2022年基础课程设计方案电气贾若改最终.docx
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1、精品学习资源基础课程设计 论文)变频调速掌握系统同学姓名: 贾如指导老师: 刘羽楠同学学号: 20214073617专业: 电气工程及其自动化信息技术学院电气工程系2021 年 11 月 16 日欢迎下载精品学习资源摘要最近几年,随着新型电力电子器件的不断涌现和运算机技术的飞速进展,高性能的沟通电动机参数监控系统得到了广泛的应用,它的显著的节能成效和敏捷的运行方式,给人们留下了深刻的印象;本文给出了沟通异步电动机变频调速试验系统PLC 程序设计的基本内容,主要包括对沟通电机的监控系统进行了硬件和软件的设计;通过FX2N-4AD 模块测量电机中的工作电流,通过变频器的特别端口测量其工作电压,通过
2、FX2N-4AD 测量磁粉制动器的工作电流,通过PLC 的内部高速计数器测量电动机的转速;最终通过与监控软件进行联机调试和测量,观看记录各种数据,依据试验数据可以分析电动机和变频器的工作特性,并设计了试验用表和分析运算方法;关键词 : 沟通电机,变频器, PLC,变频调速监控系统欢迎下载精品学习资源目录摘要 I1绪论 11.1引言 11.2课题讨论的主要意义22系统方案论证 32.1沟通电机变频调速试验系统的构成32.2电气系统图及系统接线图102.4变频器参数设置 -速度掌握模式123 PLC变频调速系统设计143.1 PLC程序设计 143.2 PLC调试过程介绍 194数据的测量 204
3、.1变负载时电流与负载转矩的关系测量204.2恒负载时转差率的测量204.3变负载时转速转矩的关系测量21参考文献24欢迎下载精品学习资源1 绪论1.1 引言最近几年,随着新型电力电子器件的不断涌现和运算机技术的飞速进展,高性能的沟通电动机变频调速系统得到了广泛的应用,他显著的节能成效和敏捷的运行方式,给人们留下了深刻的印象;在过去的几十年里,世界范畴工业进步的一个重要因素是工厂自动化程度的不断提高;工厂里的生产线一般包括一个或多个可变速的电机传动装置,用于大功率传送带、机械手、桥式吊车、钢材扎制生产线以及塑料和合成纤维生产线等; 50 岁月以前,全部这些应用都需要使用直流电机传动,沟通电机由
4、于其固有的以同步或几乎同步于电源的频率运行,所以难以真正的调剂或平滑的转变速度;然而,直流传动存在的诸如运行中产生火花、对环境要求较高、电刷易于磨损、爱护麻烦等等的自身结构上的问题促使人们不断寻求更好的解决问题的方法;一般来说,沟通传动与相当的直流传动相比通常有价格方面的优势,而且具有较少爱护、较小的电机尺寸和更高的牢靠 性;然而对这些传动系统可利用的掌握敏捷性是特别有限的,而且它们的应用主要局限在风机、泵和压风机等应用方面,其速度只需要粗略调剂而对暂态响应和低速特性没有严格要求;用于机床、高速电梯、测功器、矿井提升机等的传动装置,有更加复杂的要求,而且必需供应答应调剂多个变量的敏捷性,例如速
5、度、位置、加速度和转矩等;这样的高性能应用,一般在速度闭环下要求高速段保持高于0.5% 的调速精度和至少20: 1 的宽调速范畴, 以及高于 50rad/s的快速暂态响应;以前,这样的传动装置几乎全部是直流电机的应用领域,并依据详细应用的需要配置各种结构的AC-DC变换器;然而,采纳适当掌握的感应电动机传动在高性能应用上已赛过直流传动,并且沟通传动更加广泛的应用于运算机外围设备的传动、机床和电动工具、机器人和自动装置的传动、电动汽车和电动火车传动等等;经过近三十年的进展,沟通调速电气传动已上升为电气调速的主流, 正在越来越广泛的领域取代传统的直流调速传动;其中变频调速是沟通电机调速中进展最快、
6、最活跃的一支;它以其优异的调速和起、制动性能,高效率、高功率因数和节电成效及其它很多优点而被国内外公认为最有进展前途的调速方式,成为现代调速传动的主流;在冶金、交通、机械、电子、石油化工、纺织、制药、造纸、家用电器、电力牵引等工业领域得到了广泛的应用,产生了庞大的经济效益;同时变频调速传动系统无论在性能、装置体 积、设备爱护仍是在节能乃至环保等方面也都表达了庞大的优势;欢迎下载精品学习资源1.2 课题讨论的主要意义电机变频调速运行状态监测对于提高电机运行的牢靠性和安全性具有重要意义;本课题对沟通电机转速和电流的监控目的在于爱护电机装置的安全,对转速和电流分别用传感器来监测,利用编码器来对电机转
7、速进行脉冲计数,然后把脉冲信号传送到PLC ,通过 SPD 的指令编程,把脉冲转换成转速来显示,在上位机上监控转速;用电流互感器对电流进行监测,在测量大的交变电流时 ,为便于二次外表测量需要转换为比较统一的电流,能有效的爱护电动机,初级绕组接在电路中,次级绕组接到FX2N-4AD模块中, 把电流模拟量传送到FX2N-4AD模块中,把模拟量转换成数字量在上位机上来分析电流的情形;本课题中用PLC 的开关量掌握变频器,把信号发送给变频器,使电动机进行变频调速度,给电机加减负载,在运算机上可观看电流和转速情形; 变频器变频调速在电气传动系统中占据的位置日趋重要,已获得庞大的节能 成效;三菱变频器电源
8、主电路均采纳沟通-直流 - 沟通方案;设计一套沟通电机变频调速试验系统,通过该系统的使用,我们能够娴熟把握三菱变频器,三菱PLC ,功能模块以及编码器和互感器的用法和原理,能够自己动手的过程中去明白它们的特点,通过对试验的接线和调试,能够熟识并把握PLC 的编程,变频器的参数设定,明白电动机的机械特性,从而能综合运用各种相关的学问;欢迎下载精品学习资源2系统方案论证2.1沟通电机变频调速试验系统的构成本系统由小型异步电动机,三菱动器,编码器,互感器,上位机组成;微型异步电动机介绍PLC及其模块,三菱变频器,磁粉制本试验系统所用的微型异步电动机的型号和基本参数如下:型号: YS-6324W额定功
9、率: 250W额定电压 :380v最大电流不超过0.87A额定频率: 50HZ额定转速: 1400变频器介绍1 ) 本试验系统所使用的是三菱FR-D720变频器变频调速的优点:调速范畴宽,可以使一般异步电动机实现无级调速;启动电流小,而启动转矩大;启动平滑,排除机械的冲击力,爱护机械设备;对电机具有爱护功能,降低电机的修理费用;具有显著的节电成效;通过调剂电压和频率的关系便利地实现恒转矩或者恒功率调速; 目前,变频调速己经成为异步电动机最主要的调速方式,在很多领域都得到了广泛的应用:而且随着一些新的沟通电机调速理论如:矢量掌握和直接转矩掌握)和现代电力电子技术IGBT 、IPM 、PIC )以
10、及高效的处理器 如: DSP )等相关技术的进展,它将在很长一段时间内主导电气传动领域,并向更高性能、更大容量以及智能化方向进展;欢迎下载精品学习资源2 ) 变频器的构成:图 2-1 变频器的构成变频器的作用是通过转变电源的频率来转变电机的转速,也就是通常所说的变频调速;变频器分为交直交和交交变频两大类;目前交直交变频使用比较广泛,下面简洁就介绍其工作原理;它由整流器、中间滤波环节、逆变器三部分组成;变频器主要由整流沟通变直流)、滤波、再次整流 直流变沟通)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的;可编程掌握器介绍 有继电器或晶体管输出, 最多可扩展到256 点; 內置有 8K 步 R
11、AM 最多可扩展到 16K 步可选用储备卡盒, 有 RAM,EPROM和 EEPROM ; FX2N系列 PLC的有以下特点:超高速的运算速度, 0.08微秒,比 FX2的 0.48 微秒快六倍,容量极大8K步 最大 16K 步,比 FX2 大四倍;机体小型化比FX2 小 50% ;兼容 FX2 的编程设计;备有多种不同的FX2N 扩展单元及特别模块;欢迎下载精品学习资源2) 电源规格:图 2-2 电源规格欢迎下载精品学习资源3 ) PLC 外部接线:图 2-3 PLC外部接线4 ) PLC 的基本结构PLC由中心处理单元,储备器,输入单元,输出单元,电源五部分组成;其结构框图如下图2-4 、
12、2-5 所示;图 2-4 PLC结构简化框图欢迎下载精品学习资源图 2-5 PLC的硬件结构图PLC 除上述部格外,随机型的不同仍有多种外部设备,其作用是帮忙编程,实现监控以及网络通讯,常用的外部设备有编程器,打印机,盒式磁带录音机,运算机等;5 ) PLC 的特点 牢靠性高; 掌握功能强; 编程便利,易于使用; 使用于恶劣的工业环境,抗干扰才能强; 具有各种接口,与外部设备连接特别便利; 采纳积木式结构或模块式结构,具有较大的敏捷性和可扩展性,扩展敏捷便利; 修理便利; PLC 上有 I/O 指示灯 LED ),哪个 I/O 元件有故障,一目了然; 可依据生产工艺要求或运行情形,随时对程序进
13、行在线修改,不用更换硬接线,敏捷性大,适应性强;6 ) PLC 的应用领域及将来展望目前, PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化消遣等各个行业,使用情形大致可归纳为如下几类: 开关量规律掌握 运动掌握欢迎下载精品学习资源 闭环过程掌握 数据处理 通信及联网21 世纪, PLC 会有更大的进展;从技术上看,运算机技术的新成果会更多地应用于可编程掌握器的设计和制造上,会有运算速度更快、储备容量 更大、智能更强的品种显现;从产品规模上看,会进一步向超小型及超大型 方向进展;从产品的配套性上看,产品的品种会更丰富、规格更齐全,完善 的人机
14、界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业掌握场合的需求;从市 场上看,各国各自生产多品种产品的情形会随着国际竞争的加剧而打破,会 显现少数几个品牌垄断国际市场的局面,会显现国际通用的编程语言;从网 络的进展情形来看,可编程掌握器和其它工业掌握运算机组网构成大型的控制 系 统是 可编 程控 制器 技 术 的 进展 方向 ; 目 前的 运算 机集 散控 制 系 统DCSDistributedControlSystem )中已有大量的可编程掌握器应用;相伴着运算机网络的进展,可编程掌握器作为自动化掌握网络和国际通用网络的 重要组成部分,将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用;模拟量输入 /输
15、出模块及其应用现代工程掌握工程中,仅仅使用PLC 的 I/O 模块,仍不能完全解决工程上的一些实际问题;因此,PLC 成产厂家开发了很多特别功能模块,如模拟量输入模块、模拟量输出模块、高速计数模块、PID 过程掌握调剂模块、定位掌握模块、专用通信模块等;有了这些模块与PLC 主机一起连接起来,就可以构胜利能完善、可满意各种工程要求的掌握系统单元,使得PLCD的应用范畴越来越广泛;模拟量输入模块A/D 模块)是把现场连续变化的模拟信号转换成适合PLC 内部处理的数字信号;输入的模拟信号经运算放大器放大后进行A/D 转换,再经光电藕合器为PLC 供应肯定位数的数字信号;模拟量输入模块 FX2N-4
16、AD:FX2N-4AD为 4 通道 12 位 A/D 转换模式,它可以将模拟电压或电流转换为最大辨论率为12 位的数字量,并以二进制补码方式存入内部16 位缓冲寄存器中,通过扩展总线与FX2N 基本单元进行数据交换; FX2N-4AD的设置步骤:欢迎下载精品学习资源图 2-6 FX2N-4AD的设置步骤 FX2N-4AD技术指标:图 2-7 FX2N-4AD技术指标欢迎下载精品学习资源2.2电气系统图及系统接线图2.3.1电气系统图图 2-8 电气系统结构图欢迎下载精品学习资源2.3.2系统接线图图 2-9 系统接线图图 2-8是沟通异步电动机变频调速试验系统PLC 程序设计的电气系统原理图,
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