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机电控制技术课程设计报告书

1.1任务描述本系统结构与工作原理如上图所示，纺织品由五个电

动机带动辊子与橡胶辊的摩擦带动左向右传动。要求设计该系统的

控制部分。本控制部分采用西门子S7-224PLC(继电器型)控制5个三

相变频电机，实现纺织布料在该系统中自左向右的同步传动。

1.2控制任务和要求

(1)确定本系统所需要的电气元件，并说明元件型号；

(2)变频电机的转速范围0~1500r/min；

(3)按下启动按钮，布料按一个初始速度自左向右运行；(4)

一直按下升速按钮，布料运行速度持续上升(上升到上限不在上

升)；一直按降速按钮，布料运行速度持续下降(下降到下限不在下

降)；

(5)按停止按钮，系统停止运行；

2控制方案的选择

交流电机按品种分同步电机、异步电机两大类。同步电机转子

的转速n与旋转磁场的转速相同，称为同步转速。n与所接交流

ss

电的频率(f)、电机的磁极对数(P)之间有严

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格的关系

n=f/P

s

在中国，电源频率为50HZ所以三相交流电机中一对磁极电机的

同步转速为3000转/分，三相交流电机中两对磁极电机的同步转速

为1500转/分，以此类推。异步电机转子的转速总是低于或高于其

旋转磁场的转速，异步之名由此而来。异步电机转子转速与旋转磁

场转速之差（称为转差）通常在10％以内。

S=n-n/n（n为同步转速，n为空载转速）

ooo

由此可知，交流电机（不管是同步电机还是异步电机）的转速

都受电源频率的制约。因此,交流电机的调速比较困难,最好的办

法是改变电源的频率。

本系统结构与工作原理如上系统联动控制图所示，纺织品由五

个电动机带动辊子与橡胶辊的摩擦带动左向右传动。首先可以看出

该系统属于同步开环控制，在布的同步传动中必须保证布在传动过

程中始终被拉直，因此要求后一个电动机的转速比前一个电动机的

转速高，但转速差不宜过大，否则会影响布的质量甚至会拉断布。

由上述控制要求可知，本系统要求五个电机实现同步升速和同步降

速，而且在升速和降速的过程中保持各个电机之间存在一个速度

差，从而使绕过辊子的布保持一定的张力。如果在运行过程中出现

紧急情况，可以实现紧急停车，从而把损害减小到最少。

为了实现上述功能，达到控制要求，经分析可知，选择变频

调速的开环交流调速系统。理由如下：

（1）提供的电源为工频50HZ勺三相四线制的线电压为380V

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的工业用电；

（2）要求电机调速范围宽，即转速范围0~1500r/min；