【正文】 The double closedloop DC PWM speed system of direct motor uses the FX2N16MT basic unit of Japanese Mitsubishi pany and FX2N4ADs, FX2N2DA emulation input/ output expanding mold , making use of its function instruction. It realizes fast adjust mend of the speed course , high precision, which make it easy to debug control procedure and work reliable, which is a development direction in the industrial control. Hardware disposition and ladder chart are given in this text. It can be adjusted by emulation and various index signs of output signal all satisfy the requirements of the adjust system. Key words： PLC； Adjusting Speed System； Application 目錄 直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展史概述 ................................................................................ 5 可編程控制器 PLC .............................................................................................. 6 PLC的發(fā)展概述 ......................................................................................... 6 PLC的特點(diǎn) ................................................................................................ 7 選題背景及論文主要內(nèi)容 .................................................................................... 8 選題背景 ................................................................................................... 8 論文的主要內(nèi)容 ........................................................................................ 8 第 2 章 直流調(diào)速系統(tǒng) ............................................... 10 調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo) ......................................................................................... 10 穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo) ...........................................................................................11 動態(tài)指標(biāo) ............................................................................................... 12 PWM 直流調(diào)速系統(tǒng) ........................................................................................... 14 直流電動機(jī)的 PWM 控制原理 .................................................................. 14 PWM直流調(diào)速系統(tǒng)的組成 ....................................................................... 15 PWM調(diào)速系統(tǒng)的主要參數(shù) ....................................................................... 21 雙閉環(huán)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng) .................................................................................. 23 電流、轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié) ............................................................................... 23 設(shè)計(jì)中的調(diào)節(jié)器計(jì)算 ............................................................................... 24 雙閉環(huán)脈寬調(diào)速系統(tǒng)的起動過程 .............................................................. 29 第 3 章 現(xiàn)代 PLC 控制技術(shù) .......................................... 31 PLC的組成和分類 ............................................................................................. 31 PLC的工作原理 ................................................................................................. 31 PLC電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和步驟 .......................................................... 33 PLC的硬件設(shè)計(jì)的一般步驟 ..................................................................... 33 PLC軟件設(shè)計(jì)的一般步驟 ......................................................................... 34 設(shè)計(jì)中用到的模塊 ................................................................................... 35 第 4 章 基于 PLC 的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................ 37 設(shè)計(jì)任務(wù) .......................................................................................................... 37 脈寬調(diào)制系統(tǒng)特有部分設(shè)計(jì) .............................................................................. 37 PLC硬件設(shè)計(jì) .................................................................................................... 38 PLC 軟件設(shè)計(jì) ................................................................................................... 40 結(jié)束語 ............................................................. 43 致謝 ............................................................... 44 參考文獻(xiàn)（主要及公開發(fā)表的文獻(xiàn)） .................................... 2 附錄 ................................................................ 4 5 第 1 章 引 言 傳統(tǒng)直流電動機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)采用的是繼電器控制，加 PI 調(diào)節(jié)器及校正裝置，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。采用 PLC 設(shè)計(jì)的直流電動機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)能有效地克服上述缺點(diǎn)，并且具有結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試修改參數(shù)方便，工作可靠，性能價(jià)格比較高的優(yōu)點(diǎn)。 直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展史概述 電機(jī)調(diào)速的發(fā)展與電力電子技術(shù)的發(fā)展是不可分離的，電機(jī)調(diào)速和電力電子技術(shù)相互結(jié)合，相互促進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代的電氣傳動控制：一弱點(diǎn)檢測、判斷并發(fā)出控制信息，用強(qiáng)電來執(zhí)行控制的使命。 早期的電機(jī)控制只是利用電器來控制電動機(jī)的啟動、制動、正反轉(zhuǎn)和分級調(diào)速。直流電機(jī)變壓和弱磁調(diào)速可以比較好的滿足這些要求，于是誕生了旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組供電的直流調(diào)速系（ WardLeonard系統(tǒng)），簡稱 GM系統(tǒng)。到上世紀(jì)五十年代，機(jī)組供電直流調(diào)速系統(tǒng)的控制技術(shù)發(fā)展到了巔峰的階段，也正是它的缺點(diǎn)暴露的最充分的時候：它的設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、安裝須地基、運(yùn)行有噪音、維修不方便等等日益稱為生產(chǎn)上的負(fù)擔(dān)。 1957年，可控的半導(dǎo)體器件 晶閘管問世，由它組成的靜止式可控整流裝置無論在運(yùn)行性能上還是在可靠性上都具有明顯的優(yōu)勢， 60年代成了晶閘管的時代，這種靜止式變流裝置供電的直流調(diào)速系統(tǒng)稱為晶閘管 電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡稱 VM系統(tǒng)）。 可編程控制器 PLC 可編程序控制器的英文為 Programmable Controller，在二十實(shí)際七十至八十年代一直簡稱為 PC。 PLC 的發(fā)展概述 1968年美國 GM（通用汽車）公司提出取代繼電器控制裝置的要求，第二年美國數(shù)字公司研制出了第一土改可編程序控制器，滿足了 GM 公司裝配線的要求。在八十年代至九十年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為 30~40%。目前全世界有 200多廠家生產(chǎn) 300多品種 PLC 產(chǎn)品，主要應(yīng)用在汽車（ 23%）、糧食加工（ %）、化學(xué) /制藥（ %）、金屬 /礦山（ %）、紙漿 /造紙（ %）等行業(yè)。 7 PLC 的特點(diǎn) 1. 編程方法簡單易學(xué) 梯形圖是使用最多的 PLC 編程語言，其電路符號和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象可觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序 [6][17]。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。一些使用冗余 CPU的 PLC 的平均無故障工作時間則更長。此外， PLC 帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報(bào)信息。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中。 4. 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。 5. 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及 建造的周期大為縮短，同時維護(hù)也變得容易起來。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械的任務(wù)是將電能 轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，以機(jī)械運(yùn)動的形式來完成各種工藝要求。上述這些不通的工業(yè)要求，都是靠電動機(jī)及其控制系統(tǒng)和機(jī)械傳動裝置實(shí)現(xiàn)的。 鑒于以上原因，本文對直流拖動控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，并對系統(tǒng)進(jìn)行改造和升級。 論文的主要內(nèi)容 本文是 設(shè)計(jì)一個基于 PLC 的控制電路為電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)、主電路為雙極性可逆 H形直流脈寬調(diào)速的可逆直流調(diào)速系統(tǒng)。對直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)，具體做了以下的工作： PWM 直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了理論研究。 visi