【正文】 ............................................. 7 變頻器的控制電路 .............................................................................................................. 8 變頻調速的基本原理 ................................................................................................................. 9 變頻調速的優(yōu)點 .......................................................................................................................11 西門子 MM (5SE92)變頻器性能介紹 ....................................................................................... 12 第 3 章 組態(tài)軟件技術 ................................................................................................................ 14 組態(tài)軟件的構成 ...................................................................................................................... 14 組態(tài)軟件的功能特點 ............................................................................................................... 15 組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)處理流程 ........................................................................................................ 15 第 4 章 PLC 技術 ....................................................................................................................... 17 PLC 概述 ................................................................................................................................ 17 PLC 的基本組成與各部分的作用 ............................................................................................. 17 PLC 的基本組成 ............................................................................................................... 17 PLC 各 部分的作用 ............................................................................................................ 17 A/D 和 D/A 轉換概念 .............................................................................................................. 19 A/D 和 D/A 原理 ............................................................................................................... 19 模擬量輸入輸出系統(tǒng) ............................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 附錄 C ................................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 因電機的種類的不同，我們可以將分為直流電動機傳動和交流電動機傳動。隨著生產的不斷發(fā)展，速度可調節(jié)成了電動裝置的一項基本要求，并且，除了滿足一定的調速范圍和連續(xù)可調的同時，還必須具有持續(xù)的穩(wěn)定性和良好的瞬態(tài)性能。隨著電力電子學與電子技術的發(fā)展，使得采用半導體變流調速系統(tǒng)得以實現(xiàn)，尤其是 70 年代以來，大規(guī)模集成電路和計算機控制技術的發(fā)展，以及現(xiàn)代控制理論的應用，為 交流電機拖動系統(tǒng)的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，促進了各種類型的交流電機調速系統(tǒng)，如串級調速系統(tǒng)、變頻調速系統(tǒng)、無換相器電動機調速系統(tǒng)以及大量控制調速系統(tǒng)等的飛速發(fā)展。工作人員憑自己的感官或借助于儀表等來監(jiān)視生產過程，用頭腦作出判斷決策，并視情況進行必要的控制。 隨著計算機技術的飛速發(fā)展，機械設備廠對生產的自動化水平有了更高的要求。 生產的流程是首先啟動驅動粗粉皮帶的電機、驅動細粉皮帶的電機、驅動大石皮帶的電機、驅動小石皮帶的電機，然后打開裝各物料的料倉閥門，將粗粉、細粉、沙、水泥倒在各自的傳送皮帶上，然后由各自的傳送皮帶將物料送到攪拌罐，攪拌罐由電機來驅動，畢業(yè)論文（設計）用紙 佳木斯大學教務處 2 進行攪拌。過去都是通過操作人員現(xiàn)場通過繼電器等電氣設備實現(xiàn)電機的啟?？刂?，通過在轉子回路串接不同電阻來實現(xiàn)不同電機速度之間的速度匹配，操作條件惡劣、速度可調節(jié)性差、并且能源利用率低。要求能夠集中控制電機的啟動、瀏覽生產工業(yè)流程圖、作出事故報警響應、可調節(jié)電機運行速度等。 由于 PLC 的功能強大、容易使用、高可靠性，常常被用來作為現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和設備的控制。所以我們擬采用組態(tài)軟件技術、 PLC技術、變頻調速技術來對原來的生產線進行改造，來實現(xiàn)用戶的要求。變壓變頻調速系統(tǒng)中，調速時，須調節(jié)定子電壓和頻率，在這種 情況下，機械特性基本上平行移動，而轉差率不變，它是當前交流調速的主要發(fā)展方向。 論文首先對變頻器的內部構成結構進行了詳細的介紹，比較了電機調速的幾種類型，深入探討了變頻調速的原理和優(yōu)點，最后介紹了西門子公司的 MM(5SE92)變頻器。最后介紹了西門子公 司的基于 Windows 的組態(tài)軟件 Protool/pro。 論文的最后是相關技術在物料攪拌裝置系統(tǒng)的應用。 相關技術發(fā)展概況 交流調速的發(fā)展概況 交流變頻調速的優(yōu)越性早在 20 年代就已被人們所認識，但受到器件的限制，未能推廣。 70 年代發(fā)展起來的變頻調速， 比上述兩種調速方式效率更高，性能更好。用晶閘管功率變換器來完成饋送任務，這就構成了由繞線異步電動機與晶閘管變換器共同組成的調壓器，通過控制觸發(fā)脈沖的相位角，便可控制加在負載上的電壓大小，很快成為交流調壓器的主要形式，但由于相位控制時，晶閘管導通后負載上獲得的電壓波形不是電網提供的完整的工頻電壓波形，因此產生了成分復雜的諧波。這種方法簡單方便，但是調速是有級的、不平滑，并且轉差功率消耗在電阻發(fā)熱上，效 率低，自大功率器件問世后，人們采用在轉子回路中串聯(lián)晶閘管功率變換器來完成饋送任務，這就構成了由繞線異步電動機與晶閘管變換器共同組 成的晶閘管串級調速系統(tǒng)。另外轉差功率又可以通過逆變 器回饋到交流電網，提高了效率。其中采用強迫換流方式可使用門極可關斷晶閘管 (GTO)構成，這樣可以省去關斷晶閘管用的儲能電路，使逆變電路簡單、體積小。交流電機變頻調速系統(tǒng)的種類很多，從 50 年代提出的電壓源型變頻器開始，相繼發(fā)展了電流源型、脈寬調制型等各種變頻 器。 80 年代中期隨著第三代電力半導體器件如門極可關斷晶閘管 GTO、絕緣柵雙極晶體管 IGBT 的相繼出現(xiàn)，交流變 頻調速技術得到了飛速發(fā)展。這些高精度、多功能、智能化的變頻器將調速效率和精度提高到了前所未有的水平。 50 年代雖然計算機開始涉足工業(yè)過程控制，但由于計算機技術人員缺乏工廠儀表和工業(yè)過程的知識，導致計算機工業(yè)過程系統(tǒng)在各行業(yè)的推廣速度比較緩慢。首先，微 處理器在提高計算能力的基礎上，大大降低了計算機的硬件成本，縮小了計算機的體積，很多從事控制儀表和原來一直就從事工業(yè)控制計算機的公司先后推出了新型控制系統(tǒng)，其中具有代表性的是美國 Honeywell 公司于 1975 年推出的世界上第一套 DCS，即 TDC 2020。但當時的 DCS 軟件是專用和封閉的，且成本居高不下?；趥€人監(jiān)控系統(tǒng)呈現(xiàn)出智能化、小型化、網絡化、 PC 化的發(fā)展趨勢，并逐漸形成了各種標準的網絡結構、硬件規(guī)范。計算機的監(jiān)控系統(tǒng)開始進入市場，為組態(tài)軟件提供了發(fā)展空間。組態(tài)軟件作為個人計算機監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，比 PLC 監(jiān)控的硬件系統(tǒng)具有更為廣闊的發(fā)展空間。目前，幾乎所有的 PLC 和一半以上的 DCS 都使用 PLC 作為操作站。第三，各類智能儀表、調節(jié)器和 PLC 可與組態(tài)軟件構筑完整的低成本自動化系統(tǒng)，具有廣闊的市場空間。 國際上比較有名的監(jiān)控組態(tài)軟件如表 11 所示 : 表 11 組態(tài)軟件概況圖 公司名稱 產品名稱 國別 公司名稱 產品名稱 國別 Intellution FIX, iFIX 美國 Rockwell RSView32 美國 Wonderware Intouch 美國 信肯通 Think Ho 美國 Nema Soft Paragon Paragon TNT 美國 National Instruments LabView 美國 TA engineering AIMAX 美國 Iconics Genesis 美國 通用電氣 Cimplicity 美國 PC soft WizCon 以色列 西門子 Wincc 德國 Citech Citech 澳大利亞 PLC 技術的發(fā)展概況 第一臺可編程控制器 (以下簡稱 PLC)的設計規(guī)范是美國通用汽車公司提出的。操作方便、價格便宜等優(yōu)點的基礎上，同時具有現(xiàn)代化生產線所要求的時間響應快、控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝改變、易于與計算機接口、維修方便等諸多高品質與功能。 在短時間內， PLC 在其他工業(yè)部門也得到應用。 70 年代中期，由于大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使 8 位微處理器和位片處理器相繼問世，使可編程控制技米產生了飛躍。閉環(huán)控制，提高了運算速度，擴大了輸入輸出規(guī)模。 70 年代末由于超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使 PLC 向大規(guī)模、高速性能方向發(fā)展，形成了多種系列化產品。在功能上 PLC 已可以代替某些模擬控制裝置和 小型機的 DDC 系統(tǒng)。這些改進使 PLC 符合今天對高質量高產出的要求。 PLC 未來的發(fā)展不僅依賴于對新產品的開發(fā)，還在于 PLC 與其他工業(yè)控制設備和工廠管理技術的綜合。在未來的工業(yè)生產中， PLC 技術和機器人、 CAD/CAM 將成 為實現(xiàn)工業(yè)生產自動化的三大支柱。 (2)多功能 ： 為了適應特殊功能的需要，連續(xù)推出多種智能模塊，如模擬量模輸入輸出、回路控制、通信控制、機械運動控制、高速技術、中斷輸入等。 (3)高可靠性、好兼容性 :由于現(xiàn)代控制系統(tǒng)的可靠性和兼容性日漸受到人們的重視，一些公司強自診斷技術、冗余技術、容錯技術廣泛應用到現(xiàn)有產品中。 (4)編程語言向高級語言發(fā)展 ： PLC 的編程語言在原有梯形圖語言、順序功能塊和指令表語言基礎上，推出了可運行與計算機 windows 環(huán)境下，界面友好的強勁的梯形圖和語句表兩種形式的編程、調試、診斷等功能。 畢業(yè)論文（設計）用紙 佳木斯大學教務處 7 第 2 章 變頻調速原理 變頻器的基本結構 變頻器的基本結構見 圖 21 整 流 器 逆 變 器A CD C控 制 電 路控 制 電 路運 行 指 令高 頻A C 圖 21 變頻器結構圖 變頻器的主電路 (1)電力電子開關器件 電力半導體器件已經歷了以晶閘管為代表的分立器件，以可關斷晶閘管 (GTO)，巨型晶體管 (GTR)，功率 MOSFET、絕緣柵雙極晶體管 (IGBT )為代表的功率集成器件 (PID )，以智能化功率集成電路 (SPIC )，高壓功率集成電路 (HVIC)為代表的功率集成電路 (PIC)等三個發(fā)展時期。在器件的控制模式上，從電流型控制模式及發(fā)展到電壓型控制模式，不僅大大降低了門極 (柵極 )的控制功率，而且大大