基于PLC的双闭环直流调速系统

课程设计课程名称专业综合课程设计课题名称基于PLC的双闭环直流调速系统专业自动化班级学号姓名指导老师等级:课程设计任务书课题名称基于PLC的双闭环直流调速系统姓名专业自动化班级学号指导老师课程设计时间2教研室意见意见：同意审核人：一、任务及要求1.电路功能：1）用晶闸管相控整流实现直流调压，控制直流电动机的转速。2）电路由主电路与控制电路组成，主电路主要环节：整流电路及保护电路。控制电路主要环节：触发电路、电压电流检测单元、驱动电路、检测与故障保护电路。3）主电路电力电子开关器件采用晶闸管、IGBT或MOSFET。4）系统具有完善的保护2.设计参数1）输入输出电压：（AC）220（1+15%）、2）最大输出电压、电流根据电机功率予以选择3）要求电机能实现单向无级调速4）电机型号布置任务时给定3.系统总体方案确定4.主电路设计与分析1）确定主电路方案2）主电路元器件的计算及选型3）主电路保护环节设计5.控制电路设计与分析1）检测电路设计2）功能单元电路设计3）触发电路设计4）控制电路参数确定5.设计要求：1．设计思路清晰，给出整体设计框图；2．单元电路设计，给出具体设计思路和电路；3．分析所有单元电路与总电路的工作原理，并进行试验调试。并给出必要的波形分析。4．绘制总电路图，5．写出设计报告；二、进度安排第一周：周一：集中布置课程设计相关事宜，借阅或收集相关设计资料。周二～周三：设计方案确定。周四～周日：主电路设计与原理分析；计算主电路参数；选择主电路元器件型号。第二周：周一～周二：控制电路设计（控制、驱动、检测、保护电路）。周三：仿真或系统调试。周四~周五：设计报告撰写。周五进行答辩和设计结果检查。三、参考资料[1]王兆安．电力电子技术（第5版）．机械工业出版社，2008[2]孙培德．现代运动控制技术及其应用．电子工业出版社，2012[3]陈伯时．电力拖动自动控制系统（第4版））．机械工业出版社，2012[4]曾毅．运动控制系统工程．机械工业出版社，2014[5]刘定建，朱丹霞．实用晶闸管电路大全．机械工业出版社，1996[6]刘星平．电力电子技术及电力拖动自动控制系统．校内，1999目录第1章课程设计的任务及要求.....................................................................................11.1课程设计的任务...................................................................................................11.2设计要求...............................................................................................................1第2章设计思路与计算.................................................................................................22.1调速方式的选择...................................................................................................22.2系统参数的计算....................................................................................................32.2.1电流环节（ACR）的设计..............................................................................42.2.2转速环（ASR）的设计..................................................................................4第3章硬件设计.............................................................................................................63.1系统总体结构........................................................................................................63.2整流保护电路设计...............................................................................................63.2.1整流电路........................................................................................................63.2.2电子保护电路................................................................................................73.2速度检测电路........................................................................................................83.3电流信号的检测...................................................................................................83.4触发电路原理......................................................................................................10第4章程序设计...........................................................................................................114.1主程序设计.........................................................................................................114.2速度给定.............................................................................................................124.3转速检测环节......................................................................................................124.4电流检测环节.....................................................................................................124.5PID控制算法......................................................................................................12第5章实验调试...........................................................................................................13第6章总结...................................................................................................................14附录...............................................................................................................................15一、总电路图.............................................................................................................15二、PLC程序..............................................................................................................16三、参考资料.............................................................................................................181第1章课程设计的任务及要求1.1课程设计的任务1.电路功能：1）用晶闸管相控整流实现直流调压，控制直流电动机的转速。2）电路由主电路与控制电路组成，主电路主要环节：整流电路及保护电路。控制电路主要环节：触发电路、电压电流检测单元、驱动电路、检测与故障保护电路。3）主电路电力电子开关器件采用晶闸管、IGBT或MOSFET。4）系统具有完善的保护2.设计参数1）输入输出电压：（AC）220（1+15%）、2）最大输出电压、电流根据电机功率予以选择3）要求电机能实现单向无级调速4）电机型号布置任务时给定3.系统总体方案确定4.主电路设计与分析1）确定主电路方案2）主电路元器件的计算及选型3）主电路保护环节设计5.控制电路设计与分析1）检测电路设计2）功能单元电路设计3）触发电路设计4）控制电路参数确定1.2设计要求1．设计思路清晰，给出整体设计框图；2．单元电路设计，给出具体设计思路和电路；3．分析所有单元电路与总电路的工作原理，并进行试验调试。并给出必要的波形分析。4．绘制总电路图，5．写出设计报告；2第2章设计思路与计算2.1调速方式的选择直流电动机电枢回路的转速特性方程如下nCeIaRUn/)(由转速特征方程可以看出，调节直流电动机的调速方法有如下3种：1.调节电枢电压调速改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒转矩调速方法。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，这种方法最好。Ia变化遇到的时间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。2.改变电动机励磁调速改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进行调速，从电机额定转速向上调速，属于恒功率调速方法。If变化时间遇到的时间常数同Ia变化遇到的相比要大得多，响应速度较慢，所需电源容量较小。3.改变电枢电阻调速在电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便。但只能进行有级调速，调速平滑性差，机械特性较软，空载时几乎没什么调速作用还会在调速电阻上消耗大量电能。Tn123图2.1直流电动机机械特性对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好，其机械特性如图2.1所示改变电阻时，n随电枢电