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1、毕业设计说明书龙门刨床驱动系统的设计班 级： 学号： 软件学院姓 名： 软件工程学 院： 袁文武 祝锡晶专 业： 指导教师： 2014年 6 月龙门刨床驱动系统的设计摘 要文章介绍了以直流电动机为核心的龙门刨床驱动系统的设计，系统采用电流、速度双闭环逻辑无环流可逆直流调速系统，应用反并联可控硅整流装置为系统电机供电，主电路和控制电路的增加了过电流和过电压保护，消除了负载,电网等外界干扰信息最终获得较好的控制效果，对传动中各个环节进行了理论分析，并对动态参数进行了计算，给出了硬件结构和工作情况，实现了刨床的无级调速，大大提高了控制精度和电能利用率，减少了电能损耗和过度时间，降低了控制部件数量，且
2、无噪音，提高了生产效率和质量。该系统的特点是动态响应快、工作可靠、操作简单、精度高。关键词 龙门刨床，直流调速系统，控制电路，逻辑无环流The Design Of Longmen Matchine Drive SystemAbstractThis paper introduces the dc motor as the core of double housing planer drive system design, system adopts the logic without circulation current and speed double closed loop reversi
3、ble dc speed regulating system, applying reverse parallel silicon controlled rectifier device for electric power supply system, the increase of the main circuit and control circuit of over-current and over-voltage protection, eliminating the load, the power grid and other interference information ev
4、entually achieve good control effect, every link in the transmission are analyzed in theory, and the dynamic parameters are calculated, and gives the hardware structure and the working situation, realized the stepless speed regulation of planer, greatly improving the control precision and energy uti
5、lization, reduce the power loss and over time, reduces the number of control unit, and no noise, improves the production efficiency and quality.The characteristics of the system dynamic response is fast, reliable operation, simple operation, high precision.Keyword: double housing planerDc speed cont
6、rol system, Control circuit, Logic without circulation中北大学2014届毕业设计说明书目录1 引言11.1 龙门刨床简介11.2 龙门刨床对电气传动系统的要求11.3 龙门刨床的主要工艺数据12 调速系统各方案的选择32.1 拖动方案的选择32.2 直流调速的方案比较32.3 控制方案的确定42.4 可控硅整流电路的选择42.4.1 单相可控硅整流电路42.4.2 三相半波整流电路52.4.3 三相桥式整流电路53 主回路参数的计算和元件选择83.1 整流变压器的计算83.1.1 整流变压器接线方式83.1.2 整流变压器副级电压的计算83
7、.1.3 整流变压器副级电流计算93.1.4 整流变压器容量计算93.2 可控硅元件的选择93.3 平波电抗器计算124 交流侧和直流侧保护144.1 过电流保护144.1.1 自动开关保护144.1.2 快速熔断器保护144.2 过电压保护14I第 I 页 共 III 页4.3 SCR元件过电压保护 165 控制回路设计185.1 电流闭环185.1.1 电流调节器185.1.2 电流闭环工作原理185.2 速度闭环195.3 集成触发电路205.3.1 SCR整流装置对触发器的要求：205.3.2 触发电路的结构及工作原理205.4 无环流逻辑装置235.4.1 无环流系统对逻辑装置的要求
8、：245.4.2 电平检测245.4.3 逻辑判断电路255.4.4 延时电路255.4.5 逻辑保护265.5 检测装置275.5.1 测速发电机275.5.2 电流检测装置275.6 速度给定环节285.7 过流监视保护环节285.8 控制系统的电源295.9 主回路中电动机励磁回路原理图306 系统静、动特性的分析及参数调整316.1 参数设计方案的确定316.2 系统的静特性分析和计算316.2.1 静态结构图：316.2.2 静态速降计算326.3 系统动态参数计算和调试33第 II 页 共 III 页6.3.1 电流闭环参数计算 346.3.2 速度环参数计算376.4 电流自适应
9、调节器的作用417 结论43参考文献44致谢45第 III 页 共 III 页1 引言近二三十年来，自动化电力拖动技术取得了巨大进展，它跨越电机学，电力电子及微电子技术，自动控制理论和电子计算机应用，并融合了生产设备和工艺流程。在这其中，分为交、直流两大电力拖动系统，在电力拖动的发展史上，一直是二者互为补充，相辅相成，交替发展。直流电力拖动已基本完善，处于繁盛的阶段。直流电动机具有良好的起动，制动性能，具有良好的调速性能和良好的控制性能，正因为这个优点使直流电动机调速系统在需要调速的高性能电力拖动系统中得到广泛应用。直流电动机的另一优点是它的电枢电压、电枢电流、电枢回路电阻、电机输出转矩、电机
10、转速等各参数、变量之间的关系几乎都是简单明了的线性函数关系，这使直流电动机的数学建模较为简单、准确，相应的使得直流调速系统的分析、计算及设计也较为容易，且经过较长时间的实践，直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟、经典，而且从反馈闭环控制的角度来看，他又是交流调速控制系统的基础。直流调速系统在加入反馈环后，可以改善系统的静态性能和动态品质。这种系统静特性好，调速范围宽，并可以实现无级调速。本设计中龙门刨床的的驱动系统的直流调速系统应用了可逆无环流的速度、电流双闭环直流控制系统，在满足控制要求的同时，克服了其他的直流控制系统体积大、重量重，而且不经济的缺点1。1.1 龙门刨床简介主要加工大型
11、工件或同时加工多个工件，其主运动是工件随着工作台的直线往复运动，进给运动是刀架带着刨刀作横向或垂直的间歇运动。直流电机拖动，无级调速、运动平稳。由床身、工作台、立柱、顶梁、横梁、垂直刀架、侧刀架组成2。1.2 龙门刨床对电气传动系统的要求1) 由于反复多道次刨制，要求传动系统可逆运转并实现无级调速（0.54m/min2) 刨制过程要保持刨制速度恒定，在加减速过程中要求加减速恒定，能实现快速反向。在刨制过程中要保持给定张力，误差不得超过8%。3) 电气传动系统应有较高的静态精度，动态品质和抗扰能力。1.3 龙门刨床的主要工艺数据主传动电机：PN=45KW uN=220v IN=255A nN=4
12、30rpm uf=220v If=9.6A进料速度： 0.5m/min 刨制速度：0.54m/min调速范围：D8 静度差：S0.2 超调量：7 % 2 调速系统各方案的选择调速系统方案选择的原则：1）满足生产工艺的要求确保产品的质量。2）减少投资，提高效益。3）能方便操作。2.1 拖动方案的选择主传动电动机已经给定，是直流他励电动机，所以我们要围绕着直流他励电动机展开设计。从龙门刨床生产工艺对电气传动系统提出的要求来看，我们采用直流电动机拖动是合理的。因为它便于实现电气无极调速和对调速精度的要求3。2.2 直流调速的方案比较直流调速通常分为三类：1) 开环调速系统开环控制的调速系统是从手工基
13、础上发展起来的最基本的调速系统。在系统内部参数变化不大、外界扰动规律预知、调速性能要求不高的前提下，采用开环控制也能实现一定范围的无级调速。其优点是结构简单、调试方便、成本低廉。但是生产实践中有许多生产机械常常对静差率和调速范围有一定的要求，而且扰动也是多样和随机的，所以并不能实现稳定的调速，因此开环系统的应用受到一定的限制。2) 单闭环调速系统开环调速系统并不能满足较高性能指标的要求，所以要想提高系统的性能指标，可以引入某些反馈量。根据反馈控制的原理，要想控制哪个量，就必须引入这个量的负反馈。对于调速系统就是控制转速，所以引入转速的负反馈参与控制以提高系统的性能，这样就能克服开环系统的缺点，
14、提高系统的控制质量。3) 双闭环调速系统采用PI调节器的转速单闭环直流调速系统，可以保证系统在稳定的前提下实现无静差。但在实际生产中，许多生产机械对调速系统的动态性能要求较高。例如，快速起、制动和正反向运行的系统。而双闭环调速系统的出现使这个问题得到了很好的解决，因为双闭环系统中由于电流环与转速环的同时存在，使系统具有了更好的动态性能。通过以上的介绍可知开环控制的优点是结构简单、调试方便、成本低廉，但其静差率和调速范围有限；单闭环调速系统可以保证系统在稳定的前提下实现无静差，但其动态性能不好；双闭环调速系统可以应用于快速起、制动和正反向运行的系统，应用双闭环调速系统可以使系统具有更好的动态性能。2.3 控制方案的确定由上述分析，本课题采用双闭环可逆调速系统。
