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1、晋城职业技术学院机械与电子工程系毕业设计 晋城职业技术学院JINCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY机械与电子工程系毕业设计 Graduation Design设计项目：姓 名： 专 业： 班 级： 11机制二 学 号： 指导教师： 职 称： 完成时间： 年 月 年 月年 月 日毕业设计（创作）作品简介(电子照片)作者基本信息姓 名：性 别：男出生日期：政治面貌：团员民 族：汉籍 贯：山西手 机：E-mail：QQ:实习单位及岗位：班级：同组人作 品 图 片 （作品名称）指导教师行业指导教师作 品 介 绍机械与电子工程系毕业设计开题报告书 专业 学生姓名班级学号设计项目基
2、于PLC的直流电机调速系统设计设计准备情况思路和方法拟重点解决的问题计划进度参考文献毕业设计（论文）修改说明指导教师意见行业指导教师： 单位： 职称： 联系电话： 年 月 日 校内指导教师： 职称： 年 月 日 目录摘 要0ABSTRACT0第 一 章 引 言11.1 选题背景及论文主要内容11.1.1 选题背景1第 二 章 现代PLC控制技术32.1 PLC的组成和分类32.2 PLC的工作原理32.3 PLC电机控制系统设计的基本内容和步骤42.3.1 PLC的硬件设计的一般步骤52.3.2 PLC软件设计的一般步骤62.3.3 设计中用到的模块6第三章 基于PLC的直流电机调速系统设计9
3、3.1 设计任务93.2 脉宽调制系统特有部分设计93.3 PLC硬件设计103.4 PLC 软件设计12参考文献（主要及公开发表的文献）14致谢16个人简况及联系方式17摘 要0 设计选用日本三菱公司FX2N-16MT基本单元和FX2N-4AD，FX2N-2DA 模拟量输/输出扩展模块，并利用其功能指令设计的直流脉宽双闭环调速系统，实现了调速过程速度快、精度高,控制系统的参数便于调试和高工作可靠性，通过给定的调速系统硬件配置和梯形图，经模拟调试输出信号验证了各项指标均满足调速系统的要求。关键词：PLC；调速系统；应用 ABSTRACT The double closed-loop DC PW
4、M speed system of direct motor uses the FX2N-16MT basic unit of Japanese Mitsubishi company and FX2N-4ADs, FX2N-2DA emulation input/ output expanding mold , making use of its function instruction. It realizes fast adjust mend of the speed course , high precision, which make it easy to debug control
5、procedure and work reliable, which is a development direction in the industrial control. Hardware disposition and ladder chart are given in this text. It can be adjusted by emulation and various index signs of output signal all satisfy the requirements of the adjust system.Key words：PLC；Adjusting Sp
6、eed System；Applicat0 第 一 章 引 言1.1 选题背景及论文主要内容1.1.1 选题背景在调研中发现，目前山西省各大煤矿的矿井提升机系统的调速方案大多采用继电器接触器控制的转子串电阻调速。该方案耗能大，占地面积大，已不能适应现代矿业发展的需要。因此有必要对其调速方案进行改造。在广泛考察现行的变频调速方案后，本文提升机系统控制单元采用目前工控适用的可编程控制器来控制，具有编程简单和控制可靠性高的优点;电力拖动系统中，选用先进的变频传动装置，运用先进的矢量控制技术，优化了调速系统的性能，这一控制方法目前仍为现代交流调速的重要研究方向之一。采用先进的工业计算机、现场总线和工业自
7、动化技术，按照结构标准化、产品系列化、性能现代化、体积小型化的原则，研制生产适合矿井提升机电控设备是进行技术改造和新建矿井设备选型的理想选择。使用上位机监控系统，采用组态模式，实现良好的人一机对话;实时监控提升机的运行状态，上位机动态模拟显示及故障闭锁;可进行故障报警、数据查询、报表打印;记录提升钩数以及每班、每日、每月、每年的提升量累计;故障声光指示、记忆及部分传感器上位机的紧急处理。为保证提升设备无事故，在提升设备有可能出现故障的各个重要环节上，设置双回路系统，并在系统的各个环节上设有各种检测、控制、自诊断以及记录和保护装置(如负载、速度、加减速、产量、运行时间等记录)。适用、经济、高效、
8、可靠是本文提升机系统设计的追求目标。鉴于以上原因，本文对直流拖动控制系统进行研究，并对系统进行改造和升级。从直流调速系统的动态性能来讲，具有一定得意义。1.3.2 论文的主要内容本文是设计一个基于PLC的控制电路为电流、转速双闭环、主电路为双极性可逆H形直流脉宽调速的可逆直流调速系统。采用专用集成驱动电路，本设计选用汤姆森公司的UAA4002型产品。对直流电机调速系统进行了研究和设计，具体做了以下的工作：1.对双闭环控制的PWM直流调速系统进行了理论研究。2.对现代PLC控制技术进行了研究。3.采用visio 软件对相关电路进行设计、绘制。对调速系统的PLC控制部分进行设计。16 第 二 章
9、现代PLC控制技术2.1 PLC的组成和分类 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。 PLC系统的4个主要的部分说明如下1617: 1.中央处理器(CPU)。它是系统的大脑，不断的采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出，包括三个子部分: (1)微处理器。它是进行数学和逻辑操作的计算中心。 (2)存储器。CPU中数据和信息存储和获取的地方，保存着系统软件和用户程序。 (3)电源供应。
10、将交流电(AC)转化为直流电(DC)。在这个过程中，电源供应对直流电进行滤波和调节，以确保计算机正常运行。 2.编程器/监视器。编程器/监视器是用来同PLC电路进行通信的设备。手持终端、工业终端和PC都可以作为编程器/监视器。在手持终端，通过小键盘来进行输入，显示设备通常是液晶显示器(LCD)。对于工业终端或PC，需要更复杂的打字型键盘和CRT显示器。 3.I/0模块。输入模块有一些输入端子，由传感器通过这些端子来激活执行继电器、电磁线圈、各种静态开关设备、电机和显示屏。如果需要，可以增加能将I/0模块进行远距离连接的电子系统。PLC控制的实际系统可以距CPU及其I/0模块几百米之远。2.2
11、PLC的工作原理 用户程序的执行取决于PLC是处于停止模式还是运行模式。当PLC处于运行模式时，CPU执行程序;当PLC处于停LL模式时，CPU不执行程序。 当PLC处于运行模式时，PLC周而复始的执行一系列任务。任务循环执行一次称为一个扫描周期。在一个扫描周期中，PLC将执行部分或全部下列操作1617。（1）读输入 1.数字量输入:在件个扫描周期开始，CPU会读取数字量输入，并将这些值写入过程映像输入寄存器。 2.模拟量输入:除非使能模拟量滤波，否则PLC在扫描周期中不会刷新模拟量输入值。使能了模拟量滤波功能后，PLC会在每一个周期刷新模拟量，执行滤波功能并且在内部存储滤波值。当程序中访问模
12、拟量输入时使用滤波值。 如果没有使能模拟量输入滤波，则当程序访问模拟量输入时，PLC都会直接从扩展模块读取模拟值。 模拟量滤波可以得到稳定的信号。在模拟量输入信号随时间变化缓慢时使用模拟量输入滤波，如果信号变化很快，不应该选用模拟量滤波。 不要对在模拟量字中传递数字信息或报警指示的模块使用模拟量滤波。对于RTD, TC和ASI主站模块，不能使用模拟量滤波。（2）执行逻辑控制程序 在扫描周期的执行程序阶段，CPU从头至尾执行应用程序，在程序或中断服务中，直接I/O指令允许用户对I/O点直接进行存取。 如果在程序中使用了中断，与中断事件相关的中断服务作为程序的一部分被储存。中断程序并不作为正常扫描
13、周期的一部分来执行，而是当中断事件发生时才执行。（3）处理通讯请求 在扫描周期的处理阶段，CPU处理从通讯端口或者智能I/O模块接收到的任何信息。（4）执行CPU自诊断 在扫描周期的处理阶段，PLC检测CPU的操作和扩展模块的状态是否正常。（5）写输出 在每个扫描周期的结尾，CPU把存储在输出映像寄存器中的数据写到数字输出点。模拟量输出直接刷新，与扫描周期无关。2.3 PLC电机控制系统设计的基本内容和步骤PLC电机控制系统设计的一般流程如图3-1所示。 图 3-1 PLC的设计流程图2.3.1 PLC的硬件设计的一般步骤 1.选择适合的PLC机型2176 选择PLC机型应从性能结构、I/O点数、存储容量以及特殊功能等方面来综合衡量。一般来说，机型选择的基本原则应是在功能满足要求的情况下，保证可靠、维护使用方面以及最佳的性能价格比。 2.输入输出的选择 要估算PLC电机控制系统所需要的I/O点数。采用晶闸管整流装置对直流电机供电的直流调速系统，可编程的输入除了考虑主令控制信号外，还需要考虑合闸信号、传动装置综合故障信号、抱闸信号、风机故障信号等。I/O点数是衡量PLC规模大小的重
