【正文】 個(gè)同步角速度ω旋轉(zhuǎn)的直角坐標(biāo)系。為了保證三相電動(dòng)機(jī)變換成兩相電動(dòng)機(jī)后所產(chǎn)生的磁勢不變，需要考慮這兩種坐標(biāo)變換的折算因子2/3，,BAC以電流的變換為何可以得出如式()的變換矩陣表達(dá)式。β TCω1 F ω1 F ω1 F A α MB(a)三相交流繞組 (b)兩相交流繞組 (c)旋轉(zhuǎn)的直流繞組通過控制iM 、 iT大小也就是電流矢量i的幅值和去向去等效的控制三相電流、瞬時(shí)值，從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的磁場與轉(zhuǎn)矩達(dá)到調(diào)速的目的。若有兩個(gè)互相垂直的M繞組和T繞組與旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)，繞組中分別通以直流電流iM和iT，產(chǎn)生的磁動(dòng)勢可以與三相合成磁動(dòng)勢等效且炳個(gè)磁動(dòng)勢有相同的幅值、轉(zhuǎn)速和方向。用生成的SPWM波控制逆變器開關(guān)器件的通斷，可得到等幅且脈沖寬度按正弦規(guī)律變化的矩形脈沖列輸出電壓。SPWM(Sinusoidal PWM)則是較為常用的技術(shù)。包括主控制電路、信號(hào)檢測電路、門極驅(qū)動(dòng)電路、外部接口電路以及保護(hù)電路等幾個(gè)部分，是變頻器的核心部分。整流電路按其控制方式，可以是直流電壓源，也可以是直流電流源。在器件的控制模式上，從電流型控制模式及發(fā)展到電壓型控制模式，不僅大大降低了門極(柵極)的控制功率，而且大大提高了器件導(dǎo)通與關(guān)斷的轉(zhuǎn)換速度，從而使器件的工作頻率不斷提高。變頻器的功能是為電動(dòng)機(jī)提供可變頻率的電源,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無極調(diào)速。:2．基頻以上調(diào)速在基頻以上調(diào)速時(shí)，頻率f可以從往上增高，但電壓u磁通與頻率成反比的降低，相當(dāng)于與直流電機(jī)弱磁升速的情況。由上式可知，要保持不變，單頻率從額定值向下調(diào)節(jié)時(shí)，必須同時(shí)降低然而繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢是難以控制的，但電動(dòng)勢較高時(shí)，可以忽略電子繞組的漏磁阻抗壓降，而認(rèn)為定子相電壓U1 ≈E，則得U1 /f1=常值。—基波繞組系數(shù)。在交流異步電機(jī)中，磁通是定子和轉(zhuǎn)子合成產(chǎn)生的。由上式()可知，如果改變輸入電機(jī)的電源頻率，則可相應(yīng)改變電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速。第二章 矢量控制變頻調(diào)速 變頻調(diào)速的基本原理異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為: = （ 1－） ()其中: —異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。其中，具有代表性的交流變頻調(diào)速裝置和可編程控制器獲得了廣泛的應(yīng)用，為PLC控制的變頻調(diào)速技術(shù)在橋式起重機(jī)系統(tǒng)提供了有利條件。 ，操作復(fù)雜，故障率高。我們所研究的橋式起重機(jī)是電動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)，該起重機(jī)由起重小車、橋架金屬結(jié)構(gòu)、橋架運(yùn)行機(jī)構(gòu)以及電氣控制設(shè)備等四個(gè)部分組成。起動(dòng)電流大，對(duì)電網(wǎng)沖擊大。(4)渦流制動(dòng)器調(diào)速。因此，除了機(jī)械上改進(jìn)設(shè)計(jì)外，改善交流電氣傳動(dòng)，減少起制動(dòng)沖擊，也是一個(gè)很重要的方面。它能否正常工作直接影響到生產(chǎn)效率提高和工作任務(wù)的完成,甚至關(guān)系到人身、設(shè)備的安全。傳統(tǒng)的橋式起重控制系統(tǒng)主要采用繼電器接觸器進(jìn)行控制，采用交流繞線串電阻的方法進(jìn)行啟動(dòng)和調(diào)速，這種控制系統(tǒng)存在可靠性差，故障率高，電能浪費(fèi)大，效率低等缺點(diǎn)。而橋式起重機(jī)作為物料搬運(yùn)系統(tǒng)中一種典型設(shè)備，在企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中應(yīng)用廣泛作用顯著，故對(duì)于提高其運(yùn)行效率，確保運(yùn)行安全，降低物料搬運(yùn)成本是十分重要。關(guān)鍵詞:可編程序控制器；橋式起重機(jī)；變頻調(diào)速；變頻器目 錄摘 要 I第一章 緒 論 1 1 本課題設(shè)計(jì)的意義、主要內(nèi)容及基本參數(shù) 1第二章 矢量控制變頻調(diào)速 4 變頻調(diào)速的基本原理 4 6 6 7—矢量控制方式 8 8 9 12 13第三章 橋式起重機(jī)變頻控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 15 15 PLC技術(shù)簡介 16 PLC概述 16 Siemens S7200結(jié)構(gòu)及工作原理 17 18 18 20 PLC的選用 23 24 26 26 26第四章 橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 30 S7200PLC網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議 30 S7200PLC網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議的種類 30 31 PLC程序設(shè)計(jì) 32 PLC編程軟件概述 32 33 39第五章 結(jié)束語 41致 謝 42參考文獻(xiàn) 43第一章 緒 論橋式起重機(jī)在冶金企業(yè)及其它行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用,其作用主要用來實(shí)現(xiàn)物體的升降和轉(zhuǎn)運(yùn),橋式起重機(jī)工作環(huán)境惡劣,工作任務(wù)重。究其原因是頻繁的超負(fù)荷作業(yè)及過大的機(jī)械振動(dòng)沖擊所引起的機(jī)械疲勞。(3)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。前四種方案均屬有級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍小，無法高速運(yùn)行，只能在額定速度以下調(diào)速。目前串級(jí)調(diào)速產(chǎn)品的控制技術(shù)仍停留在模擬階段，尚未實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)具有很好的調(diào)速性能和起制動(dòng)性能，很好的保護(hù)功能及系統(tǒng)監(jiān)控功能，所以有時(shí)采用直流電動(dòng)機(jī)，而直流電動(dòng)機(jī)制造工藝復(fù)雜，使用維護(hù)要求高，故障率高。 本課題設(shè)計(jì)的意義、主要內(nèi)容及基本參數(shù) 傳統(tǒng)橋式起重機(jī)的控制系統(tǒng)主要采用交流繞線轉(zhuǎn)子串電阻的方法進(jìn)行啟動(dòng)和調(diào)速，繼電一接觸器控制，這種控制系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)有: ，工作任務(wù)重，電動(dòng)機(jī)以及所串電阻燒損和斷裂故障時(shí)有發(fā)生。 要從根本上解決這些問題，只有徹底改變傳統(tǒng)的控制方式。本課題橋式起重機(jī)基本參數(shù):該機(jī)的起重量為20/5噸，其跨度(L)，大車運(yùn)行速度為75m/min?！姍C(jī)的極對(duì)數(shù)。對(duì)于直流電機(jī)來說，勵(lì)磁系統(tǒng)是獨(dú)立的，所以只要對(duì)電樞反應(yīng)的補(bǔ)償合適，保持不變是很容易做到的?！ㄗ用烤€繞組串聯(lián)匝數(shù)。1．基頻以下調(diào)速即采用恒定的電動(dòng)勢。帶定子壓降補(bǔ)償?shù)暮愎β时瓤刂铺匦詾閎線()，無補(bǔ)償?shù)臑閍線()。在基頻以下，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”的調(diào)速，而在基頻以上基本上屬于“恒功率調(diào)速”。從晶閘管發(fā)展到PID, PIC通過門極或柵極控制脈沖可實(shí)現(xiàn)器件導(dǎo)通與關(guān)斷的全控器件。它的主要作用是對(duì)工頻的外部電源進(jìn)行整流，并給逆變電路和控制電路提供所需要的直流電源。逆變電路的輸出就是變頻器的輸出，它被用來實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制。隨著電力半導(dǎo)體器件和微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了電力變頻技術(shù)新的突破性發(fā)展，70年代后期發(fā)展起來的脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation, PWM)技術(shù)成了現(xiàn)在最常用的變頻器功率開關(guān)器件的控制策略。三角載波的頻率fc,和正弦調(diào)制波的頻率fr,之比即fc / fr =Nc稱為載波比。由電動(dòng)機(jī)原理可知，異步電動(dòng)機(jī)三相定子繞組電流在空間產(chǎn)生一個(gè)角速度為ω1的旋轉(zhuǎn)磁場。在實(shí)際的等效變換中，先將異步電動(dòng)機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系下的定子電流iA、iB、ic通過三相/兩相變換，等效變換，等效為兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流iα、iβ再通過磁場定向的旋轉(zhuǎn)變換，等效為同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流iM 、 iT。((3/2變換)A, B, C三相坐標(biāo)是以電動(dòng)機(jī)定子三相繞組軸線為軸的靜止平面坐標(biāo)系，現(xiàn)設(shè)置一個(gè)兩相坐標(biāo)系中的交流分量。= （）= （）三相/兩相變換符號(hào)為，3/2 iA iαiB iβiC對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)電壓和磁通的坐標(biāo)變換表達(dá)式均與電流的變換式相同。(K/P變換)在矢量變換控制系統(tǒng)中，有時(shí)需要將直角坐標(biāo)變換成極坐標(biāo)，用參量的幅值及相位來表示矢量。忽略磁路飽和，各繞組的自感和互感是恒定的。依據(jù)電機(jī)的雙軸理論，定子有兩個(gè)集中繞組，DD為直軸繞組。這四個(gè)繞組上分別加上電源電壓UD眾UQ、Ud、Uq，則原型電機(jī)的電壓方程為:= ()由上可知，等效到α、β坐標(biāo)系上的異步電動(dòng)機(jī)和原型電機(jī)結(jié)構(gòu)完全一致，因此原型電機(jī)的電壓方程也適用于兩相異步電動(dòng)機(jī)。這樣，對(duì)照原型電機(jī)的電壓矩陣方程式()即可得到異步電動(dòng)機(jī)變換到、軸的電壓方程式(2. 16)= ()接著可得到異步電動(dòng)機(jī)變換到MT軸上的電壓方程式(2. 17).= ()為了進(jìn)一步簡化方程式(2. 15)，可選擇M軸與電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈的方向重合，T軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)900，與垂直。而 ()∴ ()再從式()第四行得== ()∴ ()又因?yàn)?，則將式()代入得 ()由此可得式()和式()為矢量變換控制所用得方程式，:K/P ψ2 運(yùn)算器LM/T2247。起升機(jī)構(gòu)起升機(jī)構(gòu)屬位能負(fù)載機(jī)構(gòu)。PLC接受電機(jī)的旋轉(zhuǎn)編碼器經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換卡送達(dá)的反饋信號(hào)，避免吊鉤的下滑。通常選額定功率大一級(jí)的變頻器。PLC內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。 它的強(qiáng)大功能使其無論是在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。CPU負(fù)責(zé)執(zhí)行程序，輸入部分從現(xiàn)場設(shè)備中采集信號(hào)，輸出部分則輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。和CPU 221相比，它可以進(jìn)行一定的模擬量控制和2個(gè)模塊的擴(kuò)展，因此是應(yīng)用更廣泛的全功能控制器。輸入/輸出混合擴(kuò)展模塊EM2323有六種:分別為4點(diǎn)((8點(diǎn)、16點(diǎn))DC輸入/4點(diǎn)(8點(diǎn)、16點(diǎn))DC輸出、4點(diǎn)(8點(diǎn)、16點(diǎn))DC輸入/4點(diǎn)(8點(diǎn)、16點(diǎn))繼電器輸出。它能夠不用外部放大器而與傳感器直接相連，可