電力拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)--變頻器在印染機(jī)械多電機(jī)同步調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用

1、<p><b>　　本科生課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題 目：變頻器在印染機(jī)械多電機(jī)同步調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用</p><p><b>　　第 一 部 分</b></p><p><b>　　任</b></p><p><b>　　務(wù)</b&g

2、t;</p><p><b>　　書</b></p><p>　　電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p><b>　　一、課程設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>　　通過電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、了解一般交直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程及設(shè)計(jì)要求，并鞏固交直流調(diào)速系統(tǒng)課程的所學(xué)內(nèi)容，初步具備設(shè)計(jì)

3、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的能力。為今后從事技術(shù)工作打下必要的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　二、課程設(shè)計(jì)的要求</b></p><p>　　1、熟悉交直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)內(nèi)容以及設(shè)計(jì)程序的要求。</p><p>　　2、掌握控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)制圖的基本規(guī)范，熟練掌握電氣控制部分的新圖標(biāo)。</p><p>　　3

4、、學(xué)會(huì)收集、分析、運(yùn)用自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有關(guān)資料和數(shù)據(jù)。</p><p>　　4、培養(yǎng)獨(dú)立工作能力、創(chuàng)造能力及綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力。</p><p><b>　　三、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容</b></p><p>　　完成某一給定課題任務(wù)，按給出的工藝要求、運(yùn)用變頻調(diào)速對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。</p><p>　　

5、四、進(jìn)度安排： 共1.5周</p><p>　　本課程設(shè)計(jì)時(shí)間共1.5周，進(jìn)度安排如下：</p><p>　　1、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備，熟悉有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，熟悉課題設(shè)計(jì)要求及內(nèi)容。（1.5天）</p><p>　　2、分析控制要求、控制原理設(shè)計(jì)控制方案（1.5天）</p><p>　　3、繪制控制原理圖、控制流程圖、端子接線圖。（2天）</p>

6、<p>　　4、編制程序、梯形圖設(shè)計(jì)、程序調(diào)試說明。（1.5天）</p><p>　　5、整理圖紙、寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。（1.5天）</p><p>　　五、課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容</p><p>　　完成下列課題的課程設(shè)計(jì)及報(bào)告（課題工藝要求由課程設(shè)計(jì)任務(wù)書提供）</p><p>　　1、退火爐溫度控制系統(tǒng)</p><

7、;p>　　2、變頻液位自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　3、變頻流量自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　4、變頻供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　5、變頻調(diào)速恒張力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　6、變頻器在溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用</p><p>　　7、線纜設(shè)備恒張力變頻器控制設(shè)計(jì)</p>

8、<p><b>　　六、參考書</b></p><p>　　1、陳伯時(shí)主編 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)(第二版) 機(jī)械工業(yè)出版社 1992</p><p>　　2、陳伯時(shí), 陳敏遜 交流調(diào)速系統(tǒng) 機(jī)械工業(yè)出版社 1998</p><p>　　3、張燕賓著 SPWM變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù)   機(jī)械工業(yè)出版社 1

9、997</p><p>　　4、王兆義主編 《可編程控制器教程》 主編</p><p>　　5、徐世許主編 《可編程控制器教程原理、應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)》 主編</p><p>　　6、《工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)》（第2版）上、下冊(cè) 中國(guó)電力出版社</p><p><b>　　第 二 部 分</b></p>

10、<p><b>　　課</b></p><p><b>　　程</b></p><p><b>　　設(shè)</b></p><p><b>　　計(jì)</b></p><p><b>　　報(bào)</b></p><p

11、><b>　　告</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一 印染機(jī)械多電機(jī)同步調(diào)速系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)6 </p><p><b>　?。ㄒ唬└攀? </b></p><p>　?。ǘ┫到y(tǒng)控制要求6 </p><

12、;p>　?。ㄈ┫到y(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)7 </p><p>　　二 系統(tǒng)硬件選型10 </p><p>　　（一）PLC選型10 </p><p>　?。ǘ┳冾l器選型 12</p><p>　　（三）傳感器選型13 </p><p>　　（四）同步控制器選型13 </p><

13、p>　　三 印染機(jī)械多電機(jī)同步調(diào)速系統(tǒng)的原理圖16 </p><p>　?。ㄒ唬┲麟娐?6 </p><p>　?。ǘ㏄LC控制電路17 </p><p>　?。ㄈ┳冾l器控制電路19 </p><p>　　四 印染機(jī)械多電機(jī)同步調(diào)速系統(tǒng)變頻器的故障分析……………………… 20</p><p&

14、gt;　　五 設(shè)計(jì)小結(jié)21 </p><p>　　六 參考文獻(xiàn) 22</p><p>　　一、印染機(jī)械多電機(jī)同步調(diào)速系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　?。ㄒ唬└攀?lt;/b></p><p>　　隨著電力電子技術(shù)以及工業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展,使得交流變頻調(diào)速系統(tǒng)在工業(yè)電機(jī)拖動(dòng)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。另外,由于PL

15、C的功能強(qiáng)大、容易使用、高可靠性,常常被用來作為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備的控制。此處的設(shè)計(jì)就是利用變頻器和PLC實(shí)現(xiàn)印染機(jī)械多電機(jī)同步調(diào)速系統(tǒng)的控制。</p><p>　　變頻器技術(shù)是一門綜合性的技術(shù),它建立在控制技術(shù)、電子電力技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上。它與傳統(tǒng)的交流拖動(dòng)系統(tǒng)相比,利用變頻器對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制,有許多優(yōu)點(diǎn),如節(jié)電、容易實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制、可以實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的高效連續(xù)調(diào)速控制、實(shí)

16、現(xiàn)速度的精確控制。容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)切換,可以進(jìn)行高額度的起停運(yùn)轉(zhuǎn),可以進(jìn)行電氣制動(dòng),可以對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行高速驅(qū)動(dòng)。完善的保護(hù)功能:變頻器保護(hù)功能很強(qiáng),在運(yùn)行過程中能隨時(shí)檢測(cè)到各種故障,并顯示故障類別(如電網(wǎng)瞬時(shí)電壓降低,電網(wǎng)缺相,直流過電壓,功率模塊過熱,電機(jī)短路等),并立即封鎖輸出電壓。這種“自我保護(hù)”的功能,不僅保護(hù)了變頻器,還保護(hù)了電機(jī)不易損壞。</p><p>　　本課題就是應(yīng)該P(yáng)LC和變頻器，設(shè)計(jì)印染

17、機(jī)械多電機(jī)同步調(diào)速系統(tǒng)。PLC的作用是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，而變頻器的作用則是對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，最終達(dá)到維持多電機(jī)同步運(yùn)行的目的。</p><p><b>　　（二）系統(tǒng)控制要求</b></p><p>　　變頻調(diào)速在印染行業(yè)中應(yīng)用有以下特點(diǎn)：</p><p><b>　　1、運(yùn)行環(huán)境差 </b></p><

18、p>　　印染設(shè)備運(yùn)行環(huán)境一般很差，潮濕度大（相對(duì)濕度可達(dá)90%以上），環(huán)境溫度高（有時(shí)變頻器周圍溫度可達(dá)50℃以上），“織物塵”多，這就要求變頻器的防護(hù)等級(jí)要高，同時(shí)變頻器及相應(yīng)的控制設(shè)備盡量與印染機(jī)械隔離，并增加通風(fēng)降溫設(shè)施。</p><p>　　2、工作制式是長(zhǎng)期連續(xù)工作制 </p><p>　　印染機(jī)械是長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的，即要求“常年不停機(jī)”，每次停機(jī)除減少產(chǎn)量外，還會(huì)產(chǎn)生大量

19、的次品，因此要求變頻器及相應(yīng)的電控設(shè)備具有長(zhǎng)期不出故障的高可靠性。</p><p>　　3、起動(dòng)平穩(wěn)且各電機(jī)的起動(dòng)時(shí)間應(yīng)一致 </p><p>　　印染機(jī)械一般是多電機(jī)同步運(yùn)行，各電機(jī)功率差別較大（從幾百瓦到幾十千瓦），所帶負(fù)載差別亦較大，要想使電機(jī)同時(shí)起動(dòng)并在相同的時(shí)間內(nèi)達(dá)到工藝要求的轉(zhuǎn)速，即各電機(jī)在起動(dòng)階段就達(dá)到同步運(yùn)行，就要根據(jù)電機(jī)功率大小及所帶負(fù)載情況對(duì)各變頻器的加速時(shí)間、起動(dòng)頻

20、率、轉(zhuǎn)矩提升等進(jìn)行合理的設(shè)置。</p><p><b>　　4、快速制動(dòng) </b></p><p>　　由于各電機(jī)負(fù)載差別較大，若停車時(shí)各電機(jī)自由運(yùn)行，會(huì)由于慣性差別較大而使各電機(jī)完全停車的時(shí)間不一致，造成布料撕裂或布料堆積引起機(jī)械故障，同時(shí)還會(huì)對(duì)下次開車增加難度。因此除對(duì)變頻器的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)置外，還要根據(jù)各變頻器的功率配備合理的制動(dòng)電阻，使各電機(jī)快速停車。

21、</p><p>　　（三）系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)</p><p>　　印染機(jī)械有燒毛機(jī)、退漿機(jī)、退煮漂聯(lián)合機(jī)、打底機(jī)、顯色皂洗機(jī)、水洗機(jī)、印花機(jī)、布鋏絲光機(jī)、烘干機(jī)等多種，品種千差萬(wàn)別，功能各不相同，電機(jī)數(shù)量及功率差別較大（電機(jī)功率一般在0.6kW～40kW范圍內(nèi)），但就其電氣傳動(dòng)原理而言，卻是大同小異?，F(xiàn)以比較簡(jiǎn)單的LMH101烘干機(jī)為例來說明，如圖1-1所示。</p><

22、;p>　　布料經(jīng)上漿槽由軋車電機(jī)拖進(jìn)1#烘干機(jī)，在進(jìn)行烘干之前，先經(jīng)過張力架（也叫松緊架），布料從1#烘干機(jī)出來之后再經(jīng)張力架進(jìn)入2#烘干機(jī)，從2#烘干機(jī)出來之后經(jīng)張力架和落布架落入出布車，整個(gè)工作過程結(jié)束。</p><p>　　在烘干機(jī)中通常將軋車電機(jī)作為主令單元，而其它電機(jī)全部作為從動(dòng)單元，主令單元沒有張力架，是全機(jī)速度的基準(zhǔn)，各從動(dòng)單元都有各自的張力架，要根據(jù)布張力的大小調(diào)整相應(yīng)電機(jī)變頻器的給定頻率，

23、使之與主令機(jī)同步運(yùn)行。張力架可以上下活動(dòng)，布料太緊時(shí)，張力加大，張力架向下移動(dòng)，需要使張力架后面的電機(jī)變慢或張力架前面的電機(jī)變快；布料松時(shí)張力減小，張力架向上移動(dòng)，需要使后面的電機(jī)變快或使前面的電機(jī)變慢。</p><p>　　應(yīng)當(dāng)注意，不一定將第一臺(tái)電機(jī)作為主令機(jī)。哪臺(tái)電機(jī)作為主令機(jī)應(yīng)根據(jù)電機(jī)功率和工藝要求由印染機(jī)械制造廠決定，張力架是控制前面的電機(jī)還是控制后面的電機(jī)應(yīng)根據(jù)主令機(jī)的位置及張力架的位置決定。<

24、/p><p>　　烘干機(jī)四臺(tái)電機(jī)功率為：軋車5.5KW，1#烘干2.2KW，2#烘干2.2KW，落布1.1KW，主電路如圖1-2所示。</p><p>　　電機(jī)容量由印染機(jī)械廠提供，為便于同步，一般選用容量較大的電機(jī)，即存在著大馬拉小車現(xiàn)象，除非機(jī)械有故障不會(huì)出現(xiàn)過載現(xiàn)象，因此變頻器的容量只須與各單元的電動(dòng)機(jī)容量相符即可。</p><p>　　圖1-2 LMH101烘干

25、機(jī)同步調(diào)速系統(tǒng)的主電路</p><p>　　印染機(jī)械的同步控制并非純理論上的使各電機(jī)的線速度完全一致。布料在加工過程中，要進(jìn)行蒸、煮、酸洗、堿洗、上漿、水洗、上色等多種工藝。由于布料的品種不同，加工工藝不同，存在著布料縮水及伸長(zhǎng)現(xiàn)象。有些工藝要縮水，有些工藝要伸長(zhǎng)，實(shí)際上各電機(jī)的線速度并不完全相同，要根據(jù)布的張力來調(diào)節(jié)各電機(jī)的速度。反饋信號(hào)是不斷變化的。</p><p>　　因此，在穩(wěn)定時(shí)

26、除了UG1保持不變外，其它各變頻器的頻率給定信號(hào)（UG2、UG3、UG4、UG5）也是不斷變化的。整個(gè)系統(tǒng)維持動(dòng)態(tài)平衡，達(dá)到所謂的同步運(yùn)行。</p><p>　　由圖1-1可知，布料的張力可以從張力架的位置反映出來，然后通過傳感器得到偏差信號(hào)UF，反饋到控制中心，控制中心將反饋信號(hào)UF與標(biāo)準(zhǔn)給定信號(hào)UG比較后給出各變頻器的頻率給定信號(hào)，控制各變頻器運(yùn)行。同步控制示意圖如圖1-3所示。</p><

27、;p>　　反饋信號(hào)UF可以是電阻、電流或電壓信號(hào)，信號(hào)的種類及大小隨傳感器品種不同而異，同步控制中心的任務(wù)是根據(jù)反饋信號(hào)UF提供各變頻器的給定信號(hào)，對(duì)于不同的反饋信號(hào)，控制中心對(duì)信號(hào)的處理方式有區(qū)別，但最終都是處理成變頻器能接受的直流電壓信號(hào)（例如0～10V）或直流電流信號(hào)（例如4～20mA）。</p><p>　　另外，也可以用專用的同步控制器來完成，但當(dāng)實(shí)際的反饋信號(hào)與同步控制器所要求的反饋信號(hào)不一致時(shí)

28、，需要先對(duì)反饋信號(hào)進(jìn)行處理。</p><p>　　圖1-3同步控制示意圖</p><p><b>　　二、系統(tǒng)硬件選型</b></p><p><b>　　（一）PLC的選型</b></p><p><b>　　1、機(jī)型的選擇 </b></p><p>

29、　　PLC機(jī)型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護(hù)使用最方便以及性能價(jià)格比的最優(yōu)化機(jī)型。在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較?。┑膱?chǎng)合，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；其它情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC。對(duì)于開關(guān)量控制以及以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)目中，一般其控制速度無(wú)須考慮，因此，選用帶A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)就能滿足要求。而在控制比較復(fù)雜，控制功能要求比較高的工

30、程項(xiàng)目中（如要實(shí)現(xiàn)ＰＩＤ運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度來選用中檔或高檔機(jī)。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)以及整個(gè)工廠的自動(dòng)化等。對(duì)于一個(gè)大型企業(yè)系統(tǒng)，應(yīng)盡量做到機(jī)型統(tǒng)一。這樣，同一機(jī)型的PLC模塊可互為備用，便于備品備件的采購(gòu)和管理；同時(shí)，其統(tǒng)一的功能及編程方法也有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)、技術(shù)水平的提高和功能的開發(fā)；此外，由于其外部設(shè)備通用，資源可以共享，因此，配以上位計(jì)算機(jī)后即可把控制各獨(dú)

31、立系統(tǒng)的多臺(tái)PLC聯(lián)成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，這樣便于相互通信，集中管理。</p><p>　　2、輸入/輸出的選擇 </p><p>　　PLC的輸入/輸出選擇包括以下幾部分：</p><p><b>　　1）確定I/O點(diǎn)數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)控制系統(tǒng)的要求確定所需要的I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)，應(yīng)再增加10%～20%

32、的備用量，以便隨時(shí)增加控制功能。對(duì)于一個(gè)控制對(duì)象，由于采用的控制方法不同或編程水平不同，I/O點(diǎn)數(shù)也應(yīng)有所不同。</p><p>　　2）開關(guān)量輸入/輸出</p><p>　　通過標(biāo)準(zhǔn)的輸入/輸出接口可從傳感器和開關(guān)（如按鈕、限位開關(guān)等）及控制（開/關(guān)）設(shè)備（如指示燈、報(bào)警器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等）接收信號(hào)。典型的交流輸入/輸出信號(hào)為24～240V，直流輸入/輸出信號(hào)為5～240V。</p

33、><p>　　3）模擬量輸入/輸出</p><p>　　模擬量輸入/輸出接口一般用來感知傳感器產(chǎn)生的信號(hào)。這些接口可用于測(cè)量流量、溫度和壓力，并可用于控制電壓或電流輸出設(shè)備。這些接口的典型量程為－10～＋10V、4～20mA或10～50mA。</p><p>　　4）特殊功能輸人/輸出</p><p>　　5）智能式輸入/輸出</p>

34、<p>　　3、PLC存儲(chǔ)器類型及容量選擇 </p><p>　　PLC系統(tǒng)所用的存儲(chǔ)器基本上由PROM、E-PROM及PAM三種類型組成，存儲(chǔ)容量則隨機(jī)器的大小變化，一般小型機(jī)的最大存儲(chǔ)能力低于6kB，中型機(jī)的最大存儲(chǔ)能力可達(dá)64kB，大型機(jī)的最大存儲(chǔ)能力可上兆字節(jié)。使用時(shí)可以根據(jù)程序及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需要來選用合適的機(jī)型，必要時(shí)也可專門進(jìn)行存儲(chǔ)器的擴(kuò)充設(shè)計(jì)。</p><p>　

35、　PLC的存儲(chǔ)器容量選擇和計(jì)算的第一種方法是：根據(jù)編程使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)精確計(jì)算存儲(chǔ)器的實(shí)際使用容量。第二種為估算法，用戶可根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，按照表4的公式來估算。為了使用方便，一般應(yīng)留有25%～30%的裕量，獲取存儲(chǔ)容量的最佳方法是生成程序，即用了多少字。知道每條指令所用的字?jǐn)?shù)，用戶便可確定準(zhǔn)確的存儲(chǔ)容量。 </p><p><b>　　4、軟件選擇 </b></p><

36、;p>　　在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程中，PLC的編程問題是非常重要的。用戶應(yīng)當(dāng)對(duì)所選擇PLC產(chǎn)品的軟件功能有所了解。通常情況下，一個(gè)系統(tǒng)的軟件總是用于處理控制器具備的控制硬件的。但是，有些應(yīng)用系統(tǒng)也需要控制硬件部件以外的軟件功能。例如，一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)可能包括需要復(fù)雜數(shù)學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理操作的特殊控制或數(shù)據(jù)采集功能。指令集的選擇將決定實(shí)現(xiàn)軟件任務(wù)的難易程度?？捎玫闹噶罴瘜⒅苯佑绊憣?shí)現(xiàn)控制程序所需的時(shí)間和程序執(zhí)行的時(shí)間。</p>&l

37、t;p>　　5、支撐技術(shù)條件的考慮 </p><p>　　選用PLC時(shí)，有無(wú)支撐技術(shù)條件同樣是重要的選擇依據(jù)。支撐技術(shù)條件包括下列內(nèi)容：</p><p><b>　　1）編程手段</b></p><p>　　2）進(jìn)行程序文本處理</p><p><b>　　3）程序儲(chǔ)存方式</b></p

38、><p><b>　　4）通信軟件包</b></p><p>　　6、PLC的環(huán)境適應(yīng)性 </p><p><b>　　（二）變頻器選型</b></p><p><b>　　1、變頻器簡(jiǎn)介</b></p><p>　　變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工

39、頻電電源變換為另一頻率的電能控制裝置?？煞譃榻弧蛔冾l器，交——直——交變頻器。交——交變頻器可直接把交流電變成頻率和電壓都可變的交流電；交——直——交變頻器則是先把交流電經(jīng)整流器先整流成直流電，再經(jīng)過逆變器把這個(gè)直流電流變成頻率和電壓都可變的交流電。</p><p>　　為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把電源的交流電變換為直流電（DC），這個(gè)過程叫整流。把直流電（DC）變換為交流電（AC）的裝置，其科學(xué)

40、術(shù)語(yǔ)為“inverter”(逆變器)。一般逆變器是把直流電源逆變?yōu)橐欢ǖ墓潭l率和一定電壓的逆變電源。對(duì)于逆變?yōu)轭l率可調(diào)、電壓可調(diào)的逆變器我們稱為變頻器。</p><p>　　變頻器主要是由主電路、控制電路組成。</p><p>　　主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將

41、電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。</p><p><b>　　2、變頻器選型</b></p><p>　　通用變頻器的選擇包括通用變頻器的型式選擇和容量選擇兩個(gè)方面，選擇的原則是：首先其功能特性能保證

42、可靠地事項(xiàng)工藝要求，其次是獲得較好的性能價(jià)格比。通用變頻器類型的選擇要根據(jù)負(fù)載特性進(jìn)行。對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類等平方轉(zhuǎn)矩，低速下負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，通常可選擇專用或普通功能型通用變頻器。對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載或有較高靜態(tài)轉(zhuǎn)速精度要求的機(jī)械應(yīng)選用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型通用變頻器，這種通用變頻器低速轉(zhuǎn)矩、靜態(tài)機(jī)械特性硬度大，不怕負(fù)載沖擊，具有挖土機(jī)特性。為了實(shí)現(xiàn)大調(diào)速比的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，常采用加大通用變頻器容量的辦法。對(duì)于要求精度高、動(dòng)態(tài)性能好、速度響應(yīng)快的生

43、產(chǎn)機(jī)械（如造紙機(jī)械、注塑機(jī)、軋鋼機(jī)等），應(yīng)采用矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制型通用變頻器。 </p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)選擇兩臺(tái)變頻器，互為備用，保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。變頻器選FR—E540—2.2KW三菱變頻器。</p><p><b>　?。ㄈ﹤鞲衅鬟x型</b></p><p>　　要用張力架的上下移動(dòng)來直接控制變頻器是不可能的，必須用傳感器來

44、將張力架的上下移動(dòng)變成相應(yīng)的物理量變化，如電阻、電壓或電流的變化。用于印染機(jī)械的傳感器可根據(jù)是否與張力架有機(jī)械連接分為接觸式與非接觸式兩大類。接觸式傳感器是由張力架的上下移動(dòng)而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的電位器、旋轉(zhuǎn)變壓器及各類專用的傳感器等，優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好，線性度較高；缺點(diǎn)是除旋轉(zhuǎn)變壓器外，多數(shù)都是由張力架帶動(dòng)線繞電位器旋轉(zhuǎn)，不同的傳感器，只是對(duì)電阻信號(hào)的處理方式不同（可處理成正負(fù)電壓信號(hào)或正負(fù)電流信號(hào)），電位器體積小，機(jī)械強(qiáng)度差，再加上每日24小時(shí)連

45、續(xù)工作，很容易損壞，故障率較高，并且電位器長(zhǎng)期放在潮濕、灰塵多且含有酸堿蒸氣的環(huán)境中，也是容易損壞的原因之一。 </p><p>　　非接觸式傳感器主要有超聲波傳感器、渦流式線位移傳感器等，靠非接觸式來探測(cè)張力架的位置，變成相應(yīng)的電壓信號(hào)輸出，一般將傳感器整體用環(huán)氧樹脂密封在塑料容器中，與外界徹底隔離，又沒有機(jī)械接觸，故障率很低，被廣泛采用，缺點(diǎn)是對(duì)溫度比較敏感，溫度變化對(duì)參數(shù)影響較大，因此應(yīng)盡量避免在溫差較大的

46、場(chǎng)合使用。為了保證設(shè)備的安全，在張力太大或太小時(shí)應(yīng)全機(jī)停車，停車由限位開關(guān)來完成，除了主令電機(jī)外，其它電機(jī)的拖動(dòng)系統(tǒng)都安裝張力架，限位開關(guān)和傳感器安裝在一起，限位開關(guān)動(dòng)作時(shí)，發(fā)出停車信號(hào)，使全機(jī)停車。非接觸式傳感器也可以不裝限位開關(guān)，根據(jù)傳感器信號(hào)的大小由模擬電子線路驅(qū)動(dòng)中間繼電器，再由中間繼電器的觸點(diǎn)控制停車。</p><p>　?。ㄋ模┩娇刂破鬟x型</p><p>　　一、SLC04

47、C22A（B）同步控制器的功能</p><p>　　功能實(shí)用，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定可靠。具有如下特點(diǎn)：</p><p>　　1、該設(shè)備由四個(gè)單元組成，一路內(nèi)部主給定，一路外部主給定，四路外部反饋給定反饋采用0-10V內(nèi)部電源。</p><p>　　2、內(nèi)部主給定GD可采用UP、DOWN鍵調(diào)整。</p><p>　　3、參數(shù)自動(dòng)記憶，掉電不丟失。

48、</p><p><b>　　二、端子說明</b></p><p>　　1#：L工作電源端（220V～）。</p><p>　　2#：N工作電源端（220V～）。</p><p>　　3#：TC繼電器J的常開觸點(diǎn)，系統(tǒng)開機(jī)時(shí)動(dòng)作。</p><p>　　4#：TA繼電器J的公共端。</p>

49、;<p>　　5#：TB繼電器J的常閉觸點(diǎn)。</p><p>　　6#：GND四單元地。</p><p>　　7#：V4第四單元輸出端（0-10V）。</p><p>　　8#：GND第三單元地。</p><p>　　9#：V3第三單元輸出端（0-10V）。</p><p>　　10#：GND第二單元地。

50、</p><p>　　11#：V2第二單元輸出端（0-10V）。</p><p>　　12#：GND第一單元地。</p><p>　　13#：V1第一單元輸出端（0-10V）。</p><p>　　14#：VF1反饋給定一輸入端（A型-5 V～+5 V / B型0～10V）。</p><p>　　15#：VF2反饋給定

51、二輸入端（A型-5 V～+5 V / B型0～10V）。</p><p>　　*16#：GND反饋給定電源（A型-5 V / B型地）。</p><p>　　*17#：+10V反饋給定電源（A型+5 V / B型+10 V）。</p><p>　　18#：VF3反饋給定三輸入端（A型-5 V～+5 V / B型0～10V）</p><p>　

52、　19#：VF4反饋給定四輸入端（A型-5 V～+5 V / B型0～10V）。</p><p>　　20#：GND反饋給定三、四輸入地。</p><p>　　21#：+10V外部主給定電源。</p><p>　　22#：GI外部主給定輸入端。</p><p>　　23#：GND外部主給定電源地。</p><p>　　

53、24#：UP升速端子。（公共端為GND）</p><p>　　25#：DOWN減速端子。（公共端為GND）</p><p>　　26#：RS啟動(dòng)控制端子。（公共端為GND）</p><p>　　* 特別提示：04C22A型與04C22B型的區(qū)別在于B型的16# 端子為GND、17# 端子為+10V。A型的16# 端子為-5V、17# 端子為+5V。</p>

54、;<p>　　三、印染機(jī)械多電機(jī)同步調(diào)速系統(tǒng)的原理圖</p><p><b>　　（一）主電路</b></p><p>　　烘干機(jī)四臺(tái)電機(jī)功率為：軋車5.5KW，1#烘干2.2KW，2#烘干2.2KW，落布1.1KW，主電路如圖3-1所示。</p><p>　　電機(jī)容量由印染機(jī)械廠提供，為便于同步，一般選用容量較大的電機(jī)，即存在著

55、大馬拉小車現(xiàn)象，除非機(jī)械有故障不會(huì)出現(xiàn)過載現(xiàn)象，因此變頻器的容量只須與各單元的電動(dòng)機(jī)容量相符即可。</p><p><b>　　圖3-1 主電路</b></p><p>　?。ǘ㏄LC控制電路</p><p>　　LMH101軋水烘干機(jī)電控柜控制電路的接線圖如圖3-2所示。</p><p>　　圖中按鈕SB11為外部

56、停車按鈕，SQ2～SQ4為限位開關(guān)。控制線路的工作過程讀者自行分析。</p><p>　　在電機(jī)數(shù)量較多的同步調(diào)速控制系統(tǒng)中，一般采用PLC的輸出控制中間繼電器，再用中間繼電器的觸點(diǎn)控制變頻器和信號(hào)燈。以上電路使用施耐德PLC控制后，圖3-1所示的主電路改為圖3-3，圖3-2所示的控制電路如圖3-3所示。</p><p>　　在圖3-3中，1SB～4SB為各電機(jī)的預(yù)選按鈕，增加了按鈕SB5

57、為電機(jī)全選按鈕，在系統(tǒng)正常運(yùn)行與停車時(shí)，SB5用得較多。SB3為外部停車按鈕，當(dāng)外部停車按鈕較多時(shí)，各停車按鈕可以串聯(lián)，也可以全部都接在PLC的輸入端，并相應(yīng)修改程序。</p><p>　　圖3-2 PLC控制電路圖</p><p>　　圖3-3 PLC端子接線圖</p><p>　?。ㄈ┳冾l器控制電路</p><p>　　變頻器的作用是用

58、于電機(jī)的起、停和調(diào)速控制，其控制電路圖圖3-4。</p><p>　　圖3-4 變頻器控制電路接線圖</p><p>　　四、印染機(jī)械多電機(jī)同步調(diào)速系統(tǒng)變頻器的故障分析</p><p>　　當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障（或設(shè)置為電機(jī)過載）或者松緊架越位時(shí)，迅速全機(jī)停車，相應(yīng)的信號(hào)燈亮作為指示，我們還可以用蜂鳴器報(bào)警。</p><p>　　根據(jù)圖3-4可以

59、畫出PLC的參考梯形圖如圖4-1所示。圖中的S13的作用是在突然斷電恢復(fù)供電后系統(tǒng)不能自動(dòng)運(yùn)行，保證系統(tǒng)安全。</p><p>　　圖4-1 PLC參考梯形圖</p><p><b>　　五、小結(jié)</b></p><p>　　為期一周半的電拖課程設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲了。通過這次的課程設(shè)計(jì)，我對(duì)變頻器的性能和應(yīng)用有了進(jìn)一步的了解，了解了一般交直流調(diào)

60、速系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程及設(shè)計(jì)要求，并鞏固了交直流調(diào)速系統(tǒng)課程的所學(xué)內(nèi)容，初步具備設(shè)計(jì)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的能力。</p><p>　　在本次課程設(shè)計(jì)的過程中，通過自己思考，動(dòng)手實(shí)踐，我對(duì)電力拖動(dòng)的控制理論有了更為深刻的理解，之前在書本上學(xué)到的知識(shí)得以結(jié)合實(shí)踐。我達(dá)到了課程設(shè)計(jì)的要求與目的，熟悉了交直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)內(nèi)容以及設(shè)計(jì)程序的要求；也掌握了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)制圖的基本規(guī)范，熟練掌握電氣控制部分的新圖標(biāo)；

61、又學(xué)會(huì)收集、分析、運(yùn)用自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有關(guān)資料和數(shù)據(jù)；還培養(yǎng)了獨(dú)立工作能力、創(chuàng)造能力及綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力。</p><p>　　同時(shí)，通過設(shè)計(jì)調(diào)速系統(tǒng)，我對(duì)PLC的應(yīng)用和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)有了更多的了解。之前我們學(xué)習(xí)到的知識(shí)基本都是抽象的，而這次的課程設(shè)計(jì)，很好地將理論結(jié)合實(shí)際，將PLC、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和電力拖動(dòng)的知識(shí)有效地聯(lián)系起來，通過實(shí)際的設(shè)計(jì)和分析，從而掌握了相關(guān)的知識(shí)。當(dāng)然，在設(shè)計(jì)過

62、程中我也遇到了很多問題，之前并沒有系統(tǒng)的去學(xué)過變頻器的工作原理及其相關(guān)的應(yīng)用，所以必須要學(xué)習(xí)變頻器的相關(guān)知識(shí)，尤其是變頻器的使用。當(dāng)然，在此過程中，我與同學(xué)分工協(xié)作，相互討論，共同努力，并且在老師的悉心指導(dǎo)與幫助下，如期完成了課程設(shè)計(jì)。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了不少的東西，可以說是收益匪淺，在課程設(shè)計(jì)中，兩位老師給了我們悉心的指導(dǎo)和幫助，在此謹(jǐn)表示感謝。</p><p>

63、<b>　　六、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳伯時(shí)主編 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)(第二版) 機(jī)械工業(yè)出版社 1992</p><p>　　[2] 陳伯時(shí), 陳敏遜 交流調(diào)速系統(tǒng) 機(jī)械工業(yè)出版社 1998</p><p>　　[3] 張燕賓著 SPWM變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù)   機(jī)械工業(yè)出版社