1.3.2 plc的應用 5
2.2 變頻器的選擇 7
2.3 plc的選擇 8
2.3 控制方式的選擇 9
從2023年第一台直流電動機問世到2023年交流電動機的發明及廣泛應用，再到電機隨處可見當今世界，電機的發展早已經成為衡量乙個國家現代化水平標準之一，縱觀電機的發展，其應用範圍的不斷擴大，使用要求不斷提高，結構型別不斷增多，理論要求不斷深入。特別是近30年來，伴隨著電力電子技術和計算機技術的進步，尤其是超導技術的重大突破和新原理，新結構，新材料，新工藝，新方法的不斷推動，電機發展更是呈現出勃勃生機，其前景是不可限量的[12]。
近年來隨著電力電子技術，計算機技術，自動控制技術的發展，電機的控制技術得到了迅速的發展，人們在追求控制電機更快，更準，更穩的同時，也意識到節能，環保，經濟的重要性。
變頻技術是近年來國際家電領域全面開發和應用的一項高新技術，它採用新型變頻器，將50hz的固定供電頻率轉換為30-130hz的變化頻率，實現電動機運轉頻率的自動調節，達到節能和提高效率的目的。上個世紀80年代初，變頻器實現了商品化。在近20年的時間內，經歷了由模擬控制到全數字控制和由採用bjt到採用igbt兩個大發展過程[1]。
plc是20世紀70年代以來，在電氣控制技術，積體電路，計算機技術基礎上發展起來的，並逐漸發展成為以微處理器為核心，把自動化技術，把計算機技術，通訊技術融為一體的一種新型工業控制裝置。它具有功能強，可靠性高，配置靈活，使用方便，以及體積小，重量輕等優點[13]。
隨著工業控制要求的不斷發展，對電機的速度控制要求也越來越高，一般都需要進行閉環控制。交流電機調速的方法有很多，調壓串級滑差變頻等方式都不同程度地應用於各種各樣的工控領域。隨著變頻技術的發展，變頻器越來越多的被應用於調速場合。
可程式設計控制器是根據順序邏輯控制的需要而發展起來的，是專門為工業環境應用而設計的數字運算操作的電子裝置，將plc應用於交流變頻調速，不僅可靠性高，易於操作，而且還能降低能耗，節約能源。
三相非同步電機(triple-phase asynchronous motor)是靠同時接入三相交流電源(相位差120度)供電的一類電動機，由於三相非同步電機的轉子與定子旋轉磁場以相同的方向、不同的轉速成旋轉，存在轉差率，所以叫三相非同步電機。
1.1.1 三相非同步電機的結構
非同步電機主要由固定不動的和旋轉的轉子兩部分組成，定子轉子之間有氣隙，在定子兩端有端蓋支撐轉子。
（1） 定子
非同步電機的定子由鐵心，定子繞組和機座三部分組成,定子鐵心的作用是作為電機磁路的一部分和嵌放定子繞組。為了減少交變磁場在鐵心中引起的損耗，鐵心一般採用導磁性能良好，比損耗小的0.5mm厚低矽鋼片疊成。
定子繞組是電機的電路，器作用是感應電動勢流過電流。定子繞組在槽內部分與鐵心間必須可靠絕緣，槽絕緣的材料厚度由電機耐熱等級和工作電壓來決定。機座的作用主要是固定和支撐定子鐵心。
（2） 轉子
非同步電機的轉子由轉子鐵心轉子繞組和轉軸組成。轉子鐵心是電機磁路的一部分，一般由0.5mm矽鋼片沖製後疊壓而成。
轉軸起支撐轉子鐵心和輸出機械轉矩的作用，轉子繞組的作用是感應電動勢，流過電流和產生電磁轉矩。其結構形式有兩種:籠式和繞線式。
（3） 氣隙
非同步電機定，轉子之間氣隙很小，對於小型非同步電機，氣隙一般為0.2到1.5mm。
氣隙大小對非同步電機效能影響很大。為了降低電機的空載電流和提高電機的功率，氣隙應盡可能的小，但氣隙太小又可能造成定轉子在執行中發生摩擦，因此非同步電機氣隙長度應為定轉子在執行中不發生機械摩擦所允許的最小值。
1.1.2三相非同步電機的工作原理
三相交流非同步電動機的工作原理是建立在電磁感應定律、全電流定律、電路定律和電磁力定律等基礎上的。當磁極沿順時針方向旋轉，磁極的磁力線切割轉子導條，導條中就感應出電動勢。電動勢的方向由右手定則來確定。
因為運動是相對的，假如磁極不動，轉子導條沿逆時針方向旋轉，則導條中同樣也能感應出電動勢來。在電動勢的作用下，閉合的導條中就產生電流。該電流與旋轉磁極的磁場相互作用，而使轉子導條受到電磁力，電磁力的方向可用左手定則確定。
由電磁力進而產生電磁轉矩，轉子就轉動起來。三相繞組接通三相電源產生的磁場在空間旋轉，稱為旋轉磁場，轉速的大小由電動機極數和電源頻率而定。轉子在磁場中相對定子有相對運動，切割磁楊，形成感應電動勢。
轉子銅條是短路的，有感應電流產生。轉子銅條有電流，在磁場中受到力的作用。轉子就會旋轉起來。
第一：要有旋轉磁場，第二：轉子轉動方向與旋轉磁場方向相同，第三：
轉子轉速必須小於同步轉速，否則導體不會切割磁場，無感應電流產生，無轉矩，電機就要停下來，停下後，速度減慢，由於有轉速差，轉子又開始轉動，所以只要旋轉磁場存在，轉子總是落後同步轉速在轉動。[12]三相非同步電機是感應電機，定子通入電流以後，部分磁通穿過短路環，並在其中產生感應電流。短路環中的電流阻礙磁通的變化，致使有短路環部分和沒有短路環部分產生的磁通有了相位差，從而形成旋轉磁場。
通電啟動後，轉子繞組因與磁場間存在著相對運動而感生電動勢和電流，即旋轉磁場與轉子存在相對轉速，並與磁場相互作用產生電磁轉矩，使轉子轉起來，實現能量變換。
變頻器主要應用於對電機速度的調節，可將其分為四個部分，其結構如圖1-1所示。
通用變頻器由主電路和控制迴路組成。給非同步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分，稱為主電路。主電路包括整流器、中間直流環節（又稱平波迴路）、逆變器、控制迴路。
圖1-1變頻器簡化結構圖
(1) 整流器。它的作用是把工頻電源變換成直流電源。
(2) 平波迴路（中間直流環節）。由於逆變器的負載為非同步電動機，屬於感性負載。無論電動機處於電動狀態還是發電狀態，起始功率因數總不會等於1。
因此，在中間直流環節和電動機之間總會有無功功率的交換，這種無功能量要靠中間直流環節的儲能元件—電容器或電感器來緩衝，所以中間直流環節實際上是中間儲能環節。
(3) 逆變器。與整流器的作用相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率。逆變器的結構形式是利用6個半導體開關器件組成的三相橋式逆變器電路。
通過有規律的控制逆變器中主開關的導通和斷開，可以得到任意頻率的三相交流輸出波形。
(4) 控制迴路。控制迴路常由運算電路，檢測電路，控制訊號的輸入、輸出電路，驅動電路和制動電路等構成。其主要任務是完成對逆變器的開關控制，對整流器的電壓控制，以及完成各種保護功能。
控制方式有模擬控制或數字控制[10]。
1.3 plc控制系統
1.3.1 plc的工作原理
plc是微機技術和控制技術結合的產物，是一種以微處理器為核心的用於控制的特殊計算機，因此plc的基本組成與一般的微機系統類似。plc的硬體主要由**處理器（cpu），儲存器(eprom,ram)輸入單元，輸出單元，通訊介面，擴充套件介面，電源等部分組成。其中，cpu是plc的核心，輸入單元與輸出單元是連線現場i/o裝置與cpu之間的介面電路，通訊介面用於與程式設計器，上位計算機等外設連線[5]。
plc的工作原理可以簡單的描述為在系統程式管理下，通過執行應用程式，對控制要求進行處理判斷，並通過執行使用者程式來實現控制任務。plc採用「順序掃瞄，不斷迴圈」的工作方式：
(1) 每次掃瞄過程，集中採集輸入訊號，集中對輸出訊號進行重新整理。
(2) 輸入重新整理過程，當輸入埠關閉時，程式在進行執行階段時，輸入端有新狀態，新狀態不能被讀入。只有程式進行下一次掃瞄時，新狀態才被讀入。
(3) 乙個掃瞄週期分為輸入取樣，程式執行，輸出重新整理。
(4) 元件映象暫存器的內容是隨著程式的執行變化而變化的。
(5) 掃瞄週期的長短由以下三條決定:
cpu執行指令的速度；
指令本身占有的時間；
指令條數，現在的plc掃瞄速度都是非常快的。
(6) 由於採用集中取樣，集中輸出的方式，存在輸入/輸出滯後的現象，即輸入/輸出響應延遲[7][8]。
1.3.2 plc的應用
plc的應用領域，最初，plc主要用於開關量的邏輯控制。隨著plc技術的進步，它的應用領域不斷擴大。
如今，plc不僅用於開關量控制，還用於模擬量及數字量的控制，可採集與儲存資料，還可對控制系統進行監控；還可聯網、通訊，實現大範圍、跨地域的控制與治理。plc已日益成為產業控制裝置家族中乙個重要的角色。可大概分為兩個領域：
其一為單機控制為主的一切裝置自動化領域，比如：包裝機械、印刷機械、紡織機械、注塑機械、自動焊接裝置、隧道盾構裝置、水處理裝置、切割、多軸磨床、冶金行業的輥壓、連鑄機械等，這些裝置的所有動作，加工都需要靠依據工藝設定在plc內的程式來指導執行和完成，就如人的大腦。
其二為過程控制為主的流程自動化行業，比如汙水處理、自來水處理、樓宇控制、火電主控、輔控、水電主控、輔控、冶金行業、太陽能、水泥、石油、石化、鐵路交通等。這些行業所有裝置的連續生產執行，總存在許多的監控點和大量的實時引數，而要監視、控制、和採集這些流程引數和相關的工藝裝置，也必須依靠plc這個大腦來完成，當然傳統叫法也有dcs，儘管設計之初的理念不一樣，但現技術路線已逐漸融合。
PLC控制交流變頻調速電梯系統的設計
摘要 當前，交流變頻調速技術發展極為迅速，將變頻調速技術運用於電梯，並使用plc控制，極大的增強了電梯可控制水平。在本文中，筆者根據相關設計實踐經驗，設計的plc控制交流變頻調速電梯系統具有很好的可靠性和平層精度，推進我國電梯事業的發展。關鍵詞 plc控制 繼電器 電梯 交流變頻調速技術 1.前言 ...
交流變頻調速電梯PLC控制系統設計
1 引言 隨著城市建設的不斷發展，高層建築不斷增多，電梯作為高層建築中垂直公升降的交通工具已和人們的日常生活密不可分，是機械電氣相結合的機電一體化產品。電梯控制系統可分為調速部分和邏輯控制部分。調速部分的效能對電梯執行時乘客的舒適感有著重要影響，而邏輯控制部分則是電梯安全可靠執行的關鍵。本設計採用p...
基於PLC的變頻器調速系統
畢業 系別專業 班級姓名 學號2012 2013 學年第一學期 摘要三相交流非同步電動機是工農業中最重要的拖動裝置之一，因為其結構簡單 維修容易而得到了廣泛的應用，而隨著社會進一步的發展，交流電機已經不僅僅侷限於簡單的恆速控制，在更多的現代工業生產中，很多裝置需要根據不同的工作環境，要調節到乙個特定...