【正文】 ......... 25 硬件連接圖 .................................................................................................. 25 PLC 程序設(shè)計(jì) .............................................................................................. 26 電機(jī)角度控制設(shè)計(jì)思路 ..................................................................... 26 程序地址分配 ..................................................................................... 27 運(yùn)行結(jié)果 ...................................................................................................... 27 第五章 wincc flexible 人機(jī)界面設(shè)計(jì) .................................................... 28 人機(jī)界面設(shè)計(jì)要求 ...................................................................................... 28 人機(jī)界面設(shè)計(jì)及變量設(shè)置 .......................................................................... 28 運(yùn)行結(jié)果 ...................................................................................................... 29 第 六 章 總結(jié) ………………………………………………………… ...30 參考文獻(xiàn) …………………………………………… ..……………… ...31 致謝 ……………… ..………………………………………………… ...32 附錄 ……………… ..………………………………………………… ...3232020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 第一章 緒論 三相異步電動機(jī) 實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電工設(shè)備總稱為電機(jī)。電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換。把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備稱為發(fā)電機(jī)，而把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備叫做電動機(jī)。 在生產(chǎn)上主要用的是交流電動機(jī)，特別三相異步電動機(jī)，因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行可靠 、價(jià)格低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。它被廣泛地用來驅(qū)動各種金屬切削機(jī)床、起重機(jī)、鍛壓機(jī)、傳送帶、鑄造機(jī)械、功率不大的通風(fēng)機(jī)及水泵等。 三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理 1．三相異步電動機(jī)的構(gòu)造 三相異步電動機(jī)的兩個(gè)基本組成部分為定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）。此外還有端蓋、風(fēng)扇等附屬部分，如圖 。 圖 三相電動機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖 （ 1）．定子 三相異步電動機(jī)的定子由三部分組成： 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 定子 定子鐵心 由厚度為 的，相互絕緣的硅鋼片疊成，硅鋼片內(nèi)圓上有均勻分布的槽，其作用是嵌放定子三相繞組 AX、 BY、 CZ。 定子繞組 三組用漆包線繞制好的，對稱地嵌入定子鐵心槽內(nèi)的相同的線圈。這三相繞組可接成星形或三角形。 機(jī)座 機(jī)座用鑄鐵或鑄鋼制成，其作用是固定鐵心和繞 組 表 定子組成 （ 2）．轉(zhuǎn)子 三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子由三部分組成： 轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子鐵心 由厚度為 的，相互絕緣的硅鋼片疊成，硅鋼片外圓上有均勻分布的槽，其作用是嵌放轉(zhuǎn)子三相繞組。 轉(zhuǎn)子繞組 轉(zhuǎn)子繞組有兩種形 式： 鼠籠式 鼠籠式異步電動機(jī)。 繞線式 繞線式異步電動機(jī)。 轉(zhuǎn)軸 轉(zhuǎn)軸上加機(jī)械負(fù)載 表 轉(zhuǎn)子組成 鼠籠式電動機(jī)由于構(gòu)造簡單，價(jià)格低廉，工作可靠，使用方便，成為了生產(chǎn)上應(yīng)用得最廣泛的一種電動機(jī)。 為了保證轉(zhuǎn)子能夠自由旋轉(zhuǎn)，在定子與轉(zhuǎn)子之間必須留有一定的空氣隙，中小型電動機(jī)的空氣隙約在 ~ 之間。 2．三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理 （ 1）．基本原理 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 圖 三相異步電動機(jī)工作原理 如圖 所示，當(dāng)磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵與閉合的導(dǎo)體發(fā)生相對運(yùn)動，鼠籠式導(dǎo) 體切割磁力線而在其內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流。感應(yīng)電流又使導(dǎo)體受到一個(gè)電磁力的作用，于是導(dǎo)體就沿磁鐵的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動起來，這就是異步電動機(jī)的基本原理。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的方向和磁極旋轉(zhuǎn)的方向相同。 （ 2）．旋轉(zhuǎn)磁場 ① ．產(chǎn)生 圖 表示最簡單的三相定子繞組 AX、 BY、 CZ，它們在空間按互差 1200的規(guī)律對稱排列。并接成星形與三相電源 U、 V、 W相聯(lián)。則三相定子繞組便通過三相對稱電流：隨著電流在定子繞組中通過，在三相定子繞組中就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場 (圖 )。 00s ins in ( 1 2 0 )s in ( 1 2 0 )UmVmWmi I ti I ti I t?????? ???? ??? （ ） 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 圖 三相異步電動機(jī)定子接線 當(dāng) ?t=00時(shí)， 0Ai? ， AX 繞組中無電流； Bi 為負(fù)， BY繞組中的電流從 Y流入 B1流出； Ci為正， CZ 繞組中的電流從 C流入 Z流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖 （ a）所示。 當(dāng) ?t=1200時(shí)， 0Bi? ， BY 繞組中無電流； Ai 為正， AX 繞組中的電流從 A 流入 X流出；Ci 為負(fù)， CZ繞組中的電流從 Z流入 C 流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖 （ b）所示。 當(dāng) ?t=2400時(shí)， 0Ci ? ， CZ 繞組中無電流； Ai 為負(fù)， AX 繞組中的電流從 X 流入 A流出；Bi 為正， BY 繞組中的電流從 B流入 Y 流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖 （ c）所示。 可見，當(dāng)定子繞組中的電流變化一個(gè)周期時(shí)，合成磁場也按電流的相序方向在空間旋轉(zhuǎn)一周。隨著定子繞組中的三相電流不斷地作周期性變化，產(chǎn)生的合成磁場也不斷地旋，因此稱為旋轉(zhuǎn)磁場。 AiAiBiCXBYCZ2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 圖 旋轉(zhuǎn)磁場的 形成 ② ．旋轉(zhuǎn)磁場的方向 旋轉(zhuǎn)磁場的方向是由三相繞組中電流相序決定的，若想改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向，只要改變通入定子繞組的電流相序，即將三根電源線中的任意兩根對調(diào)即可。這時(shí)，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也跟著改變。 （ 3）．三相異步電動機(jī)的極數(shù)與轉(zhuǎn)速 ① ．極數(shù)（磁極對數(shù) p） 三相異步電動機(jī)的極數(shù)就是旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)。旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)和三相繞組的安排有關(guān)。 當(dāng)每相繞組只有一個(gè)線圈，繞組的始端之間相差 1200空間角時(shí)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場具有一對極，即 p=1； 當(dāng)每相繞組為兩個(gè)線圈串聯(lián)，繞組的始端之間相差 600空間角時(shí)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場具有兩 對極，即 p=2； 同理，如果要產(chǎn)生三對極，即 p=3 的旋轉(zhuǎn)磁場，則每相繞組必須有均勻安排在空間的串聯(lián)的三個(gè)線圈，繞組的始端之間相差 400（ =1200/p）空間角。 極數(shù) p 與繞組的始端之間ω ti i A i B i CO 120 176。 240 176。 36 0 176。(a ) ω t = 0 176。 ( b ) ω t = 1 2 0 176。 ( c ) ω t = 2 4 0 176。A A AXXXB B BYYYC C CZZZ2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 的空間角 ?的關(guān)系為： 0120 p?? （ ） ②．轉(zhuǎn)速 n 三相異步電動機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 n0與電動機(jī) 磁極對數(shù) p有關(guān)，它們的關(guān)系是： 10 60 fn p? （ ） 由（ ）可知，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 n0決定于電流頻率 f1和磁場的極數(shù) p。對某一異步電動機(jī)而言， f1和 p 通常是一定的，所以磁場轉(zhuǎn)速 n0是個(gè)常數(shù)。 在我國，工頻 f1=50Hz，因此對應(yīng)于不同極對數(shù) p的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速 n0，見表 p 1 2 3 4 5 6 n0 3000 1500 1000 750 600 500 表 ③．轉(zhuǎn)差率 s 電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方 向相同，但轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 n 不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 n0相等，否則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間就沒有相對運(yùn)動，因而磁力線就不切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，轉(zhuǎn)子電動勢、轉(zhuǎn)子電流以及轉(zhuǎn)矩也就都不存在。也就是說旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子之間存在轉(zhuǎn)速差，因此我們把這種電動機(jī)稱為異步電動機(jī)，又因?yàn)檫@種電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理是建立在電磁感應(yīng)基礎(chǔ)上的，故又稱為感應(yīng)電動機(jī)。 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 n0常稱為同步轉(zhuǎn)速。 轉(zhuǎn)差率 s—— 用來表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 與磁場轉(zhuǎn)速 n0相差的程度的物理量。即： 000nn ns ? ??? () 轉(zhuǎn)差率是異步電動機(jī)的一個(gè)重要的物理量。 當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速 n0開始旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子則因機(jī)械慣性尚未轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子的瞬間轉(zhuǎn)速n=0，這時(shí)轉(zhuǎn)差率 S=1。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來之后， n0，（ n0n）差值減小，電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率 S1。2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 如果轉(zhuǎn)軸上的阻轉(zhuǎn)矩加大，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n降低，即異步程度加大，才能產(chǎn)生足夠大的感受電動勢和電流，產(chǎn)生足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩，這時(shí)的轉(zhuǎn)差率 S 增大。反之， S 減小。異步電動機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速一般很接近，轉(zhuǎn)差率很小。在額定工作狀態(tài)下約為 ~之間。 根據(jù)式 (),可以得到電動機(jī)的轉(zhuǎn)速常用公式 ? ? 01n s n?? () ④．三相異步電動機(jī)的定子電路與轉(zhuǎn)子電路 三相異步電動機(jī)中的電磁關(guān)系同變壓器類似，定子繞組相當(dāng)于變壓器的原繞組，轉(zhuǎn)子繞組（一般是短接的）相當(dāng)于副繞組。給定子繞組接上三相電源電壓，則定子中就有三相電流通過，此三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，其磁力線通過定子和轉(zhuǎn)子鐵心而閉合，這個(gè)磁場在轉(zhuǎn)子和定子的每相繞組中都要感應(yīng)出電動勢。 PLC 技術(shù) PLC= Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程，是工業(yè)控制的核心部分。 PLC 的發(fā)展歷史 起源 ： 1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。 1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺可編程控制器 PDP— 14 ，在 美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程序控制器，稱Programmable，是世界上公認(rèn)的第一臺 PLC。 1969年，美國研制出世界第一臺 PDP14 1971年，日本研制出第一臺 DCS8 1973年，德國研制出第一臺 PLC 1974年，中國研制出第一臺 PLC 發(fā)展： 20世紀(jì) 70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使 PLC 增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時(shí)的PLC 為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié) 合的產(chǎn)物。個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為 Programmable Logic Controller