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1、中北大学2013届毕业设计说明书毕业设计说明书信息与通信工程学院学生姓名： 学号： 电气工程及其自动化学 院： 专 业： 指导教师： 2013年 06 月毕 业 设 计 任 务 书1毕业设计的任务和要求：1.学习单片机或PLC或DSP相关知识。2.研究变频调速配料系统的原理及结构，设计相应的硬件电路及软件程序，实现提高配料系统的精度、可靠性及稳定性。2毕业设计的具体工作内容：学习的知识：单片机或PLC或DSP；变频器。掌握的技术：Protel或Proteus软件和单片机的C语言编程。技术要求：变频调速配料系统主要包括硬件及软件设计，选择合适的控制芯片，系统硬件主要由控制单元、传感器、信号处理模
2、块、电源、变频器及外围设备等组成，要求能够有效提高系统配料的精度、可靠性和稳定性。工作(纪律)要求： 遵守学校相关规定。在毕业设计过程中要工作踏实，态度端正，对待问题要实事求是，本着严谨处理问题的态度和学风认真完成设计的要求。毕 业 设 计 任 务 书3对毕业设计成果的要求： 毕业论文说明书；相应的硬件电路图和软件流程图；相关英文资料翻译；4毕业设计工作进度计划：起 迄 日 期工 作 内 容2013年 1 月15 日 1 月 日 月 日 月 日 月 日 月 日月 日 月 日月 日 月 日月 日 月 日月 日 月 日查阅资料，了解课题背景，掌握基本技术，制定设计思路，完成开题报告；完成系统方案设
3、计，完成系统仿真设计，并对结果进行分析焊接实物撰写毕业论文说明书并修改完善翻译资料及论文修改等论文答辩学生所在系审查意见：系主任： 年 月 日毕业设计（论文）中期报告学校07 论文题目 变频调速配料控制系统设计本人在该设计（论文）中具体应完成的工作 研究变频调速配料系统的原理及结构，设计相应的硬件电路及软件程序，实现提高配料系统的精度、可靠性及稳定性，并制作实物。1、 简述毕业论文开始以来所做的具体工作和取得的进展（要详细内容） 选完题目过后，就开始查阅相关资料并请教老师，了解自己的毕业设计的具体工作内容，明白对于我的这个题目我应该做些什么。然后学习题目所需要的单片机或PLC或DSP、变频器等
4、相关知识，在学习的过程中主要了解了单电机的应用。在网上查阅资料，并开始撰写毕业设计开题报告。开题报告写完并修改几次过后才通过。 写完开题报告后就开始学习Proteus软件和单片机的C语言编程。现在对Proteus软件的应用还不熟练，只会简单的电路设计。在用keil软件编程的过程没有问题，但是仿真的时候出现了问题并还没有解决。2、 目前存在问题，下一步的主要研究任务，具体设想与安排（要详细内容）存在的问题：对软件的运用还不熟练，无法设计整体电路并编写完整的程序。下一步主要研究任务：现在到五月熟练软件的运用，在五月初设计硬件电路和软件设计，五月中旬完成电路设计、把程序编写出来并调试，然后购买所需器
5、件。在五月下旬开始做实物，在六月一号前把实物做出来。3、 指导教师对该学生前期研究工作的评价（是否同意继续研究工作） 指导教师亲笔签字： 年 月 日备注：1、本表由学生填写，指导教师亲笔签署意见。2、以上各项句间距可以根据实际内容需要调整。变频调速配料控制系统设计摘要 本文介绍了一种基于单片机为核心的变频调速配料控制系统，主要阐述了其设计原理、硬件组成、设计功能以及软件设计。系统主要包括主电路与控制电路，主电路采用单片机作为电机控制模块的控制芯片。控制电路由AT89S51单片机最小系统和及少量的扩展外围芯片构成，结合相应的软件，通过改变程序来达到控制转速以实现电机的调速要求。其中主要内容包括：
6、AT89S51和变频器的特性介绍，变频系统的控制单元、传感器、信号处理模块、电源、变频器及外围设备等，软件编程设计方法。所设计的系统实现了变频调速的全数字化控制，实时性好，可靠性高。关键词 单片机，压力传感器，变频调速，电动机VVVF batching control system designAbstract This article introduces a microcontroller as the core frequency control batching control system, mainly on its design principle, the hardware c
7、omposition, design features, and software design. System, including the main circuit and control circuit, microcontroller as the main circuit control chip motor control module. AT89S51 microcontroller control circuit consists of the smallest systems and the expansion of peripheral chips and a small
8、amount constituted, with the corresponding software,by changing the program to achieve control of speed in order to achieve motor speed control requirements. The main contents include: AT89S51 and describes the characteristics of the inverter, the inverter system control units, sensors, signal proce
9、ssing module, power supply, inverter and peripheral equipment, software programming design method. The system designed to achieve a fully digital inverter control, real-time, high reliability. Keywords MCU ，Pressure sensor ，VVVF SPWM ，Motor-Control 目录 1 引言11.1 课题研究背景意义11.2 国内外研究现状21.2.1 国外研究现状21.2.2
10、 国内研究现状21.2.3国内外差异22 系统总体方案设计42.1 系统的总体框图42.2 相关理论介绍43. 硬件总体方案设计63.1 数据采集模块63.2 单片机控制部分93.3 按键控制和报警部分123.4 变频调速部分133.5 显示部分143.6 总电路图174 系统软件设计184.1 MPX4115数据采集处理程序184.2 按键控制程序224.3 变频控制程序245 系统仿真与调试316 总结32附录A33附录B34附录C42参 考 文 献43致谢451 引言1.1 课题研究背景意义根据近代交流调速理论，交流调速被划分为变频、变极和变转差率三种方案，在缺乏科学分析的条件下，认定变
11、转差率调速是低效率的，而变极调速又属于有级调速，因此惟有变频调速最佳。而变频调速方法与变转差调速方法有本质不同，从高速到低速都可以保持有限的转差率，因而变频调速具有高效率、宽范围和高精度的调速性能。可以认为，变频调速是交流电动机的一种比较合理和理想的调速方法。 随着电力电子技术、微电子技术和自动控制理论的发展，交流调速技术也有了日新月异的变化。可调速的高性能交流电力拖动系统在工业上的应用也越来越广。进入21世纪交流调速技术也进入了现代交流调速技术时代，现代交流调速技术也成为人类社会的重大技术进步之一。其发展速度之快、应用覆盖范围之广都是前所未有的。而且应用实践表明，采用现代交流调速技术极大的提
12、高了传动系统的运行质量，同时，带来了巨大的经济和社会效益。 在许多工农业生产中，尤其化工、水泥、矿山及农产品加工等行业，都使用自动配料系统来实现工业生产。自动配料系统是精细化工厂生产工艺过程中一道非常重要的工序，配料工序质量对整个产品的质量举足轻重。自动配料控制过程是一个多输入、多输出的系统，各条配料输送生产线严格地协调控制，对料位、流量及时准确地进行监控和调节1。其工艺过程如图1.1所示。 图1.1 工艺过程 在生产过程中对粉体输送、流量及粉体配料的运输和称量要求比较严格。以往这类称量主要是采用皮带秤和斗式秤但皮带秤在运行中总存在如皮带跑偏和老化松弛等问题，且对安装位置有一些特殊要求。用于粉
13、状物料称量时对周围环境影响很大。容易造成扬尘和环境污染；斗式秤是一种非连续累计式衡器，不能连续用于配料系统2。同时，如果调速绞龙采用滑差电机或直流电机驱动时，则存在低速特性差、效率低；并且现场外部工作环境又很恶劣。工业粉尘很多这些粉尘很容易进入滑差电机内部而出现磨损、卡死等现象3。维修、维护麻烦，造成工作故障多，影响正常生产。因此，我们可以针对以上问题提出新的变频调速计量配料系统。1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状 在国外，在大功率交-交变频（循环变流器）调速技术方面，法国阿尔斯通已能提供单机容量达3万kW的电气传动设备用于船舶推进系统4。在大功率无换向器电机变频调速技术方面，意大
14、利ABB公司提供了单机容量为6万kW的设备用于抽水蓄能电站5。在中功率变频调速技术方面，德国西门子公司Simovert A电流型晶闸管变频调速设备单机容量为10 2600 kVA和Simovert P GTO PWM变频调速设备单机容量为100 900 kVA，其控制系统已实现全数字化，用于电力机车、风机、水泵传动6。在小功率交流变频调速技术反面，日本富士BJT变频器最大单机容量可达700 kVA，IGBT变频器已形成系列产品，其控制系统也已实现全数字化7。1.2.2 国内研究现状 我国国内已经有较多的变频器生产厂，但大部分的产品都是VF控制和电压空间矢量控制变频器，使用在调速精度和动态性能要求不高的负载上没有问题。工业应用中绝大部分都是这种负载，变频器在这种场合应用最重要的要求是可靠性，国产变频器占国内市场份额不高的主要原因是产品品质不
