基于PLC的直流电动机双闭环调速系统设计.docVIP

基于PLC的直流电动机双闭环调速系统设计 1.PLC直流调速系统的概述 三十多年来，直流电机调速控制经历了重大的变革。首先实现了整流器的更新换代，以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进。同时，控制电路已经实现高集成化、小型化、高可靠性及低成本。以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大。直流调速技术不断发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代。直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。从机械特性上看,就是通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点,使电动机的稳定运转速度发生变化。直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速，在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。近年来，交流调速系统发展很快，然而直流拖动系统无论在理论上和实践上都比较成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础，所以直流调速系统在生产生活中有着举足轻重的作用 可编程序控制器（Programmable Controller,PC）在其早期主要应用于开关量的逻辑控制，因此也称为PLC(Programmable Logic Controller),即可编程序逻辑控制器。可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种通用的工业自动控制装置。它具有体积小、编程简单、功能强、抗干扰能力强、可靠性高、灵活通用与维护方便等优点，目前在冶金、化工、交通、电力等工业领域获得了广泛的应用，成为了现代工业控制的四大支柱（可编程序控制器技术、机器人技术、CAD/CAM技术和数控技术）之一。为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称PC混淆，可编程控制器均简称为PLC。 1.1 PLC的基本组成 PLC的基本组成为四部分：中央处理器（CPU）） A/D、D/A转换功能 停电记忆功能 扩展功能 通信连网功能 远程I/O功能 1.3 PLC的特点 1）可靠性高，抗干扰能力强 高可靠性是PLC最突出的特点之一。 2）编程、操作简易方便、程序修改灵活 3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强 4）易于系统的设计、安装、调试和维修 5）体积小、重量轻、功耗低、响应快 PLC发展到今天，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制，CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到应用。晶闸管问世后，生产出成套的晶闸管整流装置，组成晶闸管—电动机调速系统（简称系统）采用速度、电流双闭环直流调速系统,可以充分利用电动机的过载能力获得最快的动态过程和旋转变流机组及离子拖动变流装置相比，晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性转速环控制电动机的转速电流环控制输出电流自动限制最大电能有效抑制电网电压波动的影响双闭环控制提高了系统的阻尼比因而较之单闭环控制具有更好的控制特性。 1.5双闭环晶闸管不可逆直流调速系统的发展趋势 双闭环不可逆调速系统在上世纪七十年代在国外一些发达国家兴起，经过数十年的发展已经成熟，在二十一世纪已经实现了数字化与智能化。我国在直流调速产品的研发上取得了一定的成就，但和国外相比仍有很大差距。我国自主的全数字化直流调速装置还没有全面商用，产品的功能上没有国外产品的功能强大。而国外进口设备价格昂贵，也给国产的全数字控制直流调速装置提供了发展空间。 目前，发达国家应用的先进电气调速系统几乎完全实现了数字化，双闭环控制系统已经普遍的应用到了各类仪器仪表，机械重工业以及轻工业的生产过程中。随着全球科技日新月异的发展，双闭环控制系统总的发展趋势也向着控制的数字化，智能化和网络化发展。 而在我们国内，双闭环控制也已经经过了几十年的发展时期，目前已经基本发展成熟，但是目前的趋势仍是追赶着发达国家的脚步，向着数字化发展。 1.6本课题采用的技术方案及技术难点 根据本课题的实际情况，宜从以下三个方面入手分析： 1．.直流双闭环调速系统的工作原理及数学模型 2．双闭环直流调速的工程设计 3．应用MATLAB软件对设计的系统进行仿真和校正 本课题所涉及的