《工业控制技术实验》课件.ppt

*************************************变频器原理和应用变频器基本原理通过改变电源频率和电压来调节交流电机速度，主要由整流、滤波、逆变三部分组成主要控制模式V/F控制（电压频率比控制）、矢量控制、直接转矩控制，控制精度和复杂度依次提高主要功能特点软启动/软停止、多段速控制、加减速时间设定、转矩限制、过载保护、故障诊断等典型应用场合风机水泵、传送带、提升机械、机床主轴、纺织机械、空压机等需要调速的场合变频器是现代工业中最常用的电机调速装置，它通过改变交流电源的频率和电压，实现对交流电机速度的无级调节。变频器不仅能够节约能源（特别是对于风机、水泵等负载），还能改善控制性能，延长设备寿命，减少维护成本。现代变频器集成了多种保护功能和通信接口，能够与自动化控制系统无缝集成。在应用变频器时，需要正确设置各种参数，如电机参数（额定电压、电流、频率）、控制模式、加减速时间、过载保护等。参数设置不当可能导致电机不能正常启动、运行不稳定、保护功能误动作等问题。此外，变频器安装时还需注意电磁兼容性问题，必要时采取屏蔽、滤波和接地等措施。实验五：变频器控制电机变频器控制面板变频器的人机交互界面，用于参数设置、状态显示和手动控制。通过面板按键可以修改频率设定值、启动/停止电机、查看运行状态和故障信息。PLC与变频器连接PLC通过数字量I/O或模拟量输出控制变频器。数字量I/O用于控制启停、正反转、故障复位等功能；模拟量输出（如0-10V或4-20mA）用于设定频率值，实现速度调节。电机速度控制系统完整的电机速度控制系统包括PLC控制器、变频器、交流电机和反馈装置。系统可实现开环控制（无速度反馈）或闭环控制（带速度反馈），后者精度更高。本实验旨在培养学生使用变频器控制交流电机的能力。实验内容包括变频器的基本参数设置、接线方法、控制模式选择，以及如何通过PLC实现对变频器的控制。通过本实验，学生将了解变频调速的基本原理，掌握变频器与PLC的通信方法，能够设计和实现基于变频器的电机速度控制系统。实验五：步骤和注意事项变频器参数设置根据电机铭牌数据设置变频器基本参数，包括额定电压、电流、频率等，选择合适的控制模式接线与I/O配置按照接线图连接PLC、变频器和电机，配置PLC的输出端口对应变频器的控制端口PLC程序编写编写PLC程序实现对变频器的启停控制、速度设定、正反转控制和故障监测调试运行按照预定步骤测试系统功能，验证速度控制精度和系统响应特性性能测试测试不同工作条件下电机的速度变化、电流变化和能耗情况，分析变频调速的效果在实验过程中，需要特别注意安全问题，确保所有接线正确牢固，特别是变频器的输入电源和输出到电机的接线。在上电之前，必须检查所有接线，确认无误后再开启电源。调试时应从低频率开始，逐步增加到目标频率，观察电机的运行状态。常见问题包括：变频器参数设置不当导致保护动作、PLC与变频器通信方式选择不当导致控制失效、加减速时间设置不合理导致电机过载等。解决这些问题需要仔细查阅变频器手册，理解各参数的含义和影响，根据实际应用需求进行合理设置。实验五：结果分析和讨论设定频率(Hz)实际速度(rpm)电机电流(A)实验结果表明，变频器能够有效控制电机速度，电机实际转速与设定频率成线性关系，符合异步电机的特性。同时，电机电流随速度增加而上升，但增幅不大，表明变频调速比传统调速方式更节能。通过PLC控制变频器，我们成功实现了电机的软启动、变速运行、正反转控制和平滑停止功能，系统运行稳定可靠。在实验讨论中，我们比较了不同控制模式下的变频器性能：V/F控制模式简单易用，适合一般工业应用；矢量控制模式则提供更高的转矩精度和速度响应，适合高性能场合。同时，我们发现加减速时间的设置对系统性能有显著影响：加减速时间过短会导致过流保护动作，而加减速时间过长则会降低系统响应速度。在实际应用中，需要根据负载特性和应用需求合理设置这些参数。工业网络通信基础企业管理层ERP、MES系统，以太网技术控制层PLC、DCS、工控机，现场总线技术3设备层传感器、执行器，设备总线技术工业网络通信是现代工业自动化系统的神经系统，负责实现不同层级设备之间的数据交换和协同工作。与传统的点对点硬接线相比，工业网络通信具有布线简单、系统灵活、信息共享、远程维护等优势，是实现工业数字化和智能化的基础设施。工业网络通信按照功能和范围可分为三个层次：设备层网络主要连接传感器和执行器，如AS-i、IO-Link等；控制层网络连接各种控制器和智能设备，如Profibus、Modbus、DeviceNet等；管理层网