基于plc的電機(jī)控制器設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-24 18:39 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 后從11號腳輸入PWM脈沖信號。 IGBT驅(qū)動器脈寬調(diào)制器的后面連接一個IGBT驅(qū)動器，他的功能就是給四個IGBT的管子驅(qū)動脈沖，提供適當(dāng)?shù)恼驏艍汉头聪驏艍?。市場上普遍的?qū)動器為日本富士的WXB841，日本英達(dá)HR065，日本三菱M57959~57962L，中國西安HL402，美國UC3724~3725。如圖31為本次設(shè)計(jì)中選用的美國UC3724驅(qū)動器，從驅(qū)動電路中我們可以看到7號腳輸入信號，4和6號腳則輸出驅(qū)動信號。圖31 美國UC3724驅(qū)動電路 其他設(shè)備的選型本次設(shè)計(jì)應(yīng)用到了很多硬件，通過從直流電機(jī)的參數(shù)向上推算，并考察電工手冊里的元器件參數(shù)，我選用了一下一些硬件。如表31所示。表31 設(shè)備選型及參數(shù)表設(shè)備型號、參數(shù)數(shù)量直流電機(jī) 220V1脈寬調(diào)制器SG35251二極管 SR51012IGBT模塊PS21867P/AP 30A/600V1西門子PLC S73001IGBT驅(qū)動器UC3724~3725 輸出高電平15V 輸出低電平0V1 4 參數(shù)的計(jì)算 額定功率；額定電壓；額定電流；額定轉(zhuǎn)速；電樞電阻 ；電樞電感；轉(zhuǎn)動慣量 電流環(huán)參數(shù)計(jì)算 從穩(wěn)態(tài)要求上看，希望電流無靜差，以得到理想的堵轉(zhuǎn)特性，又前述動態(tài)分析過程可知，I型系統(tǒng)可以滿足要求。從動態(tài)角度看，不允許電流有太大超調(diào)，以保證電流不超過最大允許值。綜上，可將電流環(huán)設(shè)計(jì)成典型I型系統(tǒng)。采用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)可寫成： （41）其中，是電流調(diào)節(jié)器比例系數(shù) 是電流調(diào)節(jié)器的時間常數(shù)電流環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)為： （42）因?yàn)?，故，可令，以消去較大的滯后時間常數(shù)。這樣便可將電流環(huán)校正成了典型I型系統(tǒng)。，因此 （43）其中， 要求電流超調(diào)量，查表可知， 綜上： 校驗(yàn)： 1） 校驗(yàn)晶閘管整流傳遞函數(shù)的近視條件 2) 校驗(yàn)忽略反電動勢變化對電流影響的條件3） 校驗(yàn)電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理?xiàng)l件 綜上，近似處理的條件均滿足。 電流環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 電流調(diào)節(jié)器ACR的傳遞函數(shù)為 由于負(fù)載的波動，為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差在負(fù)載擾動前必須有一個積分環(huán)節(jié)，加上后面的一個積分環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)速環(huán)共有兩個積分環(huán)節(jié)。故這里將轉(zhuǎn)速換校正成典型II型系統(tǒng)。為了限制超調(diào)，可以將ASR設(shè)計(jì)成限幅型PI調(diào)節(jié)器。其傳遞函數(shù)為： （44）其中，是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； 是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的時間常數(shù)。這樣，調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為: （45）其中， s令 則， 同時按照典型II型系統(tǒng)參數(shù)的關(guān)系有 其中，h為中頻寬（這里取5）。校驗(yàn): 轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為1) 電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件 2） 轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理?xiàng)l件 綜上，所有近似處理的條件均滿足。 轉(zhuǎn)速環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 程序流程圖設(shè)計(jì)如圖51，摁下啟動按鈕后，系統(tǒng)開始運(yùn)行，轉(zhuǎn)速給定后，經(jīng)過與實(shí)際轉(zhuǎn)速的比較，相同則顯示在組態(tài)王的監(jiān)控畫面中，否則按照實(shí)際要求轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)IGBT的占空比來達(dá)到理想的控制要求。圖51 程序流程圖 PLC硬件配置 PLC硬件組態(tài)配置 PLC硬件組態(tài)是完成PLC主機(jī)對外擴(kuò)展模塊的信息配置，如圖52所示，首先通過硬件組態(tài)右側(cè)樹狀窗口對首先添加“UR”機(jī)架(導(dǎo)軌)按如圖順序添加模塊，本系統(tǒng)以經(jīng)濟(jì)廉價的S7314C2DP主機(jī)為CPU。圖52 硬件配置信息 PLC控制電路PLC控制電路由數(shù)字量和模擬量構(gòu)成，如圖53所示。數(shù)字量包括啟動按鈕輸入、停止按鈕輸入等，模擬量包括轉(zhuǎn)速反饋輸入、電流反饋輸入和模擬量輸入（0~10V)的電壓。 圖53 PLC控制電路接線圖(數(shù)字輸入及模擬量輸入輸出) PLC地址分配表表51 數(shù)字量、模擬量的輸入輸出 輸入注釋輸出注釋 電動機(jī)啟動PQW752輸出0~10V的電壓電動機(jī)停止FC105與FC106中模擬量采集極性FB41中過程變量設(shè)置PIW752轉(zhuǎn)速反饋 續(xù)表51PIW754電流反饋PIW756轉(zhuǎn)速給定 PLC程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)程序部分共分為6個單元分別為：主程序(OB1)、常用功能模塊(FC105)、PID調(diào)節(jié)組織塊(OB35)、初始化程序(OB100)、PID系統(tǒng)塊(FB41)、背景數(shù)據(jù)（DB1）構(gòu)成。SETP7程序塊如圖54所示。 圖54 PLC程序塊 主程序設(shè)計(jì) 啟動停止程序Network1中為簡單的啟動停止按鈕，SB1啟動按鈕摁下后，電動機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，SB2停止按鈕摁下后，電動機(jī)停止。圖55 啟動停止 FC105功能介紹及程序中的應(yīng)用SCALE接受一個整型值(IN)，并將它轉(zhuǎn)換成為在上限和下限(HI_LIM和LO_LIM)之間的實(shí)型值，并且以工程單位表示的。在中OUT將結(jié)果寫入。SCALE的功能可以參考以下等式：OUT = [ ((FLOAT (IN) K1)/(K21)) * (HI_LIMO_LIM)] + LO_LIM常數(shù)K2和K1根據(jù)輸入值，設(shè)置成UNIPOLAR或者BIPOLAR。UNIPOLAR：假定輸入的整型值在0和27648兩數(shù)之間，那么K2 = +，K1 = BIPOLAR：假定輸入的整型值在7648與27648兩數(shù)之間，那么K2 = +，K1 = 如果輸入的整型值大于K2，輸出(OUT)將鉗位于HI_LIM，并且返回錯誤（1個）。如果輸入的整型值小于K1，那么輸出將鉗位于LO_LIM，并返回錯誤（1個）。通過設(shè)置LO_LIM HI_LIM即可得到反向的標(biāo)定。當(dāng)反向轉(zhuǎn)換被使用時，輸入值增加的同時輸出值將減小。表52 為FC105參數(shù)參數(shù)說明數(shù)據(jù)類型存儲區(qū)描述EN輸入BOOL Q、D、L、I、M使能的輸入端，信號狀態(tài)為1時就會激活該功能ENO輸出BOOLQ、D、L、I、M如果沒有錯誤的執(zhí)行該功能時，這個使能的輸出端信號狀態(tài)為1IN輸入INTQ、D、L、I、M、P、常數(shù)想要轉(zhuǎn)換為實(shí)型值的輸入值（以工程單位表示）續(xù)表52 HI_LIM輸入REALQ、D、L、I、M、P、常數(shù)上限值（以工程單位表示的）LO_LIM輸入REALQ、D、L、I、M、P、常數(shù)下限值（以工程單位表示的）BIPOLA
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