【正文】 乎改變了 1800，電動機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。 由圖 可知，續(xù)流電路由 VD7～ VD12 構(gòu)成，其功能是： （ 1）為電動機(jī)繞組的無功電流返回直流電路時提供通路； （ 2）當(dāng)頻率下降、從而同步轉(zhuǎn)速下降時，為電動機(jī)的再生電能反饋至直流電路提供通路； （ 3）為電路的寄生電感在逆變過程中釋放能量提供通路。 逆變器件的選擇 : （ 1）截止?fàn)顟B(tài)下的擊穿電壓 UCEX =2DMAX （ 33） 式中， UMAX 為直流電壓的最大值。 SPWM 脈沖系列中，各脈沖的寬度以及相互間的間隔寬度是由正弦波（基準(zhǔn)波或調(diào)制波）和等腰三角波（載波）的交點來決定的，以單極性 SPWM 法為例，如圖 所示。當(dāng)正弦值為最大值時，脈沖的寬度也最大，而脈沖間的間隔則較大。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 12 在圖 中，有開關(guān)器件 V1～ V6 組成逆變橋， V1～ V6 的工作接受控制電路中的 SPWM 調(diào)制信號控制，把直流電壓逆變成三相交流電。所以，當(dāng)直流電壓 UD 增大到一定程度時，把短路開關(guān) S 接通 ，限流電阻 Rs就短路了。限流電阻 S就可起到削弱該沖擊電流而串接在整流橋和濾波電容之間。 1）限流電阻 Rs 變頻器在接入電源之前，濾波電容上的直流電壓 UD = 0。為了是 Ｕ C1和Ｕ C2相等，在 C1和 C2的旁邊個并聯(lián)一個阻值相等的均壓電阻 Rc1和 Rc2。 （ 1）濾波電路 由于受到電解電容的電容量和耐壓能力的限制，濾波電路通常由若干個電容器并聯(lián)成一組，如 中所示， C1和 C2。即當(dāng)電源電壓為 380V 時， Ｕ RM =2 2 380V=1073V，則選擇 Ｕ RM=1200V。在中、小容量的變頻器中，整流器件采用不可控的整流二極管，如圖 中的 VD1～ VD6，其導(dǎo)通順序是 VD1河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 11 → VD2→ VD3→ VD4→ VD5→ VD6。 交 直變換電路 交 直變換電路就是整流和濾波電路，其任務(wù)就是把電源的三相交流電變換成平穩(wěn)的直流電，其結(jié)構(gòu)如圖 中的交 直變換電路所示。交 直 交電壓型變頻器是中小容量、通用型變頻器的主要形式，其主電路如圖 所示。變頻器的保護(hù)功能包括對變頻器的輸出，對驅(qū)動電動機(jī)的保護(hù)和對系統(tǒng)的保護(hù)三個方面的內(nèi)容。信號檢測電路是將變頻器和電動機(jī)的工作狀態(tài)反饋至微處理器，并由微處理器進(jìn)行處理后為各部分電路給出所需的控制信號和保護(hù)信號，以達(dá)到控制變頻器的輸出和為變頻器及電動機(jī)提供必要的保護(hù)的目的。 (2)加減速速率調(diào)節(jié)功能 :(3)運算處理等。數(shù)字指令信號 :來自 RS232C、 RS485(通常為選件 )的數(shù)字信號。輸入信號包括頻率 (速度 )指令信號和運行、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的操作控制信號。它通過 A/D、 D/A 等接口電路接收各種檢測信號和參數(shù)設(shè)定值，并進(jìn)行處理。此外，變頻器的控制電路還包括對電流、電壓、電動機(jī) 速度進(jìn)行檢測的信號檢測電路，為變頻器和電動機(jī)提供保護(hù)的保護(hù)電路，對外接口電路和對數(shù)字操作盒的控制電路。 與主電路相對應(yīng)，為主電路提供所需驅(qū)動信號的電路稱為變頻器的控制電路。它的主要作用是在控制電路的控制下將直流中間電路輸出的直流電壓 (電流 )轉(zhuǎn)換為具有所需頻率的交流電壓 (電流 )。變頻器的基本構(gòu)成如圖 所示，其主電路主要由整流電路、直流中間電路和逆變電路三部分以及有關(guān)的輔助電路組成。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，也可以用通信功能傳送到別的智能裝置，或者將它們打印制表。其閉環(huán)控制功能已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于塑料擠壓成形、加熱爐、熱處理爐、鍋爐等設(shè)備，以及輕工、化工、機(jī)械、冶金、電力、建材等行業(yè)。 PLC通過模擬量 I/O 模塊，實現(xiàn)模擬量（ Analog）和數(shù)字量（ Digital）之間的 A/D 轉(zhuǎn)換與 D/A 轉(zhuǎn)換，并對模擬量實行閉環(huán) PID（比例 積分 微分）控制。 PLC 的運動控制功能廣泛用于各種機(jī)械，例如金屬切削機(jī)床、金屬成形機(jī)械、裝配機(jī)械、機(jī)器人、電梯等場合。 PLC 對一些機(jī)床、機(jī)械手的控制、生產(chǎn)自動線的控制都屬于這一類應(yīng)用。 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 PLC 已廣泛應(yīng)用國內(nèi)外的機(jī)械、冶金、化工、汽車、輕工等行業(yè)中。 （ 5）與外部設(shè)備連接方便，采用統(tǒng)一接線方式的可拆裝的活動端子排，提供不同的端子功能適合于多種電氣規(guī)格。 （ 3）設(shè)計安裝容易，維護(hù)工作量少。 （ 2）編程簡單、使用方便目前大多數(shù) PLC 采用繼電器控制形式的梯形圖編程河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 8 方式，很容易被操作人員接受。它與被控制對象的硬件連接方式簡單、接線少，便于維護(hù)。體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝維修方便， PLC 體積小，重量輕，便于安裝。用戶可根據(jù)控制對象的規(guī)模及控制要求，選擇合適的 PLC 產(chǎn)品，組成所需要的控制系統(tǒng)。在大型 PLC中還有高級編程語言以滿足各種不同控制對象和不同使用人員的需要。梯形圖與繼電器原理圖類似，這種編程語言形象直觀，容易掌握，不需要專門的計算機(jī)知識，便于廣大現(xiàn)場工程技術(shù) 人員掌握。 PLC 的特點 PLC 的高可靠性和強(qiáng)抗干擾性，平均無故障時間一般可達(dá) 3～ 5 萬小時，而且PLC 的環(huán)境適應(yīng) 性也很能強(qiáng)，這是 PLC 得到廣泛應(yīng) 用的重要原因之一。任何時刻，它只能執(zhí)行一條指令，也就是說， PLC 是以“串行”方式工作。所以，全部輸入、輸出狀態(tài)的改變需要一個掃描周期。 由 PLC 的工作過程可見， PLC 執(zhí)行程序時所用到的狀態(tài)值不是直接從輸入端獲得的，而是來源于輸入映像寄存器和輸出映像寄存器 .因此 PLC 在程序執(zhí)行階段，即使輸入發(fā)生變化，輸入映像寄存器的 內(nèi)容也不會改變，要等到下一周期的輸入采樣階段才能改變。上面三個階段的工作過程稱為一個掃描周期，然后 PLC 又重新執(zhí)行上述過程，周而復(fù)始地進(jìn)行。在程序執(zhí)行階段， PLC 按河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 7 先左后右、先上后下順序，逐條執(zhí)行程序指令，從輸入映像 寄存器和輸出映像寄存器讀出有關(guān)元件的通斷狀態(tài)，根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯、算術(shù)運算，再將結(jié)果存入輸出映像寄存器中。 PLC 采用循環(huán)掃描的工作方式。由于順序控制是 PLC 的主要功能，因此輸入端以開關(guān)量部件按鈕、繼電觸點、限位開關(guān)等為主，輸出端多為繼電器、電磁閥線圈和指示燈等，其工作過程總可分為三個階段 :輸入采樣 (處理 )、程序執(zhí)行和輸出刷新 (處理 )。近幾年來， PLC 技術(shù)在各種工業(yè)過程控制、生產(chǎn)自動線控制及各類機(jī)電一體化設(shè)備控制中得到了極為廣泛的應(yīng)用，成為工業(yè)自動化領(lǐng)域中的一項十分重要的應(yīng)用技術(shù)。 在規(guī)模相對較小的自動化系統(tǒng)中，由于 USS 協(xié)議是西門子公司一變頻器開發(fā)的通信協(xié)議，可支持變頻器同 PC 或 PLC 之間建立通信連接，因此 USS 協(xié)議通信是一種很 成功的解決方案，能顯示出具有硬件邏輯簡單、抗干擾能力強(qiáng)的特點，可以實現(xiàn)車間級的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)控制 。該設(shè)計主要是針對小型自動化控制系統(tǒng)所作的一種控制方案，有一定的適用價值，縮短了項目開發(fā)的周期。 本文通過對大拉機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計，涵蓋了目前基礎(chǔ)自動化和過程自動化中典型自動控制技術(shù)手段或裝置的應(yīng)用，包括可編程序控制器技術(shù)、工業(yè)控制計算機(jī)技術(shù)、變頻器技 術(shù)、觸摸屏技術(shù)及組態(tài)軟件技術(shù)。有的企業(yè)已實現(xiàn)了全車間或全廠的綜合自動化，即將不同廠家生產(chǎn)的可編程設(shè)備連接在單層或多層網(wǎng)絡(luò)上，相互之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)分散控制和集中管理。其中，控制裝置可由各種嵌入式微控制器、可編程控制器、工業(yè)控制計算機(jī)、分布式控制系統(tǒng)、回路調(diào)節(jié)器、變頻器以及其他控制技術(shù)（如現(xiàn)場總線技術(shù)、無線通信技術(shù)等）構(gòu)成；控制對象包括各種電動機(jī)、生產(chǎn)單元、生產(chǎn)過程等；過程通道完成控制裝置與控制對象之間的信號（也包括相應(yīng)的反饋信號部分）匹配。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 5 本文研究內(nèi)容和所做工作 自動控制技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用即工業(yè)控制自動化技術(shù)應(yīng)用技術(shù)，對企業(yè)生產(chǎn)過程有明顯的提升作用，提高了工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量、數(shù)量和生產(chǎn)設(shè)備的效率，改 善了勞動條件，先進(jìn)的控制技術(shù)手段還極大地提高了人們對社會生產(chǎn)的預(yù)測及決策能力。本文所作的研究就是在這樣的背景下利用 PLC 和變頻器對大拉機(jī)生產(chǎn)線實現(xiàn)自動化控制。控制技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)設(shè)備控制中大量推廣，變頻控制開始在直進(jìn)式拉絲機(jī)中大量使用，系統(tǒng)并可借助 PLC 來實現(xiàn)拉絲速度、 品種設(shè)定、過程閉環(huán)控制、定長控制等功能。在拉絲機(jī)系列中，巨拉機(jī)和微細(xì)線拉絲機(jī)由于需求量小，發(fā)展緩慢，差距較大。近幾年來，國外拉絲機(jī)雖然沒有突破性的進(jìn)展，最高拉線速度也已穩(wěn)定，但在結(jié)構(gòu)上也有一些值得借鑒的改進(jìn)。 課題的來源和意義 大拉機(jī)是銅加工生產(chǎn)中的咽喉設(shè)備。采用過程控制系統(tǒng)可使生產(chǎn)線的效率和產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到最佳化，而不受操作者的技術(shù)水平和能力的影響。該系統(tǒng)包括 1～ 4 個線盤搬運機(jī)器人，這些機(jī)器人在生產(chǎn)線（機(jī)群）、立體倉庫和控制裝置之間來回搬運線盤。較高一級的自動化是自動化物流處理系統(tǒng)以及生產(chǎn)過程和生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)。目前電線電纜專用設(shè)備中僅有很少部分是自動化的，在設(shè)備部件中，也似乎只有放線和收線裝置，可使電纜的收線、放線以及調(diào)換線盤實現(xiàn)自動化。其中，基礎(chǔ)自動化部分涵蓋了常規(guī)意義上的自動控制系統(tǒng)的內(nèi)容，過程自動化部分是基于信息化技術(shù)的自動化，管理自動化則是最上層的融合了控制技術(shù)、管理技術(shù)的綜合自動化技術(shù)。計算機(jī)及通信技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)環(huán)境中大部分解決方案的核心部分，其在控制系統(tǒng)中的比重正在迅速增加。現(xiàn)場總線具有開放性、分散化和低成本的三大特征。并且將其作了標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計，可以應(yīng)用于多個自動化控制系統(tǒng)中，大大節(jié)約了項目的開發(fā)時間和成本，在實際應(yīng)用中取得了良好的效果。 在小型自動化控制系統(tǒng)中， USS 協(xié)議通信是一種很成功的解決方案，能顯示出具有硬件邏輯簡單、抗干擾能力強(qiáng)的特點，可以實現(xiàn)車間級的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)控制。 在實際工程中，有的企業(yè)已實現(xiàn)了全車間或全廠的綜合自動化，即將不同廠家生產(chǎn)的可編程設(shè)備連接在單層或多層網(wǎng)絡(luò)上 ，相互之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)分散控制和集中管理。同時，隨著 PLC 的不斷發(fā)展，使得工業(yè)自動化控制更加的準(zhǔn)確、方便、安全和可靠。變頻器的使用最主要的一個特點就是節(jié)能和降低成本，許多傳統(tǒng)的耗能設(shè)備都要進(jìn)行技術(shù)改造。 在工業(yè)自 動化控制領(lǐng)域的發(fā)展過程中，變頻器的使用越來越受人們的關(guān)注。 電氣 工程系 畢業(yè)設(shè)計論文 題 目 基于 USS 協(xié)議的 PLC 與變頻器的 通信設(shè)計 專業(yè)名稱 電氣自動化技術(shù) 學(xué)生姓名 張松鶴 指導(dǎo)教師 朱清智 畢業(yè)時間 2021622 目 錄 摘 要 ............................................................................................................................... 1 第 1章 緒 論 ............................................................................................................... 3 課題研究的背景 ................................................................................................ 3 課題的來源和意義 ............................................................................................ 4 本文研究內(nèi)容和所做工作 ................................................................................ 5 第 2章 PLC 簡介 ............................................................................................................ 6 PLC 的原理 ......................................................................................................... 6 PLC 的特點 ......................................................................................................... 7 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 ................................................................................................. 8 第 3章 通用變頻器原理 ..................................................................................