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卷扬机自动控制系统 、入 刖 曰 系统的背景和研究意义 高炉上料卷扬机是高炉冶金系统的关键设备之一，当前多数的高炉卷扬机的 调速方式传奇申电阻调速，但电阻容易烧毁，加上卷扬机钢丝绳松紧程度不一， 有时出现料车“挂顶”事故，严重影响了生产，因此需要此系统进行改造。本文 给出了一种基于矢量控制的电机变频调速系统实现方案， 使系统具有较好的工作 性能。同时采用PLC控制保证调速控制精度，考虑控制电路的空十扰措施，对硬、 软件进行了优化设计，从而保证了系统控制的可靠性和安全性。 PLC技术的发展及工作特点 PLC的概述 可编程逻辑控制器，及PLC是一种可编程的存储器，用于其内部存储程序， 执行逻辑运算、顺序控制、定时、技术与计算操作等面向用户的指令，并通过数 字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 PLC的发展 20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器， 可使编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算 机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制 概念相结合的产物。个人计算机喝站起来后，为了方便和反映可编程控制器的功 能特点，可编程逻辑控制器定名为 PLC (Programmable Logic Controller )。 20世纪70年代终末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技 术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、 超小型 体积、更可靠的工业抗十扰设计、模拟量运算、 PID功能及极高的性价比奠定了 它在现代工业中的地位。 20世纪80年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。 世界上生产可编程控制器的国家日益增多， 产量日益上升。这标志着可编程控制 器已步入成熟阶段。 20世纪80年代至90年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年 增长率一直保持为30-40%在这时期，PLC在处理模模拟量能力、数字运算能 力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高, 可编程逻辑控制器逐渐进入过程 控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的 DC繇统。 20世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。 这个时期发展了大型机和超小型机、 诞生了各种各样的特殊功能单元、 生产了各 种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更 加容易。 PLC的工作特点 可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点。 一、 系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程 的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如 DD的DC漪，实现生 产过程的综合自动化。 二、 适用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言， 而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程 序，改变控制方案而不拆动硬件。 三、 能适应各种恶劣的运行环境，抗十扰能力强，远高于其他各种机型。 变频器技术的发展及应用 3.1变频器的概述 变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源方式来控制交 流电动机的电力控制设备。 3.2变频器的发展 变频器技术诞生背景是交流电机无极调速的广泛需求。传统的直流调速技术 因体积大的故障效高而应用受限。 20世纪60年代后，电力电子器件普遍应用了晶闸管及其升级产品。但其调 速性能远远无法满足需要。 20世纪70年代开始，脉宽调速变压变频调速的研究得到突破， 20世纪80 年代以后微处理器技术的完善使得各种优化算法得以容易的实现。 20世纪80年代中后期，美、日、德、英等发达国家的变频器技术实用化， 商品投入市场，得到了广发应用。最早的变频器可能是日本人买了英国专利研制 的。不过美国和德国凭借电子元件生产和电子技术的优势， 高端产品迅速抢占市 场。 步入21世纪后，国产变频器逐步崛起，现已逐渐抢占高端市场。 3.3变频器的应用 在风机、水泵上应用变频器主要是为了节能。在风机、泵类设备的传统调速 方法是通过调节入口或出口的挡板、 阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功 率大，且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。当使用变频调速时，如果 流量要求减小，通过降低泵或风机的转速即可满足要求。 但在电机中使用变频器是为了调速， 并降低启动电流。为了产生可变的电压 和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电，这个过程叫整流。把 直流电变换为交流电的装置，其科学术语为逆变器。一般逆变器是把直流 电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变为频率可调、 电压可调的逆变器我们称为变频器。变频器主要是用在三相异步电动机调 速用，乂叫变频调速器。 变频不是处处可以省电的，有不少场合用变频并不一定能省电。 作为 电