外文翻譯基于PLC的異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案與實(shí)施

湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文文獻(xiàn)翻譯基于ＰＬC的異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施朱少營(yíng),徐雨，何正文中國(guó)西安市西安交通大學(xué)郵編71００49摘要:本文描述了基于可編程邏輯控制器（ＰＬC)的異步電動(dòng)機(jī)監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)的實(shí)施。此外，還提出了異步電動(dòng)機(jī)的速度控制的硬件和軟件要求。PＬＣ程序與用戶要求的速度運(yùn)行參數(shù)及對(duì)系統(tǒng)在正常運(yùn)行和跳閘條件下的監(jiān)控情況相關(guān).變頻器驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的調(diào)速，并通過PLC控制，比傳統(tǒng)的V／f控制的調(diào)速精度更高。ＰLC的控制效率在同步速度高速運(yùn)行時(shí)提高了95％。因此，PＬC證明了其在工業(yè)電力驅(qū)動(dòng)控制中可作為用途非常廣泛和有效的工具.關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控,電力驅(qū)動(dòng)，異步電機(jī),運(yùn)動(dòng)控制,可編程邏輯控制器（PＬC)，變頻驅(qū)動(dòng)，電壓控制。一導(dǎo)言隨著電力驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的面世,使用電力電子技術(shù)的可編程邏輯控制器（PLC)應(yīng)用已引入制造自動(dòng)化制造行業(yè)［1]［２］.這種應(yīng)用有很多優(yōu)勢(shì)，如，開啟時(shí)較低的壓降,使電機(jī)和其他設(shè)備具有一個(gè)幾乎統(tǒng)一的功率因數(shù)的控制能力。許多工廠在自動(dòng)化流程中使用ＰＬC，以減少生產(chǎn)成本,提高質(zhì)量和可靠性［4］—[9].其他應(yīng)用還包括在使用的ＰLC的基礎(chǔ)上改進(jìn)電腦數(shù)控機(jī)床(數(shù)控）的精度。為了獲得準(zhǔn)確的工業(yè)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，需要使用帶電源轉(zhuǎn)換器ＰLC的接口，個(gè)人電腦及其他電子設(shè)備［11］-[13]。盡管如此,這使得設(shè)備更精密，復(fù)雜,昂貴的[14],［１5]。涉及PLC控制直流電機(jī)的文章很少。這些文章涉及一些采用PＬC控制電樞電壓來調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)控制的速度的方法實(shí)施，及將基于自校正調(diào)節(jié)器技術(shù)的自適應(yīng)控制器納入到現(xiàn)有的工業(yè)PＬＣ［1７]。此外，其他類型的機(jī)器與ＰＬC的連接。因此,工業(yè)PLC用于控制步進(jìn)電機(jī)五軸轉(zhuǎn)子位置,方向和速度,減少了電路元件數(shù)量,降低成本,提高可靠性[１8］.由于開關(guān)磁阻電機(jī)可代替交流和直流驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，單芯片邏輯控制器使用PＬC控制轉(zhuǎn)矩和速度，再加上一個(gè)電源控制器［19］,實(shí)現(xiàn)數(shù)字邏輯。作為一個(gè)可能的替代其他的一些應(yīng)用涉及電梯的直線感應(yīng)電機(jī)與ＰLC實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)采集［２0］。為了監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量和識(shí)別破壞電能生產(chǎn)的干擾，需要兩個(gè)ＰＬC來確定設(shè)備的靈敏度.二ＰＬC作為系統(tǒng)控制器一個(gè)ＰＬＣ是一種基于微處理器的控制系統(tǒng)，用于在工業(yè)環(huán)境中的自動(dòng)化進(jìn)程控制。它使用一個(gè)可編程的存儲(chǔ)器,用戶至上的指示執(zhí)行特定功能，如算術(shù)內(nèi)部存儲(chǔ)，計(jì)算，邏輯，順序，時(shí)機(jī)［２3］，［24]。PLC可編程來進(jìn)行感應(yīng)，動(dòng)作和控制工業(yè)設(shè)備，因此，采用的Ｉ/Ｏ點(diǎn)，允許電信號(hào)接口。輸入設(shè)備和輸出設(shè)備連接到PLＣ的控制程序輸入到ＰＬC內(nèi)存(圖1）。在我們的應(yīng)用程序中，它通過模擬和數(shù)字輸入和輸出控制不同的恒定負(fù)載的異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度。此外，ＰLC根據(jù)控制程序連續(xù)監(jiān)測(cè)輸入和激活輸出。這是特定的硬件模塊，直接插入一個(gè)專有總線：中央處理器單元（CＰＵ),電源PLCPLC控制程序輸入輸出圖1PＬC的控制動(dòng)作供應(yīng)器,輸入輸出模塊I/O，程序終端組成的組合式ＰLC系統(tǒng)。這種模塊化的方法，可以擴(kuò)大將來的擴(kuò)展,如多機(jī)系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)的連接.三異步電機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)框圖如圖2所示。系統(tǒng)配置可由下列步驟進(jìn)行.ａ)恒定轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制系統(tǒng)，由速度反饋和負(fù)載電流反饋系統(tǒng)構(gòu)成。感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)變量的負(fù)載,信號(hào)由變頻器送入,PＬC控制變頻器的V／f輸出。b)一個(gè)開環(huán)變速操作控制系統(tǒng)。異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)變量負(fù)載。c)標(biāo)準(zhǔn)變速操作。異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)變量負(fù)載,接收恒定的電壓恒定頻率標(biāo)準(zhǔn)的三相供電的反饋信號(hào)四硬件描述該繞線式異步電機(jī)實(shí)施和測(cè)試控制系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)格在表一給出。異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)直流發(fā)電機(jī)，它提供了一個(gè)變量負(fù)載R。三相電源連接到主三相開關(guān)，然后是三相熱過載繼電器，它提供了對(duì)電流過載的保護(hù)。繼繼電器輸出連接到整流器,來矯正三相電壓，并給絕緣柵雙極晶體管（IＧBT)變頻器一個(gè)直流輸入。其技術(shù)規(guī)范［25]總結(jié)在表二。IGＢT變頻器將直流電壓轉(zhuǎn)換為三相電壓輸出，提供給異步電動(dòng)機(jī)的定子。另一方面，變頻器連接到PＬC控制器。表一異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)規(guī)格接線類型輸入電壓38０/6６0Ｖaｃ輸入電流1．5/0．9A額定功率０．6ＫＷ輸入頻率50Hz極數(shù)４額定轉(zhuǎn)速1４00rpm這種控制器由PＬC的模塊化系統(tǒng)實(shí)施。PLC的體系結(jié)構(gòu)是指其內(nèi)部的硬件和軟件。作為一個(gè)基于微處理器的系統(tǒng),ＰＬＣ系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和建造以下模塊［29]—［37］：?中央處理器(CPU)，離散輸出模塊(DOM)離散輸入模塊(點(diǎn)心）?模擬量輸出模塊（AOM)的?模擬輸入模塊（ＡIM）?電源。PLＣ配置的其他詳情載于表三和四。圖２實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的電氣原理圖速度傳感器用于速度反饋，電流傳感器，電流傳感器用于負(fù)載電流反饋，第二個(gè)電流傳感器連接到定子電路［32］.因此,兩個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)反饋回路是由負(fù)載電流傳感器，速度傳感器，和AIM安裝而成。?測(cè)速器(永磁直流電動(dòng)機(jī)）用于速度感應(yīng)。感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械軸和產(chǎn)生輸出電壓，其中電壓的大小與旋轉(zhuǎn)速度成正比。極性取決于旋轉(zhuǎn)方向.測(cè)速發(fā)電機(jī)的電壓信號(hào),必須與AＩM指定的電壓范圍(０—5伏直流和200-內(nèi)部阻力）符合。其他ＰＬＣ外部控制電路的設(shè)計(jì),使用２4VDＣ電源的低電壓。五結(jié)論系統(tǒng)在可變負(fù)載運(yùn)行過程中進(jìn)行了測(cè)試，包括對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的速度控制性能的測(cè)試和行程的情況下測(cè)試。PＬC根據(jù)軟件監(jiān)控電機(jī)運(yùn)行和相關(guān)參數(shù)。開始時(shí),為異步電動(dòng)機(jī)性能測(cè)試提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的380伏，5０赫茲網(wǎng)絡(luò)。然后，實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)在空載和滿負(fù)荷(1．0Nｍ）兩種情況下測(cè)試。a）由變頻器和PＬC控制的感應(yīng)電機(jī)的反饋；ｂ）變頻器控制感應(yīng)電機(jī)的反饋對(duì)應(yīng)ＰLC硬件和軟件設(shè)計(jì)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和速度的范圍如上一節(jié)所述。圖6切斷/重啟流程圖效率提供標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)。圖８描繪的結(jié)果表明,在所有情況下的配置a）比配置ｂ)具有更高的效率。此外，在高于額定負(fù)載7０%時(shí)，規(guī)范化的效率>1,根據(jù)這個(gè)數(shù)字，ＰLC控制系統(tǒng)的效率較標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)運(yùn)行提高1０-1２%。從理論的角度來看，如果我們忽略勵(lì)磁電流，效率的近似值為其中ｓ是滑差，分別是定子和轉(zhuǎn)子繞組的電阻，從圖７中可以看出.PLC控制系統(tǒng)（a）工程滑值非常低,幾乎為零。在所有速度和負(fù)載轉(zhuǎn)矩條件下，配置（ａ）比配置（ｂ）有較小的滑差，從而效率更高，系統(tǒng)更合理,尤其是在高的速度和頻率下。在較低的頻率下，磁通增加，磁化電流增加,造成損失增加。圖8有無PLC控制系統(tǒng)時(shí)的效率圖8有無PLC控制系統(tǒng)時(shí)的效率圖9PLC控制的變頻器的頻率特性與定子電壓六總結(jié)前文所描述的計(jì)劃表明,ＰLＣ可以與異步電動(dòng)機(jī)成功的應(yīng)用于自動(dòng)化系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)由變頻器驅(qū)動(dòng)，異步電動(dòng)機(jī)由ＰLＣ控制,其在恒速變負(fù)荷運(yùn)行的調(diào)速精度較高。盡管速度控制方法簡(jiǎn)單,本系統(tǒng)具有一系列優(yōu)點(diǎn):?負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時(shí)速度恒定;?在更寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)全扭矩;?閉環(huán)控制系統(tǒng)中較高的準(zhǔn)確性;?更高的效率；?過載保護(hù)因此,ＰLC是在工業(yè)電氣傳動(dòng)中應(yīng)用靈活、高效的控制工具.

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