【正文】 起動(dòng)狀態(tài)平穩(wěn)過(guò)渡到正常運(yùn)行狀態(tài)，再將可調(diào)電抗旁路后退出運(yùn)行。PLC控制系統(tǒng)中給定值為電機(jī)額定電流值，反饋電流值是用電流互感器取電機(jī)的一相轉(zhuǎn)子電流，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入PLC。當(dāng)可調(diào)電抗值減小到零時(shí)，電流反饋值與給定值相等，電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流由最大值減小到額定值。6個(gè)輸出開(kāi)關(guān)量分別為：Y0 (QF0合)、Y1 (KM1合)、Y2 (KM1分)、Y3 (KM2合)、Y4 (KM2分)、Y5 (故障報(bào)警)。軟起動(dòng)器可設(shè)置為軟起動(dòng)、軟停止，限流起動(dòng)和智能制動(dòng)等工作方式，軟起動(dòng)器特別適用于大容量電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止控制，它實(shí)際上是一種很智能的產(chǎn)品。當(dāng)軟起動(dòng)時(shí)，觸點(diǎn)KM和觸點(diǎn)KMn2閉合，觸點(diǎn)KMn1斷開(kāi)，起動(dòng)電流經(jīng)軟起動(dòng)器流向電動(dòng)機(jī)。圖47 起動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的主回路 軟件的編制 開(kāi)關(guān)變壓器式高壓電機(jī)軟起動(dòng)裝置控制軟件主要包括模塊自檢、電源電壓檢測(cè)、開(kāi)機(jī)判斷、運(yùn)算、各種保護(hù)、開(kāi)關(guān)量的順序控制等。母管制多泵恒壓供水系統(tǒng)就是一個(gè)典型的例子。硬切換：電動(dòng)機(jī)在切換時(shí)要瞬時(shí)停電，因而難免會(huì)產(chǎn)生沖擊。感應(yīng)電勢(shì)的頻率和相位是隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化而變化的。為了減小硬切換時(shí)引起的沖擊電流，當(dāng)變頻器的輸出頻率已經(jīng)達(dá)到50HZ時(shí)，在變頻器及電動(dòng)機(jī)參數(shù)許可的范圍內(nèi)，繼續(xù)加速到55HZ左右時(shí)，再將電動(dòng)機(jī)從變頻器切出，電動(dòng)機(jī)進(jìn)行自由停車運(yùn)行，同時(shí)轉(zhuǎn)子電流逐漸衰減，經(jīng)過(guò)1~2秒鐘，轉(zhuǎn)子電流基本已衰減為零，且轉(zhuǎn)速也已下降到額定轉(zhuǎn)速附近時(shí)，將電動(dòng)機(jī)投入電網(wǎng)運(yùn)行，將會(huì)有較小的沖擊電流。為了使變頻器能全身而退，應(yīng)該逐漸減小變頻器的負(fù)荷，可以稍稍降低變頻器的輸出電壓幅值，然后封鎖變頻器的輸出，再進(jìn)行切換操作。用一臺(tái)變頻器分時(shí)軟起動(dòng)3臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)，每一臺(tái)電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)以后，切換到工頻電網(wǎng)定速運(yùn)行。 變頻器旁路與軟起動(dòng)器旁路的分析比較 圖53軟起動(dòng)器控制框圖 由圖53可見(jiàn)，軟起動(dòng)器的功率器件—可控硅的輸入端也是接到電網(wǎng)的，所以當(dāng)將電動(dòng)機(jī)由軟起動(dòng)器切換到電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)只是將可控硅短路而已，切換操作對(duì)可控硅絲毫沒(méi)有影響。利用一臺(tái)變頻器對(duì)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行循環(huán)軟起動(dòng)是一種危險(xiǎn)的誘惑，因?yàn)榇蟛糠衷O(shè)計(jì)采用硬切換方式，稍有操作不當(dāng)都會(huì)產(chǎn)生不良后果，甚至根本達(dá)。鑒相器比較兩個(gè)信號(hào)的相位，輸出一個(gè)正比于兩個(gè)信號(hào)相位差的電壓信號(hào)ud(t)，經(jīng)濾波器濾波后作為變頻器的輔助頻率給定信號(hào)，用以控制變頻器輸出電壓的頻率和相位，達(dá)到跟蹤工頻電源頻率和相位的目的。鎖相環(huán)路主要由鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LF）和壓控振蒎器（VCO，這里即為變頻器）三個(gè)基本部分組成，其構(gòu)成如圖51所示。由于進(jìn)行了同步操作，變頻器的輸出參數(shù)與電網(wǎng)參數(shù)保持一致，在接入電網(wǎng)時(shí)對(duì)變頻器和電動(dòng)機(jī)都不會(huì)有什么影響。因此應(yīng)當(dāng)選擇一個(gè)最為合適的時(shí)間重合閘，才能使切換引起的沖擊電流最小，倒并否非要等轉(zhuǎn)子完全停止后再合閘，因?yàn)榇藭r(shí)的電流即為全壓靜止起動(dòng)電流。另外，為了避免變頻器因?yàn)橥蝗凰ω?fù)荷而使功率器件因承受過(guò)大的電流電壓沖擊而損壞，在將電動(dòng)機(jī)從變頻器切離之前，應(yīng)先封鎖變頻器的輸出。 變頻器的輸出切換方法分類冷切換：在變頻器停車停電時(shí)進(jìn)行切換，等切換完成后再開(kāi)機(jī)運(yùn)行。變頻軟起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是由于采用電壓/頻率按比例控制方法，所以不會(huì)產(chǎn)生過(guò)電流；并可提供等于額定轉(zhuǎn)矩的起動(dòng)力矩，特別適合于需重載或滿載起動(dòng)的設(shè)備[25]。因?yàn)榻佑|器通斷時(shí)，觸點(diǎn)兩端電壓基本為零，也提高了接觸器的使用壽命。ROCKWELL的SMCPLUS軟啟動(dòng)器標(biāo)準(zhǔn)單元在主電路中的接線如圖10所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子電流大于設(shè)定值時(shí)，則減小輸出的模擬控制電壓以增大等效的電抗值；當(dāng)轉(zhuǎn)子電流小于設(shè)定值時(shí)，則增大輸出的模擬控制電壓以減小等效的電抗值；當(dāng)轉(zhuǎn)子電流小于或等于設(shè)定值時(shí)，且等效電抗已減小為0時(shí)，則執(zhí)行相關(guān)的開(kāi)關(guān)量順序控制，使可調(diào)電抗退出運(yùn)行，起動(dòng)過(guò)程結(jié)束。PLC模塊配置如圖45所示：圖45 PLC模塊配置形卡為了使操作過(guò)程簡(jiǎn)單、可靠，本裝置盡可能減少了輸入、輸出量。運(yùn)算的結(jié)果是數(shù)字量，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換后輸出電流模擬量，控制可控硅觸發(fā)角，使可控硅輸出電壓逐漸增大，從使而可調(diào)電抗值L0逐漸減小。系統(tǒng)原理框圖如圖44所示： 圖44 磁控式PLC電機(jī)起動(dòng)控制系統(tǒng)主電路圖圖44中M為籠型電機(jī)．電抗控制部分由PLC主控模塊，A/D模塊、電流互感器、可控硅及其觸發(fā)單元、可調(diào)電抗等構(gòu)成。 磁控式PLC電機(jī)起動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究與設(shè)計(jì)磁控式電機(jī)軟起動(dòng)裝置是近年來(lái)開(kāi)始在工業(yè)上逐漸被認(rèn)可的一種大型電機(jī)軟起動(dòng)裝置。控制靈活，重復(fù)精度高。 選擇控制度 根據(jù)實(shí)際需要選擇PID控制器的控制精度。 選擇一個(gè)足夠的采樣周期，采樣周期為被控對(duì)象純滯后時(shí)間的1/10以下。 PID控制器設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 三菱公司從A系列PLC中開(kāi)始增加了用于閉環(huán)控制的PID指令。利用計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的迭代運(yùn)算，可以將上式簡(jiǎn)化為CPU實(shí)際使用的遞推形式，如式(36)所示: Mn=MPo+MIn+MDn （式36）其中：Mn 第n采樣時(shí)刻的計(jì)算值 MP。在我們使用的PLC中，是通過(guò)PID調(diào)節(jié)器來(lái)調(diào)節(jié)輸出，保證偏差值為零，使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)通常有兩種方法：模擬設(shè)計(jì)法和離散設(shè)計(jì)法。(n)分別為第n1和第n次采樣所得的偏差信號(hào)，u問(wèn)為第n時(shí)刻的控制量。 ②適應(yīng)性強(qiáng)，可以廣泛的應(yīng)用于各種行業(yè): ③魯林性強(qiáng)，它的控制品質(zhì)對(duì)被控對(duì)象特性的變化不大敏感。A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的二進(jìn)制位數(shù)反映了它們的分辨率，位數(shù)越多，分辨率越高。梯形圖中各編程元件的常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)均可以無(wú)限多次地使用。如果該存儲(chǔ)單元為“0”狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的編程元件的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述的相反，稱該編程元件為“0”狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的編程元件的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述的相反，稱該編程元件為“0”狀態(tài)，或稱該編程元件OFF。 IEC11313詳細(xì)地說(shuō)明了句法、語(yǔ)義和下述5種編程語(yǔ)言的表達(dá)方式：順序功能圖（Sequential function chart）。若要輸出對(duì)輸入作出快速響應(yīng)的場(chǎng)合，則可采取相應(yīng)的措施如選用高速CPU提高掃描速度，采用快速響應(yīng)模塊、高速計(jì)數(shù)模塊以及不同的中斷處理等措施來(lái)盡量減少滯后時(shí)間?？删幊绦蚩刂破鲀?nèi)部的直流穩(wěn)壓電源為各模塊內(nèi)的電路供電。I/O模塊輸入模塊和輸出模塊簡(jiǎn)稱為I/O模塊，它們是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)和CPU模塊的橋梁。 執(zhí)行用戶程序階段的掃描時(shí)間是影響掃描周期時(shí)間長(zhǎng)短的主要因素，而且不是固定的，其原因主要取決于以下幾方面因素:①用戶程序中所用語(yǔ)句條數(shù)的多少。當(dāng)PLC處于停止(STOP)狀態(tài)時(shí)只進(jìn)行內(nèi)部處理和外設(shè)端口服務(wù)操作等內(nèi)容。 PLC上電后首先進(jìn)行初始化:I/0、內(nèi)部輔助、特殊輔助、輔助記憶繼電器區(qū)域清零。 1)大型網(wǎng)絡(luò)化 主要是朝DCS方向發(fā)展，使其具有DCS系統(tǒng)的一些功能。 6)安裝、維修簡(jiǎn)單與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，PLC安裝不需要特殊機(jī)房和嚴(yán)格的屏蔽。I/0點(diǎn)數(shù)從8^8192點(diǎn)，有多種機(jī)型、多種功能模板可靈活組合，結(jié)構(gòu)形式也是多樣的。 在全世界上百個(gè)可編程序控制器制造廠中，有幾家舉足輕重的公司。由于上述因素，熱變電阻軟起動(dòng)在實(shí)際應(yīng)用中存在很多限制，需滿足以下條件：①非常精確的計(jì)算；②非常準(zhǔn)確的電機(jī)負(fù)載和電網(wǎng)參數(shù)；③嚴(yán)格檢測(cè)的耐高壓箱體；④工況參數(shù)不能發(fā)生大的變化和調(diào)整；⑤連續(xù)起動(dòng)的次數(shù)要求低；⑥起動(dòng)時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)。對(duì)電網(wǎng)的電流沖擊及對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械沖擊熱變電阻的液阻值完全是按溫度的反比例關(guān)系來(lái)變化的，電液的溫度既不可能無(wú)限大，電液阻值就不可能為0。起動(dòng)初始時(shí)刻，電液阻值受溫度的影響而變化，不同季節(jié)的溫度變化及連續(xù)起動(dòng)情況下每次電液初始溫度的不同，均導(dǎo)致起動(dòng)初始時(shí)刻阻值的不同。磁控式電機(jī)軟起動(dòng)裝置磁控式電機(jī)軟起動(dòng)裝置是近年來(lái)開(kāi)始在工業(yè)上逐漸認(rèn)可的一種大型電機(jī)軟起動(dòng)裝置 它投資較小，起動(dòng)效果好 它的基本工作原理是將電壓調(diào)節(jié)式可漏電抗串聯(lián)在籠型電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路中，電機(jī)起動(dòng)前可調(diào)電抗值為最大值。而且輸出高次諧波引起電機(jī)的過(guò)熱，使電機(jī)不能滿出力運(yùn)行。但是，用變頻器起動(dòng)電動(dòng)機(jī)并非十全十美，它也存在不足之處：1）、高次諧波污染問(wèn)題高壓變頻器結(jié)構(gòu)上使用大功率半導(dǎo)體電力電子器件（如SCR，GTO，IGBT，ICBT等），采用三相橋式整流電路。其主要優(yōu)點(diǎn)如下：采用VVVF控制方式，通常采取SPWM觸發(fā)模式，可實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)或變轉(zhuǎn)矩起動(dòng)，幾乎涵蓋各種類型負(fù)載的起動(dòng)。目前，高壓電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式種類繁多，主要有：高壓電抗器起動(dòng)、高壓變壓器起動(dòng)、高壓固態(tài)軟起動(dòng)、高壓液態(tài)軟起動(dòng)、電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)組起動(dòng)等方法。轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動(dòng)與轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)相仿也是用在重載起動(dòng)，不同的是在起動(dòng)的瞬間用突跳轉(zhuǎn)矩克服電機(jī)靜轉(zhuǎn)矩，然后轉(zhuǎn)矩平滑上升，縮短起動(dòng)時(shí)間。 異步電動(dòng)機(jī)常用的起動(dòng)方式目前國(guó)內(nèi)大型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法有定子回路串電抗器、自耦變壓器、水電阻等減壓起動(dòng)方式，（但起動(dòng)電流仍然很大(一般是額定3到5倍)對(duì)電機(jī)仍然有較大的沖擊，而且會(huì)引起電網(wǎng)電壓急劇下降。(4) 電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生短時(shí)間的諧波電流，使電網(wǎng)的諧波大量增加。從上邊分析看出，變壓器額定容量相對(duì)電動(dòng)機(jī)講不足夠大時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)不允許直接起動(dòng)。通常電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程時(shí)間很短，短時(shí)間過(guò)大的電流，從發(fā)熱角度來(lái)看，電動(dòng)機(jī)本身是可以承受的。以普通鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)為例，起動(dòng)電流：IS=KIIN=（47）IN，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：TS=KTTN=（）TN。 磁勢(shì)平衡方程式漏抗也與轉(zhuǎn)差率正比。 167。 轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)體切割主磁通的相對(duì)轉(zhuǎn)速為(n1n)=sn1 o 轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電勢(shì)的頻率： 167。定子繞組感應(yīng)電勢(shì)的有效值：根據(jù)以上電磁感應(yīng)原理，異步電動(dòng)機(jī)也叫感應(yīng)電動(dòng)機(jī)[3]。湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文電動(dòng)機(jī)智能軟起動(dòng)控制系統(tǒng)的研究與畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄摘 要 ⅠAbstract Ⅱ第1章 異步電動(dòng)機(jī)及其起動(dòng)方式 1 1 4 6 7 7 9 9 9 9第2章 可編程序控制器及其特殊功能模塊 13 13 13 15 15 17 18 18 20 20第3章 PID控制及其調(diào)節(jié)規(guī)律 PID控制 21 PID控制的概念 21 PID控制的特點(diǎn) 21 PID控制器 22 23 數(shù)字PID控制器的設(shè)計(jì) 23 PLC的PID模塊分析研究 23 PID控制器設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 25 26第4章 系統(tǒng)原理及方案設(shè)計(jì) 基于PLC的大中型軟起動(dòng)控制系統(tǒng) 27 系統(tǒng)的基本工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 27 28 28 29 硬件設(shè)計(jì) 30 軟件編程 31 32 32 33第5章 大中型異步電動(dòng)機(jī)變頻—工頻同步切換研究 35 36(軟切換) 38 38 39 40結(jié)束語(yǔ) 41參考文獻(xiàn) 42致謝 44附錄A 基于PLC的磁控式軟起動(dòng)器的主程序 45附錄B 基于單臺(tái)軟起動(dòng)器對(duì)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)的主程序 47附錄C PID運(yùn)算主程序 54湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文電動(dòng)機(jī)智能軟起動(dòng)控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)摘 要： 本文闡述了PLC技術(shù)在大中型異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)自動(dòng)控制中的應(yīng)用及其優(yōu)越性，并給出了具體的實(shí)施辦法。電磁力作用在轉(zhuǎn)子上將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，并驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。 制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反，即n1與n反向，s1 發(fā)電運(yùn)行時(shí)，n高于同步轉(zhuǎn)速n1,s0. 根據(jù)轉(zhuǎn)差率可以區(qū)分異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài) 三、電勢(shì)平衡方程式定子繞組電勢(shì)平衡方程式定子繞組接到交流電源上，與電源電壓相平衡的電勢(shì)（壓降）包括： 主電勢(shì)（感應(yīng)電勢(shì)）： 定子繞組通入三相對(duì)稱交流電流時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的主磁通，同時(shí)被定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組切割，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。 轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn) 167。 對(duì)繞線式異步電機(jī)，轉(zhuǎn)子繞組每相串聯(lián)匝數(shù)，相數(shù)計(jì)算方法同定子繞組的計(jì)算。 o 漏抗公式：。 結(jié)論：轉(zhuǎn)子繞組的磁勢(shì)與定子繞組的磁勢(shì)轉(zhuǎn)速相同，在空間相對(duì)靜止。 異步電動(dòng)機(jī)全壓直接起動(dòng)的危害從三相異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性的分析中知道，如果在額定電壓直接起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)，由于最初起動(dòng)瞬間主磁通約減少到額定值的一半，功率因數(shù)又很低，造成了起動(dòng)電流相當(dāng)大而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大的結(jié)果。電動(dòng)機(jī)較大的起動(dòng)電流引起電壓下降，對(duì)電動(dòng)機(jī)本身有著不良影響，因電壓太低會(huì)使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降很多，當(dāng)負(fù)載較重時(shí)，電動(dòng)機(jī)可能不能起動(dòng)。顯然，即使是偶爾出現(xiàn)一次，也是不允許的。直接起動(dòng)時(shí)電機(jī)速度上升很快，潤(rùn)滑油往往不能及時(shí)到位，會(huì)引起軸承干磨，降低其使用壽命。在這種情況下，大中型異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)作為一個(gè)重要的課題被提出來(lái)。同時(shí)降低電機(jī)起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，是最優(yōu)的重載起動(dòng)方式，它的缺點(diǎn)是起動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)。 軟起動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)合 原則上，異步電動(dòng)機(jī)凡不需要調(diào)速的各種應(yīng)用場(chǎng)合都可使用，適用于各種泵類負(fù)載或風(fēng)機(jī)類負(fù)載，需要軟起動(dòng)與軟停車，對(duì)于變負(fù)載工況、電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期處于輕載運(yùn)行，只有短時(shí)或瞬間處于滿負(fù)荷運(yùn)行場(chǎng)合，應(yīng)用軟起動(dòng)器（不帶旁路接觸器）則具有輕載節(jié)能的效果。變頻器應(yīng)用于高壓電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，主要控制方式有如下兩種：1）10(6)KV電源→降壓變壓器→低壓變頻器→升壓變壓器→高壓電動(dòng)機(jī)2）（6）KV電源→高壓變頻器→高壓電動(dòng)機(jī)高壓變頻器之所以在高壓領(lǐng)域能夠得到廣泛地應(yīng)用，在于其良好的起動(dòng)及調(diào)速特性。高壓變頻器不僅可以用于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，而且可以同時(shí)用于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中的調(diào)速節(jié)能。如此，將大大降低電動(dòng)機(jī)的絕緣壽命，甚至損壞電機(jī),一般需配置特殊絕緣的鼠籠式電動(dòng)機(jī)。雖然能夠基本實(shí)現(xiàn)平滑起動(dòng)，但造價(jià)較昂貴，而且高次諧波含量大、技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，所以應(yīng)用不是很廣范。（二）性能特點(diǎn)：由熱變電阻的原理可以看出：起動(dòng)初始電液阻值不可調(diào)由于兩個(gè)導(dǎo)電極板是固定安裝，兩個(gè)導(dǎo)電極板的間距固定不變。電機(jī)起動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短根本不由熱