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1、 全数字直流调速系统课程设计 李文博 20103074自动控制系统课程设计设计题目:全数字直流调速系统课程设计班 级:自动化 1006 班学 号:20103074姓 名:李文博指导教师:高明 王彦婷设计时间:2013 年 7 月 1 日2013 年 7 月 19 日 全数字直流调速系统课程设计 李文博 20103074I摘要众所周知,执行机构分为电动、气动及液压三种,而电动执行机构占据了最主要的部分。在电动的执行机构中,直流电动机因其具有良好的调速特性,被工业界广泛的应用。直流调速方式有很多种,但是通过改变电动机电枢电压,方便可靠,并且可以做到无级调速,备受工程师偏爱。本文首先从理论上将传统的
2、直流调速系统和全数字的直流调速系统进行阐述,对比了晶闸管-电动机调速系统和全数字调速系统的特点,并着重介绍了应用全数字调速系统的优势;然后分别介绍了开环调速系统,转速单闭环调速系统,电流单闭环调速系统,转速电流双闭环调速系统的结构,并做出了分析。本文还通过软件设计的方法实现了 8 个基本实验和 2 个综合实验,并详细的对系统功能,系统原理,参数设置,运行曲线分析。通过这 10 个实验,我们大体上学会了使用 6RA70 全数字调速系统,并且能利用软件设计实现开环,单闭环,双闭环,特殊给定等实验,这些实验大多数来自工业现场的要求,通过这些实验,我们也初步具备了一些调试经验和能力。本文的最后,我们还
3、对我们实验过程中遇到的故障进行了记录和分析,这对我们以后的调试来说,是宝贵的经验,在我们再次碰到同样的问题时,我们能轻而易举的将其解决。这次课程设计对我们每个学生都是一次非常难得的机会,将我们课程上学到的理论知识进行实践,做到学以致用。作为工科学生,我们不仅要学得好,还要用得好。关键词:电动 直流调速系统 全数字调速系统 故障分析 全数字直流调速系统课程设计 李文博 20103074- 1 -目录摘要 .I1. 概述 .- 2 -2. 课程设计任务及要求 .- 2 -2.1 设计目的和任务 .- 2 -2.2 设计要求 .- 3 -3. 理论设计 .- 3 -3.1 方案论证 .- 3 -3.
4、1.1 传统的直流调速系统 .- 3 -3.1.2 全数字直流调速系统 .- 4 -3.1.3 6RA70 直流调速控制器 .- 4 -3.2 系统设计 .- 5 -4. 设计实验题目 .- 7 -4.1 熟悉 6RA70 直流调速系统的外部接线,掌握直流调速系统的结构 .- 6 -4.2 学习 DriveMonitor 软件的使用方法 .- 7 -4.3 系统基本参数输入 .- 7 -4.4 速度电流双闭环调速系统的参数优化,系统的参数监视及分析 .- 8 -4.5 速度电流双闭环调速系统的运行 .- 9 -4.6 斜坡函数发生器的参数设定及波形调整,改变斜率观察系统特性 .- 10 -4.
5、7 利用模拟量输出通道 D/A 装换器实现系统电流及速度动态响应曲线的测试 .- 16 -4.8 将手动输入给定改为方波发生器给定,直流电动机正反转调节及显示 .- 17 -4.9 将斜坡输入改为阶跃输入 .- 19 -4.10 电动机快速启/停控制系统的分析与设计 .- 20 -4.11 电动机双闭环控制系统的分析与设计 .- 20 -5. 故障分析 .- 21 -6. 使用仪器设备清单 .- 22 -7. 收获、体会和建议 .- 22 -8. 参考文献 .- 24 - 全数字直流调速系统课程设计 李文博 20103074- 2 -1. 概述由于自动控制系统这门课涵盖知识面广,理论联系实际的
6、特点,因此,该课程的实验教学也有着无法取代的地位,特别是在可控关断电力电子器件出现后,经过深入的研究,已经建立了熟悉的数学模型和完善的理论体系,广泛的应用于实际的生产中。与此同时,随着控制技术的迅猛发展,自动化产品的日益更新,直流调速系统也在随之发生日新月异的变化。目前,全数字直流调速系统是当前工业控制领域广泛应用的技术,其操作简单,并且不需要专门的编程知识,所有设置均可通过参数设定设备进行。参数设定也可通过 PC 的菜单提示进行,以实现快速的投入运行。西门子 6RA7013 全数字直流调速装置完全具备上述功能。 SIMOREG DC MASTER 以其高度运行可靠性和实用性在世界范围内的各个
7、工业领域著称:如印刷机械主传动,在起重机行业的行走机构和提升机构,电梯和缆车传动,在橡胶工业中的应用,在钢铁工业中的剪切传动、轧机传动、卷取及传动、横切机或薄膜机械和电动机、汽轮机或齿轮箱试验机的负载机械。更值得一体的是SIMOREG DC MASTER 使用开放的和标准的 PROFIBUS-DP 现场总线系统进行通讯,也可通过 RS232 接口直接连接到 PC 和实现装置对装置的通讯。要实现通讯,只需在基本装置调速器的电子箱中插入通讯模块和工艺模块,然后对模块进行简单的启动设置即可。通过本次课程设计,使我们同学更好的理解掌握和灵活应用这门专业知识,紧跟时代前言,增强我们应用新技术的能力,培养了我们较强的分析问题、解决问题的实际能力和创新能力。使我们学会使用 SIMENS 直流控制系统装置来进行相关的自动控制系统的分析和设计 1。2. 课程设计任务及要求2.1 设计目的和任务学会使用 SIMENS 直流控制系统装置的分析和设计,包括系统的基本功能、控制方案设计和参数设置、给定和反馈环节设计、供电方案和供电线路确定、主回路接线方式选择及电机励磁回路设计等。 全数字直流调速系统课程设计 李文博 20103074- 3 -学