【正文】 原則和設計方法基本相同。要完成好電氣控制系統(tǒng)的設計系統(tǒng)，除要求我們掌握必要的電氣設計基礎知識外，還要求我們必須經(jīng)過反復實踐，深入生產(chǎn)現(xiàn)場，將 xxxxx 學院畢業(yè)設計 19 我們所學的理論知識和積累的經(jīng)驗技術應用到設計中來。 （ 2）異步電動機的磁場僅靠定子供電產(chǎn)生，而同步電動機除定子磁動勢外，轉(zhuǎn)子側(cè)還有獨立的直流勵磁，或者用永久磁鋼勵磁。同步電動機則可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的直流勵磁電流，改變輸入功率因數(shù)，可以滯后，也可以超前。主要表現(xiàn)在以下幾方面： 1) PLC 有智能，硬件電路簡單，更新功能快而且對外圍電路改動可以很少就能應用到不同的地方，能完成很多繼電控制無法完成的功能。 （ 2）從電動機本身看，它是一臺同步電動機，但是如果把它和逆變器 UI、轉(zhuǎn)子位置檢測器 BQ 合起來看，就象是一臺直流電動機。它是利用通電線圈（也就是定子繞組）產(chǎn)生旋轉(zhuǎn) 磁場 并作用于轉(zhuǎn)子鼠籠式式閉合鋁框形成磁電動力旋轉(zhuǎn)扭矩。其中交流電動機還分為單相電動機和三相電動機 按結(jié)構(gòu)及工作原理分類 電動機按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為直流電動機，異步電動機和 同步電動機 。交流換向器電動機又分為單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機?？刂朴秒妱訖C又分為 步進電動機 和伺服電動機等。 xxxxx 學院畢業(yè)設計 23 構(gòu)造：定子鐵心一般由 ~ 毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成，在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。所謂成型繞組即繞組可事先經(jīng)過絕緣處理后再放入槽內(nèi)。 電角度、隊稱排列的結(jié)構(gòu)完全相同繞組連接而成，這些繞組的各個線圈按一定規(guī)律分別嵌放在定子各槽內(nèi)。 （ 3）匝間絕緣：每相定子繞組各線匝間的絕緣。 構(gòu)造：機座通常為鑄鐵件，大型異步電動機機座一般用鋼板焊成，微型電動機的機座采用鑄鋁件。通常用定子鐵心沖落后的硅鋼片內(nèi)圓來沖制轉(zhuǎn)子鐵心。 （ 1）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子繞組由插入轉(zhuǎn)子槽中的多根導條和兩個環(huán)行的端環(huán)組成。 特點：結(jié)構(gòu)較復雜，故繞線式電動機的應用不如鼠籠式電動機廣泛。 軸承端蓋：保護軸承。根據(jù)用戶需要也可以制成帶串勵繞組。有兩種，一種是熱保護器。超過 15A，熱保護器里面的微動開關就會因為過熱，變形，移動，這樣就斷 xxxxx 學院畢業(yè)設計 25 開了供電接觸器。 電動機的發(fā)展 電動機的發(fā)展史 電動機使用了通電導體在磁場中受力的作用的原理（這是不同于電流的磁效應的說法，現(xiàn)行人教版八年級物理明確把二者分開），發(fā)明這一原理的的是丹麥 物理學家 奧斯特 1777 年 8 月 14日生于蘭格朗島 魯?shù)?喬賓的一個藥劑師家庭。 1820年因 電流磁效應 這一杰出發(fā)現(xiàn)獲 英國 皇家學會科普利獎章。由于受 康德哲學 與 謝林 的 自然哲學 的影響，堅信自然力是可以相互轉(zhuǎn)化的，長期探索電與磁之間的聯(lián)系。 1822年他對 液體 和氣體的壓縮性進行了實驗研究。他是一位熱情洋溢重視科研和實驗的教師，他說： “ 我不喜歡那種沒有實驗的枯燥的講課，所有的科學研究都是從實驗開始的 ” 。 1934年以 “ 奧斯特 ”命名 CGS 單位制中的 磁場效應 單位。法 xxxxx 學院畢業(yè)設計 26 拉第從中得到啟發(fā)，認為假如磁鐵固定，線圈就可能會運動。雖然裝置簡陋，但它卻是今天世界上使用的所有電動機的祖先。專家指出，由于生產(chǎn)廠家多、產(chǎn)量大，形成了互相搶占市場壓價競爭局面。 同時，由于大部分小企業(yè)生產(chǎn)工藝不過關，電機行業(yè)還存在大量產(chǎn)品質(zhì)量不合格的現(xiàn)象。中小電機至今還沒有形成具有國際影響力的品牌。 近幾年來 電機行業(yè)掀起了一股購并熱潮。此外，許多境外企業(yè)也紛紛到中國投建獨資和合資企業(yè)。 xxxxx 學院畢業(yè)設計 27 第 3 章 控制系統(tǒng)硬件設計 調(diào)速系統(tǒng)的硬件設計 調(diào)速系 統(tǒng)的組成及工作 原理 系統(tǒng)主要由四個部分構(gòu)成，即速度給定，可編程邏輯控制器件 PLC、變頻器，電機和測速發(fā)電機，其中速度給定由 GOT 完成，控制器由 PLC 負責，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和變頻器，電機組成了系統(tǒng)的被控對象，而測速發(fā)電機（光電編碼器）和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊構(gòu)成了系統(tǒng)的反饋。 MMG O TP L CD / A變 頻器測 速 發(fā)電 機A / D控 制 器反 饋被 控 對 象速 度 給定圖 31 變頻調(diào)速系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖 xxxxx 學院畢業(yè)設計 28 外部硬件接線圖 M開關電源模塊開關電源模塊開關電源模塊開關電源模塊直 流 2 2 0 V 直 流 2 4 V 直 流 1 2 V 直 流 5 V控 制 操 作 屏P L C 主 控 制 器零 線變 頻 器Q S K M 1K M 2V F三相輸入電源 圖 32外部硬件接線圖 模擬量輸入輸出模塊 FX2n4AD 與 FX2n4DA FX2n4AD 模擬量輸入模塊是一種高精度的模擬量輸入模塊，只要選擇合適的傳感器及前置放大器，就可以用于溫度，壓力，流量，電壓和電流等模擬信號的監(jiān)視與控制， FX— 4AD 模擬量輸入模塊有 4 個輸入通道，通道號分別為 CH1，CH2， CH3， CH4。 特點： xxxxx 學院畢業(yè)設計 29 1）提供 12 位高精度分辨率（包括符號位） 2） 4 通道電壓輸入（ 10~+10V）或電流輸入（ 20~+20mA）。 10%V，電流為 55mA(源于基本單元的外部電源 )。FX2n4DA 和 FX2n 主單元之 間通過緩沖器交換數(shù)據(jù)， FX2n— 4DA 共有 32 個緩沖器，每個緩沖器 16 位。 擴展模擬量輸入模塊接線圖 (如圖 33 所示） 4 A D 模 塊+ 2 4 V（ P L C ）C O M（ P L C ）+ 2 4 V 2 4 V瓷 片 電 容4 7 4測 速 發(fā) 電 機紅 線測 速 發(fā) 電 機黑 線V +（ 1 ）V I （ 1 ） xxxxx 學院畢業(yè)設計 30 圖 33擴展模擬量輸入模塊接線圖 擴展模擬量輸出模塊及其變頻器接線圖（如圖 34 所示） M三 相交 流電 源交 流 接觸 器K M 2RSTS F S R S CWVUF CF R變 頻 器C O M ( P L C )+ 2 4 VV + ( 1 )V 1 ( 1 ) 2 4 V4 D A 模 塊Y 6 ( PL C )C O M 2( P L C)Y 4 ( PL C )交 流 調(diào) 速 電動 機圖 34 擴展模擬量輸出 模塊及其變頻器接線圖 變頻器的選擇 變頻器選型很重要，如果選型不合理，輕則造成資金和時間的損失，重則造成生產(chǎn)事故、人員損傷。 變頻器容量選擇 變頻器的容量選擇是最重要的，應從負載的實際負荷電流、啟動轉(zhuǎn)矩、控制方式來合理選擇。在這里不多說了，不要看廣告，要看療效。 因此在本課題中我選用了 世界知 名 品牌 三菱 變頻器系列中的 FRA740 型變頻器 FRENIC5000G11S 型變頻器簡介 FRENIC5000G11S 型變頻器 由于工頻啟動負荷大，電機功率都相對較大，普遍存在著 “大馬拉小車 ”現(xiàn)象，無功損耗多，耗電量大。 變頻調(diào)速原理 ： 變頻器可以 通過改變潛油電機定子供電頻率來改變電機的轉(zhuǎn)速，以實現(xiàn)潛油電機的調(diào)速。逆變部分采用三電平方案，與兩電平方案相 比，它逆變電壓高，用常規(guī)電壓 IGBT器件就能實現(xiàn)千伏以上的逆變，并且波形比兩電平好。 按【向右】鍵，使光標移至修改位。 如全部功能的預置工作都已結(jié)束， 則反復按【 MENU】鍵，直至變頻器轉(zhuǎn)為運行模式為止。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為 IGBT 三相橋式逆變器，且輸出為 PWM 波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功 率。 初始化過程：與其它單片機運行一樣，上電運行或復位時進行處理 （ 1）硬件初始化，復位輸出輸入模塊，清零；清除數(shù)據(jù)區(qū)；輸出輸入地址分配 掃描過程：掃描輸入，將輸入口狀態(tài)讀入 至輸入口映像區(qū)；時鐘處理，特殊寄存器更新；執(zhí)行用戶程序 ；輸出，將輸出口映像區(qū)輸出至輸出端口刷新；自診斷檢查 出錯處理 檢查 PLC 內(nèi)部電路、 CPU、電池電壓、程序存儲器、 I/O、通訊異常；致命錯誤， CPU 強制 STOP 方式，所有掃描停止。電機型號不選（電機性型號決定變頻器內(nèi)部的參數(shù)的初始化字，不同的電機對與不同的參數(shù)設置。它分為 單路 輸出和雙路輸出兩種。 它是由陶瓷管、合金電阻絲、涂層組成。 重復制動 有些機械是需要反復制動的，如起重機械和 龍門機床 等，在重復制動且制動時間較短的情況下，制動電阻的選用功率 P 選用與制動占空比（每 次制動時間 tb與每兩次制動之間的時間間隔 tc之比 tb/tc）有近似線性關 系。 xxxxx 學院畢業(yè)設計 35 第 4 章系統(tǒng)軟件設計 電動機正反轉(zhuǎn)的 PLC 控制 電動機正反轉(zhuǎn) PLC 控制原理圖和梯形圖 以下程序中， M0 為系統(tǒng)的電源開關，為 1 時輸出 Y0 接通，為變頻器接通電源，為 0 時輸出 Y0 斷開。 xxxxx 學院畢業(yè)設計 36 xxxxx 學院畢業(yè)設計 37 xxxxx 學院畢業(yè)設計 38 圖 4— 3 PLC 的梯形圖編程 xxxxx 學院畢業(yè)設計 39 電動機正反轉(zhuǎn)原理圖 指令表 0 LD M0 1 OUT Y000 2 LD Y000 3 OUT M10 4 LD M3 5 AND Y000 6 MPS 7 LD M2 8 OR Y004 9 ANB 10 ANI Y006 11 OUT Y004 12 MPP 13 LDI M2 14 OR Y006 18 LD M1 19 CJ P1 22 LD Y006 23 ANI M1 24 CJ P2 27 LDI M1 28 AND Y004 29 DMUL D200 K1210 D210 42 DDIV D210 K1000 D210 55 LDI M1 56 AND Y004 57 T0 K0 K0 H3330 K1 66 T0 K0 K1 K40 K1 75 FROM K0 K5 D215 K1 84 DMUL D214 K1090 D240 97 DDIV D240 K1000 D242 110 DMUL D242