毕业设计,论文,共59页,其中,外文文献及译文10页,图纸共1张完成日期2012年6月答辩日期2012年6月

  目前交流电动机进行调速控制,不仅能使电力拖动系统有很优秀的控制性能,而且在许多生产场合中,还具有非常显著的节能效果。因此选择一种相对较好的调速方式是

  本文中异步电动机的变频调速的过程中,常常采用计算机或单片机,应用技术要求比较高。PLC是专为工业自动化设计的,在控制电路这一块,功能的强大是单片机无法比拟的,通过多种多样的扩展模块,使外部接线量小、内部工作性能的可靠性高,易学易懂,虽然单个CPU贵,但性价比是最高的,而且又是一种常用工业数控手段,它以梯形图作为编程语言,清晰直观,容易开发,在使用环要求不太高的情况下,用PLC实现异步电动机的变频调速不但技术上可行,而且成本低廉,也易于推广,最后才可以对系统进行变频调

  利用通用变频器和PLC实现了对电机的控制,通过合理的设备选型、参数设置和软件设计,实现电机运行的速度调节,达到本次设计目的。

  实际的生产过程中离不开电力拖动。一方面是因为电能的生产、输送和分配比较方便,电动机的类型和规格很多,性能各异,可以充分地满足各类生产机械的需要,另一方面,电机易于控制,便于实现自动化。尤其是近二十、三十年来,随着计算机技术、 电力电子技术和自动控制理论的发展,各种复杂的、先进的电力拖动自动控制系统也得到了迅速的发展,大大地提高了生产机械的生产性能和自动化水平。 电力拖动与计算机技术、 电力电子技术和自动控制理论的结合已经形成一门新的综合性的高新技术,越来越引起人们的重视。

  直流电动机的启动转矩大、调速性能好、制动控制方便, 因此在工业等应用领域中占有一席之地。但是直流电动机以其结构复杂、价格较贵、体积较大、维护较难而使其应用受到了影响。随着交流电动机变频调速系统的发展,在不少应用领域中已为交流电动机所取代。通过大量的理论研究和实验,人们认识到,交流电动机进行调速控制,不仅能使电力拖动系统具有很优秀的控制性能,而且在许多生产场合中,还有很显著的节约能源的效果。因此选择一种相对较好的调速方式也是十分必要的。

  交流调速方式可分为变级调速、 串极调速、定子电压调速、转子串电阻调速以及变频调速等。其中,交流变频调速以其调速时平滑性好,效率高。低速时,特性静关率较高,相对稳性好,调速范围较大,精度高,起动电流低,对系统及电网无冲击,节电效果明显,变频器体积小,便于安装、调试、维修简便, 易于实现过程自动化,通用性高等特点获得了迅速的发展和广泛的应用。 80年代中期随着第三代电力半导体器件如门极可关断晶闸管GTO、绝缘栅双极晶体管IGBT的相继出现,交流变频调速技术得到了飞速发展。 日、美、德、英等国家在结合现代微处理器控制技术、 电力电子技术、 电极传动技术的基础上,相继推出了一系列的变频器,且不断进行更新换代。这些高精度、多功能、智能化的变频器将调速效率和精度提高到了前所未有的水平。

  在实现异步电动机的变频调速的过程中,常常采用计算机或单片机,应用技术方面的要求比较高。可编程控制器(PLC)是一种常用工业数控手段,它以梯形图作为编程语言,清晰直观,容易开发,在使用环要求不太高的情况下,用PLC实现异步电动机的变频调速不但技术上可行,而且成本低廉,也易于推广。

  电气传动技术以运动机械的驱动装置—电动机为控制对象, 以微电子装置为核心, 以电力电子功率变换装置为执行机构,在自动控制理论的指导下完成电气传动自动控制系统,控制电动机的转速和转矩,将电能转化为机械能实现工作机械的旋转运动或反复运动。

  电气传动系统可以分为不调速和调速两大类,调速又分直流调速和交流调速两种方式。不调速电动机直接由电网供电,但随着电力电子技术的发展,这类原本不调速的机械越来越多的改用调速传动以节约电能,节约15%~20%或更多,,改善产品质量,提高产量。用直流电动机可方便地进行调速,但直流电机体积大,造价高,并且无节能效果。而交流电动机体积小、价格低廉、运行性能优良、重量轻, 因此对于交流电动机的调速具有重大的实用性。通过大量的理论研究和实验,人们认识到,交流电动机进行调速控制,不仅能使电力拖动系统具有非常优秀的控制性能,而且在许多生产场合中,还具有非常显著的节能效果。因此选择一种相对较好的调速方式也是十分必要的。

  交流调速方式可分为变级调速、 串极调速、定子电压调速、转子串电阻调速以及变频调速。要实施变极调速,需通过外接定子绕组控制线路的切换来实现,且只适用于绕线式异步电动机。在串极调速系统中由于使用了较多的开关元件与电网耦合连接,系统中高次谐波窜入电网较严重,此外,系统功率因数低。定子电压调速中定子电压、 电流中存在幅度较高的高次谐波分量,对电网影响大,且功率因数低, 只适用于中小型电动机。在转子串电阻调速中,调速范围小, 同时由于使用接入电阻的方式调速,造成附加的能耗损失,所以这种调速方式仅适用于恒转矩负载,绕线式电动机上使用。

  变频调速的调速范围宽,可以使普通异步电动机实现无级调速,启动电流小,而起动转矩大,启动平滑,消除机械的冲击力,保护机械设备,对电机具有保护功能, 降低电机的维修费用,具有显著的节电效果,变频调速可以通过调节电压和频率的关系方便的实现恒转矩或者恒功率调速。与传统的调速技术相比,变频调速具有极大的优越性,整个调速系统体积小,重量轻、控制精度高、保护功能完善、工作安全可靠、操作过程简便、通用性强,使传动控制系统具有很优良的性能。且节能效果十分可观,经济效益显著。

  在工业生产的全部过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。 1968年美国GM,通用汽车,公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字设备公司(DEC)研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器,称Programmable,是世界上公认的第一台PLC。限于当时的元器件条件及计算机发展水平,早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成,能够实现简单的逻辑控制及定时、计数功能。 20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器,使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用,可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言,并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机,简称PC,发展起来后,为了方便,也为反映可编程控制器的功能特点, 可编程序控制器定名为Programmable Logic

  上世纪80年代至90年代中期,是PLC发展最快的时期,年增长率从始至终保持为30~40%。在这时期, PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提升, PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。 20世纪末期,可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说,这一段时期发展了大型机和超小型机,从控制能力上来说,诞生了各种各样的特殊功能单元,用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合,从产品的配套能力来说,生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更容易。尽管可编程控制器在机械制造、石油化学工业、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了发展,但它仍然保留了先前的简单与易于使用的特点。PLC未来的发展不仅依赖于对新产品的开发,还在于PLC 与别的工业控制设备和工厂管理技术的综合。无疑,PLC将在今后的工业自动化中扮演重要角色。在未来的工业生产里, PLC技术和机器人CAD/CAM将成为实现工业生产自动化的