單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　基于轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理，根據(jù)對(duì)主電路參數(shù)計(jì)算和對(duì)各環(huán)節(jié)分析的結(jié)果，進(jìn)行元器件的選擇以及直流調(diào)速系統(tǒng)電路部分的整體設(shè)計(jì)；采用OMRON-PLC為控制器，在熟悉CP1L-M40DR-A型號(hào)OMRON-PLC的結(jié)構(gòu)、功能指令用法、掌握控制程序設(shè)計(jì)調(diào)試方法的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)速系統(tǒng)硬件配置和梯形圖的設(shè)計(jì)，經(jīng)模擬調(diào)試輸出信

2、號(hào)，驗(yàn)證各種指標(biāo)均滿足系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)調(diào)速過(guò)程速度快、精度高、控制系統(tǒng)的參數(shù)便于調(diào)試和高工作可靠性的直流調(diào)速系統(tǒng)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC；直流調(diào)速系統(tǒng)；應(yīng)用</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　According to the main circuit parameter calculat

3、ion and the results of the analysis of the link，go on the choice of components and DC speed control system of the circuit of the overall design based on the working principle of the single closed-loop DC speed control sy

4、stem. To use the PLC（CP1L-M40DR-A）equipment from OMRON Company as controller, making use of its function instruction. Hardware disposition and ladder chart are given in this text. It can be adjusted by emulation and vari

5、ous index si</p><p>　　Key words: PLC; DC adjusting speed system；Application</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII<

6、;/p><p><b>　　目 錄III</b></p><p><b>　　引 言1</b></p><p><b>　　1緒論2</b></p><p>　　1.1 直流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用2</p><p>　　1.2 PLC的優(yōu)勢(shì)及發(fā)展2&

7、lt;/p><p>　　1.3 選題背景及主要內(nèi)容3</p><p><b>　　2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理5</b></p><p>　　2.1直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速方法5</p><p>　　2.2閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)6</p><p>　　2.2.1 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的比較6</p>

8、<p>　　2.2.2 單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理6</p><p>　　2.3 PLC控制技術(shù)9</p><p>　　2.3.1 PLC的工作過(guò)程9</p><p>　　2.3.2 PLC的輸入輸出模塊10</p><p>　　3直流調(diào)速系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.1布線及參數(shù)計(jì)算

9、14</p><p>　　3.1.1布線14</p><p>　　3.1.2 參數(shù)計(jì)算14</p><p>　　3.2 系統(tǒng)運(yùn)行及調(diào)整15</p><p>　　4 PLC控制部分設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.1與外部設(shè)備的連接16</p><p>　　4.2模擬輸入、輸出17&

10、lt;/p><p>　　4.3 程序部分設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.4 程序運(yùn)行18</p><p><b>　　結(jié) 論23</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)24</p><p><b>　　致 謝25</b></p><p>&

11、lt;b>　　引 言</b></p><p>　　在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，幾乎處處使用電力傳動(dòng)裝置，而且隨著工藝要求及產(chǎn)量的增長(zhǎng)，越來(lái)越多的生產(chǎn)機(jī)械要求能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)速。由于直流電動(dòng)機(jī)具有極好的運(yùn)動(dòng)性能和控制特性，直流調(diào)速系統(tǒng)一直占據(jù)壟斷地位。經(jīng)過(guò)效率低適于小功率直流電機(jī)、開(kāi)環(huán)控制且僅能有級(jí)調(diào)速，到使用旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，用交流電動(dòng)和直流發(fā)電機(jī)組成機(jī)組以獲得可調(diào)的直流電源，再到晶閘管相控整流供電的出

12、現(xiàn)，直流調(diào)速系統(tǒng)得到了步步完善，使之在理論和實(shí)踐上都比較成熟。</p><p>　　目前, 在直流電機(jī)的控制系統(tǒng)中，由于通用性較強(qiáng)，多采用以單片機(jī)或DSP作為微處理器的控制系統(tǒng), 但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性要求的提高，可編程控制器PLC開(kāi)始代替單片機(jī)或DSP出現(xiàn)在直流調(diào)速系統(tǒng)中。作為一種工業(yè)控制裝置,PLC具有豐富的I/O接口模塊、模塊化結(jié)構(gòu)、編程簡(jiǎn)單易學(xué)、安裝簡(jiǎn)單

13、，維修方便等特點(diǎn)，尤其以抗干擾能力強(qiáng)和可靠性高而著稱。隨著其技術(shù)的迅速發(fā)展,PLC的性價(jià)比也在不斷提高。因此采用PLC對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行改造研究，進(jìn)行轉(zhuǎn)速負(fù)反饋控制, 以提高直流調(diào)速系統(tǒng)的控制性能，實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的數(shù)字控制，從直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能上來(lái)說(shuō)，具有一定的意義。</p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1 直流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用<

14、/p><p>　　表1-1是直流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用</p><p>　　調(diào)速系統(tǒng)可分為直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)。</p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)盡管不如交流電動(dòng)機(jī)那樣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、制造方便、維護(hù)容易，但是交流電動(dòng)機(jī)無(wú)法代替直流電動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速的時(shí)候具有力矩大的特點(diǎn)。在許多工業(yè)過(guò)程中，需要高性能可控電力拖動(dòng)場(chǎng)合仍要采用直流調(diào)速，因此，盡管在交流調(diào)速迅速發(fā)展的沖擊下，直流

15、調(diào)速仍然占主要地位，直流調(diào)速系統(tǒng)仍然是自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。</p><p>　　1.2 PLC的優(yōu)勢(shì)及發(fā)展</p><p>　　表1-2 PLC的主要特點(diǎn)</p><p>　　傳統(tǒng)的直流調(diào)速中，集成運(yùn)算放大器等器件容易老化、故障與損壞，且接線復(fù)雜，可靠性差，采用PLC進(jìn)行調(diào)速控制能有效的克服以上缺點(diǎn)，并且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、可靠性高、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，因此采

16、用PLC對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制。</p><p>　　我國(guó)PLC技術(shù)研究開(kāi)展較晚，技術(shù)相對(duì)封閉落后，自動(dòng)化程度不如一些發(fā)達(dá)國(guó)家，因此我國(guó)市場(chǎng)上的主要PLC產(chǎn)品主要來(lái)源于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家（主要為大中型機(jī)）以及日本（主要為小型機(jī)）和中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)。</p><p>　　表1-3 我國(guó)主要PLC產(chǎn)品</p><p>　　我國(guó)PLC發(fā)展?jié)撃芫薮?，且?yīng)用空間很廣，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)

17、小型PLC在吸收國(guó)外豐富經(jīng)驗(yàn)，尤其是日本對(duì)小型PLC的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上迅速崛起,市場(chǎng)逐步成熟，與國(guó)外先進(jìn)水平的差距日益減小，同時(shí)帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)PLC水平的整體發(fā)展。隨著社會(huì)工業(yè)化的進(jìn)程，我國(guó)將迎來(lái)一個(gè)PLC市場(chǎng)高速增長(zhǎng)的時(shí)期，將逐步更上國(guó)際先進(jìn)水平的腳步。</p><p>　　1.3 選題背景及主要內(nèi)容</p><p>　　由于變頻技術(shù)的出現(xiàn)，交流調(diào)速的出現(xiàn)沖擊直流調(diào)速的發(fā)展，但縱觀全局，尤

18、其是我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀，再加上全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的出現(xiàn)，進(jìn)一步提高直流調(diào)速系統(tǒng)的精度與其高可靠性，直流調(diào)速系統(tǒng)仍將處于十分重要的地位。而PLC作為一種高可靠性的控制工具，也將越來(lái)越多的應(yīng)用于直流調(diào)速系統(tǒng)。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于PLC的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，選用歐姆龍CP1L型PLC產(chǎn)品（CP1L-M40DR-A）。對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)的進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)，具體做了以下工作：</p><p

19、>　　1 對(duì)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了理論研究與分析</p><p>　　2 對(duì)PLC控制技術(shù)進(jìn)行了理論研究</p><p>　　3 利用 visio2007進(jìn)行相關(guān)電路的設(shè)計(jì)與繪制</p><p>　　4 利用CX-Programmer對(duì)調(diào)速系統(tǒng)PLC控制部分進(jìn)行設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理</b

20、></p><p>　　2.1直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速方法</p><p>　　根據(jù)直流電機(jī)的工作基本原理，直流電機(jī)的機(jī)械特性方程</p><p><b>　?。ㄊ?-1）</b></p><p>　　其中，U、——電樞電壓、磁通量；——電機(jī)常數(shù)；——電樞電阻；I——電流</p><p>　　由式

21、1-1可知直流調(diào)速方法有三種：調(diào)節(jié)電樞電壓U、改變電機(jī)主磁通以及改變電樞電路電阻R。三種方法比較見(jiàn)表2-1</p><p>　　表2-1 直流調(diào)速方法比較</p><p>　　傳統(tǒng)的直流調(diào)速常用的一種方法是采用直流斬波器和脈寬調(diào)制變器，即PWM脈寬調(diào)制轉(zhuǎn)速，原理如圖：</p><p>　　圖2-1 PWM脈寬調(diào)制轉(zhuǎn)速原理圖</p><p>　

22、　功率放大器的大功率晶體管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)頻率保持恒定，改變基極調(diào)制脈沖寬度來(lái)改變輸出電壓，從而使電機(jī)獲得脈寬受調(diào)制脈沖控制的電壓脈沖，脈寬的變化使電機(jī)電樞電壓隨之變化。</p><p>　　由于現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)調(diào)速范圍要求較高，所以常采用調(diào)節(jié)電樞電壓，同時(shí)配合弱磁調(diào)速與改變電樞電路電阻的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的調(diào)速。</p><p>　　2.2閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)</p&

23、gt;<p>　　2.2.1 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的比較</p><p>　　表2-1開(kāi)、閉環(huán)系統(tǒng)的比較</p><p>　　開(kāi)環(huán)系統(tǒng)引入反饋單元形成閉環(huán)系統(tǒng)，當(dāng)電壓波動(dòng)時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)可以產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用消除擾動(dòng)，穩(wěn)定性及抗干擾性較強(qiáng)，應(yīng)用更為廣泛，因此選擇閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.2.2 單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理</p

24、><p>　　單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖與原理圖如下</p><p>　　圖2-2 轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖2-3 轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖</p><p>　　原理：以電樞電壓作為控制量，直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速作為被控量，給定一個(gè)電壓，經(jīng)過(guò)晶閘管整流觸發(fā)電路，啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)；測(cè)速發(fā)電機(jī)檢測(cè)轉(zhuǎn)速，與轉(zhuǎn)速的輸入電壓進(jìn)行比較，

25、根據(jù)比較的結(jié)果，將偏差值（兩電壓相減）輸送到觸發(fā)裝置，同時(shí)改變晶閘管的導(dǎo)通角，從而使整流裝置的輸出電壓有所改變，并通過(guò)反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。設(shè)計(jì)中，采用PLC對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)速控制。</p><p>　　調(diào)速系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、觸發(fā)電路、整流電路及電路主回路和轉(zhuǎn)速檢測(cè)反饋電路構(gòu)成，其中：</p><p>　　1、使用比例調(diào)節(jié)器作為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。</p><p>

26、<b>　　圖2-4 P調(diào)節(jié)器</b></p><p>　　圖2-5 PI調(diào)節(jié)器</p><p>　　圖2-4是比例調(diào)節(jié)器（P調(diào)節(jié)器）的原理圖，圖2-5是比例積分調(diào)節(jié)器（PI調(diào)節(jié)器）的原理圖。所選放大單元為比例放大單元。</p><p>　　比例控制較為簡(jiǎn)單，但響應(yīng)速度快，輸出信號(hào)與輸入的誤差信號(hào)成比例關(guān)系，比例控制時(shí)，系統(tǒng)輸出時(shí)是存在穩(wěn)態(tài)誤差

27、的；在積分控制中，控制器的輸出信號(hào)與輸入的誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系，為了消除穩(wěn)態(tài)，可以引入積分環(huán)節(jié)。</p><p>　　2、使用晶閘管整流裝置，門極直接采用電子電路控制，響應(yīng)速度為毫秒級(jí)。</p><p><b>　　圖2-5 整流裝置</b></p><p>　　3、系統(tǒng)中有電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)。</p><p>　　

28、圖2-6 電流截止負(fù)反饋</p><p>　　有些生產(chǎn)機(jī)械的電動(dòng)機(jī)可能會(huì)遇到堵轉(zhuǎn)情況，由于閉環(huán)系統(tǒng)的機(jī)械特性很硬，若沒(méi)有限流環(huán)節(jié)的保護(hù)，電樞電流將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)允許值，所以引入電流截止負(fù)反饋進(jìn)行保護(hù)。</p><p>　　當(dāng)電流較小時(shí)，二極管截止，電流反饋不起作用；電流過(guò)大時(shí)，二極管導(dǎo)通，電流反饋起作用，降低電壓，從而使電流降到允許值范圍內(nèi)。</p><p>　　2.3

29、PLC控制技術(shù)</p><p>　　2.3.1 PLC的工作過(guò)程</p><p>　　PLC輸入部件接受外部模擬信號(hào)，通過(guò)CPU內(nèi)部處理即程序的執(zhí)行，最后通過(guò)輸出部件與直流調(diào)速系統(tǒng)的觸發(fā)部分相連，來(lái)控制直流調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。工作流程如圖2-7。</p><p>　　圖2-7 PLC的工作流程</p><p>　　2.3.2 PLC的輸入輸出模塊

30、</p><p>　　輸入、輸出接口是PLC與外界連接的接口。輸入接口將兩種形式的信號(hào)傳送給CPU，包括按鈕、行程開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)量的信號(hào)以及電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)等提供的模擬輸入信號(hào)；而輸出接口連接被控對(duì)象的執(zhí)行元件，如指示燈、調(diào)速裝置（模擬量）等</p><p>　　該系統(tǒng)采用模擬輸入與模擬輸出接口，將給定電壓、測(cè)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換電壓作為模擬輸入量，觸發(fā)電壓作為模擬輸出量。</p>&

31、lt;p>　　1、模擬輸入、輸出內(nèi)部電路連接及數(shù)據(jù)寫入</p><p>　　圖2-8 模擬輸入內(nèi)部電路連接圖</p><p>　　圖2-9 程序數(shù)據(jù)寫入</p><p>　　圖2-10 模擬輸出內(nèi)部電路連接圖</p><p>　　圖2-11 程序數(shù)據(jù)寫入</p><p>　　通過(guò)PLC內(nèi)部電路連接，將對(duì)應(yīng)端子與外

32、部設(shè)備（電位器與測(cè)速發(fā)電機(jī)）相連。根據(jù)PLC模擬輸入、輸出原則，需將模擬輸入量與模擬輸出量量程設(shè)定寫入程序，才能進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。根據(jù)圖2-9、2-11所示的設(shè)定原則設(shè)定數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，得到模擬輸入量程設(shè)定為#80DD，模擬輸出量程設(shè)定為#8009。</p><p>　　2、輸入輸出繼電器的分配</p><p>　　圖2-12 寫入模擬輸入量A/D轉(zhuǎn)換值</p><p>

33、　　圖2-13寫入模擬輸出量D/A轉(zhuǎn)換值</p><p>　　CP1L-M40DR-A模擬輸入單元，占用2個(gè)模擬輸入通道，分配給CPU的輸入通道為1CH，輸出通道為101CH，根據(jù)模擬輸入原則，模擬輸入1、模擬輸入2的量程代碼寫入102CH單元，模擬輸入1的數(shù)模轉(zhuǎn)換值存入2CH單元，模擬輸入2的數(shù)模轉(zhuǎn)換值存入3CH單元；</p><p>　　CP1L-M40DR-A模擬輸出單元，占用1個(gè)輸

34、出通道，經(jīng)模擬輸入后，分配給CPU的輸出通道為103CH；根據(jù)模擬輸出的原則，模擬輸出的數(shù)模轉(zhuǎn)換值存入104單元。</p><p>　　3直流調(diào)速系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　硬件部分基于轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.1布線及參數(shù)計(jì)算</p><p><b>　　3.1.1布線</b&

35、gt;</p><p><b>　　設(shè)備與儀器</b></p><p>　　BT—1型晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置1臺(tái)、三相整流變壓器1臺(tái)、直流電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)-測(cè)速發(fā)電機(jī)組1套、平波電抗器1臺(tái)、直流電流表2只、電壓表1只，轉(zhuǎn)速表1只，長(zhǎng)余輝雙蹤示波器1臺(tái)。</p><p><b>　　接線：</b></p>&

36、lt;p>　　1、所用單元板為：給定與速度反饋單元板FGS；雙觸發(fā)器單元板GTD；</p><p>　　主電路單元板VF1、VF2；儀表單元板PVD，PAD1，PAD2；</p><p>　　2、晶閘管整流電路采用VF1和VF2單元板組成的三相全控橋式整流電路，</p><p>　　3、觸發(fā)電路采用GTD單元板，其中M1～M6端與VF1、VF2中的對(duì)應(yīng)端相連接

37、；</p><p>　　4、各單元板的+15V、-15V端及共地端“⊥”都必須對(duì)應(yīng)連接并與電源箱上穩(wěn)壓電源的對(duì)應(yīng)端子相連接；</p><p>　　5、整流變壓器一次側(cè)采用三角型連接，二次側(cè)采用星型連接</p><p>　　6、同步變壓器一次側(cè)采用三角型連接，二次側(cè)采用星型連接</p><p>　　具有電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路

38、見(jiàn)附件電路圖。</p><p>　　3.1.2 參數(shù)計(jì)算</p><p>　　1、電動(dòng)機(jī)的選擇和相關(guān)計(jì)算</p><p>　　選擇JB1104-68(Z2-2L)系列直流電動(dòng)機(jī)，其中：　</p><p>　　額定電壓Um=220V，額定功率Pm=0.8kw，額定轉(zhuǎn)速=1500r/min,</p><p>　　額定電流

39、= 4.92 A，電樞回路電阻Ra=1.25Ω，電樞回路電感La=200mH </p><p>　　Um= Ra + （式3-1）</p><p>　　得到直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)系數(shù)=0.1426。</p><p>　　系統(tǒng)要求：穩(wěn)態(tài)誤差S=1%，調(diào)速范圍D=15；</p><p>　　=1.01（式3-2）</p><p&g

40、t;　　2、測(cè)速發(fā)電機(jī)的選擇</p><p>　　測(cè)速發(fā)電機(jī)選型：型號(hào)ZYS-3A,轉(zhuǎn)速為2000r/min時(shí)輸出電壓為110V.</p><p>　　由以上參數(shù)可得到=U/n=0.055，反饋系數(shù)=0.055.</p><p><b>　　3、穩(wěn)定性計(jì)算</b></p><p><b>　　k=,（式3-3）

41、</b></p><p>　　代入?yún)?shù)得：控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)放大系數(shù)k=41.7</p><p>　　整流系數(shù) =220/10=22，α=0.055 </p><p>　　k= ，（式3-4）</p><p>　　得到比例放大系數(shù) =4.9</p><p>　　機(jī)械時(shí)間常數(shù)Tm= =75ms</p&g

42、t;<p>　　電機(jī)時(shí)間常數(shù) =L/R =80ms,</p><p>　　電力電子開(kāi)關(guān)器件開(kāi)通延遲時(shí)間常數(shù) Ts=0.5ms，</p><p>　　得到臨界穩(wěn)定放大系數(shù)：</p><p><b>　　K<=150，</b></p><p>　　即4.9<α/ <150，在這里選擇K=41.

43、7，基本滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的條件。</p><p>　　3.2 系統(tǒng)運(yùn)行及調(diào)整</p><p>　　布線檢查完畢，沒(méi)有問(wèn)題后上電，測(cè)速發(fā)電機(jī)運(yùn)行，接入示波器，根據(jù)波形，根據(jù)上述參數(shù)計(jì)算，調(diào)整GTD的旋鈕，以改變參數(shù)是系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定，調(diào)節(jié)給定與速度反饋單元板FGS上的旋鈕，可以改變給定電壓。</p><p>　　在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，外接電位器代替給定與速度反饋單元板FGS

44、，提供可變的給定電壓；PLC程序執(zhí)行代替FGS的比例放大環(huán)節(jié)，根據(jù)式3-4得出的比例放大系數(shù)，將其進(jìn)行二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，得到4.9D=0101B，在PLC中利用乘法指令，將比例系數(shù)#0101B乘以得到的偏差量，經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換，最終輸出到觸發(fā)板。 </p><p>　　4 PLC控制部分設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1與外部設(shè)備的連接</p><p>　　圖4-1 輸入端子排

45、列</p><p>　　圖4-2 輸出端子排列</p><p>　　將電位器的正極與負(fù)極分別與模擬輸入端子VIN1、輸入COM1相連，測(cè)速發(fā)電機(jī)的正極與負(fù)極分別與模擬輸入端子VIN2、輸入COM2相連；觸發(fā)板GTD（NPN型）與模擬輸出端子VOUT1相連，輸出COM1接地。</p><p>　　使用的輸入點(diǎn)、輸出點(diǎn)與對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)相連后，接入+24V電源（1.00：電機(jī)啟

46、動(dòng)、1.01：電機(jī)停止，連接電源正極，對(duì)應(yīng)COM端連接電源負(fù)極；101.00：程序啟動(dòng)、100.01：大于標(biāo)志、100.02：等于標(biāo)志、100.03：小于標(biāo)志，連接電源正極，對(duì)應(yīng)COM端連接電源負(fù)極）。</p><p>　　4.2模擬輸入、輸出</p><p>　　1）利用電位器提供外部可變給定電壓，經(jīng)過(guò)A/D，存入模擬輸入一單元。</p><p>　　2）測(cè)速發(fā)電

47、機(jī)轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，存入模擬輸入二單元。</p><p>　　3）經(jīng)過(guò)比較指令后的數(shù)值，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換，存入模擬輸出單元。</p><p>　　表4-1 模擬輸入、輸出相關(guān)數(shù)據(jù)</p><p>　　4.3 程序部分設(shè)計(jì)</p><p>　　通過(guò)外部電位器，為系統(tǒng)提供可變的電樞電壓，測(cè)速發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變換為電壓信號(hào)，與比較

48、，經(jīng)過(guò)PLC內(nèi)部程序執(zhí)行，通過(guò)模擬量輸出，給觸發(fā)板觸發(fā)電壓。</p><p>　　程序中使用的主要模塊如下：</p><p><b>　　數(shù)模轉(zhuǎn)換</b></p><p>　　圖4-3 數(shù)模轉(zhuǎn)換比例圖</p><p>　　PLC內(nèi)部設(shè)定有數(shù)模轉(zhuǎn)換比例，如上圖所示。例如，外部模擬輸入2.5V電壓，模擬轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)為1500

49、H。</p><p>　　圖4-4 MOV指令</p><p>　　采用MOV指令進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，根據(jù)PLC設(shè)定的數(shù)模轉(zhuǎn)換比例，進(jìn)行模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換，并存入相應(yīng)單元。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)比較</b></p><p>　　圖4-5 CMP指令</p><p>　　通過(guò)CMP指

50、令進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，可以進(jìn)行常規(guī)數(shù)據(jù)的比較，以及CH數(shù)據(jù)的比較，并根據(jù)比較結(jié)果分別設(shè)定標(biāo)志</p><p><b>　　4.4 程序運(yùn)行</b></p><p>　　程序邏輯控制流程圖如圖4-6，梯形圖如圖4-7</p><p>　　圖4-6 邏輯控制流程圖</p><p><b>　　圖4-7 梯形圖 </

51、b></p><p><b>　　程序運(yùn)行：</b></p><p>　　1、使用1CH作為輸入通道，1.00為電源啟動(dòng)點(diǎn)，1.01為停止點(diǎn)。</p><p>　　2、電源啟動(dòng)，寫入輸入模擬量1、模擬輸入量2的量程設(shè)定值#80DD，存入102CH單元；</p><p>　　3、啟動(dòng)數(shù)模轉(zhuǎn)換，定時(shí)器計(jì)時(shí)一段時(shí)間后，將

52、模擬輸入量進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將模擬輸入1、模擬輸入2的轉(zhuǎn)換值分別存入DR0與DR1單元；</p><p>　　4、對(duì)DR0與DR1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并進(jìn)行比較結(jié)果標(biāo)志；</p><p>　　5、根據(jù)不同的標(biāo)志位，進(jìn)行帶符號(hào)減法，得到偏差值，存入DR2單元；</p><p>　　6、對(duì)DR2單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行乘法運(yùn)算，乘以比例系數(shù)，即進(jìn)行比例放大，將結(jié)果存入D0000單元；

53、</p><p>　　7、啟動(dòng)數(shù)模轉(zhuǎn)換，定時(shí)器計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換得到輸出模擬量，存入 104CH單元；</p><p>　　8、將104CH單元的數(shù)據(jù)通過(guò)101.04輸出到觸發(fā)板；</p><p>　　9、電位器，改變模擬輸入1的值，執(zhí)行上述步驟。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p

54、><p>　　這次設(shè)計(jì)選用直流電機(jī)作為研究對(duì)象，在了解并掌握直流調(diào)速系統(tǒng)的原理基礎(chǔ)上，建立以轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)為模型的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)；選用比例放大器、測(cè)速發(fā)電機(jī)、晶閘管整流裝置構(gòu)成直流調(diào)速系統(tǒng)的放大、測(cè)速、整流、反饋等各主要環(huán)節(jié)。電路構(gòu)建完成后，根據(jù)所要達(dá)到的目標(biāo)要求，對(duì)觸發(fā)板裝置、轉(zhuǎn)速反饋裝置以及其他各參數(shù)檢測(cè)板進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試。采用PLC作為控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)的邏輯控制，設(shè)計(jì)并繪制 PLC外部接線圖以及

55、邏輯控制程序的流程圖和梯形圖，在此基礎(chǔ)之上，將PLC控制器與主題電路相連，成功實(shí)現(xiàn)PLC控制直流調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行的控制。</p><p>　　選用放大單元為比例放大單元，雖然速度快，但是系統(tǒng)存在穩(wěn)態(tài)誤差，可以增加電容，構(gòu)成比例積分放大器，消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，提高調(diào)速系統(tǒng)性能；測(cè)速發(fā)電機(jī)作為檢測(cè)及反饋裝置，將速度轉(zhuǎn)變成電壓模擬信號(hào)，可以改用旋轉(zhuǎn)編碼器，將電壓模擬信號(hào)以正弦脈沖的形式輸入到PLC中，提高精確性及系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性

56、能，還可以引入電流反饋，構(gòu)成雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性。</p><p>　　直流調(diào)速系統(tǒng)不斷更新?lián)Q代，其他相關(guān)學(xué)科的理論發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步也影響著直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，這就使我們要更為深入的研究各種相關(guān)技術(shù)以及操作，跟上發(fā)展趨勢(shì)，使直流調(diào)速系統(tǒng)更加完善，并更好地應(yīng)用于各種機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p>&

57、lt;p>　　CP1L編程操作手冊(cè)（電子版資料）.</p><p>　　阮毅 陳伯時(shí). 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)——運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)[M]. </p><p>　　北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010</p><p>　　張洪濤 王忠禮. PLC實(shí)用技術(shù)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2005</p><p>　　李寧.《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》. 高等教育出

58、版社</p><p>　　顧繩谷.《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》.機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　孫樹樸.《電力電子技術(shù)》.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社</p><p>　　賀哲榮 石帥軍.《流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計(jì)》.西安電子科技大學(xué)出版社</p><p>　　阮友德. 《電氣控制與PLC實(shí)訓(xùn)教程》. 人民郵電出版社</p><p>

59、　　宋君烈. 《可編程控制器實(shí)驗(yàn)教程》. 東北大學(xué)出版社</p><p>　　《直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展》電子版資料</p><p>　　《單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)》電子版資料</p><p>　　《直流電機(jī)控制》電子版資料</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在老師的悉心指導(dǎo)下，

60、我完成了對(duì)本次課題的設(shè)計(jì)。大學(xué)二年級(jí)至今，xx老師在學(xué)習(xí)上給予我充分的指導(dǎo)和幫助，并且對(duì)于我取得的成績(jī)給予充分的肯定。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我從xx老師身上學(xué)會(huì)了對(duì)科學(xué)要有嚴(yán)密的思考，對(duì)問(wèn)題要深入鉆研。畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，實(shí)驗(yàn)室老師幫助我完成了轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的搭建以及靜態(tài)調(diào)試工作。在此，我向四年以來(lái)所有給予我指導(dǎo)的電氣工程與自動(dòng)化的老師表示最誠(chéng)摯的謝意，對(duì)所有關(guān)心愛(ài)護(hù)我的同學(xué)表達(dá)深深的感謝。</p><p>　　我通過(guò)這次