【正文】 5 xxxxxxxx 學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 （開題報告） 申請課題： 基于 PLC的電動機調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計 學(xué) 號： xxxxxxxxxxxxxx 班 級： xxxxxxxxxxxxxxx 專 業(yè)： xxxxxxxxxxxxxx 申 請 者： xxxx 聯(lián)系電話： xxxxxxx E— mail ： xxxxxxx 指導(dǎo)教師 ： xxxx 申請日期： 2021 年 9 月 20 號 xxxxx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 6 研究課題 名稱 基于 PLC的電動機調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計 起止年月 2021920 至 20211110 成果形式 畢業(yè)設(shè)計 申請者 姓名 xxx 性別 男 班級 xxxx 指導(dǎo)教師 姓名 xxx 性別 男 職稱 課題組成員 學(xué)號 姓名 性別 班級 在本項目中的分工 xxxxx xxx 男 xxxxx 此 課題制作人 1. 選題的 背景、 意義 和應(yīng)用前景： 眾所周知 電動機的使用和控制非常方便，具有自起動 、 加速 、制動、反轉(zhuǎn)、掣住等能力，能滿足各種運行要求； 而且 電動機的 工作效率 較高，又沒有煙塵、氣味，不污染環(huán)境，噪聲也較小。 xxxxx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 、外的研究狀況及發(fā)展趨勢 ： 長期以來， PLC 始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非常可靠的控制應(yīng)用。 PLC 技術(shù)展的最終趨勢仍然是人們所爭論的焦點之一。對于控制軟件來講，這是 PLC 控制器的核心， PLC 供應(yīng)商正在向工業(yè)用戶提供開放式的編程組態(tài)工具軟件，而且對于工業(yè)用戶表現(xiàn)得非常積極。 xxxxx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 5. 研究（設(shè)計） 方案的可行性分析主要的參考文獻(xiàn) 、軟件等： 本研究方案是通過設(shè)定交流調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速傳輸?shù)?PLC， PLC 再根據(jù)設(shè)定的轉(zhuǎn)速通過模擬量輸出模塊，輸出模擬信號控制變頻器的輸出頻率，一道道控制交流電機調(diào)速控制的目的。 電動機調(diào)速控制系統(tǒng)的特點及存在的問題 ........ 錯誤 !未定義書簽。 PLC 與繼電接觸控制系統(tǒng)的比較 ............ 錯誤 !未定義書簽。 電動機 ..................................... 錯誤 !未定義書簽。 電動機的發(fā)展 ............................... 錯誤 !未定義書簽。 調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計 .......................... 錯誤 !未定義書簽。 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 ............................ 錯誤 !未定義書簽。 制動電阻 ................................... 錯誤 !未定義書簽。 電動機正反轉(zhuǎn) PLC控制的指令表 ............ 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) ....................................... 錯誤 !未定義書簽。 本設(shè)計通過對電動機控制的原理及特點重點分析 ,確定了控制方案。 該系統(tǒng)在沒有增加硬件投資的情況下集電動機速度控制和位置控制為一體，應(yīng)用相應(yīng)的控制策略，達(dá)到對電動機轉(zhuǎn)速的控制。 transducer。例如在 加工設(shè)備 和機床的主軸伺服系統(tǒng)中，主軸應(yīng)兼?zhèn)渌俣群臀恢每刂频墓δ?；在住宅? 區(qū)和高層建筑的恒壓供水系統(tǒng)中，要求電機有較高的調(diào)速性能；在煉鋼轉(zhuǎn)爐的準(zhǔn)確定位、堆垛機械的位置 控制系統(tǒng)中，要求電機有精確的定位功能。 同步電動機歷來是以轉(zhuǎn)速與電源頻率保持嚴(yán)格同步著稱的。可編程控制器（ PLC）是在計算機技術(shù)、通信技術(shù)和繼電器控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。任何生產(chǎn)機械電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計，都包括兩個基本方面：一個是滿足生產(chǎn)機械和工藝的各種控制要求，另一個是滿足電氣控制系統(tǒng)本身的制造、使用以及維修的需要。在最大限度滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝對電氣控制系統(tǒng)要求的前提下，力求運行安全、可靠，動作準(zhǔn)確，結(jié)果簡單、經(jīng)濟(jì)，電動機及電氣元件選用合理，操作、安裝、調(diào)試和維修方便。本次課程設(shè)計正是本著這一目的而著手實施的實踐性環(huán)節(jié)，它是一項初步的模擬工程訓(xùn)練。 （ 3）同步電動機和異步電動機的定子繞組相同，轉(zhuǎn)子繞組則不同，同步電動機轉(zhuǎn)子除直流勵磁繞組（或永久磁鋼）外，還可能有自身短路的阻尼繞組 （ 4）異步電 動機的氣隙是均勻的，而同步電動機則有隱極與凸極之分，隱極式電機氣隙均勻，凸極式則不均勻，兩軸的電感系數(shù)不等，造成數(shù)學(xué)模型上的復(fù)雜性。當(dāng) cos? = 時，電樞銅損最小，還可以節(jié)約變壓變頻裝置的容量。 2)繼電器是并行動作的， PLC 是順序動作的，有時序的限制或規(guī)定。直流電動機電樞里面的電流本來就是交變的，只是經(jīng)過換向器和電刷才在外部電路表現(xiàn)為直流。電動機按使用電源不同分為直流電動機和交流電動機， 電力系統(tǒng) 中的電動機大部分是交流 電機 ，可以是 同步電機 或者是異步電機（電機 定子 磁場轉(zhuǎn)速與 轉(zhuǎn)子 旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步速）。同步電動機還可分為 永磁式同步電動機 、磁阻同步電動機和磁滯同布電動機。 3．按起動與運行方式分類電動機按起動與運行方式可分為 電容 起動式單相異步電動機、電容運轉(zhuǎn)式單相異步電動機、電容 起動運轉(zhuǎn)式單相異步電動機和分相式單相異步電動機。 按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分類 電動機按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可分為 籠型感應(yīng)電動機 （舊標(biāo)準(zhǔn)稱為鼠籠型異步電動 機）和 繞線轉(zhuǎn)子電動機 （舊標(biāo)準(zhǔn)稱為繞線型異步電動機）。 定子鐵心槽型有以下幾種： 半閉口型槽：電動機的效率和功率因數(shù)較高，但繞組嵌線和絕緣都較困難。 開口型槽：用以嵌放成型繞組，絕緣方法方便，主要用在高壓電機中。 定子繞組的主要絕緣項目有以下三種：（保證繞組的各導(dǎo)電部分與鐵心間的可靠絕緣以及繞組本身間的可靠絕緣）。 電動機接線盒內(nèi)的接線： 電動 機接線盒內(nèi)都有一塊接線板，三相繞組的六個線頭排成上下兩排，并規(guī)定上排三個接線樁自左至右排列的編號為 1（ U1）、 2（ V1）、 3（ W1），下排三個接線樁自左至右排列的編號為 6（ W2）、 4（ U2）、 5（ V2）， .將三相繞組接成星形接法或三角形接法。封閉式電機的機座外面有散熱筋以增加散熱面積，防護(hù)式電機的 機座兩端端蓋開有通風(fēng)孔，使電動機內(nèi)外的空氣可直接對流，以利于散熱。一般小型異步電動機的轉(zhuǎn)子鐵心直接壓裝在轉(zhuǎn)軸上，大、中型異步電動機（轉(zhuǎn)子直徑在 300~400 毫米以上）的轉(zhuǎn)子鐵心則借助與轉(zhuǎn)子支架壓在轉(zhuǎn)軸上。若去掉轉(zhuǎn)子鐵心，整個繞組的外形像一個鼠籠，故稱籠型繞組。但通過集流環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子繞組回路中串入附加電阻等元件，用以改善異步電動機的起、制動性能及調(diào)速性能，故在要求一定范圍內(nèi)進(jìn)行平滑調(diào)速的設(shè)備，如吊車、電梯、空氣壓縮機等上面采用。 風(fēng)扇：冷卻電動機。中心高 100～280mm 的電動機無 補償繞組 ，但中心高 250mm、 280mm 的電動機根據(jù)具體情況和需要可以制成帶補償繞組，中心高 315～ 450mm 的電動機帶有補償繞組。熱保護(hù)器里面有個熱變形微動開關(guān)，如果電機是 15A 的電流。因而起到保護(hù)作用，電機電流過大，正常情況是不會的，出問題多為哪里卡，或者負(fù)載偏重，或者電機故障， 還有一種是變頻器也是調(diào)速也是保護(hù)，當(dāng)電機工作時候，變頻器按電機標(biāo)準(zhǔn)自己整定一個參數(shù)值， 包括三相電流，電壓，電阻。 1794年考入 哥本哈根大學(xué) ， 1799 年獲 博士 學(xué)位。 1829年起任 哥本哈根 工學(xué)院院長。 1820 年 4 月終于發(fā)現(xiàn)了電流對磁針的作用，即電流的 磁效應(yīng) 。 1825 年提煉出 鋁， 但純度不高。因此受到學(xué)生歡迎。 1937 年 美國 物理教師協(xié)會設(shè)立 “ 奧斯特獎?wù)?” ，獎勵在物理教學(xué)上做出貢獻(xiàn)的物理教師。根據(jù)這種設(shè)想，他成功地發(fā)明了一種簡單的裝置。 這是一項重大的突破。產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊、相互壓價競爭、行業(yè)利潤微薄等現(xiàn)象，已成為影響電機企業(yè)生存和發(fā)展的主要原 因 。據(jù)調(diào)查，我國電機企業(yè)的廢品、次品、返修品等不良損失平均在 10%左右，而國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家的電機企業(yè)不合格水平一般為 %。電機行業(yè)亟需重新整合、優(yōu)勝劣汰，這已成為電機行業(yè)的發(fā)展趨勢。博山水泵廠收購博山電機廠，美的集團(tuán)控股清江電機廠，浙江臥龍公司控股湖北電機廠，浙江金龍公司兼并湖南常德電機廠一批新鮮血液注入了古老的電機行業(yè)。美國喬丹集團(tuán)收購廣東順德電機廠、日本東芝公司新建大連東芝電機廠、香港德豐公司控股上海日用電機廠、臺灣東元公司在昆山和無錫分別新建電機廠，并將控股江西四通電機廠，臺灣大同公司在上海松江新建電機廠等 。 首先通過設(shè)置給定輸入給 PLC，確定選擇的是開環(huán)工作模式或閉環(huán)工作模式，再通過 PLC 控制變頻器，經(jīng)由變頻器來控制電機，隨后將電機的轉(zhuǎn)速反饋給 PLC，經(jīng)比較后輸出給變頻器從而實現(xiàn)無靜差調(diào)速。輸入通道用于將外部輸入的模擬量信號 ，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號，即稱為 A/D 轉(zhuǎn)換，其分辨率為 12 位。 3) 每一通道都可以分別指定為電壓輸入或電流輸入。數(shù)字電路： 5V DC 30mA (源于基本單元的內(nèi)部電源 )。 FX2n— 4DA 占用 FX2n 擴(kuò)展總線的 8 個點。因此變頻器選擇應(yīng)從以下幾個方面考慮： 變頻器類型選擇 變頻器可分為通用型和專用型，一般的機械負(fù)載和要求高過載情況，選擇通用型變頻器。如負(fù)載是風(fēng)機、水泵，則選擇風(fēng)泵專用型與電機同功 率即可；對羅茨風(fēng)機和深井泵應(yīng)選擇風(fēng)泵專用型比電機功率大一檔的變頻器。 變頻器售后服務(wù)選擇 變頻器的售后服務(wù)是選擇品牌的關(guān)鍵，進(jìn)口品牌質(zhì)量可靠，價格高，售后服務(wù)好，但是過了保修期，維修的價格非常高。加之潛油電泵不能自行實現(xiàn)軟啟停，使得電機、電纜的絕緣性能降低，在不同程度上影響了潛油電泵的使用壽命。交流異步電動機的轉(zhuǎn)速公式為： n=60F1(1S)/P（ 式中 , n電機轉(zhuǎn)速 , F1定子供電頻率， P極對數(shù) ,S轉(zhuǎn)差率 ） . 變頻器工作原理 ： 該設(shè)備為交 —— 直 —— 交電壓源型變頻調(diào)速系統(tǒng)，即先將交流輸入整流為直流 ,再把直流逆變?yōu)樗桀l率的交流。 變頻器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)置 變頻器的參數(shù)設(shè)置 變頻器的工作原理是把市電（ 380V 、 50Hz）通過整流器變成平滑直流，然后利用半導(dǎo)體器件（ GTO、 GTR 或 IGBT）組成的三相逆變器，將直流電變成可變電壓和可變頻率的交流電 變頻調(diào)速是通過改變電機定子繞組供電的頻率來達(dá)到調(diào)速的目的。 按【↑】，【↓】鍵，將數(shù)據(jù)碼調(diào)整為“ ”。 變頻器的結(jié)構(gòu) 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。 變頻器現(xiàn)在發(fā)展很快，種類很多，基本的就是這個。 圖 所示為一小型 PLC 的典型工作過程 xxxxx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 33 上 電清 I / O 和內(nèi)部電器復(fù)位定時器檢查總線及 I / O 邊接情況復(fù)位監(jiān)視定時器檢查硬件和程序存儲器復(fù)位監(jiān)視定時器輸出刷新執(zhí)行用戶程序輸入采樣復(fù)位監(jiān)視定時器執(zhí)行來自外設(shè)( 如編程器) 的命令正確？置錯誤標(biāo)志和光顯示錯誤還是報警？NY錯誤報警 圖 3 小型 PLC 的典型工作過程 型號的選擇 本次設(shè)計采用西 門子 S7200 系列 PLC 進(jìn)行控制，從以上分析可以知道，該系統(tǒng)只需開關(guān)量輸入點 8個，數(shù)字量輸出點 10 個，還有一個模擬量輸入和一個模擬量輸出點，所以要接入一個模擬量模塊。這里不對電機選型不對變頻器參數(shù)設(shè)置）。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（幾十個到幾千個都有），和供電電壓等。 作用在于 保護(hù)變頻器不受再生電能的危害 ； 保證電電源網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)運行 。制動占空比越小，制動電阻功率的降額使用的幅度越大（ P 選用 /P 額 越?。?M1 為開環(huán) /閉環(huán) 控制開關(guān)，為 1 時 選擇閉環(huán)控制，為 0 時選擇開環(huán)