电气传动控制系统buzt.docx

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1、电气传动控制系统内容摘要要随着自动动化技术术的飞速速发展 ，电气气传动控控制系统统也日新新月异，电气传动控制系统的概念从出现以来，电气传动控制系统又有了新的发展。电气传动控制系统是近年来引起人们很大兴趣的一个领域：它的研究目标是用机器，通常为传动控制系统、电脑等，尽可能地代替人的体力活动，并且争取在这些方面最终改善并超出人的能力；其研究领域及应用范围十分广泛、例如，自动控制、人工智能、PLC控制系统、智能机器人等等。电气传动控制系统的研究是通过他的原理及其应用而为人类社会的进步作出贡献。关键词：传动控控制，自动控控制，PLCC控制，智能控控制，信息化化，电气传传动，数字控控制。目录内容摘要要2

2、前言441 电气气传动控控制系统统的研究究与应用用61.1 电气传传动自动动控制系系统优化化设计方方法研究究概述61.2 信息化化时代的的电气传传动技术术81.3 交流传传动在我我国的应应用和展展望1222 电气气传动控控制与PPLC控控制系统统的应用用142.1 利用PPLC控控制的自自动配料料系统1142.3 PLCC控制系系统与智智能化中中央空调调193 电气气传动控控制系统统在具体体实际生生活的应应用2333.1人人工智能能在电气气传动中中运用的的进展2233.1 起重机机电气传传动的设设计2443.2电电梯传动动控制系系统274 电气气传动控控制系统统的结论论325 参考考文献333

3、前 言电气传动动控制系系统通常常由电动动机、控控制装置置和信息息装置33部分组组成。电电气传动动关系到到合理地地使用电电动机以以节约电电能和控控制机械械的运转转状态(位置、速速度、加加速度等等)，实实现电能能-机械械能的转转换，达达到优质质、高产产、低耗耗的目的的。电气气传动分分成不调调速和调调速两大大类，调调速又分分交流调调速和直直流调速速两种方方式。不不调速电电动机直直接由电电网供电电，但随随着电力力电子技技术的发发展这类类原本不不调速的的机械越越来越多多地改用用调速传传动以节节约电能能(节约约15%200%或更更多)，改改善产品品质量，提提高产量量。在我我国600%的发发电量是是通过电电

4、动机消消耗掉的的，因此此调速传传动是一一个重要要行业，一一直得到到国家重重视，目目前已有有一定规规模。近年年来交流流调速中中最活跃跃、发展展最快的的就是变变频调速速技术。变变频调速速是交流流调速的的基础和和主干内内容。上上个世纪纪变压器器的出现现使改变变电压变变得很容容易，从从而造就就了一个个庞大的的电力行行业。长长期以来来，交流流电的频频率一直直是固定定的，变变频调速速技术的的出现使使频率变变为可以以充分利利用的资资源。我国国电气传传动产业业始建于于19554年，当当时第一一批该专专业范围围内的学学生从各各大专院院校毕业业，同时时在机械械工业部部属下建建立了我我国第一一个电气气传动成成套公司

5、司，这就就是后来来的天津津电气传传动设计计研究所所的前身身。我国国电气传传动与变变频调速速技术的的发展简简史见表表1。现现在我国国已有2200家家左右的的公司、工工厂和研研究所从从事变频频调速技技术的工工作。当前世界界上正处处于信息息化的时时代，而而我国工工业化尚尚未完成成，以信信息化带带动工业业化是我我们的重重要任务务。电气气传动是是工业化化的重要要基础。正正如人体体，信息息技术好好比大脑脑和神经经，生产产机械好好比四肢肢，电气气传动则则是牵动动四肢运运动的肌肌肉与骨骨骼，大大脑再聪聪明，如如果肌肉肉与骨骼骼不灵，人人体也只只能瘫痪痪。当然然电气传传动也要要适合信信息化时时代的需需要而发发展

6、。信信息化时时代的电电气传动动技术包包含三方方面的主主要内容容：（11）数字字控制和和数据通通信成为为电气传传动控制制的主要要手段，（22）电力力电子变变换器是是信息流流与物质质/能量量流之间间必需的的接口，（33）可控控交流电电气传动动逐步取取代直流流传动已已经成为为不争的的事实。1 电气气传动控控制系统统1.1 电气传传动自动动控制系系统优化化设计方方法研究究概述电气传动动系统又又称电力力拖动系系统,是是以电动动机作为为原动机机的机械械系统的的总称。其其目的是是为了通通过对电电动机合合理的控控制,实实现生产产机械的的起动,停止,速度、位位置调节节以及各各种生产产工艺的的要求。随随着技术术的

7、进步步及社会会对环保保、节能能要求的的日渐严严格,电电气传动动系统在在社会各各方面的的使用越越来越广广泛。如如何优化化、设计计电气传传动系统统,以实实现更低低廉的成成本、更更好的性性能就具具有十分分重要的的意义。 近年来来许多新新理论新新策略应应用于电电气传动动系统中中,并获获得了良良好的效效果。但但对大部部分系统统而言,其基本本的闭环环控制结结构、利利用调节节器对控控制对象象进行校校正以使使系统符符合要求求的方法法基本未未变。所所以,我我国电气气传动系系统设计计领域的的权威专专家陈伯伯时教授授总结出出的调节节器的“工程设设计方法法”,目前前在实际际设计中中仍然是是主流设设计方法法。如何何设计

8、出出优秀的的调节器器依然是是电气传传动系统统优化设设计的主主要内容容。因此此借鉴了了“工程设设计方法法”的基本本思想,以电气气传动系系统的优优化设计计为目的的,在现现有的调调节器“工程设设计方法法”基础上上,采用用其采用用少量典典型系统统、分步步设计的的基本设设计思路路,以系系统闭环环幅频特特性峰值值、调节节时间最最小为最最优化原原则,分分别针对对典型、型系统统研究出出一套更更能满足足实际工工程需要要的设计计方法。并并总结出出了便于于设计者者使用的的参数、性性能指标标值计算算公式及及图表。针针对交流流电机矢矢量控制制系统鲁鲁棒性差差的问题题则进行行了研究究并提出出了优化化方案。 利用MMATL

9、LAB编编程和SSIMUULINNK仿真真对所设设计的系系统进行行验证,结果表表明针对对典型、型系统统的设计计方法所所设计出出的系统统性能指指标及设设计灵活活性均好好于“工程设设计方法法”;针对对典型型系统统的设计计方法则则是“工程设设计方法法”所未涉涉及而又又实际需需要的,故填补补了“工程设设计方法法”的空白白;在交交流电机机矢量控控制系统统中引入入复合磁磁链观测测器及双双层模糊糊控制器器后,系系统的鲁鲁棒性及及性能得得到了提提高。1.2 信息化化时代的的电气传传动技术术当当前世界界上正处处于信息息化的时时代，而而我国工工业化尚尚未完成成，以信信息化带带动工业业化是我我们的重重要任务务。电气

10、气传动是是工业化化的重要要基础。正正如人体体，信息息技术好好比大脑脑和神经经，生产产机械好好比四肢肢，电气气传动则则是牵动动四肢运运动的肌肌肉与骨骨骼，大大脑再聪聪明，如如果肌肉肉与骨骼骼不灵，人人体也只只能瘫痪痪。当然然电气传传动也要要适合信信息化时时代的需需要而发发展。信信息化时时代的电电气传动动技术包包含三方方面的主主要内容容：（11）数字字控制和和数据通通信成为为电气传传动控制制的主要要手段，（22）电力力电子变变换器是是信息流流与物质质/能量量流之间间必需的的接口，（33）可控控交流电电气传动动逐步取取代直流流传动已已经成为为不争的的事实。 当前，世界这艘航船正行驶在信息化的海洋中，

11、信息技术已成为推动生产力发展的重要动力。我国在生产力特别是科学技术方面总体上虽然还比较落后，但在党中央的英明领导下，正迎头赶上信息化的浪潮，信息产业及其应用正在蓬勃发展，成为覆盖现代化建设全局的战略举措。然而，许多先进的工业国家是在完成了工业化的历史任务后向信息化的时代迈进的，他们开发信息产业具有雄厚的基础。而我国还是以农业为主的国家，根据去年第5次人口普查的统计，乡村人口还占总人口的63.91%,我国的工业化尚未完成，基础工业还比较薄弱。所以必须在发展信息化的同时，特别强调“以信息化带动工业化”，才能“发挥后发优势，实现社会生产力的跨越式发展”（中共中央十五届五中全会公报）。 所谓电气传动，

12、是指用电动机把电能转换成机械能，去带动各种类型的生产机械、交通车辆以及生活中需要运动的物品。自从人类发明并掌握各种机械帮助自己劳动以来，就需要有推动机械的原动力，除人力本身外，最初使用的是畜力、水力和风力，后来又发明了蒸汽机、柴油机、汽油机，19世纪才发明电动机。由于（1）电机的效率高，运转比较经济，（2）电能的传输和分配比较方便，（3）电能容易控制，因此现在电气传动已经成为绝大部分机械的传动方式，成为工业化的重要基础。 在信息化浪潮中，信息技术带动着先进生产力的发展，这是无可争辩的事实。因此，人们多热中于通信、计算机以及软件等行业，电气传动技术多少有些受到冷淡。但必须注意的是，电气传动是工业

13、化的重要基础，信息本身并不能直接让机器转动，信息技术必须通过电气传动才能带动工业化。正如在人体中，信息技术好比是大脑和神经，生产机械好比是四肢，电气传动则是牵动四肢运动的肌肉与骨骼。大脑再聪明，如果肌肉和骨骼不灵，人体也只能是瘫痪的。当然，电气传动技术也必须在信息技术的推动下，适应信息化时代的需要而向前发展，才能真正成为以信息化带动工业化的关键环节。 1 数字控制和数据通信成为电气传动控制的主要手段 最早的自动控制手段是机械控制，后来逐步让位于电气控制和电子控制。近代的电气传动控制手段几乎都是电子控制，常用的电子控制方法有两种：模拟控制和数字控制。自20世纪70年代以来，体积小、耗电少、成本低

14、、速度快、功能强、可靠性高的大规模集成电路微处理器已经商品化，把电子控制推上了一个崭新的阶段，以微处理器为核心的数字控制（简称微机数字控制）成为现代电气传动系统控制器的主要形式。目前，常用的微处理器有：单片机（SCP）、数字信号处理器(DSP)、精简指令集计算机(RISC)和包含微处理器的高级专用集成电路(ASIC)。 由于计算机除一般的计算功能外,还具有逻辑判断和数值运算的能力，因此数字控制和模拟控制相比有两个突出的优点：（1）数字控制器能够实现模拟控制无法实现的各种比较复杂的控制策略，（2）数字控制系统能够完成故障的自诊断，提高诊断过程的智能化。 2 电力电子变换器是信息流与物质/能量流之

15、间必需的接口 电力电子技术是信息流与物质/能量流之间的重要纽带，如果没有电力电子变换，没有弱电控制强电的接口，则信息始终就是信息，不可能真正用来控制物质生产。现在，电力电子技术的发展正处于壮年期，新的电力电子器件和变换技术仍在不断涌现出来。 电力电子器件的发展已经经历过三个平台：（1）晶闸管（SCR）,（2）GTR和GTO，（3）IGBT。目前，市场上能够广泛供应的IGBT其电压和电流容量有限，一般只够中、小容量的低压电气传动使用。容量再大时，还得采用GTO，而GTO的可靠性总是不能令人满意的。于是世界上很多电力电子企业和研究所都在努力开发新型的高压功率开关器件，已经问世的有IGCT,IEGT

16、以及3300-6000V的IGBT等，可供中压、大容量电气传动使用。电力电子器件的进一步发展方向是；模块化和集成化、高频化、改善封装、采用新材料（如SiC）等。 在电力电子变换器中，用于控制直流电机的主要是由全控器件组成的斩波器或PWM变换器，以及晶闸管相控整流器。用于控制交流电机的主要是变压变频器，其中中、小容量的多为PWM变换器。常用的交流PWM控制技术有： （1）基于正弦波对三角波脉宽调制的SPWM控制； （2）基于消除指定次数谐波的HEPWM控制； （3）基于电流滞环跟踪的CHPWM控制； （4）电压空间矢量控制（SVPWM控制），或称磁链轨迹跟踪控制。 在以上4种PWM变换器中，前两

17、种是以输出电压接近正弦波为控制目标的，第3种以输出正弦波电流为控制目标，第4种则以被控电机的旋转磁场接近圆形为控制目标。显然第4种的效果最好，而且是直接控制功率器件的开关状态，算法简单，故应用最广。 随着电力电子变换器的日益普及，谐波和无功电流给供电电网造成的“电力公害”越来越值得重视。解决这个问题的办法有二：（1）采用有源滤波和无功补偿装置，（2）开发“绿色”电力电子变换器。后者要求功率因数可控，各次谐波分量小于国际和国家标准允许的限度，显然这是一种治本的办法。 目前已经应用的绿色变换器有：双PWM交-直-交变换器、多单元串联的中压变换器、多电平中压变换器等。受到普遍重视还在开发的有：交-交

18、矩阵式变换器，它具有输入电流和输出电压都接近正弦波、能量传输可逆、可省去直流滤波电容等优点，但主电路略嫌复杂，如果能成功地开发出双向IGBT模块，则结构可大为简化。 3 可控交流电气传动逐步取代直流传动已经成为不争的事实 直流电气传动和交流电气传动在19世纪先后诞生。在20世纪大部分年代里，鉴于直流传动具有优越的可控性能，高性能可调速传动一般都用直流电机，而约占电气传动总容量80%的不变速传动则采用交流电机，这种分工在当时已成为举世公认的格局。直到20世纪70年代，由于采用电力电子变换器的高效交流变频传动开发成功，结构简单、成本低廉、工作可靠、维护方便、效率高、转动惯量小的交流笼型电机进入了可

19、调速领域，一直被认为天经地义的交直流传动按调速分工的格局终于被打破了。此后，交流调速传动主要沿着下述三个方向发展和应用：（1）一般性能的节能调速和工艺调速，（2）高性能交流调速系统，（3）特大容量、极高转速的交流传动。 交流电机主要分异步电机和同步电机两大类。异步电机调速传动种类繁多，以其转差功率的去向来区分有三大类：（1）转差功率消耗型调速如降电压调速、绕线电机转子串电阻调速；（2）转差功率回馈型调速如绕线电机串级调速、内馈斩波调速、双馈调速；（3）转差功率不变型调速如变压变频调速、变极对数调速。各种调速方法各有其用途，目前应用最普遍的是笼型转子电机变压变频调速。同步电机没有转差功率，故其调

20、速只能是转差功率不变（恒等于0）型的，只能靠变压变频调速。开关磁阻电机是一种特殊型式的同步电机，有其独特的比较简单的调速方法。1.3 交流传传动在我我国的应应用和展展望一 我国国变频技技术应用用现状国国内变频频调速技技术经过过十多年年的应用用推广 , 得得到了飞飞速发展展 。变变频器己己广泛应应用于国国民经济济的各个个行业。 促进了了节能改改造, 极大地地提高了了我国工工业电气气传动水水平。但但推进的的力度 还不够够 , 变频器器应有的的潜能还还远没有有充分发发挥出来来 。119977 年统统计全国国需进行行调速改改造的变变频器市市 场大大约有115000亿元人人民币 ( 不不包括后后来新增增

21、的需调调速设备备 ), 但到到 20001 年 , 改造造不到110%( 包括括高效节节能电机机的使用用在内 ) 。距距离国家家 电机系系统节能能计划 投投资5000 亿亿元进行行发展 的要求求相距甚甚远。这这里有我我国电网网结构问问题, 耗能大大, 浪浪费多的的电机设设备多集集中在大大型企业业, 主主要是那那些高压压电风机机与水泵泵上 , 据有有关资料料统计报报道 , 我国国风机、水水泵、空空气压缩缩机总数数 大约约 42200 万台 , 装装机容量量约 11.1 亿万千千瓦。然然而实际际情况大大多是大大马拉小小车、无无论轻载载重 载载都以一一种恒速速的方式式运行。实实际工作作效率只只有 6

22、60-440%, 损耗耗电能占占总发电电量的 40% 。多多数 情情况 , 设备备不能跟跟随工作作状况的的变化及及时调整整运行设设备的速速度, 造成电电能浪费费 , 生产成成本提高高, 效效益降低低, 甚甚至造成成环境污污染。其其原因包包括技术术，电网网，资金金和认识识等问题题。变频频调速技技术的应应用和推推广，在在工业生生产中无无非是解解决两大大问题：一是节节能，二二是改善善生产过过程。与与此相对对应的更更多的是是低压供供电变频频器的需需求。除除去低压压供电的的小功率率风机泵泵类以外外，还有有许多行行业要求求变频器器不仅具具有很好好的速度度控制精精度，还还要有快快速的，精精确的力力矩控制制性

23、能。比比如金属属加工行行业中的的带材轧轧制过程程，线材材轧机，拉拉丝机械械，铣面面，纵剪剪，复合合加工，连连铸连轧轧，酸洗洗，矫直直，剪切切等等。这这些工艺艺过常常常要求多多台电机机之间要要有精确确的速度度配合，或或是要求求力矩能能快速的的跟随负负载的变变化而变变化。这这些特性性同时也也是造纸纸行业，纺纺织印染染行业，化化纤行业业，橡塑塑行业，印印刷，包包装，胶胶片制备备和涂布布等等行行业所需需要的。上述各类加工过程，其产品的质量和产量除和加工机械有关外，还依赖于电气传动设备以及电气系统的构成水平。还有一些对控制要求特殊的应用，比如提升机应用。提升机广泛的用于沿海沿江的港口码头，集装箱集散地，

24、工矿企业，电站航天造船等大型设备的安装场合。他不仅要有精确的速度控制特性，还要有极好的力矩控制特性。力矩控制的精确度和响应快慢是衡量电气传动技术的重要指标。因为这一类纯位势负载的特性是被提升物一旦离开地面便没有了依托，物体在悬空状态下的升降或停住完全靠电气传动进行控制，起安全保护作用的抱闸的开闭必须精确控制，且传动必须能记忆提升力矩，以配合抱闸的开闭实现无跳变的速度控制过程，避免溜车造成的损害。有与此类似要求的应用场合还有电梯，立体仓库的物料运输机，高炉的卷扬机等设备。满足这类应用场合要求的传动设备就不是简单的通用变频器能完成的了。除要求电气设备的硬件有过硬的可靠性外，还要有特殊的专用软件，专

25、门适合这类负载的全部控制需要：提升过程中的速度力矩控制要求，力矩记忆，抱闸控制，全程的速度力矩跟踪，校验，监视。岸机的稳定性监视和限制。在这类应用中，ABB公司具有标准的产品系列和专用软件。在世界各国的海港，集装箱码头，应用极其普遍。小容量的应用场合也有其他品牌在使用，比如安川公司的产品。特殊应用中的另一大类是张力控制。张力控制的只要应用对象是卷取机，卷取机是卷取各种成品或半成品的生产机械设备 , 一般都是处于生产线最后一道工序 , 卷取设备的机械和电气性能 , 直接影响着成品或半成品的质量 , 因之是关键性设备之一 。 同时卷取的过程还与前几道工序之间 有密切的联系 , 例如速度的同步性 ,

26、 速度的精度、速度的稳定性等 。而卷取的工艺过程又有它的特殊性 。 为此无论机械设备、电气控制、传动系统等都是比较复杂的 。卷取的失误，在最后一道工序中产生废品，肯定会造成前功尽弃的局面 , 所以他也是关键性设备 , 卷取设备投资较贵的是电气传动控制系统 , 他必须结合被卷取的物料特性 , 厚薄程度 , 物料强度 , 延伸率弹性变形量 , 物料的允许公差 , 卷取物料的直径变动量、重量、卷取速度等诸多因素综合考虑。对不同行业，不同物料的卷取有各种不同的控制方法和于段 , 既要保证卷取的质量又要尽可能减少设备的投资。二 交流变频调速器的类型采用变频的方法，作为交流异步机的供电电源，实现对电机的转

27、速控制，达到节能或改善工艺的目的，大约已有40年的历史了。随着电力电子技术和微电子技术的展，变频器的理论和产品水平也在飞快的发展。从60年代末到90年代，变频器的控制方法经历了几次大的发展变化。大概经历了三个阶段，每一个阶段，技术上都有一个突破性的进展，推出一个更先进的控制原理。每一类都有很大的应用市场，延续至今，形成三类控制原理并存的局面。第一类是70年代以恒压频比控制方式为理论基础的变频调速。它可以做成转速开环变频调速方式，也可以做成转速闭环调速方式。转速开环变频调速系统在恒压频比控制的基础上，为了改善电机的低速力矩特性，增加了变频器低频段的电压补偿的协调控制 , 为了改善电机的速度特性的

28、硬度，增加了转差补偿控制。虽然其结构简单 , 成本较低 , 但调速系统静、动态性能不高 。为了改善性能，继开环系统的基础上，软件里加入了 PI 型转速调节器 , 力图使转速无静差 , 改善稳态性能。在动态过程中 , 转速调节器饱和 , 系统能以最大转矩 Tm 加减速 , 保证了在允许条件下的快速性、加减速的平滑性 , 系统也容易稳定。然而这类基本型转差频率控制是从异步电机稳态等值电路和稳态转矩公式出发的 , 保持磁通恒定 的结论只在稳态情况下成立。电流调节器只控制了定子 电流的幅值 , 并未控制其相位 , 其动态性与理想的闭环控制指标仍存在一定的差距。这类变频器常用于风机、水泵类节能型调速系统

29、或对速度的动态指标要求不高的简单机械传动上。第二类矢量控制型变频器出现于80年代它是基于“ 感应电机磁场定向控制原理”, 和矢量系的 坐标变换 原理, 经过不断改进和完善 , 形成的一类高性能的矢量控制变频调速系统。其基本思想是通过矢量变换和磁场定向 , 实现定子电流转矩分量与励磁分量的解耦 , 得到类似直流电机的动态数学模型 , 然后模拟直流电机进行控制 , 获得良好的静、动态性能。 继而出现的转差型矢量控制 , 进一步简化系统结构 , 使之进一步实用化。虽然理论上采用直接转子磁链定向最为理想，但是由于转子磁链直接检测相当困难 , 只能利用转子磁链模型进行磁场定向 , 而电机运行状态的变化以

30、及参数的变化势必会影响转子磁链模型的精确性 , 进而影响系统的静、动态性能。为了使磁场定向准确且对电机参数变化不敏感 , 可以通过参数辨识、参数自适应等方法，提高系统的鲁棒性。由于这类变频器采用了矢量控制技术，依靠计算机的快速数据处理能力，将一个连续的电流量经过坐标变换分解成无数对离散的、空间上互相垂直的两个电流分量 , 按 照磁场和其正交的电流乘积就是转矩这一原理 , 将定子电流分解成建立磁场的励磁分量和与磁场正交的产生转矩的转矩分量 , 然后分别进行各自的闭环控制 , 就象直流电动机可以分别对励磁和电枢电流进行控制一样 , 从而使得普通的交流电动机得到如同直流电动机的控制规律和动态性能。矢

31、量控制变频器已广泛的应用到工业领域的各个行业中了。从控制角度看，矢量控制的变换机理需要用测速元件，以测量转子的瞬时状态来确定转子磁链的位置。从应用角度看，要提高传动系统的控制精度，就需要精确测量转子的转速，构成速度闭环控制 。但速度传感器安装要求高 , 机械调试工作量大 , 由于场地及空间的限制 , 有些装置不允许安装速度传感器 , 于是近些年，许多公司纷纷推出无速度传感器的高性能交流调速系统。它正能弥补这些不足之处。无速度传感器的初始方法是实时检测定子电压和电流 , 再依据电机模型对转速直接进行估算 , 用估算的值作为内部速度反馈量，完成高精度的速度控制。因此提高转速估算精度是该系统的关键。

32、第三类是采用目前最先进的变频控制理论DTC构成的交流传动。DTC变频器由ABB公司于上世纪90年代推出。它的控制思路简单明了，控制性能卓越，几乎达到了交流异步电机调速的完美程度。很快深入到工业应用的各个领域。它摈弃了大量的矢量控制中坐标系变换的计算，直接以电机的磁场和力矩为目标进行控制，系统原理简单明确。理论和实践都证明了异步电动机接受了变频器馈入的 SPWM 电压后 , 在定子绕组中得到的是连续的正弦电流 , 且三相正弦电流在三相定子绕组中会产生圆形的旋转磁场 , 从而产生恒定的电磁转矩。反过来 , 如果用跟踪圆形旋转磁场的方法来控制定子绕组输入端的脉宽调制电压 , 形成反馈、闭环控制 ,

33、那么效果会比输入 SPWM 电压更好。这就是“ 电压空间矢量控制 ” 思想，亦称 “ 磁链跟踪控制 ”。DTC控制着眼于定子侧的磁链为被控对象，极大的简化了矢量控制中的坐标变换计算。某一时刻的电压空间矢量决定了该时刻的磁链空间矢量，每一个磁链空间矢量都要根据前一个矢量的位置单独计算，由此形成的PWM输出，就时时刻刻反映着电机的实际力矩。因为数据从采集到运算完输出，仅经过25微妙，所以变频器的力矩可以快速的跟随负载的变化而变化，始终保持转速为给定值。PWM脉冲经过优化后在取控制逆变桥，进一步改善了速度控制过程中的指标。精确的电机模型直接输出电机速度值，作为反馈量，使交流异步机调速系统也具有象直流

34、机一样的双闭环调节过程，使交流调速达到了目前的最高控制水平。现在各厂商为了适应市场的需求，都在不断完善产品的控制性能和规格容量。其中ABB公司的变频调速产品在控制原理方面涵盖了上面提到的三个类别。有性能最好的DTC控制的，有现在市场大量存在的无传感器磁通矢量控制的，还有恒压频比控制的。他们被分别定义为工业应用级，标准应用级，OEM应用级和一般机械配套级。根据不同的系列，功率可以从0.12KW，大到2.7MW。电压可以从220V三相到4160V三相。其性能几乎可以满足当前工业应用中绝大多数的需求。此外，还有一些国外知名品牌，虽然没有DTC变频器，但矢量控制型变频器应用的范围也是很大的。2 电气气

35、传动控控制与PPLC控控制系统统的应用用2.1 利用PPLC控控制的自自动配料料系统1.1基基于PLLC控制制的自动动配料系系统通过过在配料料系统中中引入数数据自动动采集、监监控以及及变频、组组态技术术，建立立以PLLC为控控制核心心的自动动配料系系统，能能够实现现对配料料成分进进行精确确计量的的同时，为为最终产产品的生生产效率率与质量量提供了了保障。 作作为精细细化工生生产过程程中最为为重要的的工业环环节，配配料工序序的效率率直接决决定了产产品的品品质与质质量。传传统工艺艺下的配配料工序序不仅效效率低下下，且通通过人工工配料的的操作方方式精度度极其有有限，因因而严重重制约了了最终产产品的质质

36、量。可编程控控制器（PPLC）的的核心微微处理器器，通过过将计算算机技术术与传统统的继电电器控制制系统有有机结合合起来，能能够实现现高度灵灵活、高高可靠性性的工业业控制。为为了进一一步提高高设备的的自动化化程度，越越来越多多的企业业将PLLC技术术应用于于其工厂厂设备中中。通过过对原有有配料系系统的技技术改造造，引入入配料系系统的数数据自动动采集、监监控以及及变频、组组态技术术完善并并改进自自动配料料系统机机构11。在在此基础础上，实实现了称称重、配配比、流流量控制制以及故故障检测测与报警警的自动动化，结结合友好好人机控控制界面面，在对对配料成成分进行行精确计计量的同同时，为为最终产产品的生生

37、产效率率与质量量提供了了保障。1自动动配料系系统的主主要功能能模块及及其原理理本文的研研究对象象将通过过采取PPLC以以及变频频调速技技术，结结合组态态软件技技术对传传统的配配料系统统进行技技术升级级。这里里，传统统的模拟拟控制方方式将被被数字处处理的方方式所取取代，封封闭式鼠鼠笼电机机由可编编程控制制器控制制变频器器进行拖拖动22。通通过组态态软件技技术定制制系统的的控制平平台，并并控制原原辅料经经过传送送带进入入配料系系统。1.1电电子皮带带秤及其其称重原原理 在配料料系统中中，电子子皮带秤秤将通过过皮带将将系统需需要的物物料进行行称重，并并按照预预先设定定的比率率与流量量，将其其运送到到

38、相应的的功能模模块。电电子电子子皮带秤秤是配料料系统的的主要组组成部分分，不仅仅能够用用于各种种规则物物体的称称重，同同时也能能够实现现对散装装配料的的传输与与称重。 为为电子皮皮带秤的的基本结结构原理理图，由由图我们们可以看看出，物物料在其其上的传传输方向向是自左左向右，依依次经过过落料区区、称重重去以及及出料区区。由于于皮带自自身也存存在一定定重量，这这样在称称重传感感器上就就会有一一个预加加载的力力。在未未加入任任何物料料的时候候，称重重传感器器上的预预加载以以及配重重块与皮皮带作用用于称重重托辊上上的力相相互平衡衡。这样样，便形形成了电电子皮带带秤的称称重零点点，所有有的称重重任务均均

39、是在此此基础上上进行的的。1.2 流量控控制的实实现流量控制制就是通通过控制制在一定定时间内内经皮带带运送的的物料总总量，其其一般计计算方式式为流经经皮带的的物料总总量与时时间的比比值。实实际上，电电子皮带带秤通过过脉冲信信号来对对物料进进行流量量的采样样。由计计算机设设定的计计数器会会定时采采样，并并测算物物料所经经过的距距离，通通过这一一程序，我我们可以以得到流流量的瞬瞬时值。在确定了了瞬时流流量以及及系统对对流量的的设定值值后，根根据这两两者之间间的差额额，系统统需要对对速度进进行适当当控制调调节。在在实际控控制中，我我们多采采用已在在工业控控制中得得到广泛泛应用的的PIDD算法进进行调

40、节节控制。PPID控控制是指指通过比比例、微微积分的的算法控控制来操操控流量量的控制制过程。 电气传动自动控制系统优化设计方法研究2. PPLC的的工作原原理及其其应用2.1 PLCC的工作作原理PLC是是一种专专业用于于工业控控制的微微型计算算机系统统，与一一般的计计算机系系统类似似，PLLC也是是由中央央存储器器（CPPU）、存存储器、电电源、输输入输出出元件、编编程器以以及外设设等部分分组成。一一般将PPLC的的运行过过程大体体分为输输入采样样、用户户程序执执行以及及输出刷刷新三个个阶段。在在PLCC的运行行过程中中，其CCPU会会控制系系统重复复执行由由此三阶阶段组成成的运行行周期。在

41、在输入的的采用阶阶段，PPLC将将所输入入状态以以及数据据通过扫扫描的方方式一次次读取，然然后将其其存入II/O映映象区中中。当进进入用户户程序的的执行阶阶段后，PPLC将将按照一一定的顺顺序依次次扫描并并读取用用户程序序，并根根据其逻逻辑运算算的结果果，对输输入点在在IOO映象区区以外的的存储数数据进行行刷新。此此后，PPLC进进入输出出刷新阶阶段，该该阶段里里，PLLC会通通过CPPU将II/O映映象区内内部对应应的状态态数据对对所有的的输出锁锁存电路路进行刷刷性，然然后通过过输出电电路驱动动相应的的外设执执行输出出结果。3. 基基于PLLC控制制的配料料工艺原原理 为了保保证系统统能正常

42、常有序的的运行，必必须对各各执行设设备的运运行状况况进行实实时监测测与控制制。即系系统必须须能够在在要求的的时间内内及时作作出相应应并完成成控制模模块所规规定的工工作44。因因而，配配料系统统工作的的准确运运行不仅仅与PLLC系统统的逻辑辑信号处处理的正正确性相相关，同同时也有有赖于其其输出结结果的准准确性。系统的工工艺现场场设备包包括电子子皮带秤秤体、速速度传感感器、驱驱动电动动机、传传感器、电电机的控控制变频频器、电电磁阀以以及三菱菱可编程程控制器器及其扩扩展模块块等。系系统通过过PLCC对关键键部位，如如电机、电电磁阀以以及变频频器等对对象信息息进行采采集统计计，经过过系统输输入、处处理

43、、输输出，将将信息通通过上级级监控机机，并对对其进行行必要的的分析与与处理，通通过输出出控制信信号控制制调频调调试系统统的工作作，完成成对系统统的监控控及对监监控对象象的运行行控制。将PLCC输出的的数字量量信号作作为对变变频器的的控制输输入信号号，变频频器在接接收到来来自PLLC信号号后根据据其内容容调整电电机转速速的大小小，并将将其工作作状态信信息通过过反馈渠渠道传送送至PLLC。一一旦系统统发生故故障，则则传感器器将收集集到的故故障信息息传送到到PLCC及上级级监控系系统，由由其项变变频器发发送电机机的自我我保护功功能指令令。 在在精细化化工生产产过程的的重要功功能模块块，即自自动配料料

44、系统。此此系统以以PLCC为其控控制核心心，通过过其对皮皮带电动动机以及及变频器器的控制制，能够够实现工工艺过程程的精细细化以及及控制过过程的数数字化，不不仅有利利于最终终产品的的质量控控制，同同时也实实现了企企业能源源与原料料资源的的节省。2.3 PLCC控制系系统与智智能化中中央空调调可编程控控制器由由于其在在工业控控制方面面的应用用意义日日趋明显显，并在在发电、化化工、电电子等行行业工艺艺设备的的电气控控制方面面得到了了广泛的的应用。它它具有功功能强大大、使用用可靠、维维修简单单等许多多优点，并并且在很很多地方方已逐步步取代了了继电器器电路的的逻辑控控制。与与此同时时,智能能化中央央空调

45、也也正被广广泛地应应用,在在将其俩俩双双结结合的情情况下,不仅促促进了科科技的发发展,也也提高了了人民生生活水平平。 随着我我国经济济的不断断发展，社社会高度度信息化化，新的的高科技技技术不不断应用用到各个个方面中中，使得得智能化化已成为为一种发发展的必必然趋势势。智能能化也往往往是从从设备自自动化系系统开始始。本文文主要针针对我们们本次的的毕业设设计智智能化小小型中央央空调阐阐述PLLC控制制设计与与智能化化中央空空调(冷冷冻站)系统的的关系。 1.1 系统及及工艺简简介 现介绍绍如下：我们本本次的设设计中有有两套中中央空调调系统，由由三台冷冷却水泵泵、三台台冷冻水水泵、一一台冷却却塔风机机

46、、两台台冷水机机组等主主要设备备组成两两套制冷冷系统（因因系统小小，冷却却塔功率率大，实实验室要要求等，本本系统较较一般两两套制冷冷系统不不同的是是两台冷冷水机组组却只选选择一个个冷却塔塔，经计计算核定定，这并并不影响响其效果果）其中中冷水机机组是由由设备生生产厂成成套供应应的。根根据本次次设计的的实验室室要求，我我们选择择了2*5匹全全封闭式式压缩机机冷水机机组。它它一般是是根据空空气调节节原理及及规律等等由微处处理器自自动控制制。冷水水机组由由压缩机机、冷凝凝器与蒸蒸发器组组成。压压缩机把把制冷剂剂压缩，压压缩后的的制冷机机进入冷冷凝器，被被冷却水水冷却后后，变成成液体，析析出的热热量由冷

47、冷却水带带走，并并在冷却却塔里排排入大气气。液体体制冷剂剂由冷凝凝器进入入蒸发器器蒸发吸吸收热量量，使冷冷冻水降降温，然然后冷冻冻水进入入冷风机机盘管吸吸收空气气中的热热量。 如此循循环不已已，把室室内的热热量带出出，达到到降低环环境温度度的目的的。因此此，中央央空调冷冷冻系统统的工艺艺控制要要求为：（1）测测量冷冻冻水供回回水温度度及流量量，从而而计算空空调实际际的冷负负荷，根根据实际际的冷负负荷来决决定冷水水机组的的开启台台数，达达到最佳佳节能状状态。（2）各各设备的的程序联联动：启启动：冷冷却塔风风机冷却水水泵冷冻水水泵冷水机机组。停停止：冷冷水机组组冷冷冻水泵泵冷冷却水泵泵冷冷却塔风风

48、机。当当其中一一台冷却却水泵/冷冻水水泵出现现故障时时，备用用冷却水水泵/冷冷冻水泵泵会自动动投入工工作。（3）测测量冷冻冻水系统统供回水水管的压压差P=PP1PP2控制制其旁通通阀(TTV)的的开口度度，使其其维持压压差。（4）因因我们本本次设计计的实验验室的目目的是为为给同学学们更形形象生动动的学习习理解中中央空调调系统，所所以设计计过程中中，我们们还会考考虑到在在合适并并重要的的位置处处装上便便于观察察制冷剂剂或水流流情况的的窥视镜镜。1.2 PLCC原理及及应用 中央空空调冷冻冻系统的的控制有有3种控控制方式式：早期期的继电电器控制制系统、直直接数字字式控制制器DDDC以及及PLCC(可编编程序控控制器)控制系系统。继继电器控控制系统统由于故故障率高高，系统统复杂，功功耗高等等明显的的缺点已已逐渐被被人们所所淘汰，直直接数字字式控制制器DDDC虽然然在智能能化方面面有了很很大的发发展。但但由于DDDC其其本身的的抗干扰扰能力问问题和分分级分步步式结构构的局限限