毕业设计龙门刨床PLC控制系统设计

龙门刨床龙门刨床PLCPLC控制系统设计控制系统设计 指导老师：成丽班级：自动化姓名：张三丰学号：09103080221一、龙门刨床 龙门刨床因有一个由顶梁和立柱组成的龙门式框架结构而得名，工作台带着工件通过龙门框架作直线往复运动，多用于加工大平面工件。 图1 工作台理想速度运行图二、问题的提出 对于龙门刨床这样电机经常正反转正反转运行的调速系统，尽量缩短制动过程缩短制动过程的时间是提高生产率的重要因素。为此，在电机最大电流（转矩）受限的条件下，希望充分利用电机的允许过载能力允许过载能力，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动，到达稳态转速后，又让电流马上降低下来。使转矩马上与负载平衡，从而转入稳态运行。理想起动过程波形如图2所示。图2 理想启动过程问题1：希望在起动过程中只有电流负反馈；到达稳态转速后，又希望只要转速负反馈，不再依靠电流负反馈发挥主要的作用。怎样才能做到这种既存在转速和电流两种负反馈作用，又使它们只能分别在不同的阶段起作用呢？双闭环调速系统正是用来解决这个问题的。问题2：龙门刨床要求电动机既能正转，又能反转，还需要快速地起动和制动，这就需要可逆的调速系统可逆的调速系统。由于电力电子器电力电子器件的单向导电性件的单向导电性，需要专用的可逆电力电子装置来实现。根据任务要求，本次设计采用了电流、速度双闭环逻辑无环流可逆双闭环逻辑无环流可逆直流调速系统直流调速系统。 三、转速电流双闭环调速系统 为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级联接。本课题的转速电流双闭环调速系统结构原理如图3所示。图中：ASR为转速调节器，ACR为电流调节器，Un*和-Un为转速给定（数字量）和转速反馈（数字量），Ui*和-Ui为电流给定（数字量）和电流反馈（数字量），TG为测速发电机。转速、电流双闭环调速系统，在突加阶跃给定的起动过程中，转速调节器处于饱和限幅状态，转速环相当于开路，系统利用转速调节器的饱和非线性，使系统成为一个恒流调节恒流调节系统系统，这就是电流受限制条件下的最短时间控制，或称“时间最优控制”。转速的动态响应有一定的超调，当转速超调超调后，转速调节器退出饱和退出饱和，才真正发挥线性调节器的作用，系统达到稳定运行，又表现为一个转速无静差调速转速无静差调速系统系统。 四、应用反并联可控硅整流装置为系统电机供电 VFb)M- -VRa)VFVRAM- -dU1CL2CL4CL3CLABBCCdLaIaE 图3-4 采用三相桥式电路的反并联可逆电路 a)主电路 b)简图三相桥式电路的反并联可逆电路中的环流问题三相桥式电路的反并联可逆电路中的环流问题 环流的定义： 采用两组晶闸管反并联的可逆V-M系统，如果两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流环流。环流的危害环流的危害环流加重晶闸管和变压器的负担，消耗功率，环流太大时会导致晶闸管损坏。五、逻辑控制的无环流可逆系统 逻辑控制的无环流可逆系统 当一组晶闸管工作时，用逻辑电路（硬件）或逻辑算法（软件）去封锁另一当一组晶闸管工作时，用逻辑电路（硬件）或逻辑算法（软件）去封锁另一组晶闸管的触发脉冲，使它完全处于阻断状态，以确保两组晶闸管不同时工作，组晶闸管的触发脉冲，使它完全处于阻断状态，以确保两组晶闸管不同时工作，从根本上切断了环流的通路，这就是逻辑控制的无环流可逆系统。从根本上切断了环流的通路，这就是逻辑控制的无环流可逆系统。 ASRDLC-1TAVRVFGTR2ACRMTGGTF1ACR+U*nUn-UiU*iUcfUblfUblrUcrU*i+UiU*iUi0LdAR-+六、PLC的PID功能指令实现速度的闭环控制 增大比例系数P一般将加快系统的响应，在有静差的情况下有利于减小静差，但是过大的比例系数会使系统有比较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏。增大积分时间I有利于减小超调，减小振荡，使系统的稳定性增加，但是系统静差消除时间变长。增大微分时间D有利于加快系统的响应速度，使系统超调量减小，稳定性增加，但系统对扰动的抑制能力减弱。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例积分微分控制，简称PID控制 。当我们不完全了解一个系统和被控对象或不能通过有效的测量手段来获得系统的参数的时候，便最适合用PID控制技术。 FX2N的PID指令 PID指令的编号为FNC88，如左图所示源操作数S1、S2、S3和目标操作数D均是数据寄存器D，16位指令，占9个程序步。S1和S2非别用来存放给定值和当前测量值。S3到S3+6用来存放控制参数的值，运算结果存放在D中。右图为PID控制算法的流程图。从A/D取数据求计算控制增量七、逻辑无环流可逆调速系统的仿真在无环流可逆调速系统中，电动机带载起动时，电动机从正转到稳定运行（0-2s）,给出反转指令后电动机经历正转制动到反转起动、反转运行的转速变化过程（2-5s），5s后系统又从反转切换到正转状态。逻辑无环流可逆调速系统正反转过程中的转速、电流仿真结果从仿真结果看，当给定正信号时，在电流调节作用下，电流接近最大值，在0.3s左右时转速超调，电流很快下降，在1s时达到稳态。2s时，转速给定Un*从“+”切换到“-”，系统进入反转的调节状态。电流迅速改变方向，并变到最大值，电动机反转带载加速。