基于PLC的变频器实训系统的研究
基于PLC的变频器实训系统的研究[20200406124056]
摘 要
随着工业自动化技术的不断发展，生产设备对控制技能的要求不断提高，控制设备必须实现生产设备的各种要求，PLC可编程逻辑系统和变频器的结合解决了大部分的需求，近年来，PLC技术和变频器技术的发展越来越完善，使得很多的设计者采用PLC控制变频器，PLC控制变频器已经在市场上占有了不可或缺的位置，可以说PLC已经成为了工业控制系统的一个组成部分。
根据当今PLC技术和变频器的发展，以及市场对于PLC和变频器的大量需求，结合了现在学校学生对PLC技术的教学要求，本课题设计了一个系统，帮助学生更好的学习和掌握PLC控制变频器技术。
摘 要 3
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关键字:PLC变频器实训系统
目录
第一章 绪论 6
1.1 PLC控制变频器的发展与现状 6
1.2 建立PLC控制变频器实训平台的意义 7
第二章 系统方案设计 7
2.1研究内容 7
2.2系统结构图 8
2.3本课题设计实现内容 8
第三章 硬件设计 8
3.1可编程控制器（PLC） 8
3.1.1 可编程控制器介绍 8
3.1.2可编程控制器的特点 9
3.1.3可编程控制器的工作原理 10
3.1.4可编程控制器的选择 12
3.1.5可编程逻辑控制器主板的接线 12
3.2变频器 13
3.2.1变频器原理介绍 13
3.2.2三菱FR-D720系列变频器 13
3.3三相异步电动机 15
3.4硬件接线图 16
第四章 软件设计 17
4.1 编程软件介绍 17
4.2 PLC软件设计 18
4.2.1 PLC控制电动机正反转 19
4.2.2PLC控制电动机三段调速 20
4.2.3 PLC控制电动机正反转、三段调速（一） 22
4.2.4 PLC控制电动机正反转、三段调速（二） 24
第五章 实训系统的扩展应用 27
结束语 30
致谢 31
参考文献 32
附录 32
第一章 绪论
1.1 PLC控制变频器的发展与现状
随着工业和电力电子技术的飞速发展，对于电动机的无极调速的需求越来越大，这也就是变频器出现的背景，变频器控制电动机已经成为当代工业控制的主流。变频器控制电动机的调速已经在各个领域广泛应用，例如工业上的流水线、塔吊和生活中的电梯等等，但最为常见的还是PLC控制变频器进而进而控制电动机的运行状态，如果单用变频器调节电动机，比较麻烦，例如塔吊这些不太好操控的地方，但连接了PLC就可以对变频器进行软控制，这正符合当代发展的要求，节省了人力，实现了自动化控制。
我国是世界上最大的发展中国家，有大量的制造业，就有了大量的设备，而这些设备需要像PLC这样的逻辑控制器来操控，所以就PLC和变频器还有有着很好的发展前景，我们研究和学习PLC控制变频器就显得愈发重要。
我国的变频器应用范围远不及欧美国家，欧美国家该用变频器的比方基本都用上了，而我国不过10%。当然，变频器诞生了才20几年，我国用上变频器不过10年之久，很多地方的人员不会调试变频器，这也导致了变频器的普及率不及欧美，中国的发展速度毋庸置疑，所以变频器在中国的发展速度必将迅猛。而PLC技术也将随着变频器的发展而普及。
结合我国国情和PLC控制变频器技术人员的稀少，培养PLC和变频器技术的实训系统显得尤为重要。
1.2 建立PLC控制变频器实训平台的意义
变频调速已成为交流电动机控制电动机的主要方式，随着交流电动机变频技术的发展和完善，特别是在大型设备，例如工业上的塔吊和流水线系统，还有生活中的自动扶梯和升降梯。对那些功率大，消耗高的产业更加具有价值。PLC是可控制逻辑编辑器，它可以省去手动操控变频器的步骤，方便工作人员操作变频器。PLC和变频器技术的课程，不仅仅是为了教学生PLC编程和变频器的运用，更是为了建立学生对于PLC控制变频器系统的概念，使得学生可以熟练掌握PLC控制变频器系统的组成和能灵活、熟练地运用这套技术。
第二章 系统方案设计
2.1研究内容
本文设计的实训系统主要是针对PLC和变频器的联机规则、PLC软件的编程方法、步骤，以及解决PLC联机变频器时遇到的实际问题。
为了使学生能够更加直观的理解PLC和变频技术，我们采用了异步交流电动机为输出，本课题再设计过程中主要围绕了两个个方向：1）实验内容丰富但很基础，学习本身就是一门循序渐进的过程，技能让学生学得多，又不能让系统过于复杂，2）学生所学知识能极大范围地在社会上加以运用，即以实际运用为目的，不过多的给学生加上冗余的内容。
硬件选择：
（1）FX2N PLC一台；
（2）三菱FR-D720-0.4K-CHT变频器一台；
（3）三相交流电机一台；
软件选择：
三菱SWOPC-FXGP_WIN-C编程软件
2.2系统结构图
图1 系统结构图
由图1可知，本系统是通过PLC来控制变频器使变频器能够调节电动机的快慢速和正反转，这是本次书讯系统要实现的功能的大体框架，接下来的设计都是按照这个框图来进行细节上的处理。可以看出，本设计的基本思路就是在PLC编程软件中输入相应的程序，通过外部信号的输入来使得PLC主板产生相应，输出信号到变频器，变频器根据各个端子的高低电平来调节不同的速度和转动方向。
2.3本课题设计实现内容
交流电动机上的选装编码器和变频器连接，就是通过变频器来控制交流电动机的旋转速度和旋转方向。PLC主板的输出端和变频器的输入端相连接，从而使常规的变频器控制电动机改进到PLC控制电动机的运行状态。
第三章 硬件设计
3.1可编程控制器（PLC）
想要更好的学习技术，必须对技术本身所用的器件有着一定的了解，这么做是为了方便学生在以后的学习过程中加以改进。
3.1.1 可编程控制器介绍
可编程逻辑控制器是为工业控制而设计出来的，可以说是工业计算机家族的一员。初期的可编程控制器只是用来替代继电器来完成逻辑控制，所以称作可编程逻辑控制器（PLC）。后来PLC功能大大增强，已超出逻辑控制的范畴，但为了与个人计算机进行区别，仍沿用PLC的名称。
可编程控制器有很多版本，从PLC所含技术层面定义为：PLC是以微型计算机技术（3C技术）、控制技术和通信技术为基础发展起来的成新一代工业控制系统，主要是为工业环境应用而设计，包括两方面的内容：
（1）具有很强的抗干扰能力；
（2）具有很强的带负载能力。可编程控制器简单易懂，方便操作，高可靠性，灵活通用，体积小，寿命长使得它很快的在工业领域推广应用，已成为当代工业自动化的重要支柱之一。同时对传统控制系统的技术改造，发展新型工业控制装置起着越来越重要的作用。
3.1.2可编程控制器的特点
1）抗干扰能力强，可靠性高
电气控制设备的关键在于高可靠性因为采用了大规模积成电子电路技术和严格的生产技术以及先进的抗干扰技术，PLC就具有了很高的抗干扰能力。硬件方面，可编程控制器内部的电路采用光电隔离技术，设置了多级滤波电路来提高抗干扰能力。软件方面，可编程控制器采用了数字滤波技术，并设置了故障自诊断等措施。结合以上硬件和软件，使得可编程控制器具有了很高的可靠性。可编程控制器与同等规模的继电器相比较，电路接线和开关结点已减少了数百甚至数千倍，故障也就发生的更少。
2）配套齐全、功能完善、适用性强
摘 要
随着工业自动化技术的不断发展，生产设备对控制技能的要求不断提高，控制设备必须实现生产设备的各种要求，PLC可编程逻辑系统和变频器的结合解决了大部分的需求，近年来，PLC技术和变频器技术的发展越来越完善，使得很多的设计者采用PLC控制变频器，PLC控制变频器已经在市场上占有了不可或缺的位置，可以说PLC已经成为了工业控制系统的一个组成部分。
根据当今PLC技术和变频器的发展，以及市场对于PLC和变频器的大量需求，结合了现在学校学生对PLC技术的教学要求，本课题设计了一个系统，帮助学生更好的学习和掌握PLC控制变频器技术。
摘 要 3
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:PLC变频器实训系统
目录
第一章 绪论 6
1.1 PLC控制变频器的发展与现状 6
1.2 建立PLC控制变频器实训平台的意义 7
第二章 系统方案设计 7
2.1研究内容 7
2.2系统结构图 8
2.3本课题设计实现内容 8
第三章 硬件设计 8
3.1可编程控制器（PLC） 8
3.1.1 可编程控制器介绍 8
3.1.2可编程控制器的特点 9
3.1.3可编程控制器的工作原理 10
3.1.4可编程控制器的选择 12
3.1.5可编程逻辑控制器主板的接线 12
3.2变频器 13
3.2.1变频器原理介绍 13
3.2.2三菱FR-D720系列变频器 13
3.3三相异步电动机 15
3.4硬件接线图 16
第四章 软件设计 17
4.1 编程软件介绍 17
4.2 PLC软件设计 18
4.2.1 PLC控制电动机正反转 19
4.2.2PLC控制电动机三段调速 20
4.2.3 PLC控制电动机正反转、三段调速（一） 22
4.2.4 PLC控制电动机正反转、三段调速（二） 24
第五章 实训系统的扩展应用 27
结束语 30
致谢 31
参考文献 32
附录 32
第一章 绪论
1.1 PLC控制变频器的发展与现状
随着工业和电力电子技术的飞速发展，对于电动机的无极调速的需求越来越大，这也就是变频器出现的背景，变频器控制电动机已经成为当代工业控制的主流。变频器控制电动机的调速已经在各个领域广泛应用，例如工业上的流水线、塔吊和生活中的电梯等等，但最为常见的还是PLC控制变频器进而进而控制电动机的运行状态，如果单用变频器调节电动机，比较麻烦，例如塔吊这些不太好操控的地方，但连接了PLC就可以对变频器进行软控制，这正符合当代发展的要求，节省了人力，实现了自动化控制。
我国是世界上最大的发展中国家，有大量的制造业，就有了大量的设备，而这些设备需要像PLC这样的逻辑控制器来操控，所以就PLC和变频器还有有着很好的发展前景，我们研究和学习PLC控制变频器就显得愈发重要。
我国的变频器应用范围远不及欧美国家，欧美国家该用变频器的比方基本都用上了，而我国不过10%。当然，变频器诞生了才20几年，我国用上变频器不过10年之久，很多地方的人员不会调试变频器，这也导致了变频器的普及率不及欧美，中国的发展速度毋庸置疑，所以变频器在中国的发展速度必将迅猛。而PLC技术也将随着变频器的发展而普及。
结合我国国情和PLC控制变频器技术人员的稀少，培养PLC和变频器技术的实训系统显得尤为重要。
1.2 建立PLC控制变频器实训平台的意义
变频调速已成为交流电动机控制电动机的主要方式，随着交流电动机变频技术的发展和完善，特别是在大型设备，例如工业上的塔吊和流水线系统，还有生活中的自动扶梯和升降梯。对那些功率大，消耗高的产业更加具有价值。PLC是可控制逻辑编辑器，它可以省去手动操控变频器的步骤，方便工作人员操作变频器。PLC和变频器技术的课程，不仅仅是为了教学生PLC编程和变频器的运用，更是为了建立学生对于PLC控制变频器系统的概念，使得学生可以熟练掌握PLC控制变频器系统的组成和能灵活、熟练地运用这套技术。
第二章 系统方案设计
2.1研究内容
本文设计的实训系统主要是针对PLC和变频器的联机规则、PLC软件的编程方法、步骤，以及解决PLC联机变频器时遇到的实际问题。
为了使学生能够更加直观的理解PLC和变频技术，我们采用了异步交流电动机为输出，本课题再设计过程中主要围绕了两个个方向：1）实验内容丰富但很基础，学习本身就是一门循序渐进的过程，技能让学生学得多，又不能让系统过于复杂，2）学生所学知识能极大范围地在社会上加以运用，即以实际运用为目的，不过多的给学生加上冗余的内容。
硬件选择：
（1）FX2N PLC一台；
（2）三菱FR-D720-0.4K-CHT变频器一台；
（3）三相交流电机一台；
软件选择：
三菱SWOPC-FXGP_WIN-C编程软件
2.2系统结构图
图1 系统结构图
由图1可知，本系统是通过PLC来控制变频器使变频器能够调节电动机的快慢速和正反转，这是本次书讯系统要实现的功能的大体框架，接下来的设计都是按照这个框图来进行细节上的处理。可以看出，本设计的基本思路就是在PLC编程软件中输入相应的程序，通过外部信号的输入来使得PLC主板产生相应，输出信号到变频器，变频器根据各个端子的高低电平来调节不同的速度和转动方向。
2.3本课题设计实现内容
交流电动机上的选装编码器和变频器连接，就是通过变频器来控制交流电动机的旋转速度和旋转方向。PLC主板的输出端和变频器的输入端相连接，从而使常规的变频器控制电动机改进到PLC控制电动机的运行状态。
第三章 硬件设计
3.1可编程控制器（PLC）
想要更好的学习技术，必须对技术本身所用的器件有着一定的了解，这么做是为了方便学生在以后的学习过程中加以改进。
3.1.1 可编程控制器介绍
可编程逻辑控制器是为工业控制而设计出来的，可以说是工业计算机家族的一员。初期的可编程控制器只是用来替代继电器来完成逻辑控制，所以称作可编程逻辑控制器（PLC）。后来PLC功能大大增强，已超出逻辑控制的范畴，但为了与个人计算机进行区别，仍沿用PLC的名称。
可编程控制器有很多版本，从PLC所含技术层面定义为：PLC是以微型计算机技术（3C技术）、控制技术和通信技术为基础发展起来的成新一代工业控制系统，主要是为工业环境应用而设计，包括两方面的内容：
（1）具有很强的抗干扰能力；
（2）具有很强的带负载能力。可编程控制器简单易懂，方便操作，高可靠性，灵活通用，体积小，寿命长使得它很快的在工业领域推广应用，已成为当代工业自动化的重要支柱之一。同时对传统控制系统的技术改造，发展新型工业控制装置起着越来越重要的作用。
3.1.2可编程控制器的特点
1）抗干扰能力强，可靠性高
电气控制设备的关键在于高可靠性因为采用了大规模积成电子电路技术和严格的生产技术以及先进的抗干扰技术，PLC就具有了很高的抗干扰能力。硬件方面，可编程控制器内部的电路采用光电隔离技术，设置了多级滤波电路来提高抗干扰能力。软件方面，可编程控制器采用了数字滤波技术，并设置了故障自诊断等措施。结合以上硬件和软件，使得可编程控制器具有了很高的可靠性。可编程控制器与同等规模的继电器相比较，电路接线和开关结点已减少了数百甚至数千倍，故障也就发生的更少。
2）配套齐全、功能完善、适用性强
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