基于PLC的直流数字调速系统设计

基于PLC的直流数字调速系统设计

目录

第一章 绪论 .................................................................. 2

1.1 直流调速系统的发展史概述 ............................................. 2

1.2 PLC在电机调速中的应用 ............................................... 2

1.3 PLC的特点 ........................................................... 2

1.4 课程的背景、目的及意义 ............................................... 3

第二章 系统总体设计及算法模型确定 ............................................ 4

2.1 系统总体设计 ......................................................... 4

2.2 电流调节器的设计 ..................................................... 5

1.电流环调节器设计原理 ............................................... 5

2. 电流环结构的简化 .................................................. 5

3．电流调节器的结构选择 .............................................. 6

4.电流控制程序 ...................................... 错误！未定义书签。

2.3 转速调节器的设计 ..................................................... 8

1．电流环的等效传递函数 .............................................. 8

2．转速调节器结构的选择 .............................................. 9

3．转速调节器的参数选择 ............................................. 11

4．最后校核一下要求的性能指标 ....................................... 11

5. 转速控制程序 ..................................... 错误！未定义书签。

第三章 双闭环直流调速系统仿真 ............................................... 11

3.1电流环系统仿真 ...................................................... 11

1.电流环仿真模型 .................................................... 11

2.仿真结果 .......................................................... 12

3.2转速环系统仿真 ...................................................... 14

1.转速环仿真模型 .................................................... 14

下面就转速环设计举例，建立转速环仿真模型如下图9所示。 ............. 14

2仿真结果 .......................................................... 14

3.3 系统仿真 ............................................................ 16

1.系统动态结构图（图13） ........................................... 16

2 .系统仿真模型（图14） ............................................ 17

3 系统仿真曲线（图15） ............................................. 17

基于PLC的直流数字调速系统设计

第一章 绪论

1.1 直流调速系统的发展史概述

电机调速的发展与电力电子技术的发展是不可分离的，电机调速和电力电子技术相互结合，相互促进，实现了现代的电气传动控制：一弱点检测、判断并发出控制信息，用强电来执行控制的使命。从这个角度上看，可以说，现代电气控制技术是强电与弱点相结合的技术。

早期的电机控制只是利用电器来控制电动机的启动、制动、正反转和分级调速。随着技术的进步，生产工艺对电机控制提出了越来越高的要求，诸如精确稳定的运行速度、无极调速、快速反向、准确定位等等。直流电机变压和弱磁调速可以比较好的满足这些要求，于是诞生了旋转变流机组供电的直流调速系（Ward-Leonard系统），简称G-M系统。对调速性能要求再高时，则引入电机型放大器、磁放大器、电子放大器等放大装置进行反馈控制。到上世纪五十年代，机组供电直流调速系统的控制技术发展到了巅峰的阶段，也正是它的缺点暴露的最充分的时候：它的设备多、体积大、费用高、效率低、安装须地基、运行有噪音、维修不方便等等日益称为生产上的负担。为了解决这些矛盾，人们开始采用水银整流器和闸流管等静止变流装置来代替旋转变流机组，形成所谓的离子传动控制系统。1957年，可控的半导体器件-晶闸管问世，由它组成的静止式可控整流装置无论在运行性能上还是在可靠性上都具有明显的优势，60年代成了晶闸管的时代，这种静止式变流装置供电的直流调速系统称为晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系统）。70年代以来，国际上电力电子技术突飞猛进，推出了新一代的开和关都能控制的“全控式”电力电子器件，如门极可关断晶闸管（GTO）、大功率晶体管（GTR）、场效应晶闸管（P-MOSFET）等，自从全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用脉冲宽度调制的高频开关控制方式，形成了脉宽调制变换器-直流电动机调速系统，简称直流脉宽调速系统，或直流PWM调速系统。

1.2 PLC在电机调速中的应用

可编程控制器PLC是通用的自动化控制装置，是船舶实现自动化、智能化控制的核心控制元件。它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，采用模块式组合设计，具有控制功能强，可靠性高、使用灵活方便，易于扩展而且PLC系统开发简单、编程容易、抗干扰能力强、适合在工业环境下工作，故而只要合理设计，降低成本，它将会受到现场技术人员的欢迎。，在船舶主机遥控系统、锅炉控制系统中央冷却控制系统等重要设备上得到了广泛应用。

在本课题所进行的双闭环调速系统设计中，采用PLC作为系统的主控器件。之所以选择用PLC来实现系统的控制思想，是因为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。除上述优点外，PLC具有超强的稳定性和长时间连续工作的能力，因而，PLC是为工业生产过程控制化专业设计的控制装置，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。

1.3 PLC的特点

1. 编程方法简单易学

梯形图是使用最多的PLC编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象可观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以

[6][17]熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。

基于PLC的直流数字调速系统设计

2. 可靠性高，抗干扰能力强

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。

3. 配套齐全，功能完善，适用性强

PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑 …… 此处隐藏：7464字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……