【正文】 p 對(duì)磁極時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度為： 1 60? fn p （ 31） 式中 1n —— 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度（又稱(chēng)同步轉(zhuǎn)速）， r/min； f —— 三相交流電源的頻率， Hz； p —— 磁極對(duì)數(shù)。 11??nns n （ 32） 轉(zhuǎn)差率 s 是衡量異步電動(dòng)機(jī)性能的一個(gè)重要參數(shù)，分析幾個(gè)特性工作狀態(tài)下的 s 值。在機(jī)械特性曲線(xiàn)的 AB 段，當(dāng)作用在電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)能適應(yīng)負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行，故為穩(wěn)定區(qū)。 （ 1） 采用開(kāi)關(guān)直接啟動(dòng)：采用開(kāi)關(guān)直接啟動(dòng)的電路僅適用于不頻繁啟動(dòng)的小容量電動(dòng)機(jī)，它不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和自動(dòng)控制，也不能實(shí)現(xiàn)零壓、欠壓和過(guò)載保護(hù)。所以這種降壓?jiǎn)?dòng)方法，只適用于輕載或空載下啟動(dòng)。制動(dòng)的方法大致可分 機(jī)械制動(dòng) 和 電氣制動(dòng) 兩類(lèi)。 能耗制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)準(zhǔn)確 、平穩(wěn)，且 能量消耗小，沖擊 小；缺點(diǎn)是需附加直流電源 裝置 ， 設(shè)備費(fèi)用較高，制動(dòng)力較弱，在低速時(shí) 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。這個(gè)電流又受到靜止磁場(chǎng)的作用產(chǎn)生電磁力矩，產(chǎn)生的電磁力矩的方向正好與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向相反，從而使電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。有時(shí)候，要求電機(jī)在斷電后能迅速停止運(yùn)轉(zhuǎn)，這就需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)。凡是在正常運(yùn)行時(shí)定子繞組做成三角形連接的異步電動(dòng)機(jī)，均可用這種降壓方法。這樣做的目的主要是為了減小 啟動(dòng)電流 ，但是因?yàn)榻祲?，電?dòng)機(jī)的 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 也將降低。 TS 的曲線(xiàn)圖如下圖左； Tn 的曲線(xiàn)圖如下圖右， 即為電動(dòng)機(jī)的 機(jī)械特性 曲線(xiàn)。因此 n 和 1n 的差異是異步電動(dòng)機(jī)能夠產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的必要條件，又由于異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組并不直接與電源相接，而是依靠電磁感應(yīng)原理來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流的，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，又可稱(chēng)之為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。 由圖 31 可見(jiàn)，兩極三相異步電動(dòng)機(jī)（即 22p? ）定子繞組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，當(dāng)三相交流電變化一周后，其所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)也正好旋轉(zhuǎn)一周。 ，即旋轉(zhuǎn)一周。 當(dāng) 0t?? 時(shí)， 0Ai ? ， Bi 為負(fù)值，即 Bi 由末端 V2 流入，首端 V1 流出； Ci 為正值，即Ci 由首端 W1 流入，末端 W2 流出。鼠籠式與線(xiàn)繞式兩種電動(dòng)機(jī)雖然結(jié)構(gòu)不一樣，但工作原理是一樣的。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 3 三相交流異步 電 動(dòng) 機(jī)的基本原理 三相交流異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 三相交流異步電動(dòng)機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的 電力拖動(dòng) 裝置。在程序執(zhí)行時(shí)，輸入映像寄存器與外界隔離，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，其映像寄存器的內(nèi)容也不會(huì)發(fā)生變化，只有在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。 3. 用戶(hù)程序的循環(huán)掃描過(guò)程 PLC 的工作過(guò)程，與 CPU 的操作方式有關(guān)。在每個(gè)掃描周期內(nèi)都要執(zhí)行此項(xiàng)任務(wù)。 （ 3）通信信息處理。 圖 23 給出了運(yùn)行和停止兩種狀態(tài) PLC 不同的掃描過(guò)程，在這兩個(gè)不同的工作狀態(tài)中，掃描過(guò)程所要完成的任務(wù)是不同的。 PLC 的工作原理 PLC 的循環(huán)掃描的工作方式 PLC 是以執(zhí)行用戶(hù)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制要求的，在存儲(chǔ)器中設(shè)置輸入映像寄存器區(qū)和輸出映像寄存器區(qū)，分別存放執(zhí)行程序之前的各輸入狀態(tài)和執(zhí)行過(guò)程中各結(jié)果狀態(tài)。 有 PLC 產(chǎn)生的輸出控制信號(hào)經(jīng)過(guò)輸出模塊驅(qū)動(dòng)負(fù)載，如電動(dòng)機(jī)的啟停和正反轉(zhuǎn)、閥門(mén)的開(kāi)閉、設(shè)備的移動(dòng)、升降等。 輸入 /輸出（ I/O）模塊 輸入 /輸出（ I/O）模塊是 PLC 與工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)信號(hào)連接的部分，起著 PLC與被控制對(duì)象間傳遞輸入 /輸出信息的作用。用戶(hù)存儲(chǔ)器包括用戶(hù)程序存儲(chǔ)區(qū)和用戶(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)兩部分。 （ 2）用掃描 方式接收輸入設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)。 PLC 的基本構(gòu)成 PLC 實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)用于工業(yè)控制的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，它與一般計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)機(jī)組成相似。 （ 3）維修方便。 （ 3） PLC 有較強(qiáng)的易操作性，它具有編程簡(jiǎn)單、操作方便、編程的出錯(cuò)大大降低及為工業(yè)惡劣操作環(huán)境而設(shè)計(jì)的硬件，使可靠性大大提高。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 （ 4） 形圖邏輯中可以實(shí)現(xiàn)高級(jí)的功能塊指令，使用戶(hù)用簡(jiǎn)單的編程方法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的軟件功能。 （ 4）基于微處理器的智能 I/O 接口擴(kuò)展了分布式控制能力，典型的接口有 PID、網(wǎng)絡(luò)、 CAN 總線(xiàn)、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)、 ASCII 通信、定位、主機(jī)通信模塊和語(yǔ)言模塊等。 1987 年國(guó)際電工委員會(huì) IEC 頒布了可編程控制器最新的定義 ： 可編程控制器（ PLC）是一種能夠直接應(yīng)用于專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。 （ 4） 交流繞線(xiàn)異步電動(dòng) 機(jī)的滑環(huán)存在接觸不良問(wèn)題，容易引起設(shè)備事故。一個(gè)國(guó)家的發(fā)達(dá)水平與該國(guó)家的工業(yè)自動(dòng)化程度有著密不可分的關(guān)系，而電、氣、水的控制又與工業(yè)自動(dòng)化的成度密不可分，而要實(shí)現(xiàn)這一系列的動(dòng)作控制無(wú)疑通過(guò) PLC 控制系統(tǒng)的統(tǒng)一集中控制是最能體現(xiàn)自動(dòng)化優(yōu)勢(shì)的。 如果生產(chǎn)環(huán)境過(guò)于惡劣，或是電磁干擾異常強(qiáng)烈則也可造成 PLC 控制系統(tǒng)的運(yùn)算或是控制錯(cuò)誤，導(dǎo)致在某些生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯(cuò)誤而不能保證正常的生產(chǎn)運(yùn)行，因此，提高PLC 的可靠性是其未來(lái)發(fā)展的主要方向，其一方面要提高抗干擾能力同時(shí)在設(shè)計(jì)、安裝以及使用過(guò)程中引起重視，盡量減少對(duì)其造成負(fù)面影響。然而 PLC 對(duì)于高壓控制元件的控制卻沒(méi)有繼電器等系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，在許多工廠(chǎng)的電力系統(tǒng)中有許多的高壓電力設(shè)備所需的控制系統(tǒng)只能通過(guò)大型的繼電元件來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作，而對(duì)于要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化程度較高的工廠(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)而言，這 種繼電系統(tǒng)卻沒(méi)有 PLC 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，方便快捷等優(yōu)點(diǎn)，然而將這兩種系統(tǒng)相結(jié)合卻可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠(chǎng)電氣系統(tǒng)的控制，使之更科學(xué)，更簡(jiǎn)潔，更加具有高速的運(yùn)行速度，讓工廠(chǎng)的自動(dòng)安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 化成度更高。用 PLC 同樣可以構(gòu)成一個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)。然而 PLC 對(duì)于高壓控制元件的控制卻沒(méi)有繼電器等系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，在許多工廠(chǎng)的電力系統(tǒng)中有許多的高壓電力設(shè)備所需的控制系統(tǒng)只能 通過(guò)大型的繼電元件來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作，而對(duì)于要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化程度較高的工廠(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)而言 ， 這種繼電系統(tǒng)卻沒(méi)有 PLC 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，方便快捷等優(yōu)點(diǎn)，然而將這兩種系統(tǒng)相結(jié)合卻可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠(chǎng)電氣系統(tǒng)的控制，使之更科 學(xué)，更簡(jiǎn)潔，更加具有高速的運(yùn)行速度，讓工廠(chǎng)的自動(dòng)化成度更高。交流調(diào)速系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來(lái)隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)迅猛發(fā)展以及現(xiàn)代控制理論和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用，交流調(diào)速領(lǐng)域發(fā)展非常迅速，交流傳動(dòng)技術(shù)取得了突破性進(jìn)展，獲得了 許多創(chuàng)造性成果。例如在通用變頻器方面，針對(duì)中、低壓應(yīng)用領(lǐng)域的絕緣柵雙極型晶體管 （ IGBT） 的高開(kāi)關(guān)頻率使得高性能的變頻器 成為了可能，而在以后出現(xiàn)的只能功率模塊 （ IPM） ，更加簡(jiǎn)化了通用變頻器的設(shè)計(jì)。且在工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域中得到了極為廣泛的應(yīng)用。 工作原理是，先通過(guò)半導(dǎo)體器件組成的整流電路，把三相電源轉(zhuǎn)換成直流電。 STEP7MICRO/WIN32 簡(jiǎn)介 ....................................................................................... 31 系統(tǒng)程序主體 ............................................................................................................ 32 系統(tǒng)控制主程序 ................................................................................................. 32 0－ 20 秒上升加速子程序 .................................................................................. 33 30－ 40 秒減速子程序 ........................................................................................ 34 60－ 65 秒減速子程序 ........................................................................................ 35 6 系統(tǒng)調(diào)試程序及結(jié)果 ...................................................................................................... 36 系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程 ............................................................................................................ 36 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果 ............................................................................................................ 36 結(jié)論 ..................................................................................................................................... 37 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 38 致謝 ..................................................................................................................................... 39 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 引言 電動(dòng)機(jī)作為電力系統(tǒng)中的主要負(fù)載，電機(jī)用戶(hù)消耗了超過(guò) 1/2 的系統(tǒng)負(fù)荷，但從機(jī)電能量轉(zhuǎn)化的角度來(lái)看，大多數(shù)電機(jī)的效率仍然偏低。 隨著工農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的要求也不斷提高，很多的生產(chǎn)過(guò)程中都要求電動(dòng)機(jī)能根據(jù)不同的工況，運(yùn)行在不同的速度 狀態(tài)下 。人們又根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)，得出了傳統(tǒng)的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法，是利用轉(zhuǎn)子回路串電阻分段控制的交流繞線(xiàn)式電機(jī)繼電器接觸器系統(tǒng)，設(shè)備陳舊、技術(shù)落后。A 中、小容量變頻調(diào)速裝置的絕大部分市場(chǎng)。 直流電氣傳動(dòng)和交流電氣傳動(dòng)在十九世紀(jì)先后誕生。在過(guò)去大量的所謂不變速交流傳動(dòng)中，風(fēng)機(jī)、水泵等機(jī)械總?cè)萘繋缀跽脊I(yè)電氣傳動(dòng)總?cè)萘康囊话?，其中有不少的?chǎng)合并不是不需要調(diào)速，只是因?yàn)檫^(guò)去交流電機(jī)本身不具備調(diào)速性能，不得不依賴(lài)擋板和閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)送風(fēng)和供水的流量，許多電能因此白白的浪費(fèi)掉了。 其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn) 了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步。 1. PLC 向網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)發(fā)展 PLC 向網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)發(fā)展，其中有兩個(gè)趨勢(shì)： 一方面， PLC 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)不再是自成體系的封閉系統(tǒng)，而是迅速向開(kāi)放式系統(tǒng)發(fā)展，各大品牌 PLC 除了形成自己各具特色的 PLC 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，完成設(shè)備控制任務(wù)之外， 還可以與上位計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息交流，成為整個(gè)信息管理系統(tǒng)的一部分 ； 另一方面，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)得到廣泛的采用， PLC 與其他安裝在現(xiàn)場(chǎng)的智能化設(shè)備，比如智能化儀表，傳感器，智能型電磁閥，智能型驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，通過(guò)一根傳輸介質(zhì) (比如雙絞線(xiàn)，同軸電纜，光纜 )連接起來(lái)，并按照同一通信規(guī)約互相傳輸信息，由此構(gòu)成一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)與單純的 PLC 遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)相比，配置更靈活，擴(kuò)容更方便，造價(jià)更低，性能價(jià)格比更安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 好，也更具開(kāi)放 性 意義。其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步。 PLC 的功能正越來(lái)越豐富，而體積則越來(lái)越小?；趯?duì)更高自動(dòng)化程度和更高能效的需要，制造業(yè)會(huì)越來(lái)越多地應(yīng)用PLC。早期工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)于 一些要求調(diào)速精度高的系統(tǒng)，采用了直流電動(dòng)機(jī)，但直流電動(dòng)機(jī)存在啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，換向電刷容易老化產(chǎn)生火花等問(wèn)題。因此，需研制更加安全可靠的控制系統(tǒng)，使可調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)行有更好的可靠性和安全性。 可見(jiàn)， PLC 的定義實(shí)際是根據(jù) PLC 的硬件和軟件技術(shù)進(jìn)展而發(fā)展的。 （ 7）外部設(shè)備改進(jìn)了操作員界面技術(shù)，系統(tǒng)文檔功能成為 PLC 的標(biāo)準(zhǔn)功能。 （ 7）數(shù)據(jù)處理指令得到簡(jiǎn)化和改進(jìn)，可以進(jìn)行涉及大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、跟蹤和存取復(fù)雜控制，以及數(shù)據(jù)采集和處理功能。 （ 2）編程簡(jiǎn)單。 PLC 采用的標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言有梯形圖、指令表、功能圖表、功能模塊圖和結(jié)構(gòu)化文本編程語(yǔ)言等。根據(jù)實(shí)際控制對(duì)象的需要配備一定的外部設(shè)備，可構(gòu)成不同的 PLC 控制系統(tǒng)。 （ 5）根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，刷新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像寄存器表的內(nèi)容，