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基于PLC控制交流变频调速系统恒压供水控制系统
优质期刊推荐PLC控制交流电机变频调速系统的设计与实现(新品)
自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，）取代传统继电器控制装置以来，得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。
PLC具有结构简单、编程方便、性能优越、灵活通用、使用方便、可靠性高、搞干扰能力强等到一系列优点，在工业生产过程自动控制领域得到了广泛应用。所以，掌握PLC技术是改造传统生产工艺和设备的重要途径。
同时，在工业生产的各个过程中，运动始终是必需的，运动的动力来源多数是电机，因此电机的调速也成为我们的重点研究对象，在PLC广泛应用的今天，自然会想到PLC在电机调速作用，本文结合变频调速系统，提出了一种基于PLC的模糊控制策略实现方法。首先对基于PLC模糊控制的变频调速系统进行总体设计，然后重点进行工控机与PLC以及PLC与变频器之间的通信程序设计。接着论述了模糊控制器的原理和结构，并研究和设计了一种电机转速模糊控制器。对基于SIEMENS& PLC模糊控制策略进行了工程实现研究，并给出了关键部分的程序。本文所研究的桥式起重机变频调速控制系统，可以实现起重机电机速度的调节，满足节约能源和适应生产的需要。本系统采用PLC模糊控制既保留了PLC的可靠、灵活、适应能力强等特点，又提高了控制系统的智能化程度和系统的静动态特性。仿真结果表明，该系统能对电机转速实现精确控制，实用性强，具有一定的推广价值。
关键词：PLC&& 电机&&& 调速系统&& 通信& 变频调速控制系统
PLC control AC motor speed regulation system Design and Implementation
Since the sixties the twentieth century the United States launched a programmable logic controller (Programmable Logic Controller, PLC) has replaced the traditional relay control device, PLC has been rapid development, is widely used around the world. Meanwhile, PLC function is also improved. With computer technology, signal processing technology, control technology and network technology for the continuous development of rising user demand, PLC basis of the switch rate treatments to treat volumes added to the simulation and motion control functions. PLC today no longer limited to logic control, motion control, process control and other fields also play an important role.
PLC has a simple structure, easy programming, superior performance, flexible and versatile, easy to use, high reliability and ability to wait out a series of interference with the advantages of automation in industrial production process has been widely applied. Therefore, the master PLC technology is the transformation of traditional production techniques and equipment, important way. Meanwhile, industrial production, all process, the movement is always necessary, exercise the majority of the electrical power source, so the motor speed has become the focus of our study, widely used today in the PLC will naturally think of PLC in the motor speed effect, this paper, frequency control system, a PLC-based Implementation of fuzzy control strategy. First of all, PLC-based fuzzy control of frequency control system design, and then focus for IPC and PLC and the communication between PLC and inverter programming. Then discusses the principle and structure of the fuzzy controller, and research and design a motor speed fuzzy controller. SIEMENS PLC-based fuzzy control strategy of the project implementation, and gives a key part of the program. This paper studied frequency control system bridge crane, crane motor speed can be adjusted to achieve, and to adapt production to meet energy needs. This system uses PLC PLC fuzzy control retains the reliable, flexible, adaptable and so on, and also enhance the level of intelligent control systems and systems of static and dynamic characteristics. Simulation results show that this system can achieve precise control of motor speed, practical, has a potential market value.
Key words：Motor& Speed Control System& Communicate
Frequency Control System
主要研究内容&&&
结合变频调速系统，提出了一种基于PLC的模糊控制策略的实现方法，并在起重设备中运用研究方法&&&
1．以PLC和模糊控制理论为基础
2．以SIMATIC$7-200 PLC为控制器，利用STEP 7一micro／win32对模糊控制算法进行编程实现
3．将模糊控制系统进行仿真，并将其与传统PID控制效果进行比较分析
主要技术指标(或研究目标)&&&
1.PLC及模糊控制理论的发展前景和技术革新
2.变频器在交流电机变频调速技术中的重要作用
3.变频调速技术在起重设备中的设计与应用即实现基于PLC模糊控制的桥式起重机变频调速系统。
目&&&& 录&&&& 30000字
摘& 要&&& 1
第 1章 绪论&&& 4
1.1 PLC的发展前景&&& 4
1.2起重机的发展状况和研究趋势&&& 5
1.3传统桥式起重机控制系统的特点及存在的问题&&& 7
1.4起重机调速技术的发展现状&&& 8
1.5模糊控制理论概况&&& 10
1.6本论文的研究意义及主要内容&&& 11
第2章& 频调速控制技术的基本原理&&& 13
2.1交流电机变频调速技术&&& 13
2.2变频器&&& 16
2．2．1变频器的类型&&& 16
2．2．2变频器的基本结构&&& 17
2．2．3变频器的主电路&&& 17
2．2．4变频器的控制电路&&& 18
2．3现代变频调速的控制方法&&& 18
2．4变频调速与传统串电阻调速效果比较&&& 19
第3章& 变频调速系统的总体设计&&& 22
3.1桥式起重机系统简介&&& 22
3.2 系统总体方案设计&&& 22
3.3 系统部件的选择&&& 24
3．4系统的通信程序设计&&& 25
3．4．1 PLC与上位机之间的通信&&& 25
3．4．2 PLC通信程序框图&&& 28
第4章 系统模糊控制器的设计&&& 33
4．1模糊控制理论&&& 33
4．1．1模糊控制的基本思想&&& 33
4．1．2模糊控制特点&&& 34
4．2模糊控制系统的组成&&& 35
4．3模糊控制器的组成&&& 36
4．4电机转速模糊控制器的设计&&& 37
4．4．1确定模糊控制器的输入变量和输出变量&&& 38
4．4．2输入、输出变量的论域及参数的确定&&& 38
第5章& 模糊控制变频调速系统的实现及仿真&&& 43
5．1 PLC的基本结构和工作原理&&& 43
5.1.1 PLC的基本结构&&& 43
5.1.2 PLC的工作原理&&& 45
5．2 PLC控制系统的整体设计&&& 46
5．3模糊控制的PLC实现&&& 47
5．4模糊控制变频调速系统的仿真&&& 48
第6章& 总结与展望&&& 51
参考文献&&& 53
致&&&& 谢&&& 54
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全文7900字，带任务书，有代码摘要：自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（ProgrammableLogic Controller）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。PLC具有结构简单、编程方便、性能优越、灵活通用、使用方便、可靠性高、搞干扰能力强等到一系列优点，在工业生产过程自动控制领域得到了广泛应用。所以，掌握PLC技术是改造传统生产工艺和设备的重要途径。关键字：PLC & 电机调速系统变频调速控制系统前言可编程控制器是以计算机为核心的通用自动控制装置，它的功能强、可靠性极强、编程简单、使用方便、体积小。现已广泛应用于工业控制的各个领域，它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、记数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。随着PLC技术的迅猛发展PLC越来越多的被用于工业领域，配合变频器PLC被用于电机调速，基于PLC的电机调速系统具有效率高、节能显著； 调速平滑，能在5～100Hz范围内无级调速；低频起动时力矩对负载冲击小；起动电流小， 应用范围广，在50Hz以下可作恒转矩运行，在50Hz以上可作恒功率运行； 较电磁调速电机节能降耗，调速范围广，结构简单，使用可靠，维修方便。等诸多优势。其优点是传统调速系统无法比拟的。1电动机 变频器及PLC概述1.1电动机的分类电动机应用广泛，种类繁多　按工作电源种类划分：可分为直流电动机和交流电动机。直流电动机按结构及工作原理可划分：无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可划分：永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机划分：串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机划分：稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 其中交流电机还可分：单相电机和三相电机。按结构和工作原理划分：可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。 同步电动机可划分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。　异步电动机可划分：感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机可划分：三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机可划分：单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。按起动与运行方式划分：电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。按用途划分：驱动用电动机和控制用电动机。1.2电动机的基本结构一般电动机主要分为定子和转子两部分。定子：由铁心、绕组与机座三部分组成。定子铁心是电动机磁路的一部分，它是由0.5mm的硅钢片叠压而成，片与片之间是绝缘的，以减少涡流损耗，定子铁心的硅钢片的内圆冲有定子槽，槽中安放绕组，硅钢片铁心在叠压后称为一个整体，固定于机座上。定子绕组是电动机的电路部分，由许多线圈连接而成，每个线圈有两个有效边，分别放在两个槽里。三相对称绕组AX，BY，CZ可连接成星型或三角形。机座主要用于固定与支撑定子铁心。中小型异步电动机一般采用铸铁机座。根据不同的冷却方式采用不同的机座形式转子：转子由铁心与绕组组成。转子铁心压装在转轴上，由硅钢片叠压而成，转子硅钢片冲片如图5.2所示，转子铁心也是电动机磁路的一部分，转子铁心、气隙与定子铁心构成电动机的完整磁路。异步电动机转子绕组多采用鼠笼式，它是在转子铁心槽里插入铜条，再将全部铜条两端焊在两个铜端环上而组成，小型鼠笼式转子绕组多用铝离心浇注而成，　　异步电动机的转子绕组除了鼠笼式外还有线绕式，线绕式转子绕组与定子绕组一样，由线圈组成绕组放入转子铁心槽里，转子绕组一般是连接成星型的三相绕组，转子绕组组成的磁极数与定子相同，绕线式转子通过轴上的滑环和电刷在转子回路中接入外加电阻，1.3变频器概述变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的
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基于PLC与变频器的交流电机调速控制系统_自动化专业论文
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AbstractII
第1章 绪论1
1.1 PLC和变频器控制交流电机的调速的发展与现状1
1.2 现场总线2
1.2.1 现场总线简介2
1.2.2 现场总线的主要优点2
1.2.3 PROFIBUS的基本特性3
1.2.4 现场总线的前景与发展3
1.3 PLC和变频器控制交流调速的目的和意义4
1.4 本论文的主要目的和内容安排5
第2章 PROFIBUS的通讯原理6
2.1 协议及通讯方式6
2.1.1 协议结构6
2.1.2 通讯方式8
2.1.3 FDL帧的结构11
2.2 传输技术12
2.2.1 RS485传输技术13
2.2.2 IEC1158-2传输技术13
2.2.3 光纤传输技术13
2.2.4 S7-400、S7-300的数据交换14
2..3 本章总结14
第3章 硬件设计方案15
3.1 工业以太网简介15
3.1.1 工业以太网的概念15
3.2 系统拓扑结构图16
3.2.1 工业总线的网络结构16
3.2.2 PROFIBUS总线结构图16
3.3 系统配置17
3.3.1 PROFIBUS-DP现场总线的设备18
3.3.2 从站19
3.3.3 可编程控制器20
3.3.4 变频器20
3.4 本章总结：22
第4章 软件的设计23
4.1 设备数据库文件(GSD)的介绍23
4.2 STEP软件简介23
4.3 PLC程序设计26
4.3.1 编程原则26
4.3.2 PLC和存储点的地址分配26
4.4 PI网络设置27
4.5 机界面的特点及选择30
4.6 分程序及说明32
4.7 本章总结39
参考文献42
随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流调速取代直流调速已成为现代电气传动的主要发展方向。通用变频器以及可编程控制器以其优越的调速和起保停性能、高效率、高功率因数和显著的节电效果而广泛应用于大、中型交流电机等，被公认为最有发展前途的调速控制。本课题就是针对交流电机的发展方向而设计的基于PLC和变频器对交流电机调速控制系统。
本文首先介绍了交流调速系统的发展概况、使用领域，以及交流调速系统的国内外研究现状。由于PROFIBUS是一种不依赖生产厂家的开放式现场总线标准，不同厂商所生产的设备不需对其接口进行特别调整就可通信，目前它已广泛应用于加工制造、过程和建筑自动化，并且被认为是当今运行最快的现场总线。所以本文针对PROFIBUS总线的工作原理和特点，探讨了MM系列变频器在该系统中的应用情况，并分析了PROFIBUS-DP网络的拓扑结构，系统中主站和从站的建立，变频器GSD文件的导入，PLC对变频器控制的程序设计，MPI网络设置，最后给出了总线系统中控制字（PQW）和状态字（PIW）的数据格式。从而最终达到通过PLC和变频器对交流电机调速的目的。
关键词:通用变频器；可编程控制器；PROFIBUS；现场总线；交流电动机
The Control System Basing On AC Cage Induction Ajusts
With the rapid development of the power electronics technology, computer technology, the automatic control technology, AC variable speed replace the DC Speed Control has become one of the main development direction of a modern electric drive. General-purpose inverters, as well as programmable logic controller for its superior speed regulation and the effective date of suspension performance, high efficiency, high power factor and a significant power-saving effect that widely used in large and medium-sized AC motor and so on, is recognized as the most promising Speed control . This topic is designed for the development direction of AC motor that based on PLC and inverter-based AC motor control system.
This article first introduced the general development of AC Drive System, the use of it’s area, as well as the domestic and abroad research of the DC Speed Control. As PROFIBUS is a result of the do not rely on manufacturer opening working site trunk standard, the equipment produced by different manufacturers does not need adjustments to its interface can communicate with each other, now it has been widely used in manufacturing, process and building automation, and considered to be the fastest working of today's working site trunk. Therefore, this paper based on the working principle and characteristics of the PROFIBUS trunk, discuss the situation of the MM series converter used in the system, and analyze the topology structure of PROFIBUS-DP network, the establishment of the main station and slave station in this system, guide of the inverter GSD documents, Program Designing of the PLC to the control of the inverter, MPI network settings, and finally gives the data format of control word (PQW), and status words (PIW)of the bus system. And ultimately to achieve the speed control of the AC motor through PLC and frequency converter.
Keywords　 The alternating current；PLC；the field bus of PROFIBUS；AC motor
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