基于PLC直流电机正反转及其调系统设计.docVIP

本科生毕业论文（设计） 基于PLC直流电机正反转及其调速系统设计 二级学院 ： 信息科学与技术学院 专 业 ： 电气工程及其自动化 完成日期 ： 2015年5月24日 目录 第一章 引言 1 1.1可编程控制器PLC 1 1.2双闭环调速系统 1 第二章 直流调速系统 2 2.1设计的调速性能的指标 2 2.2 PWM调速系统 2 2.2.1 直流电机的PWM控制原理 2 2.2.2 直流电机的PWM控制系统的组成 3 第三章 基于PLC的调速系统 7 3.1设计的任务 7 3.2.1选择硬件得到具体说明 10 3.2.2设计需用到的PLC扩展模块 10 3.3参数的选择与软件的设计 12 3.3.1参数的选择 12 3.3.2软件的选择与设计 12 3.3.3程序的设计 13 3.3.4直流双闭环调速系统matlab仿真 16 参考文献 17 附 录 18 致 谢 基于PLC直流电机正反转及其调速系统设计 摘 要：本设计是基于日本三菱公司FX2N-16MT系列PLC的直流电机正反转及直流脉宽双闭环调速系统，该系统利用该系列的特殊功能输入/输出扩展模块与其功能指令，要求实现了直流电机的快速调速，稳定性强，抗干扰能力强的优点，通过各种硬件的合理选择与软件的正确设计，最后经过模拟信号的调试，该直流调速系统均符合要求。 关键词：PLC；直流电机；脉宽调速系统 DC motor forwarding and reversing,and control system of speed based on PLC designing Abstract：Key words: PLC;DC motor;pulse width speed regulation system 1 引言 直流电机的双闭环调速系统有利于电机的快速、平稳、安全地调速，实现了无论在我们的日常生活，还是在生产中安全可靠地运行。过去的直流电机调速需要用到继电器，集成运算放大器，电气元件按照一定的规律用导线连接起来，实现运行，这种控制方式不但落后而且可塑性不高。而现代的PLC控制的双闭环调速系统很好的解决了这个问题，通过软件输入参数，通过电流与转速的反馈实现了工作可靠，方便，性能好的数字处理系统，大大改善了系统的性能。 1.1 可编程控制器PLC 从结构上分PLC分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式PLC包括CPU 板、I/0板、显示面板、内存块、电源等。这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、地板或机架。这些模块可以按照一定规则组合配置。它目的是用来取代继电器，拥有的若干条的功能指令以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。解决了用传统继电器控制的布线多又杂，不易于维修，控制不方便的缺点，而且简单易学深受工程人员的喜欢。本设计将应用到PLC一些特殊功能指令和扩展模块来实现该系统的功能。 1.2 双闭环调速系统 系统具有两个调节器，一环嵌套一环；速度环是外环，电流环是内环。两个PI调节器均设置有限幅；一旦PI调节器限幅(即饱和),其输出值为恒值，输入量的变化不再影响输出，而输出未达限幅时，调节器才起作用，使输入偏差电压在调节过程中接近0，而在稳态时为0.这样就很好地达到了当给定一个电压时，当外界环境改变时，电机能不受外界的干扰，平稳运行，实现平稳调速。具体来说，它具有良好的静特性，具有较好的动态特性，启动时间短，超调量也小，系统抗干扰能力强，由于设计的反馈环节很好地消除了偏差。 电流内环 速度外环 图 1闭环调速系统简单原理 本设计我们通过改变直流电机的电枢两端电压来实现该系统的正反转及调速，通过改变电枢电压的大小来改变转速，通过改变电枢两边电压的极性来改变其转动方向，如上图1所示(其它环节未画出），这个简单的模拟图为系统的调速的稳定，可靠提供了保证，至于如何改变电压的大小与极性在下面的章节将进行具体介绍。 2 直流调速系统 2.1 设计的调速性能的指标 本文设计的调试系统要求稳态无静差，动态过度过程时间TS不大于0.1S，电流超调量σi%不大于5%，空载启动到额定转速时的转速超调量σn%不大于10%。以上数据转化为运动控制系统的稳态和动态指标，同时实现调速，稳速，加减速控制的功能作为设计的标准。 2.2 PWM调速系统 2.2.1