变频器综合实验报告.doc

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1、西安科技大学综合设计实验报告20132014学年 第 2 学期 题 目 1 变频恒压供水系统实验 题 目 2 六层电梯模拟实验 院 （系、部) 电气与控制工程学院 专业 及 班级 自动化1001班 姓 名 * 学 号 1* 完成日期： 2014 年 3 月 8 日目录绪 论3一、综合设计实验题目及目的要求4（1）变频器的面板操作与运行41.实验目的：42基本操作面板修改设置参数的方法53参数设置54.调试方法65.用BOP进行调试的简要说明7 （2）变频器的多段速运行操作111.实验目的：112.MM420变频器的多段速控制功能及参数设置113 . 参数设置124变频器运行操作135.PLC控

2、制梯形图13（3）变频器的外部运行操作131.实验目的：132.数字输入端口功能143.参数设置144变频器运行操作145.PLC控制梯形图15（4）MM420三段固定频率控制15实验心得16参考文献16绪 论 随着电力电子技术、微电子技术、计算机控制技术及自动化控制理论的发展，变频器制造技术有了跨越式的进步，以变频器为核心的交流电机调速已广泛应用于国民经济各部门，在工业自动化领域，交流电机调速已经取代传统的直流调速系统，而且大大提高了技术经济指标。在耗电大户的风机、泵类(其耗电量几乎占工业用电一半)应用变频器控制，可以大大节约电能；在广泛关系各行各业的机械专业，应用变频器技术，是改造这一传统

3、产业，实现机电一体化的重要手段；此外，在化纤、纺织塑料、化学、轻工等工业领域，应用变频器技术。实现自动化提高了产品的质量与数量变频器不仅应用于工业、交通领域，而且已进入家庭，在家电工业领域，空调器、电冰箱都有了变频器控制的相应产品，提高了家电产品的经济技术指标和智能化水平。随着现代化的程度提高，对变频器的应用会更加普及。 PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控

4、制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 西门子S7-200PLC在实时模式下具有速度快，具有通讯功能和较高的生产力的特点。一致的模块化设计促进了低性能定制产品的创造和可扩展性的解决方案。来自西门子的S7 - 200微型PLC可以被当作独立的微型PLC解决方案或与其他控制器相结合使用。它的应用领域从更换继电器和接触器一直扩展到在单机、网络以及分布式配置中更复杂的自动化任务。S7-200也越来越多地提供了对以前曾由于经济原因而开发的特殊电子设备的地区的进入。 西门子MM420变频器适用于多种变速驱动应用。其灵活性使之具有极为广泛的应用范围。它特别适合与工业泵和风机一起使用。 此变频器具有

5、以用户为导向的性能和易于使用的特性。 它比 MICROMASTER 420 （即带人工和自动切换的优化的操作员面板） 有更多的输入和输出，并且有适配软件的功能。西门子MM420变频器操作员面板和通讯模块很容易更换。 一、综合设计实验题目及目的要求（1）变频器的面板操作与运行 1.实验目的：1. 熟悉变频器的面板操作方法。2. 熟练变频器的功能参数设置。3. 熟练掌握变频器的正反转、点动、频率调节方法。2基本操作面板修改设置参数的方法MM420在缺省设置时，用BOP控制电动机的功能是被禁止的。如果要用 BOP 进行控制，参数 P0700应设置为 1，参数 P1000 也应设置为 1。用基本操作面

6、板(BOP)可以修改任何一个参数。修改参数的数值时，BOP有时会显示“busy”，表明变频器正忙于处理优先级更高的任务。下面就以设置P1000=1的过程为例，来介绍通过基本操作面板(BOP)修改设置参数的流程。基本操作面板(BOP)修改设置参数流程操作步骤BOP显示结果1按键，访问参数2按键，直到显示P10003按键，直到显示in000，即P1000的第0组值4按键，显示当前值25按键，达到所要求的值16按键，存储当前设置7按键，显示r00008按键，显示频率3参数设置（1）设定P001030和P09701，按下P键，开始复位，复位过程大约3min，这样就可保证变频器的参数回复到工厂默认值。（

7、2）设置电动机参数，为了使电动机与变频器相匹配，需要设置电动机参数。电动机参数设置。电动机参数设定完成后，设P0010=0，变频器当前处于准备状态，可正常运行。电动机参数设置参数号出厂值说明P00031设定用户访问级为标准级P00100快速调试P01000功率以KW表示，频率为50HzP0304230电动机额定电压（V）P03053.25电动机额定电流（A）P03070.75电动机额定功率（KW）P031050电动机额定频率（Hz）P03110电动机额定转速（r/min）（3）设置面板操作控制参数面板基本操作控制参数参数号出厂值说明P00031设用户访问级为标准级P00100正确地进行运行命令

8、的初始化P00040命令和数字I/OP07002由键盘输入设定值（选择命令源）P00031设用户访问级为标准级P00040设定值通道和斜坡函数发生器P10002由键盘（电动电位计）输入设定值P10800电动机运行的最低频率(Hz)P108250电动机运行的最高频率(Hz)P00031设用户访问级为扩展级P00040设定值通道和斜坡函数发生器P10405设定键盘控制的频率值(Hz)P10585正向点动频率(Hz)P10595反向点动频率(Hz)P106010点动斜坡上升时间（s）P106110点动斜坡下降时间（s）4.调试方法IMICROMASTER 420变频器在标准供货方式时装有状态显示板S

9、DP（参看图1），对于很多用户来说，利用SDP和制造厂的缺省设置值，就可以使变频器成功地投入运行。如果工厂的缺省设置值不适合您的设备情况，您可以利用基本操作板（BOP）（参看图1）或高级操作板（AOP）（参看图1）修改参数，使之匹配起来。BOP和AOP是作为可选件供货的。您也可以用PC IBN工具“Drive Monitor”或“STARTER”来调整工厂的设置值。相关的软件在随变频器供货的CD ROM中可以找到。 SDP BOP AOP 状态显示板 基本操作板 高级操作板图1 MICROMASTER 420 变频器的操作面板本文只针对基本操作板（BOP）进行讲解提示缺省的电源频率设置值（工厂

10、设置值）可以用SDP下的DIP开关加以改变；变频器交货时的设置情况如下： DIP开关2：DIP开关u Off位置：欧洲地区缺省值(50Hz,功率单位:kW) u On位置北美地区缺省值(60Hz,功率单位:hp) DIP 开关 1不供用户使用。5.用BOP进行调试的简要说明前提条件：机械和电气安装已经完成：提示我们建议您按照上面的框图进行调试。用基本操作板（BOP）进行调试利用基本操作面板（BOP）可以改变变频器的各个参数，为了利用BOP设定参数，必须首先拆下SDP，并装上BOP。BOP具有7段显示的五位数字，可以显示参数的序号和数值，报警和故障信息，以及设定值和实际值。参数的信息不能用BOP

11、存储。提示u 在缺省设置时，用BOP控制电动机的功能是被禁止的。如果要用BOP进行控制，参数P0700应设置为1，参数P1000也应设置为1。u 变频器加上电源时，也可以把BOP装到变频器上，或从变频器上将BOP拆卸下来。u 如果BOP已经设置为I/O控制（P0700=1）在拆卸BOP时变频器驱动装置将自动停车。表1 用BOP操作时的缺省设置值参数说明缺省值，欧洲（或北美）地区P0100运行方式，欧洲/北美50Hz,kW(60Hz,hp)P0307功率（电动机额定值）kW(Hp)P0310电动机的额定功率50Hz(60Hz)P0311电动机的额定速度1395(1680)rpm决定变量P1082

12、最大电动机频率50Hz(60Hz)基本操作面板（BOP）上的按钮显示/按钮功能功能的说明状态显示LCD显示变频器当前的设定值启动变频器按此键起动变频器。缺省值运行时此键是被封锁的。为了使此键的操作有效，应设定P0700 = 1停止变频器OFF1：按此键，变频器将按选定的斜坡下降速率减速停车，缺省值运行时此键被封锁；为了允许此键操作，应设定P0700 = 1。OFF2：按此键两次（或一次，但时间较长）电动机将在惯性作用下自由停车。此功能总是“使能”的。改变电动机的转动方向按此键可以改变电动机的转动方向电动机的反向用负号表示或用闪烁的小数点表示缺省值运行时此键是被封锁的为了使此键的操作有效应设定

13、P0700 = 1电动机点动在变频器无输出的情况下按此键，将使电动机起动，并按预设定的点动频率运行。释放此键时，变频器停车。如果变频器/电动机正在运行，按此键将不起作用。功能此键用于浏览辅助信息。变频器运行过程中，在显示任何一个参数时按下此键并保持不动2秒钟，将显示以下参数值（在变频器运行中从任何一个参数开始）：1. 直流回路电压（用d表示单位：V）2. 输出电流A3. 输出频率（Hz）4. 输出电压（用o表示单位V）5. 由P0005选定的数值（如果P0005选择显示上述参数中的任何一个（3，4或5），这里将不再显示）。连续多次按下此键将轮流显示以上参数。跳转功能在显示任何一个参数（rXXX

14、X或PXXXX）时短时间按下此键，将立即跳转到r0000,如果需要的话，您可以接着修改其它的参数。跳转到r0000后，按此键将返回原来的显示点。访问参数按此键即可访问参数。增加数值按此键即可增加面板上显示的参数数值。减少数值按此键即可减少面板上显示的参数数值。图2 基本操作面板BOP 上的按钮快速调试的流程图（仅适用于第1访问级）P0010开始快速调试0 准备运行1 快速调试30 工厂的缺省设置值说明在电动机投入运行之前，P0010，必须回到0。但是，如果调试结束后选定P3900=1，那么，P0010回零的操作是自动进行的。P0700 选择命令源2）接通/断开/反转（on/off/revers

15、e）0 工厂设置值1 基本操作面板（BOP）2 输入端子/数字输入P0100选择工作地区是欧洲/北美0 功率单位为KM：f的缺省值为50Hz1 功率单位为hp：f的缺省值为60Hz2 功率单位为KW：f的缺省值为60Hz说明P0100的设定值0和1应该用DIP关来更改，使其设定的值固定不变。P0311 电动机的额定频率1）0-40000 1/min根据铭牌键入的电动机额定速度（rpm）P0304 电动机的额定电压1）10V-2000V根据铭牌键入的电动机额定电压（V）P0305 电动机的额定电流1）0-2倍 变频器额定电流（A）根据铭牌键入的电动机额定电流（A）P0307 电动机的额定功率1）

16、0KW-2000KW根据铭牌键入的电动机额定功率（KW）如果P0100=1，功率单位应是hpP0310 电动机的额定频率1）12Hz-650Hz根据铭牌键入的电动机额定频率（Hz）P1000 选择频率设定值2）0 无频率设定值1 用BOP控制频率的升降2 模拟设定值P1080 电动机最小频率本参数设定电动机的最小频率（0-650Hz）；达到这一频率时电动机的运行速度将与频率的设定值无关。这里设置的值对电动机的正转和反转都是适用的。P1120 斜坡上升时间0s-650s电动机从静止停车加速到最大电动机频率所需的时间。P1121 斜坡下降时间0s-650s电动机从其最大频率减到静止停车所需的时间。

17、P1082 电动机最大频率本参数设定电动机的最大频率（0-650Hz）；达到这一频率时电动机的运行速度将与频率的设定值无关。这里设置的值对电动机的正转和反转都是适用的。P3900 结束快速调试0 结束快速调试，不进行电动机计算或复位为工厂缺省设置值。1 结束快速调试，进行电动机计算和复位为工厂缺省设置值（推荐的方式）。2 结束快速调试，进行电动机计算和I/O复位。3 结束快速调试，进行电动机计算，但不进行I/O复位。1）与电动机有关的参数-请参看电动机的铭牌。2）表示该参数包含有更详细的设定值表，可用于特定的应用场合。请参看CD上的“参考手册”和“操作说明书”（2）变频器的多段速运行操作1.实

18、验目的：1掌握变频器多段速频率控制方式。2熟练掌握变频器的多段速运行操作过程。2.MM420变频器的多段速控制功能及参数设置多段速功能，也称作固定频率，就是设置参数P1000=3的条件下，用开关量端子选择固定频率的组合，实现电机多段速度运行。可通过如下三种方法实现：1. 直接选择（P0701 - P0703 = 15）在这种操作方式下，一个数字输入选择一个固定频率，端子与参数设置对应见表2-10。端子与参数设置对应表端子编号对应参数对应频率设置值说 明5P0701P10011.频率给定源P1000必须设置为 3。2.当多个选择同时激活时，选定的频率是它们的总和。6P0702P10027P070

19、3P10032. 直接选择 + ON 命令（P0701 - P0703 = 16）在这种操作方式下，数字量输入既选择固定频率（见表2-10），又具备起动功能。3. 二进制编码选择 + ON 命令（P0701 - P0703 = 17）MM420变频器的3个数字输入端口（DIN1 DIN3），通过P0701P0703设置实现多频段控制。每一频段的频率分别由P1001P1007参数设置，最多可实现7频段控制，各个固定频率的数值选择见表。在多频段控制中，电动机的转速方向是由P1001P1007参数所设置的频率正负决定的。3个数字输入端口，哪一个作为电动机运行、停止控制，哪些作为多段频率控制，是可以由

20、用户任意确定的，一旦确定了某一数字输入端口的控制功能，其内部的参数设置值必须与端口的控制功能相对应。固定频率选择对应表频率设定DIN3DIN2DIN1P1OO1001P1OO2010P1OO3011P1OO4100P1OO5101P1OO6110P1OO7111 3 . 参数设置 恢复出厂设置： P0100=30；P0970=1设置电机参数：P0003=1P0010=1P0304=220P0305=0.8P0307=0.04P0310=50P0311=1350P0003=1P0004=7P0701=17P0702=17P1000=2P1080=5P1082=50P1120=10P3900=1设

21、置端口参数：P0702=17P0703=1P0703=2P0003=1P0004=10P1000=34变频器运行操作当按下按钮SB1时，数字输入端口“7”为“ON”，允许电动机运行。（1）第1频段控制。当SB1按钮开关接通、SB2按钮开关断开时，变频器数字输入端口“5”为“ON”，端口“6”为“OFF”，变频器工作在由P1001参数所设定的频率为15Hz的第1频段上。（2）第2频段控制。当SB1按钮开关断开，SB2按钮开关接通时，变频器数字输入端口“5”为“OFF”，“6”为“ON”，变频器工作在由P1002参数所设定的频率为20Hz的第2频段上。（3）第3频段控制。当按钮SB1、SB2都接通

22、时，变频器数字输入端口“5”、“6”均为“ON”， 变频器工作在由P1003参数所设定的频率为35Hz的第3频段上。（4）电动机停车。当SB1、SB2按钮开关都断开时，变频器数字输入端口“5”、“6”均为“OFF”，电动机停止运行。或在电动机正常运行的任何频段，将SB3断开使数字输入端口“7” 为“OFF”，电动机也能停止运行。5.PLC控制梯形图（3）变频器的外部运行操作1.实验目的：1掌握MM420变频器基本参数的输入方法。2掌握MM420变频器输入端子的操作控制方式。3熟练掌握MM420变频器的运行操作过程。2.数字输入端口功能MM420变频器的3个数字输入端口（DIN1DIN3），即端

23、口“5”、“6”、“7”，每一个数字输入端口功能很多，用户可根据需要进行设置。参数号P0701P0703为与端口数字输入1功能至数字输入3功能，每一个数字输入功能设置参数值范围均为099，出厂默认值均为1。以下列出其中几个常用的参数值：MM420数字输入端口功能设置表参数值功能说明0禁止数字输入1ON/OFF1（接通正转、停车命令1）2ON/OFF1(接通反转、停车命令1)3OFF2（停车命令2），按惯性自由停车4OFF3（停车命令3），按斜坡函数曲线快速降速9故障确认10正向点动11反向点动12反转13MOP（电动电位计）升速（增加频率）14MOP降速（减少频率）15固定频率设定值（直接选择

24、）16固定频率设定值（直接选择+ON命令）17固定频率设定值（二进制编码选择+ON命令）25直流注入制动用PLC控制MM420变频器的运行，实现电动机正转和反转控制。其中端口“5”（DIN1）设为正转控制，端口“6”（DIN1）设为反转控制。对应的功能分别由P0701和P0702的参数值设置。 3.参数设置恢复出厂设置：P0010=30设置电机参数：P0003=1P0700=1P1000=1P1080=2P1082=80 4变频器运行操作（1）正向运行：当按下带锁按钮SB1时，变频器数字端口“5”为ON，电动机按P1120所设置的2S斜坡上升时间正向启动运行，经2S后稳定运行在560r/min

25、的转速上，此转速与P1040所设置的20Hz对应。放开按钮SB1，变频器数字端口“5”为OFF，电动机按P1121所设置的2S斜坡下降时间停止运行。（2）反向运行：当按下带锁按钮SB2时，变频器数字端口“6”为ON，电动机按P1120所设置的2S斜坡上升时间正向启动运行，经2S后稳定运行在560r/min的转速上，此转速与P1040所设置的20Hz对应。放开按钮SB2，变频器数字端口“6”为OFF，电动机按P1121所设置的2S斜坡下降时间停止运行。5.PLC控制梯形图MM420三段固定频率控制具体步骤如下：一、 原理：1.通过数字量输入端口，控制电机转向（DIN1；正转；DIN2;反转） 2

26、.通过模拟量输入端口，AIN+，AIN-控制电机转速（由试验台模拟量综合输出）二、关键参数：1.电机参数，2.P0700 P0701 P0702 P1000三、试验步骤：1.按图接线，2.恢复工厂设置，3.设置电机参数，4.设置端口参数，5.操作运行控制 四、注意事项：1.正确接线，2.注意安全用电，3.模拟量应控制在010V之间（1）按“实验二”完成“表一，表二”的操作设定。即“实验三”的步骤：1.2.3完成（2）表三：设置端口参数 P0003=1 P0004=7 P0700=2 P0003=2 P0004=7 P0701=1 P0702=2 P0003=1 P0004=10 P1000=2

27、 P1080=0 P1082=50 P1120=5 P1121=5具体简化调节步骤： 恢复工厂设置：p0010=30 p0970=1 即：调试完毕，恢复原样，此时变频器会显示（p-或者BUSY）请片刻等待。调试时： P0010=1 即：此状态各参数可改变P0100=0 选择工作地区为0表示kw P0304=380（220）V 电动机额定电压P0305=1.6（0.9） A 额定电流p0307=0.25 KW 额定功率P0310=50 HZ 额定电源频率P0311=1400 R|min 额定转速P0700=2 2为端子排控制输入P1000=2 由键盘（点动点位计） P1080=X（自己设定值）

28、电动机最小频率p1082=50 电动机最大频率P1120=10 斜率上升时间P1121=10 斜率下降时间P3900=1 结束快速调试 P0003=2 设置访问级别为扩展级 P0004=7 P0701=1 ON 接通正转 OFF 停止 P0702=2 ON 接通反转 OFF 停止 P0703=10 正向点动 P0004=10 设定值通道和斜坡函数发生器 P1040=20 设定键盘控制的频率值P1058=10 正向点动频率 完成调节 实验心得 课程设计是大学学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的设计出可逆运行电动机的PLC控制，我摆脱了单纯的理论知识学习状态。通过实际设

29、计相结合，锻炼了我综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平。通过这次PLC实训设计，提高了我的意志力和品质力，提升了自己的忍耐力，懂得了怎样缓解压力，学会了独立思考、逻辑思维、提出问题、分析问题、解决问题的方法。这是我们希望看到的，也正是我们的目的所在。 老师学识渊博，经验丰富，思维敏捷，时时给我热情的鼓励和不倦的的教诲，在研究思想和研究方法上给我诸多启示，培养了我严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风，并树立了正确的人生观。老师待人诚恳，心胸宽大，精深的知识令我受益匪。 我的能力也得到了提高，提高是有限的但

30、提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了无数实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。最终按质按量完成本次设计。我的收获是很难用语言来描述的。非常感谢各位老师的指导与帮助。 顺利如期的完成本次设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。无论PLC控制系统怎么复杂，我都采用了一些新的技术和设备。它们有着很多的优越性，但也存在一定的不足，这些不足在一定程度上限制了我们的创造力。今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先进的知识，更好的为社会做出应有的贡献，为在21世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列，使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗，为实现中华名族伟大复兴的中国梦做贡献。 参考文献1黄向慧 杨世兴 黄梦涛 现代电气自动控制技术 人民邮电出版社3杨公源 黄琦兰 可编程控制器应用与实践 清华大学出版社 2007