论文总字数：14262字

摘 要

本设计主要运用的是plc控制的技术，主要采用plc和变频器相配合控制来设计出三相交流异步电机的启动、停止、正转、反转、分段调速等，从而最终达到系统对三相异步电机交流调压调速的准确控制，最终实现整个交流调压调速系统的设计。

本文首先研究plc的结构以及原理，其次是对三相交流异步电机以及变频器的原理进行研究，在此基础上提出设计方案和分析，最终，根据方案得出数据和成果，从而完成整个由plc为核心来控制变频器对三相交流异步电机实现交流调压调速的系统设计，从而实现在能源和资源上的利用更为充分，且在实际生产应用中更经济实用，更易于操作。

关键词：PLC；变频器；三相交流异步电动机；交流调压调速

Design of AC Motor Seed Control by Terminal Voltage System Based on PLC

Abstract

This design mainly uses the technology of PLC to control the system, and it designs out the start, stop, forward, reverse, sectional speed regulation of the triple-phase AC asynchronous motor mainly by using interactive control between the PLC and Variable-frequency Drive. Thus, the accurate control of AC motor seed control by terminal voltage of triple-phase AC asynchronous motor can be achieved. Finally, the design of the whole AC motor seed control by terminal voltage system can be realized.

Firstly, this paper studies the structure and principle of plc. Secondly, it studies the principle of triple-phase AC asynchronous motor and Variable-frequency Drive. On the basis of it,  the design idea and analysis are put forward, ultimately, data and results are derived from the scheme. Thus, the whole system design of AC motor seed control by terminal voltage for triple-phase AC asynchronous motor controlled by Variable-frequency Drive with PLC as the core can be completed. Therefore, it can make full use of energy and resources, and be more economical and practical in practical production and application, and easier to operate.

Keywords: PLC; Variable-frequency Drive; triple-phase AC asynchronous motor; AC motor seed control by terminal voltage

目 录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 引言 1

1.1课题研究的目的和意义 1

1.2.1国内研究现状 1

1.2.2国外研究现状 1

1.3本课题研究方向及工作原理 2

1.3.1交流调压调速系统的定义以及原理 2

1.3.2课题的研究方向 2

第二章PLC的基础知识及选型 3

2.1 PLC的定义和结构及系统的组成 3

2.2 PLC的工作原理 3

2.3 PLC的选型及介绍 4

第三章 软件设计和硬件设计 6

3.1变频器的介绍 6

3.1.1 变频器的结构和原理 6

3.1.2变频器的选择和连接宏的选择 6

3.2三相异步电动机的介绍 8

3.2.1三相交流异步电动机的结构和工作原理 8

3.2.2三相交流异步电动机的调速方式及选型 9

3.3上位机软件介绍 10

第四章 系统的总体设计 11

4.1系统总体设计方案 11

4.2变频器参数设置 12

4.3 I/O地址的分配 13

4.4程序设计 13

第五章 结论 15

致谢 17

参考文献（References） 18

附录一：程序 19

附录二：接线图实物图 21

第一章 引言

1.1课题研究的目的和意义

在日新月异的电力电子技术发展的今天，工业、农业以及其他生产业对于生产制造上都迫切需求能够达到更大规模甚至时超大规模的集成化、自动化电路和生产，无论是发展至当下的拥有16位或者32位的微处理器的PC，都不能撼动PLC的优势。它在工业自动化的生产上已经基本不使用以前传统的继电器，它也是当今世界上很多的自动化设备的核心，并且跃然为工业机器人、CAD加上它本身的这三者之首，如今在世界各地共有200多家PLC公司，400多种PLC产品，这些产品任然在不断更新。此外PLC它直接应用于工业环境，对于外部环境的干扰的抵抗和适应以及对各种功能的应用都具备很强的能力；PLC作为专门为工业环境下应用而设计的工业计算机非常容易与工业控制系统联成一体，更易于实现其预期的功能。在20世纪的后半叶，新一代交流调速系统因为电力电子技术和微电子技术的发展而得到了兴起和进一步的开展，打破了直流调速系统作为高性能拖动的天下的格局，在我们生活的21世纪之下，交流调速系统取代直流调速系统已是不争的事实。[^[1]]相对于直流调速系统，交流调压调速系统在性能上以及节能方面更优于直流调速，交流调速成本低，易于控制，可靠性高，调速的平滑性好，在现代工业化生产控制的中运用广泛。相对于直流电动机因换向能力限制了它的容量转速积不能超过10⁶KW·r/min,否则会影响制造和设计，而交流电动机则没有换向的问题，不受换向的限制，在特大容量的电力拖动设备中应用更为广泛。^[1^]
1.2国内外研究现状

1.2.1国内研究现状

在PLC的刚发展最主要是以开关量的应用居多。从二十世纪九十年代至今，工业自动化系统以及现场总线控制都开始广泛应用PLC；目前PLC在国内广泛应用于钢铁、水泥、采矿、石油、制药、化工、电力、机械制造、批量控制等行业。[^[2]]目前，我国在工业生产上做到自动化的还比较少，多以中小型 PLC 为主，但是在高端产品上则有很严重的不足；在大型以及中型企业中才有大部分的采用先进的自动化技术而在小型企业还有待引进。目前中国国内最有影响的是无锡华光公司、上海乡岛公司。从上述看来我国PLC发展相对落后于国外，但是国内是具备开发PLC的能力并且让其得到更多的应用的，因此PLC在我国的应用潜力还有待挖掘和得到进一步的发展和应用。

1.2.2国外研究现状

目前全球PLC技术较发达的产品较丰富且集成的有美国、欧洲以及日本。美国在PLC产品的上居于之首，其拥有A-B公司，通用电气及莫迪康公司等，全球大多数PLC产品来自美国。除此之外，欧洲的有德国的西门子公司，法国的TE等；同样在亚洲最出名是日本三菱，日本除了三菱同样还有其他著名的PLC生产公司，比方有欧姆龙，松下，富士等。而我国主要还是处于大量引进国外的PLC产品和学习其中的PLC技术，这集中体现了我国的PLC技术与一些先进国家的差距还很大，对于PLC技术还有待发展和加紧研发和投入自动化生产的使用。随着当代计算机网络的快速发展，相信PLC作为自

动化控制的重要手段之一，在今后的工业以及更多的领域上会得到更发挥更多的应用与发展。

1.3本课题研究方向及工作原理

1.3.1交流调压调速系统的定义以及原理

交流调压调速是电力拖动自动控制系统的一种，其主要是通过改变电机定子电压用于控制交流电机的旋转速度以及拖动的，其类别是转差率调速。其中电动机的速度是通过改变其电磁转矩来实现的，当感应电动机的定子和转子回路参数恒定时，在一定的转速运行下，感应电动机的电磁转矩与定子电压的平方成正比。[^[3]]因此在负载转矩一定时，改变定子外加电压从而改变电磁转矩，最终使得机械特性得到改变。因此可以认为降低电机的转速可以通过降低定子电压来实现，升高电机的转速可以通过提高定子电压来实现。而交流调压调速又可以分为，第一种为在感应电动机定子三相电路中串入自耦变压器或者饱和电抗器来实现调速，第二种为在感应电动机定子三相电路中串入晶闸管交流调压器进行调速。本课题主要采用的就是第二种交流调压调速方式。

1.3.2课题的研究方向

本课题主要研究的是以PLC为核心的交流调压调速系统，通过上位机软件：博图V13进行编写程序，关于上位机软件的具体介绍，将在3.3节中做出具体的介绍，编写好程序后下载至PLC设备中，由PLC接收程序控制V20变频器，然后由PLC和V20变频器一同配合，最终实现三相交流异步电动机的分段调速、加减速、正反转和启动停止等功能，从而最终实现交流调压调速系统的设计。

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