变频试验台直线运动结构及基于S7-200速度示教系统控制软件与上位监控系统设计..doc

第一章 绪论 1．1,变频器的概述 近年来 ,随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展 ,交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一 ,电气传动技术面临着一场历史革命 ,即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能 ,高效率、高功率因数和节电效果 ,广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。深入了解交流传动与控制技术的走向 ,具有十分积极的意义. 变频器的发展随着生产技术的不断发展 ,直流拖动的薄弱环节逐步显露出来。由于换向器的存在 ,直流电机的维护量加大 ,单机容量、最高转速以及使用环境都受到限制。人们开始转向结构简单、运行可靠、维护方便、价格低廉的异步电动机。但异步电动机的调速性能难以满足生产的需要。于是 ,从20世纪 30年代开始 ,人们致力于交流调速技术的研究 ,然而进展缓慢。在相当长的时期内 ,直流调速一直以其优异的性能统治着电气传动领域。20世纪 60年代以后 ,特别是70年代以来 ,电力电子技术、控制技术和微电子技术的飞速发展 ,使得交流调速性能可以与直流调速相媲美。目前 , 交流调速已进入逐步代替直流调速的时代。 在我国变频器主要用于交流电动机 异步电机或同步电机。转速的调节 ,是公认的交流电动机最理想、最有前途的调速方案 ,除了具有卓越的调速性能之外 ,变频器还有显著的节能作用 ,是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。自上世纪 80年代被引进中国以来 ,变频器作为节能应用与速度工艺控制中越来越重要的自动化设备 ,得到了快速发展和广泛的应用。目前 ,中国的设备控制水平与发达国家相比还比较低 ,制造工艺和效率都不高 ,因此提高设备控制水平至关重要。由于变频调速具有调速范围广、调速精度高、动态响应好等优点 ,在许多需要精确速度控制的应用中 ,变频器正在发挥着提升工艺质量和生产效率的显著作用。 变频调速这一技术正越来越广泛的深入到行业中。它的节能、省力、易于构成自控系统的显著优势应用变频调速技术也是改造挖潜、增加效益的一条有效途径。尤其是在高能耗、低产出的设备较多的企业 ,采用变频调速装置将使企业获得巨大的经济利益 ,同时这也是国民经济可持续发展的需要。 变频器在控制上具体有以下优点：（一）控制电机的启动电流（二）降低电力线路电压波动（三）启动时需要的功率更低（四）可控的加速功能（五）可调的运行速度（六）可调的转矩极限（七）受控的停止方式（八）节能（九）可逆运行控制（十）减少机械传动部件PLC可编程序控制器：PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。DCS集散系统: DCS英文全称 DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM ,中文全称为集散型控制系统。DCS可以解释为在模拟量回路控制较多的行业中广泛使用的，尽量将控制所造成的危险性分散,而将管理和显示功能集中的一种自动化高技术产品。DCS一般由五部份组成：1：控制器2：I/O板3：操作站4：通讯网络5：图形及遍程软件。PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于PLC内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。PLC基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普遍计算机进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以了。而PLC则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将