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(zhuān)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(guò)課程設(shè)計(jì)這一教學(xué)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(guò)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(zhuān)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(guò)設(shè)計(jì)過(guò)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(wèn)題的獨(dú)立工作能力，樹(shù)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(guò)設(shè)計(jì)過(guò)

2、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(jiàn)，變頻調(diào)速是通過(guò)改變定子電源頻率來(lái)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(guò)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%)

3、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(chēng)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(guò)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(wú)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(kāi)環(huán)控制，也可

4、進(jìn)行閉環(huán)控制。開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的控制是通過(guò)設(shè)定值的改變，來(lái)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(guò)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，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(lái)越強(qiáng)大，性能越來(lái)越好。變頻調(diào)速的主要特點(diǎn)是通過(guò)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(guò)程中，輸出頻率由0Hz平滑地逐漸上升，電壓從0V按

5、比例上升到額定電壓，電機(jī)無(wú)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(guò)程中，輸出頻率由運(yùn)行頻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(lèi)載重物體受沖擊和翻滾，提高傳動(dòng)設(shè)備的使用壽命。 無(wú)級(jí)調(diào)速，自動(dòng)化程度高，可實(shí)現(xiàn)無(wú)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(kāi)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 H

6、z開(kāi)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(chē)：電機(jī)由于慣性停車(chē)正向點(diǎn)動(dòng)：電機(jī)在05HZ內(nèi)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(kāi)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(guò)變頻器來(lái)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

7、PHOTOSHOP中畫(huà)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(xiě)程序    2） 程序調(diào)試階段 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(guò)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(huà)左鍵動(dòng)作中b0.PV=1;2）降頻:設(shè)置對(duì)象動(dòng)畫(huà)左鍵動(dòng)作中b0.PV=0;3）自由停車(chē):設(shè)置對(duì)象動(dòng)畫(huà)左鍵動(dòng)作中b1.PV=1; b2.PV=1; b3.PV=1; b4.PV=1; b5.PV=1; b6.PV

8、=1;b7.PV=0;b0.PV=0;4）正向點(diǎn)動(dòng):設(shè)置對(duì)象動(dòng)畫(huà)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)象動(dòng)畫(huà)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(xiě)：    進(jìn)入程序編寫(xiě)：    b1.PV=1;    b2.PV=1;    b3.PV=1;    b4.PV=1;   

9、b5.PV=1;    b6.PV=1;b0.PV=0;程序運(yùn)行周期執(zhí)行中編寫(xiě)：IF p0.PV<=20&&p0.PV>=5 THENvar1=var1+10ENDIFIF var1>=50 THENlun1=1;var2=var2+10ENDIFIF var2>=50 THENlun2=1;var3=var3+10ENDIFIF var3>=50 THENlun1=0;lun2=0;var1=0;var2=0;var3=0ENDIFIF p0.PV>=21&&p0.PV<=50 THENv

10、ar4=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)控界面圖（附圖）系統(tǒng)調(diào)試程序設(shè)置好后就可以開(kāi)始調(diào)試了。在調(diào)試過(guò)程最開(kāi)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(guò)我們的仔細(xì)查找發(fā)現(xiàn)是變頻器的連接有問(wèn)題，通過(guò)修改，電機(jī)終于運(yùn)行了起來(lái)。

11、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(guò)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(guò)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(huà)出監(jiān)控組態(tài)的界面。初步掌握了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(kāi)始，到動(dòng)手連接上位機(jī)和下位機(jī)。在這一步一步的過(guò)程中，我逐步地掌握了監(jiān)控組態(tài)使用

12、.設(shè)計(jì)過(guò)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(guò)程中我們也遇到了，一些問(wèn)題，如變頻器的連接。由于沒(méi)有接觸過(guò)此類(lèi)的問(wèn)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(guò)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。                         

13、60;                                              在設(shè)計(jì)過(guò)程中，遵循正確的方法才是最簡(jiǎn)潔的方法。設(shè)計(jì)過(guò)程中有過(guò)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(kāi)，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(méi)結(jié)束，的世界將為我打開(kāi)，只有繼續(xù)以在課程設(shè)計(jì)的感受而獲得的指導(dǎo)思想走下去，在事業(yè)的途中打開(kāi)另一扇門(mén)。參考文獻(xiàn)1)    &