发布时间 : 星期日 文章用PLC和变频器实现电机的变频调速和远程控制毕业设计论文更新完毕开始阅读0f50d46d2e60ddccda38376baf1ffc4ffe47e201
3) 高可靠性、好兼容性：由于现代控制系统的可靠性和兼容性日渐受到人们的重视，一些公司强自诊断技术、冗余技术、容错技术广泛应用到现有产品中，推出了高可靠的冗余系统。
4) 编程语言向高级语言发展：PLC的编程语言在原有梯形图语言、顺序功能块和指令表语言基础上，推出了可运行与计算机windows环境下，界面友好的强劲的梯形图和语句表两种形式的编程、调试、诊断等功能。SIMATIC则使用C/C++等高级语言进行编程，体现了面向未来的种种特征。
2. PLC的特点
PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。PLC与普通微机一样，以通用或专用CPU作为字处理器，实现通道(字)的运算和数据存储，另外还有位处理器(布尔处理器)，进行点(位)运算与控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。
1) 可靠性：对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性
? PLC不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。
? PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，提高了MTBF，降低了MTTR，使可靠性提高。
? PLC有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的错误。
? PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言，编程出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。
? 在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如：采用可靠性的元件；采用先进的工艺制造流水线制造；对干扰的屏蔽、隔离和滤波等；对电源的断电保护；对存储器内容的保护等。
? PLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如：采用软件滤波；软件自诊断；简化编程语言等。
2) 易操作性，PLC的易操作性表现在下列几个方面：
? 操作方便对PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的PLC，编程器采用了CRT屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。更改的信息可在液晶屏
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或CRT上显示。
? 编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。采用布尔助记符编程语言时，十分有助于编程人员的编程。
? 维修方便PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。
3) 灵活性，PLC的灵活性表现在以下几个方面：
? 编程的灵活性。PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程方便、应用面拓展。
? 扩展的灵活性。PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。
? 操作的灵活性。操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易。
1.4 变频调速理论
1.4.1 异步电动机调速方式
根据电机学和电力拖动基础中提供的结论，异步电动机转速n的转速方程为：
n=n1(1－S)=60f1(1－S)/p (1.1)
式(1.1)中： n—电动机的实际转速；
f1—电动机定子绕组的供电频率； p—旋转磁场的磁极对数；
S—转差率，表示定子旋转磁场的同步转速n.与n的关系。
由上述交流电动机的转速公式(1.1)可以知道要改变转速可以采取以下三种基本措施：(1)改变转差率S； (2)改变磁极对数p； (3)改变电动机的定子供电频率。调节转差率调速的实质是将输入功率的一部分转化为转差功率以削减轴上输出功率的大小，迫使电动机运行速度下降。改变电动机的定子供电频率f(即变频调速)，可使电机始终运行在高效率区，并保证良好的动态性能，是目前最为广泛使用的调速方式。
1.4.2 变频调速原理
由电机学理论，在忽略定子漏阻抗的情况下，三相异步电动机定子每相电压U；有以下关系式：
U1≒E1=4.44f1N1k1фm (1.2) 式中：U1—定子相电压；
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E1—定子相电动势；
N1—定子相绕组总匝数； K1—基波绕组系数； фm—每极气隙磁通。
由上式可以知道：为了保持电动势的平衡关系，当电源频率f1改变时，如果电源U1
保持不变，那么必然引起气隙磁通фm的变化，但是фm的变化都会给异步电动机的运行性能带来不良影响。所以要必须保持主磁通不发生改变。由(1.2)式可以看出，фm是由E1和f1来共同决定的，对E1和f1进行适当控制，就可以保持фm保持额定值不发生改变。但是这种控制受到基频f1(电机额定频率)的影响，在f1 < fN（即基频以下调速控制方式）和f1 > fN（即基频以上调速控制方式）时，E1的变化规律不一样。
1.4.3 变频调速的特点及发展
交流变频调速技术是强弱电混合、机电一体的综合性技术，既要处理巨大电能的转换(整流、逆变)，又要处理信息的收集、变换和传输，因此它的共性技术必定分成功率和控制两大部分。前者要解决与高压大电流有关的技术问题和新型电力电子器件的应用技术问题，后者要解决(基于现代控制理论的控制策略和智能控制策略)的硬、软件开发问题(在目前状况下主要全数字控制技术)。接近我们生活的高速电力机车、汽车、电梯、音乐喷泉、冰箱、洗衣机、空调等，采用变频控制的越来越多。
1. 交流变频调速具有以下特点：
1) 可以使普通异步电动机实现无级调速； 2) 启动电流小，减少电源设备容量；
3) 启动平滑，消除机械的冲击力，保护机械设备； 4) 对电机具有保护功能，降低电机的维修费用； 5) 具有显著的节电效果。 2. 其主要发展方向有如下几项：
1) 实现高水平的控制。基于电动机和机械模型的控制策略，有矢量控制、磁场控制、直接传矩控制和机械扭振补偿等；基于现代理论的控制策略，有滑模变结构技术、模型参考自适应技术、采用微分几何理论的非线性解耦、鲁棒观察器，在某种指标意义下的最优控制技术和逆奈奎斯特阵列设计方法等；基于智能控制思想的控制策略，有模糊控制、神经元网络、专家系统和各种各样的自优化、自诊断技术等。
2) 开发清洁电能的变流器。所谓清洁电能变流器是指变流器的功率因数为1，网侧和负载侧有尽可能低的谐波分量，以减少对电网的公害和电动机的转矩脉动。对中小容量变流器，提高开关频率的PWM控制是有效的。对大容量变流器，在常规的开关频率
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下，可改变电路结构和控制方式，实现清洁电能的变换。
3) 缩小装置的尺寸。紧凑型变流器要求功率和控制元件具有高的集成度，其中包括智能化的功率模块、紧凑型的光耦合器、高频率的开关电源，以及采用新型电工材料制造的小体积变压器、电抗器和电容器。功率器件冷却方式的改变(如水冷、蒸发冷却和热管)对缩小装置的尺寸也很有效。
4) 高速度的数字控制。以32位高速微处理器为基础的数字控制模板有足够的能力实现各种控制算法，Windows操作系统的引入使得可自由设计，图形编程的控制技术也有很大的发展。
5) 模拟与计算机辅助设计(CAD)技术。电机模拟器、负载模拟器以及各种CAD软件的引入对变频器的设计和测试提供了强有力的支持。
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