給定的時間函數循環運行。顯示的最大頻率是36HZ。

調試結果：

系統按照給定的時間函數連續循環運行，如圖所示，由此說明系統設計合理可靠，此設計完全符合設計要求。

心得體會

通過本次課程設計，對歐姆龍系列PLC的特點有了更深的理解。利用了歐姆龍系列PLC的特點，對按鈕、開關等輸入/輸出進行控制，實現了變頻器在控制作用下的自動化。

在本次課程設計的實踐環節中，我更深刻地理解和掌握了電器控制及可編程控制器(PLC)的理論知識和動手技能。參閱了大量的電器控制及可編程控制器(PLC)系統設計的書籍資料，查詢了大量的圖表、程序和數據，使得課程設計的方案和數據更為翔實和準確，力求科學嚴謹，使本次以變頻器為主題的課程設計精益求精。

經歷一周的方案設計、比較、論證、探討等步驟，經過不懈的努力和反復的驗證，積聚了同組同學的一致討論并通過，再加上指導老師的細心點撥和教誨，終于成功地完成了本次課程設計。但是，由于學識淺薄和資歷膚淺，對待解決問題還不成熟，望老師不吝糾正，深感謝意！

參考文獻

電器控制及可編程控制器

祖龍起 主編

輕工業出版社 可編程控制器原理與程序設計

謝客明 主編 日本OMRON公司CPM2A編程手冊 張立科 主編

電子工業出版社 2003

第四篇：《變頻調速應用》課程教學大綱

《變頻調速應用》課程教學大綱

Variable Voltage and Variable Frequency Technology 課程編號：2000652

適用專業：電氣工程及其自動化

學 時 數：32 學 分 數：2

執 筆 者：湯鈺鵬 編寫日期：2002年5月

一、課程的性質和目的

課程性質：《變頻調速應用》是電氣工程及其自動化專業的專業選修課。

主要任務：通過對《變頻調速技術及應用》課程的學習，使學生對異步電動機變頻調速系統有一個系統的了解，對變頻調速方法的特點、重要性、應用領域有一個正確的認識，為在今后工作中解決實際問題打下良好的基礎。

二、課程教學內容:

第一章 交流調速系統概述（講授4學時）

了解交流調速傳動的發展過程及其應用領域、應用目的，了解異步電動機的基本調速方法、了解變頻器的基本分類。

重點：變頻調速方法及特點。

第二章 異步電動機的變頻調速（講授4學時）

了解異步電動機在非正弦電源供電情況下的運行特點，掌握異步電動機的變頻運行方式、運行特性（包括V/F運行方式、恒磁通運行方式和恒功運行方式）；掌握在非正弦電源供電情況下異步電動機的磁通、電流、轉矩分析方法及特點。

重點：異步電動機的變頻運行方式、運行特性。

第三章 變頻器的結構及工作原理（講授2學時）

了解變頻器的基本結構及工作原理，掌握逆變器的工作原理。重點：交直交電壓型逆變器的工作原理。

第四章 脈寬調制技術（講授8學時，實驗4學時）

了解脈寬調制方式的種類和脈寬調制技術的作用。

重點：正旋脈寬調制技術、磁通軌跡控制（電壓空間矢量控制）脈寬調制技術。第五章 變頻調速系統（講課2學時）

了解變頻調速系統的構成、控制對象和控制方式。

重點：異步電動機、變頻器和外圍設備的選擇。

第六章 通用變頻器的運行功能（講課2學時、實驗2學時）

了解通用變頻器的運行功能，掌握通用變頻器的參數設置方法。

重點：變頻器運行功能的選擇。

第七章 通用變頻器的應用（講課4學時）

了解通用變頻器的應用情況及其應用領域的相關技術，掌握通用變頻器的應用方法。

重點：通用變頻器的應用方法。

三、課程教學的基本要求

本課程的教學環節包括：課堂講授、課外作業、實驗和考試等。通過各個教學環節重點培養學生分析問題和解決問題的能力。

（一）課堂講授

以案例教學和實驗教學為主，教學中多提問題以引導學生思考，設置適當的課堂討論，以加深學生對知識的理解和提高學生對知識的應用能力。

（二）課外習題

第一章1題、第二章2題、第三章1題、第四章2題、第五章1題、第六章2題。

（三）實驗

開設6個學時的開放性實驗，讓學生了解電壓型變頻器的基本結構、熟悉輸入測、直流測、輸出測的電壓波形和電流波形，掌握改善電流波形的方法。熟悉通用變頻器的各項運行功能，掌握通用變頻器的參數設置方法。

（四）考試環節

考試形式分為筆試和實際操作考試兩部分，考試題型分為：簡答題、論述題等。

四、本課程與其它課程的聯系與分工

本課程的先修課為“電機學”、“電力電子技術”等。

五、建議教材與教學參考書

1．滿永奎編著，《通用變頻器及其應用》機械工業出版社

2．吳忠智編著，《變頻器應用手冊 》 機械工業出版社

第五篇：《變頻調速應用》課程教學大綱

《變頻調速應用》課程教學大綱

Variable Voltage and Variable Frequency Technology 課程編號：2000652

適用專業：電氣工程及其自動化

學 時 數：32 學 分 數：2

執 筆 者：湯鈺鵬 編寫日期：2002年5月

一、課程的性質和目的

課程性質：《變頻調速應用》是電氣工程及其自動化專業的專業選修課。

主要任務：通過對《變頻調速技術及應用》課程的學習，使學生對異步電動機變頻調速系統有一個系統的了解，對變頻調速方法的特點、重要性、應用領域有一個正確的認識，為在今后工作中解決實際問題打下良好的基礎。

二、課程教學內容:

第一章 交流調速系統概述（講授4學時）

了解交流調速傳動的發展過程及其應用領域、應用目的，了解異步電動機的基本調速方法、了解變頻器的基本分類。

重點：變頻調速方法及特點。

第二章 異步電動機的變頻調速（講授4學時）

了解異步電動機在非正弦電源供電情況下的運行特點，掌握異步電動機的變頻運行方式、運行特性（包括V/F運行方式、恒磁通運行方式和恒功運行方式）；掌握在非正弦電源供電情況下異步電動機的磁通、電流、轉矩分析方法及特點。

重點：異步電動機的變頻運行方式、運行特性。

第三章 變頻器的結構及工作原理（講授2學時）

了解變頻器的基本結構及工作原理，掌握逆變器的工作原理。重點：交直交電壓型逆變器的工作原理。

第四章 脈寬調制技術（講授8學時，實驗4學時）

了解脈寬調制方式的種類和脈寬調制技術的作用。

重點：正旋脈寬調制技術、磁通軌跡控制（電壓空間矢量控制）脈寬調制技術。第五章 變頻調速系統（講課2學時）

了解變頻調速系統的構成、控制對象和控制方式。

重點：異步電動機、變頻器和外圍設備的選擇。

第六章 通用變頻器的運行功能（講課2學時、實驗2學時）

了解通用變頻器的運行功能，掌握通用變頻器的參數設置方法。

重點：變頻器運行功能的選擇。

第七章 通用變頻器的應用（講課4學時）

了解通用變頻器的應用情況及其應用領域的相關技術，掌握通用變頻器的應用方法。

重點：通用變頻器的應用方法。

三、課程教學的基本要求

本課程的教學環節包括：課堂講授、課外作業、實驗和考試等。通過各個教學環節重點培養學生分析問題和解決問題的能力。

（一）課堂講授

以案例教學和實驗教學為主，教學中多提問題以引導學生思考，設置適當的課堂討論，以加深學生對知識的理解和提高學生對知識的應用能力。

（二）課外習題

第一章1題、第二章2題、第三章1題、第四章2題、第五章1題、第六章2題。

（三）實驗

開設6個學時的開放性實驗，讓學生了解電壓型變頻器的基本結構、熟悉輸入測、直流測、輸出測的電壓波形和電流波形，掌握改善電流波形的方法。熟悉通用變頻器的各項運行功能，掌握通用變頻器的參數設置方法。

（四）考試環節

考試形式分為筆試和實際操作考試兩部分，考試題型分為：簡答題、論述題等。

四、本課程與其它課程的聯系與分工

本課程的先修課為“電機學”、“電力電子技術”等。

五、建議教材與教學參考書

1．滿永奎編著，《通用變頻器及其應用》機械工業出版社 2．吳忠智編著，《變頻器應用手冊 》 機械工業出版社

1、變頻器的分類方式？(1)、按變換頻率方法分

a、交直交變頻器 先由整流器將電網中的交流電流整流成直流電，經過濾波，而后由逆變器再將直流逆變成交流供給負載； b、交交變頻器 只用一個變換環節就可以把恒壓恒頻的交流電源變換成變壓變頻電源，因此又稱直接變頻裝置

(2)、按主電路工作方法分

a、電壓型變頻器 當中間直流環節采用大電容濾波時，稱為電壓型變頻器b、電流型變頻器 采用高阻抗電感濾波時成為電流型變頻器

(3)、按變頻器調壓方法分

PAM變頻器： 逆變器負責調節輸出頻率，通過改變直流環節的電壓或電流來改變輸出電壓或電流；PWM變頻器： PWM方式是在變頻器輸出波形的一個周期產生多個脈沖波，其等值電壓為正弦波，波形較平滑

(4)、按控制方式分

a、U/F控制變頻器 采用普通的VVVF控制方式實現； b、SF控制變頻器 采用轉差頻率控制方式實現；c、VC控制變頻器 采用矢量控制方式實現

2、一般的通用變頻器包含哪幾種電路？

整流電路、中間直流電路、逆變電路、制動電路、控制電路

3、四種調速方式？

（1）變頻調速（2）變轉差調速（3）串級調速（4）變極調

4、變頻器調速系統的調試方法有哪些？

空載實驗、帶負載測試、全速停機試驗、正常運行試驗

5、變頻器過流跳閘和過載跳閘的區別是什么？

過流主要用于保護變頻器，而過載主要用于保護電動機。因為變頻器的容量有時需要比電動機的容量加大一擋或兩擋，這種情況下，電動機過載時，變頻器不一定過流。過載保護由變頻器內部的電子過熱保護功能進行，在預置電子過熱保護功能時，應該準確地預置“電流取用比”即電動機額定電流和變頻器額定電流之比的百分數、