三相异步电动机的闭环恒速控制系统_毕业论文(编辑修改稿)

三相异步电动机的闭环恒速控制系统_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

I/O 模块 PLC 与电气回路的接口，是通过输入 /输出 （ I/O） 部分完成的。 I/O 模块集成了 PLC 的 I/O 电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。 输入模块将电信号变换成数字信号进入 PLC 系统，输出模块相反。 I/O 分为开关量输入（ DI），开关量输出（ DO），模拟量输入（ AI），模拟量输出（ AO）等模块。 电源模块 PLC 电源用于为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源。 同时，有的还为输入电路提供 24V 的工作电源。 电源输入类型有：交流电源（ 220VAC 或 110VAC），直流电源（常用的为 24VDC）。 毕业设计论文 三相异步电动机的闭环恒速控制系统 3 PLC 系统的其它设备 编程设备 编程器是 PLC 开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控 PLC 及 PLC 所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。 小编程器 PLC 一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。 也就是我们系统的上位 机。 人机界面 最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。 PLC 的通信联网 依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。 因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出 网络就是控制器 的观点说法。 PLC 具有通信联网的功能，它使 PLC 与 PLC 之间、 PLC 与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。 多数 PLC具有 RS232 接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。 PLC 的通信现在主要采用通过多点接口（ MPI）的数据通讯、 PROFZBUS 或工业以太网进行联网。 第二章 触摸屏简介 触摸屏的类型 按 原理来 区别 ， 触摸屏 可分为五个基本种类：矢量压力传感技术触摸屏、电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、红外线技术触摸屏、表面声波技术触摸屏。 其中矢量压力传感技术触摸屏已退出历史舞台。 触摸屏红外屏价格低廉，但其外框易碎，容易产生光干扰，曲面情况下失真；电容屏设计理论好，但其图象失真问题很难得到根本解决；电阻屏的定位 准确，但其价格颇高，且怕刮易损。 表面声波触摸屏解决了以往触摸屏的各种缺陷，清晰抗暴，适于各种场合，缺憾是屏表面的水滴、尘土会使触摸屏变的迟钝，甚至不工作。 触摸屏的工作原理 触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成；触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作用是接收触摸点检测装置上的触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给操作系统进行系统控制，它同时也能接收系统返回的命令并加以执行。 第三章 变频器简介 变频器的组成 变频器通常分为 4部分 ：整流单元、高容量电容、 逆变器 和控制器。 第三章 变频器简介 毕业设计论文 4 整流单元 是 将工作频率固定的交流电转换为直流电。 高容量电容 是用来 存储转换后的电能。 逆变器 是 由大功率开关晶体管阵列组成电子开关， 它可以 将直流电转化成不同频率、宽度、幅度的方波。 控制器按设定的程序工作， 能够 控制输出方波的幅度与脉宽，使叠加为近似正弦波的交流电， 从而 驱动交流电动机。 变频器的分类 按主电路工作方法分类：可分为电压型变频器、电流型变频器。 按照工作原理分类：可以分为 V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等。 按照开关方式分类：可以 分为 PAM 控制变频器、 PWM 控制变频器和高载频 PWM控制变频器。 按照用途分类：可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。 按工作原理分：可以分为 U/f 控制变频器（ VVVF 控制）、 SF 控制变频器（转差频率控制）、 VC 控制变频器（ Vectory Control 矢量控制 )。 按国际区域分类：可以分为欧国产变频器、美变频器、日本变频器、韩国变频器、台湾变频器、香港变频器。 按电压等级分类： 可以分为 高压变频器、中压变频器、低压变频器。 变频器的工作原理 我们知道，交流电动 机的同步转速表达式为： n=60f(1s)/p，式中 n— 异步电动机的转速； f— 异步电动机的频率； s— 电动机的转差率； p— 电动机极对数。 由上式可知，转速 n与频率 f成正比，只要改变频率 f 即可改变电动机的转速，当频率在 0~50Hz 的范围变化时，电动机转速调节范围非常宽。 变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的。 第四章 光电编码器与高速计数器的运用 光电编码器的结构及其工作原理 光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。 一般的光电编码器主要由光栅盘和光电检测 装置组成，光栅盘式在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。 在伺服系统中，由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理如图 41 所示。 毕业设计论文 三相异步电动机的闭环恒速控制系统 5 通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。 此外，为判断旋转方向，码盘还可以提供相位相差 90176。 的 2个通道的光码输出，如果 A相脉冲比 B 相脉冲超前则光电编码器为正转，否则为反转。 图 41 光电编码器原理及其输出 高速计数器 高速计数器的概念 PLC 的普通计数器的计数过程与扫描工作方式有关， CPU 通过每一扫描周期读取一次被测信号的方法来捕捉被测信号的上升沿，被测信号频率较高时，会丢失计数脉冲。 因此普通计数器的工作频率很低，一般仅有几十赫兹。 高速计数器可以对普通计数器无能为力的事件进行计数，最高计数频率可以达 10kHz~100kHz。 高速计数器一般与编码器配合使用。 编码器每圈发出一定数量的计数时钟脉冲和一个复位脉冲，作为高速计数器的输入。 高速计数器有一组预置值，开始运行时装入第一个预置值。 （ 1） 若当前计数值小于当前 预置值时，设置的输出有效。 （ 2）若当 前值等于预置值或有外部复位信号时，产生中断。 （ 3） 若当前值等于预置值的中断程序中，装载入新的预置值，并设置下一阶段的输出。 有复位中断事件发生时，设置第一个预置值和第一个输出状态，循环又重新开始。 高速计数指令 通计数器指令的计数速度受扫描周期的影响，若输入脉冲的频率比 CPU 扫描频率高时，就不能满足控制要求了。 为此， S7200 系列 PLC 设计了高速计数功能HSC(High Speed Counter)，其计数自动进行，不受扫描周期的影响，最高计数频率取决于 CPU 的类型， CPU22x 系列最高计数频 率为 30Hz，用于捕捉比 CPU 扫描更快的事件，并产生中断，执行中断程序，完成预定的操作。 高速计数器最多可设置第四章 光电编 码器与高速计数器的运用 毕业设计论文 6 12 种不同的操作模式。 用高速计数器可以实现高速运动的精确控制，这种控制与 PLC 的扫描周期关系不大。 高速计数器的工作模式 S7200 CPU224 有 HSC0~HSC5 六个高速计数器，每个高速计数器有多种不同的工作模式。 高速计数器的工作模式和输入端子的关系及说明如表 42 所示。 表 42 高速计数器 0 工作模式及其输入端子的关系说明 注意：同一个输入端不能用于两种不同的功能。 但是高速计数器当前模式未使用的输入端均可以用于其他用途，如作为中断输入端或作为数字量输入端。 图 43为 0模式计数器功能的时序图。 功能及说明 占用的输入端子及其功能 HSC0 HSC1 HSC2 HSC3 HSC4 HSC5 0 单路脉冲输入的内部方向控制加 /减计数。 计数方向控制位 =0，减计数； 计数方向控制位 =1，加计数。 脉冲 输入端 1 复位端 2 复位端 启动 3 单路脉冲输入的外部方向控制加 /减计数。 计数方向控制位 =0，减计数； 计数方向控制位 =1，加计数。 脉冲 输入端 方向 控制端 4 复位端 5 复位端 启动 6 两路脉冲输入的单相加 /减计数。 加计数有脉冲输入，加计数； 减计数端脉冲输入，减计数。 加计数 脉冲输入端 减计数 脉冲输入端 7 复位端 8 复位端 启动 9 两路脉冲输入的双相正交计数。 A相脉冲超前 B 相脉冲，加计数； A相脉冲滞后 B 相脉冲，减计数。 A相脉 冲输入端 B 相脉 冲输入端 10 复位端 启动 11 复位端 启动 HSC编号及其对应输入端子 HSC 模式 毕业设计论文 三相异步电动机的闭环恒速控制系统 7 图 43 模式 0操作实例 高速计数器的控制字 定义了计数器和工作模式之后，还要设置高速计数器的有关控制字节。 每个高速计数器均有一个控制字节，它决定了计数器的计数允许或禁止，方向控制（仅限模式 0/1 和 2）或对所有其他模式的初始化计数方向，装入当前值和预置值。 控制字节每个控制位的说明如 表 44所示。 表 44高速计数器的控制字节 HSC0 HSC1 HSC2 HSC3 HSC4 HSC5 说明 复位有效电平控制： 0=复位信号高电平有效； 1=低电平有效。 启动有效电平控制： 0=启动信号高电平有效； 1=低电平有效。 正交计数器计数速率选择： 0=4x 计数速率； 1=1x 计数速率。 计数方向控制位： 0=减计数； 1=加计数。 向 HSC 写入计数方向： 0=无更新； 1=更新计数方向。 向 HSC 写入新预置值： 0=五更新； 1=更新预置值。 向 HSC 写入新的当前值： 0=无 更新； 1=更新当前值。 第四章 光电编码器与高速计数器的运用 毕业设计论文 8 HSC 允许： 0=禁用 HSC； 1=启用 HSC。 高速计数器的状态字节 每个高速计数器都有一个状态字节，状态位表示当前计数方向以及当前值是否大于或等于预置值。 ，每个高速计数器状态字节的状态位如表 45 所示。 只有执行中断服务程序时，状态位才有效，目的是使其它事件能够产生中断以完成更重要的操作。 表 45高速计数器状态字节的状态位 HS。