《运动控制系统工程 曾毅运动控制系统工程(351－361)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《运动控制系统工程 曾毅运动控制系统工程(351－361)（77页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第,3,章,多,闭,环,控,制,系,统,的,构,造,及,PROFIBUS,网,络,组,态,第,3,章,多,闭,环,控,制,系,统,的,构,造,及,PROFIBUS,网,络,组,态,本讲主要内容 第3.5节 弱磁控制的直流调速控制系统 第3.6节 PROFIBUS通信和网络组态,第351讲第361讲,3/76,第3.5节 弱磁控制的直流调速控制系统,3.5.1 问题的提出及解决原则 在生产实际当中经常遇到既有恒功率又有恒转矩控制的场合，例 如：造纸厂、纺织印染厂和钢厂等企业都有开卷和收卷调速控制系统。,4/76,第3.5节 弱磁控制的直流调速控制系统,3.5.1 问题的提出及解决原则 例如：某轧
2、钢厂的横剪流水线，如下图所示，其开卷生产工艺如图所示。,5/76,第3.5节 弱磁控制的直流调速控制系统,3.5.1 问题的提出及解决原则 在下图中，生产工艺要求在生产过程中钢板的线速度不变。那么对于开 卷控制系统随着钢板卷直径的不断减小，驱动该卷的电动机的转速就会越 来越高。,6/76,第3.5节 弱磁控制的直流调速控制系统,3.5.1 问题的提出及解决原则 如果是纵剪流水线，还有收卷控制系统随着钢板卷直径的不断增大驱动 该卷的电动机的转速就会越来越低。,7/76,第3.5节 弱磁控制的直流调速控制系统,3.5.1 问题的提出及解决原则 对于这种场合，为了使电动机得到充分利用，电机与拖动书中
3、 给出了解决问题的基本原则： “在基速以下用调压调速；在基速以上用 弱磁调速”。这个原则从中暗示我们把额定转速选择在恒功率和恒转矩 的分界点上(如图所示)。,但是在电机与拖动书中只 是讲了解决问题的基本原则，具体 控制系统如何来实现没有讲述。如 何来解决这个问题呢？根据系统的 形成理论我们很容易地设计出下面 的控制系统。,8/76,第3.5节 弱磁控制的直流调速控制系统,3.5.1 问题的提出及解决原则 对于这种场合，为了使电动机得到充分利用，电机与拖动书中 给出了解决问题的基本原则： “在基速以下用调压调速；在基速以上用 弱磁调速”。这个原则从中暗示我们把额定转速选择在恒功率和恒转矩 的分界
4、点上(如图所示)。,但是在电机与拖动书中只 是讲了解决问题的基本原则，具体 控制系统如何来实现没有讲述。如 何来解决这个问题呢？根据系统的 形成理论我们很容易地设计出下面 的控制系统。,9/76,第3.5节 弱磁控制的直流调速控制系统,3.5.2 弱磁控制的直流调速系统的构造过程 基本设计思想是：按照所能实现的功能构造控制系统反馈环节的信号流向。 1、构造过程分析 1)为了实现基速以下的调压调速使用了转速电流双闭环调速控制系统。,10/76,第3.5节 弱磁控制的直流调速控制系统,3.5.2 弱磁控制的直流调速系统的构造过程 基本设计思想是：按照所能实现的功能构造控制系统反馈环节的信号流向。
5、1、构造过程分析 1)为了实现基速以下的调压调速使用了转速电流双闭环调速控制系统。,11/76,第3.5节 弱磁控制的直流调速控制系统,3.5.2 弱磁控制的直流调速系统的构造过程 1、构造过程分析 1)为了实现基速以下的调压调速使用了转速电流双闭环调速控制系统。 如果不用双闭环调速控制系统，用其它调速控制系统也可以。 但是能同时满足生产工艺要求的动态和静态技术指标的最简控制系统就是双闭环调速 控制系统。 2) 励磁电流引 负反馈的目的 是为了实现对 励磁电流的准 确控制。,12/76,第3.5节 弱磁控制的直流调速控制系统,3.5.2 弱磁控制的直流调速系统的构造过程 1、构造过程分析 1)
6、为了实现基速以下的调压调速使用了转速电流双闭环调速控制系统。 如果不用双闭环调速控制系统，用其它调速控制系统也可以。 但是能同时满足生产工艺要求的动态和静态技术指标的最简控制系统就是双闭环调速 控制系统。 2) 励磁电流引 负反馈的目的 是为了实现对 励磁电流的准 确控制。,13/76,第3.5节 弱磁控制的直流调速控制系统,3.5.2 弱磁控制的直流调速系统的构造过程 1、构造过程分析 3) 当不进行弱磁控制时，励磁处于饱和状态，也就是弱磁电位器应处于最大状态。 由电机与拖动的知识可知：在调压调速时一定要使励磁处于饱和状态。为什么？,14/76,第3.5节 弱磁控制的直流调速控制系统,3.5
7、.2 弱磁控制的直流调速系统的构造过程 1、构造过程分析 3) 当不进行弱磁控制时，励磁处于饱和状态，也就是弱磁电位器应处于最大状态。 由电机与拖动的知识可知：在调压调速时一定要使励磁处于饱和状态。为什么？,15/76,第3.5节 弱磁控制的直流调速控制系统,3.5.2 弱磁控制的直流调速系统的构造过程 1、构造过程分析 3) 当不进行弱磁控制时，励磁处于饱和状态，也就是弱磁电位器应处于最大状态。 由转矩表达式 可知在相同的电枢电流条件下， 越大，电磁转矩就越大。 同时励磁处于饱和状态，还具有一定的抗拒电枢反应的能力。,16/76,第3.5节 弱磁控制的直流调速控制系统,3.5.2 弱磁控制的
8、直流调速系统的构造过程 1、构造过程分析 3) 当不进行弱磁控制时，励磁处于饱和状态，也就是弱磁电位器应处于最大状态。 由转矩表达式 可知在相同的电枢电流条件下， 越大，电磁转矩就越大。 同时励磁处于饱和状态，还具有一定的抗拒电枢反应的能力。,17/76,3.5.2 弱磁控制的直流调速系统的构造过程,当生产工艺要求电动机的转速处于 0ne时，减少弱磁电位器的输 出电压时 ( 即)。,发现电动机的转速不变？ 难道弱磁升速的理论错了吗？,2、问题讨论,18/76,3.5.2 弱磁控制的直流调速系统的构造过程,由于改变电动机的励磁，就是改变电动机对数Ce而该参数在转速反 馈环的前向通道上，根据抑制定
9、理可得：此参数的变化将受到反馈环抑制 作用，导致转速不能变化。,2、问题讨论,19/76,3.5.2 弱磁控制的直流调速系统的构造过程,解决方法：按照电机与拖动书中所说弱磁调速的条件：在弱磁过程中 应保持E=常数。根据反馈定理要想维持一个物理量不变就应该引这个物理 量的负反馈与恒值给定相比较形成闭环控制系统。尽管反电动势E没有办,法直接引出，但 是我们可以近似 计算出来，计算 公式为：,2、问题讨论,20/76,3.5.2 弱磁控制的直流调速系统的构造过程,其特点是：无论在恒转速段还是恒功率段，都用转速给定电位器调节。额定 电动势电位器在整个的调速过程中不做调整，额定电动势电位器仅当改变电 动
10、机的型号时调整(此按钮一般在控制柜的内部)。(如果某电动机额定电动势 E是400V，我们调整额定电动势电位器输出端为10V；如果某电动机额定电 动势E是200V， 我们调整额定电 动势电位器输出 端为5V等)。,电动势给定,转速给定,2、问题讨论,21/76,3.5.2 弱磁控制的直流调速系统的构造过程,1)当nne时，Ue* Ue=电动势调节器AER处于饱和状态，实现了恒转矩 调速。 2) 当nne时，由Ue* 由Ue* = Ue电势调节器AER退出饱和状 态，又因为反电动势环的给定不变，所以达到了弱磁的调速目的。,此控制系统 通常称为：非独 立控制励磁的调 速控制系统，就 是因为调节一个
11、电位器就能实现 弱磁调速的目的。,2、问题讨论,22/76,3.5.2 弱磁控制的直流调速系统的构造过程,1)当nne时，Ue* Ue=电动势调节器AER处于饱和状态，实现了恒转矩 调速。 2) 当nne时，由Ue* 由Ue* = Ue电势调节器AER退出饱和状 态，又因为反电动势环的给定不变，所以达到了弱磁的调速目的。,此控制系统 通常称为：非独 立控制励磁的调 速控制系统，就 是因为调节一个 电位器就能实现 弱磁调速的目的。,2、问题讨论,23/76,24/76,第3.6节 PROFIBUS通信和网络组态,PROFIBUS是Process Field Bus的简称，它广泛应用于加工制造业自
12、动 化、流水线工业自动化和过程、楼宇等其他自动化领域。PROFIBUS现 场总线已成为我国的行业标准。,25/76,第3.6节 PROFIBUS通信和网络组态,PROFIBUS是Process Field Bus的简称，它广泛应用于加工制造业自动 化、流水线工业自动化和过程、楼宇等其他自动化领域。PROFIBUS现 场总线已成为我国的行业标准。,26/76,第3.6节 PROFIBUS通信和网络组态,PROFIBUS是Process Field Bus的简称，它广泛应用于加工制造业自动 化、流水线工业自动化和过程、楼宇等其他自动化领域。PROFIBUS现 场总线已成为我国的行业标准。,27/7
13、6,第3.6节 PROFIBUS通信和网络组态,PROFIBUS是Process Field Bus的简称，它广泛应用于加工制造业自动 化、流水线工业自动化和过程、楼宇等其他自动化领域。PROFIBUS现 场总线已成为我国的行业标准。,现场总线是低带宽的底层控制网络，它构造了新型的、开放的自动化 系统。它可与因特网(Internet)相连。因为它位于生产控制和网络结构的 底层，所以又称为基础网或底层网(Infranet)。,28/76,第3.6节 PROFIBUS通信和网络组态,3.6.1 通信基础知识(知识回顾) 控制设备之间的信息交换一般称为通信。 1、数据传输方式 并行通信方式 并行通信
14、在传送数据时，一个数据的所有位同时传送，因此每个数 据位都需要一条单独的传输线。并行通信的特点是：传送速率快，但硬 件成本高，不宜于远距离通信。 串行通信方式 串行通信在传送数据时，数据的各个不同位分时使用同一条传输 线，从低位开始一位接一位按顺序传送。串行通信的特点是：需要的信 号线少，最少的只需要两根线(双绞线)，适合远距离传送数据。,29/76,第3.6节 PROFIBUS通信和网络组态,3.6.1 通信基础知识(知识回顾) 控制设备之间的信息交换一般称为通信。 1、数据传输方式 并行通信方式 并行通信在传送数据时，一个数据的所有位同时传送，因此每个数 据位都需要一条单独的传输线。并行通
15、信的特点是：传送速率快，但硬 件成本高，不宜于远距离通信。 串行通信方式 串行通信在传送数据时，数据的各个不同位分时使用同一条传输 线，从低位开始一位接一位按顺序传送。串行通信的特点是：需要的信 号线少，最少的只需要两根线(双绞线)，适合远距离传送数据。,30/76,第3.6节 PROFIBUS通信和网络组态,3.6.1 通信基础知识(知识回顾) 控制设备之间的信息交换一般称为通信。 1、数据传输方式 串行通信方式 串行通信在传送数据时，数据的各个不同位分时使用同一条传输 线，从低位开始一位接一位按顺序传送。串行通信的特点是：需要的信 号线少，最少的只需要两根线(双绞线)，适合远距离传送数据。
16、 串行通信传输速率(又称波特率)的单位为“比特每秒”，即每秒钟传送的二进制位数，用bits表示。,31/76,第3.6节 PROFIBUS通信和网络组态,3.6.1 通信基础知识(知识回顾) 2、数据传送方式 单工方式 在单工通信方式下，通信线的一端连接发送器，另一端连接接收器， 它们形成单向连接，只允许数据按照一个固定的方向传送。如下图所 示，数据只能由A站传送到B站， 而不能由B站传送到A站。,32/76,第3.6节 PROFIBUS通信和网络组态,3.6.1 通信基础知识(知识回顾) 2、数据传送方式 半双工方式 在半双工通信方式下，系统中每一个通信设备都由一个发送器和一个 接收器组成，通过收发开关接到通信线路上，如上图所示。在这种方式 中，数据能从A站传送到B站，也能从B站传送到A站，但是不能同时在 两个方向上传送，即每次只能一个站发送，另一个站接收。收发开关通 过半双工通信协议进行功能切换。,33/76,第3.6节 P
