交流電機(jī)變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-本科電拖課程設(shè)計(jì)

1、交流電機(jī)變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)目的監(jiān)控組態(tài)課程是自動(dòng)化專業(yè)主要課程之一，其課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)又是必不可少的。通過課程設(shè)計(jì)這一教案環(huán)節(jié)，應(yīng)達(dá)到以下目的：1）監(jiān)控組態(tài)課程及有關(guān)課程(PLC 等)的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)，并使所學(xué)知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、加強(qiáng)和發(fā)展，使我們對(duì)過去所學(xué)的知識(shí)充分的回顧，進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，更熟練的掌握專業(yè)技能。對(duì)監(jiān)控組態(tài)課程及其輔助軟件力控5.0 再次深入的學(xué)習(xí)。2）通過設(shè)計(jì)過程，使我們學(xué)習(xí)和掌握了工程設(shè)計(jì)的墓本方法和步驟，初步培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際工程設(shè)計(jì)問題的獨(dú)立工作能力，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基本方法和步驟，為以后進(jìn)行設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。3）通過設(shè)

2、計(jì)過程，使我們?cè)谠O(shè)計(jì)中得到基本技能訓(xùn)練，能夠熟練地應(yīng)用有關(guān)設(shè)計(jì)的參考資料。、課程設(shè)計(jì)正文2.1 軟件方面系統(tǒng)分析1） 變頻調(diào)速基本原理交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可用下式表示： 60f/p ×(1-s)式中：定子供電電源的頻率；電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)；電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率。由此可見，變頻調(diào)速是通過改變定子電源頻率來改變同步頻率實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速的。在調(diào)速的整個(gè)過程中，從高速到低速可以保持有限的轉(zhuǎn)差率，因而具有高效、調(diào)速范圍寬 (10% 100%)和精度高等性能，節(jié)電效果 20%30%。而交流變頻調(diào)速器（簡(jiǎn)稱變頻器）是建立在微處理器、電力電子學(xué)、電機(jī)學(xué)、現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)之上的現(xiàn)代機(jī)電一體化高新技術(shù)產(chǎn)品。其工作

3、原理是將三相工頻交流電整流成直流電，再由直流電轉(zhuǎn)換成交流電（交直交）。根據(jù)要求，可以從 050Hz（或更高頻率）之間輸出任意頻率。因此，通過對(duì)變頻器輸出頻率的控制，實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速，最終達(dá)到對(duì)傳動(dòng)負(fù)載的精確定量控制。交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)是應(yīng)用當(dāng)今國(guó)際最新變頻技術(shù)產(chǎn)品交流變頻調(diào)速器，對(duì)交流電機(jī)進(jìn)行無級(jí)調(diào)速控制的高新技術(shù)。變頻調(diào)速控制系統(tǒng)主要由電控設(shè)備、變頻器、交流電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)械及傳感器等部分組成。變頻控制系統(tǒng)可進(jìn)行開環(huán)控制，也可進(jìn)行閉環(huán)控制。開環(huán)系統(tǒng)的控制是通過設(shè)定值的改變，來實(shí)現(xiàn)對(duì)被控制對(duì)象輸出值的直接控制。閉環(huán)控制系統(tǒng)是通過被控制對(duì)象反饋系統(tǒng)與設(shè)定值的動(dòng)態(tài)比較，自動(dòng)調(diào)節(jié)被控電機(jī)的轉(zhuǎn)速，

4、從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被控制對(duì)象輸出的控制。2）變頻調(diào)速的特點(diǎn)變頻調(diào)速是目前異步電動(dòng)機(jī)理想的調(diào)速方法。它具有效率高、調(diào)速范圍寬、精度高、平滑性好等優(yōu)點(diǎn)，但目前變頻器的價(jià)格還比較高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，通用變頻器的功能越來越強(qiáng)大，性能越來越好。變頻調(diào)速的主要特點(diǎn)是通過變頻器改變輸出頻率及輸出電壓，實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)轉(zhuǎn)速或被控對(duì)象輸出的控制。此外，還具有以下優(yōu)點(diǎn)： 由于變頻器在啟動(dòng)過程中，輸出頻率由 0Hz 平滑地逐漸上升，電壓從 0V 按比例上升到額定電壓，電機(jī)無任何啟動(dòng)沖擊，避免了由于電機(jī)啟動(dòng)產(chǎn)生的大電流對(duì)電機(jī)、電網(wǎng)、電氣元件及所拖動(dòng)機(jī)械設(shè)備的沖擊和損壞。變頻器在停止過程中，輸出頻率由運(yùn)行頻

5、率平滑地逐漸下降到 0Hz，電壓從運(yùn)行電壓按比例逐漸到 0V ，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)軟停止。 變頻啟動(dòng)可防止運(yùn)輸機(jī)械類載重物體受沖擊和翻滾，提高傳動(dòng)設(shè)備的使用壽命。無級(jí)調(diào)速，自動(dòng)化程度高，可實(shí)現(xiàn)無人管理。節(jié)能效果明顯。保護(hù)功能完善，減少設(shè)備維修、故障等。3） 我們?cè)O(shè)計(jì)的交流電機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，工作在三相交流電下，采用開環(huán)控制系統(tǒng) ,可以在 050Hz 間的任意頻率下工作。在控制界面中設(shè)置 5 個(gè)工作控制按鈕 ,一個(gè)輸入控制和一個(gè)輸出顯示 :升頻：可以從 0 Hz 開是以斜坡形式升至所輸入的頻率值間工作降頻：可以從所輸入的頻率值以斜坡形式降至0Hz自由停車：電機(jī)由于慣性停車正向點(diǎn)動(dòng)：電機(jī)在05HZ 內(nèi)

6、正轉(zhuǎn)反向點(diǎn)動(dòng)：電機(jī)在05HZ 內(nèi)反轉(zhuǎn)頻率值：輸入的頻率值頻率當(dāng)前值：顯示當(dāng)前的頻率值并且電機(jī)正向點(diǎn)動(dòng)和反向點(diǎn)動(dòng)不能同時(shí)動(dòng)作,升頻和降頻不能同時(shí)動(dòng)作 .系統(tǒng)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)利用變頻器改變頻率和電壓，采用開環(huán)控制系統(tǒng)上位機(jī)使用監(jiān)控組態(tài)控制，下位機(jī)為電機(jī)，上位機(jī)給定變頻器一個(gè)頻率值，通過變頻器來改變電機(jī)的頻率和電壓進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速系統(tǒng)實(shí)施1) 力控控制界面的設(shè)計(jì)在 PHOTOSHOP 中畫所需的圖形進(jìn)入力控 ,設(shè)計(jì)所需的監(jiān)控界面在 I/O 設(shè)備驅(qū)動(dòng)中對(duì)變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置對(duì)監(jiān)控界面的各個(gè)對(duì)象進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置(對(duì)象屬性 ,對(duì)象連接等 )在應(yīng)用程序中編寫程序2） 程序調(diào)試階段上位機(jī)與下位機(jī)相連,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行

7、調(diào)試.這是整個(gè)設(shè)計(jì)中比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié) .需要較多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) .2.2 硬件方面方案設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主要是對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制,使電機(jī)通過不同的控制按鈕在不同的頻率下運(yùn)行 .下面是對(duì)圖中各個(gè)對(duì)象的設(shè)置.1）升頻 :設(shè)置對(duì)象動(dòng)畫左鍵動(dòng)作中b0.PV=1。2）降頻 :設(shè)置對(duì)象動(dòng)畫左鍵動(dòng)作中b0.PV=0。3 ）自 由停 車 : 設(shè)置 對(duì)象動(dòng) 畫左 鍵動(dòng) 作中b1.PV=1 。 b2.PV=1 。b3.PV=1。 b4.PV=1。 b5.PV=1。 b6.PV=1。b7.PV=0。b0.PV=0。4 ）正向點(diǎn)動(dòng) : 設(shè)置對(duì)象動(dòng)畫左鍵動(dòng)作中p0.pv=5 。b9.PV=0 。b8.PV=1。5 ）反向點(diǎn)動(dòng) : 設(shè)置對(duì)

8、象動(dòng)畫左鍵動(dòng)作中p0.pv=5 。b8.PV=0 。b9.PV=1。6）圖中的三個(gè)輪分別連接到變量lun1,lun2,lun3 上）在應(yīng)用程序中編寫：進(jìn)入程序編寫：b1.PV=1。b2.PV=1。b3.PV=1。b4.PV=1。b5.PV=1。b6.PV=1。b0.PV=0。程序運(yùn)行周期執(zhí)行中編寫：IF p0.PV<=20&&p0.PV>=5 THENvar1=var1+10ENDIFIF var1>=50 THENlun1=1。var2=var2+10ENDIFIF var2>=50 THENlun2=1。var3=var3+10ENDIFIF var

9、3>=50 THENlun1=0。lun2=0。var1=0。var2=0。var3=0ENDIFIF p0.PV>=21&&p0.PV<=50 THENvar4=var4+10ENDIFIF var4>=20 THENlun1=1。var5=var5+10ENDIFIF var5>=20 THENlun2=1。var6=var6+10ENDIFIF var6>=20 THENlun1=0。lun2=0。var4=0。var5=0。var6=0ENDIFIF b1.PV=0 THENlun1=1。lun2=1。ENDIF單元電路設(shè)計(jì)即監(jiān)控界面

10、圖（附圖）系統(tǒng)調(diào)試程序設(shè)置好后就可以開始調(diào)試了。在調(diào)試過程最開始的時(shí)候界面上的電機(jī)輪能轉(zhuǎn)，而下位機(jī)中電機(jī)不能運(yùn)行。經(jīng)過我們的仔細(xì)查找發(fā)現(xiàn)是變頻器的連接有問題，通過修改，電機(jī)終于運(yùn)行了起來。課程設(shè)計(jì)總結(jié)和結(jié)論本次課程設(shè)計(jì)是有關(guān)交流電機(jī)變頻控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過變頻器控制交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。此次課程設(shè)計(jì)是我們?cè)诖髮W(xué)時(shí)期的最后一次，兩周的課程設(shè)計(jì)，雖然時(shí)間并不長(zhǎng)，但是我們還是學(xué)到了很多東西，鍛煉了動(dòng)手能力和邏輯思維能力，使我們?cè)谡n堂上學(xué)到的知識(shí)再次深化加強(qiáng)。而且通過本次課程設(shè)計(jì)，我基本掌握了對(duì)一個(gè)工程的設(shè)計(jì)邏輯思維，增強(qiáng)了對(duì)監(jiān)控組態(tài)基本知識(shí)的掌握，能熟練使用力控 5.0 軟件工具畫出監(jiān)控組態(tài)的界面。初步掌

11、握了 Photoshop 的基本情況，并能繪制一些較為復(fù)雜的完美的立體圖形。此次的課程設(shè)計(jì)是分步進(jìn)行，從基本理論設(shè)計(jì)開始，到動(dòng)手連接上位機(jī)和下位機(jī)。在這一步一步的過程中，我逐步地掌握了監(jiān)控組態(tài)使用 .設(shè)計(jì)過程中并得到了老師的幫助這樣才能設(shè)計(jì)出又經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的設(shè)計(jì)方案。在設(shè)計(jì)過程中我們也遇到了，一些問題，如變頻器的連接。由于沒有接觸過此類的問題，所以對(duì)設(shè)計(jì)的進(jìn)展有了很大的阻礙，但我們通過努力，最終還是完成了設(shè)計(jì)，在這次的實(shí)習(xí)中我學(xué)習(xí)到了重要的思想上的指導(dǎo)方法，為我們今后的工作實(shí)際操作提供了很大的幫助。在設(shè)計(jì)過程中，遵循正確的方法才是最簡(jiǎn)潔的方法。設(shè)計(jì)過程中有過失敗、設(shè)計(jì)不符合要求等情況，這使我變的更加細(xì)心，堅(jiān)韌。我要多練習(xí)，多總結(jié)，多觀察，記筆記，從經(jīng)驗(yàn)中分析出要點(diǎn)與方法，在以后設(shè)計(jì)復(fù)雜的工程提供了經(jīng)驗(yàn)。在整個(gè)的實(shí)習(xí)中我學(xué)習(xí)了很多的東西，使我眼界打開，感受頗深。簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)使我了解到人生學(xué)習(xí)的真諦，課程雖然結(jié)束了，但學(xué)習(xí)還沒結(jié)束，的世界將為我打開，