摘 要

最近几年来，跟随着计算机技术，电力电子技术等一系列技术的更新和发展，交流传动技术和控制技术成为这个世界上发展最为快速的技术之一，电气传动相关技术面对这一场改革，就是交流取代直流调速包括以计算机为代表的数字控制技术代替了模拟控制成为当今世界的发展潮流。电机交流调速技术在当今是一种重要的手段用来节省电能，改善工艺过程以及提高产品的质量和推动技术改善环境等等。变频调速被认为是国内以及国外公认的最有发展前途的调速系统，它以其优异调速和高性能的制动性，高效率高功率的节省电能效果享受这一名誉。引入可编程控制技术使得调速控制功能加的快速稳定准确，再加上这些年一直的努力和发展，如今可编程控制交流变频调速的大更为长远的进步。

本文通过PLC技术来控制电机的频率速度变化。设计将三相异步电机，可编程控制系统技术，程序组成，同时对软件和硬件进行了调试。首先将给定的输入值输入给可编程控制系统，PLC来控制变频器，再通过变频器来控制电机，紧跟着将电机的转动速度数值转换给可编程控制系统，经过比较后输出给变频器以实现无静差调速。设计的思路明确，可靠性高，稳定性强等，通过实验实现了以上的功能。 本论文通过对变频调速的研究，对于交流变频器调速系统的应用，有着很大的实际意义和很大的应用价值。

关键字： 可编程控制系统；变频器；电动机

ABSTRACT

In recent years, along with the computer technology and the renewal and development of power electronic technology and a series of technical and AC drive technology and control technology become the world development is most rapid technology of and electric drive technology facing this reform, which is the exchange from the generation of DC speed regulation, including the computer as the representative of the digital control technology to replace the analog control has become the development trend of today's world Motor AC speed regulation technology is now an important method to save energy, improve the process and improve the quality of products and promote technology to improve the environment and so on.

Variable frequency speed regulation is considered to be domestic and abroad recognized the most promising speed control system, it with its excellent speed and high performance braking, high efficiency and high power saving electric can effect enjoy the reputation.Introduction of programming control technology makes the speed control function and the rapid accurate and stable, and over the years has been the efforts and development, now programming control AC variable frequency speed regulation of larger and more long-term progress. This paper introduces the three-phase asynchronous motor, programmable control system technology, the program, and the software and hardware are debugged.The design idea is clear, the reliability is high, the stability is strong, and so the function of the experiment is realized.

Key words：programmable；inverter；electromotor

目 录

1 绪论 - 1 -

1.1研究背景及意义 - 1 -

1.2国内外研究现状 - 2 -

1.3变频调速的发展趋势 - 2 -

1.4设计的目的和意义 - 3 -

2 系统的工作原理 - 5 -

2.1三相异步电机简述与选择 - 5 -

2.1.1三相异步电机的结构 - 5 -

2.1.2三项异步电机的工作原理 - 5 -

2.1.3三相异步电动机的选择 - 6 -

2.2变频器简述与选择 - 6 -

2.2.1变频器的工作流程 - 6 -

2.2.2变频器工作原理 - 7 -

2.2.3变频器的选择 - 7 -

2.3 PLC控制系统 - 7 -

2.3.1 PLC的工作原理 - 7 -

2.3.2 PLC的应用 - 8 -

2.3.3 PLC的选择 - 8 -

2.3.4PLC接线图 - 8 -

2.4调速方式的选择 - 10 -

2.5系统设计总体思路 - 10 -

3 硬件的设计 - 11 -

3.1硬件的设计 - 12 -

3.1.1 三菱FX2n-16 PLC - 12 -

3.1.2 FR-S540E变频器 - 13 -

3.1.3三项异步电机 - 14 -

3.2元件连线图 - 15 -

4 软件设计 - 16 -

4.1梯形图的简述 - 18 -

4.2系统梯形图 - 18 -

4.2.1设计思路软件部分说明 - 18 -

4.2.2编程软件 - 19 -

4.2.3设计部分梯形图简述 - 20 -

5 系统的抗干扰设计 - 26 -

5.1电源的抗干扰设计 - 26 -

5.2电磁抗干扰设计 - 26 -

6 结论 - 27 -

致 谢 - 28 -

参考文献 - 29 -

附录A： - 30 -

1 绪论

1.1研究背景及意义

交流电动机的发明和广泛应用源自于上个世纪八十年代间，经过几十年的发展更新，在如今的世界中，电动机几乎遍布每个角落^[1]。电动机的技术水平象征着一个国家的科技水平是否进入现代化标准。从电机的发展来看，由于他的作用越来越大，使用它的技术水平也在提高，自身种类也在不断增多，理论的要求不断加深。在整整过去的20年来，由于电力电子和计算机技术的提高，尤其是超导技术的突破，电机的发展更是走向了一个全新的纪元，市场一片光明。

随着各种技术的得到广泛的发展，电机的控制技术亦是得到了快速的发展，人不仅仅追求以前的快准稳，更是对环境因素，对经济因素提出了更高的要求。

变频技术作为一项高新技术近年被国家大力开发和应用，将原来的50.00HZ固定供电频率转换成30.00HZ至130.00HZ的变化频率，自动调节电动机的运转频率，从而提高了效率，节省了能耗。上个世纪70年代末，变频器用工厂走向了市场。在短短的20年内，实现了全数字控制和采用IGBT两个发展成果。以变频调速方面的技术出现在世面上代表了交流调速在最近的几十年中取得了非常惊人的进展。第一生产力上的发展，生产所需要的功率越来越大，1000V往上的功率的装置是越来越多。在如此的功率范围里面，直流电动机因为受机械换向器还有电刷等等工艺制造的限制，是十分困难的造出额定电压超过1000V的电压的电动机，因此额定电流会变得非常的大，供电必须采用专门的汇流排，这样供电传输损耗以及电压降的增加，相对比之下，交流电动机制造超过6000V以上的高压电动机并不是一件难事，因此避免了上面所述直流电动机只在工艺上的难题，换句话说，功率越大，交流拖动的经济效益相对来说优势更加明显。

PLC是上个世纪70年代初，以计算机技术等原理基础上发展而来的一项新技术，正逐渐以Microprocessor为核心，把自动化，计算机等技术融合在一起的一种新型工业控制系统。它的作用十分广大，具有功能强，可靠性高等特点。

1.2国内外研究现状

1. 国外发展现状

在大功率变频调速技术上，法国的阿尔斯通已经能够提供单机容量达到30000万千瓦的电气传动设备用在船舶的推进等系统上。大功率无转换器电机的变频调速技术方面，意大利ABB公司最为显眼，造出了单机容量为60000万千瓦的设备用于抽水蓄能电站。在中高速变频调速上面，德国的西门子公司SmoverlA电力型晶闸管变频调速设备单机容量为100-900KV，他的控制系统已经实现了全数字化，用于电力机车，风机，还有水泵传动的等上面^[2]。