變頻調(diào)速恒張力控制設(shè)計(jì)

1、揚(yáng)州大學(xué)水利與能源動(dòng)力工程學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)題 目： 變頻調(diào)速恒張力控制設(shè)計(jì) 課 程： 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 電氣 班 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 王 永 華 完成日期： 2016. 03.11 第 一 部 分任務(wù)書(shū)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、課程設(shè)計(jì)的目的通過(guò)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(guò)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)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)。二、課程設(shè)計(jì)的要求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。2、掌握控制系統(tǒng)

2、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)。3、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)。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(wèn)題的能力。三、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容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。四、進(jìn)度安排： 共1.5周本課程設(shè)計(jì)時(shí)間共1.5周，進(jìn)度安排如下：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）2、分析控制要求、控制原理設(shè)計(jì)控制方案（1.5天）3、繪制控制原理圖、控制流程圖、端子接線圖。（2天）4、編制程序、梯形圖設(shè)計(jì)、程序調(diào)試說(shuō)明。（1.5天）5、整理圖紙、寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。（1.5天）

3、五、課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容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(shū)提供）1、退火爐溫度控制系統(tǒng)2、變頻液位自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3、變頻流量自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4、變頻供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)5、變頻調(diào)速恒張力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)6、變頻器在溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用7、線纜設(shè)備恒張力變頻器控制設(shè)計(jì)六、參考書(shū)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 19922、陳伯時(shí), 陳敏遜 交流調(diào)速系統(tǒng) 機(jī)械工業(yè)出版社 19983、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 19974、王兆義主編 可編程控制器教程 主編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6

4、、工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)（第2版）上、下冊(cè) 中國(guó)電力出版社第 二 部 分課程設(shè)計(jì)報(bào)告目 錄一、變頻調(diào)速恒張力控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)61、概述62、系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)63、課程設(shè)計(jì)要求7二、系統(tǒng)硬件選型81、PLC的選型82、變頻器選型123、傳感器選型14三、變頻調(diào)速恒張力控制系統(tǒng)的原理圖161、主電路162、PLC控制電路163、變頻器控制電路18 4、PLC梯形圖程序 16四、小結(jié)20五、參考文獻(xiàn)21一、變頻調(diào)速恒張力控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1、概述隨著電力電子技術(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PLC的功能強(qiáng)大、容易使用、高可靠性,常常被用來(lái)作為

5、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)變頻調(diào)速恒張力控制系統(tǒng)的控制。變頻技術(shù)是一種把直流電逆變成不同頻率的交流電的轉(zhuǎn)換技術(shù)。它可把交流電變成直流電后再逆變成不同頻率的交流電，或是把直流電變成交流電后再把交流電變成直流電?？傊@一切都只有頻率的變化，而沒(méi)有電能的變化。隨著科學(xué)的發(fā)展，變頻器的使用也越來(lái)越廣泛，不管是工業(yè)設(shè)備上還是家用電器上都會(huì)使用到變頻器，可以說(shuō)，只要有三相異步電動(dòng)機(jī)的地方，就有變頻器的存在，要熟練地使用變頻器，還必須掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的特性，因?yàn)樽冾l器與三相異步電動(dòng)機(jī)有著密切的聯(lián)系。本課題就是應(yīng)該P(yáng)LC和變頻器，設(shè)計(jì)變頻調(diào)速恒張力控制系統(tǒng)。PLC的作用

6、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)到織軸轉(zhuǎn)速恒定的目的。2、系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)變頻調(diào)速整經(jīng)機(jī)恒張力控制系統(tǒng)控制的方案整經(jīng)是織前準(zhǔn)備的重要工序之一，其任務(wù)是將一定根數(shù)的經(jīng)紗按工藝設(shè)計(jì)要求平行、均勻地卷繞在整經(jīng)軸上。為了保證織物的品質(zhì).在整經(jīng)過(guò)程中，要求經(jīng)軸整片經(jīng)紗張力均勻，并保持恒定。在整經(jīng)過(guò)程中，經(jīng)紗線速度保持不變，即整經(jīng)軸的轉(zhuǎn)速n隨著其直徑D的不斷增大而減小。根據(jù)這一卷繞特性，提出了用變頻器實(shí)現(xiàn)整經(jīng)機(jī)恒張力控制的方案。該方案是由電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)整經(jīng)軸，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通過(guò)PLC控制變頻器輸出電壓信號(hào)的頻率調(diào)節(jié)，保持紗線在整經(jīng)過(guò)程中線速度恒定。其傳動(dòng)示意簡(jiǎn)圖式中f電源信

7、號(hào)頻率(Hz)V紗線線速度(m/s)D-一一整經(jīng)軸直徑(m)P一一電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)卷經(jīng)檢測(cè)裝置檢測(cè)出整經(jīng)過(guò)程中整經(jīng)軸直徑D的變化，輸入plc中，由平流層計(jì)算出所要求的電源信號(hào)頻頻值，控制變頻器產(chǎn)生該頻率的電源信號(hào)，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，保證紗線線速度V恒定，即保持紗線張力恒定。卷經(jīng)檢測(cè)裝置采用電動(dòng)變位器。用以存儲(chǔ)整經(jīng)機(jī)的工藝參數(shù)，如紗線支數(shù)、線速度v、張力F、滾筒直徑D、卷繞厚度等。這些參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。紗線支數(shù)(tex) 19工作幅寬(mm) 1600滾筒直徑(mm) 800卷繞厚度(mm) 140整經(jīng)速度(m/min) 01000落軸方式液壓式 張力傳感器LZ-1型 電動(dòng)機(jī)功率 (10

8、 kW) 筒子架矩形筒子架3、課程設(shè)計(jì)要求1、分析控制要求、控制原理設(shè)計(jì)控制方案；畫(huà)出控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；2、 PLC、變頻器、電動(dòng)變位器的選擇； 3、 畫(huà)出該控制系統(tǒng)的原理圖。(主電路、plc控制電路、變頻器控制電路)4、 plc控制程序軟件編程與調(diào)試。二、系統(tǒng)硬件選型1、PLC的選型1.1、輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算   I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。  1.2、存儲(chǔ)器容量的估算 

9、  存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。  1.3、控制功能的選擇   該選擇

10、包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。  (一)運(yùn)算功能   簡(jiǎn)單PLC的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能；普通PLC的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運(yùn)算和其他高級(jí)運(yùn)算功能。隨著開(kāi)放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或上位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能。設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)從實(shí)際應(yīng)用的要求出發(fā)，合理選用所需的運(yùn)算功能。大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，只需要邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能

11、，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模擬量檢測(cè)和控制時(shí)，才使用代數(shù)運(yùn)算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運(yùn)算等。要顯示數(shù)據(jù)時(shí)需要譯碼和編碼等運(yùn)算。  (二)控制功能   控制功能包括PID控制運(yùn)算、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。例如采用PID控制單元、高速計(jì)數(shù)器、帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。  (三)通信功能   大中

12、型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場(chǎng)總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時(shí)應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)是開(kāi)放的通信網(wǎng)絡(luò)。 PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級(jí)的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于1Mbps，通信負(fù)荷不大于60%。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有下列幾種形式：1）PC為主站，多臺(tái)同型號(hào)PLC為從站，組成簡(jiǎn)易PLC網(wǎng)絡(luò)；2）1臺(tái)PLC為主站，其他同型號(hào)PLC為從站，構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡(luò)；3）PLC網(wǎng)絡(luò)通過(guò)特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；4）專用PLC網(wǎng)絡(luò)（各廠商的專用PLC通信網(wǎng)絡(luò)）。為減輕CPU通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實(shí)際需要，應(yīng)

13、選擇具有不同通信功能的（如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)）通信處理器。  (四)編程功能   離線編程方式：PLC和編程器公用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大

14、中型PLC中常采用。   五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語(yǔ)言。選用的編程語(yǔ)言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（IEC6113123），同時(shí)，還應(yīng)支持多種語(yǔ)言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。  (五)診斷功能   PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過(guò)硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位臵，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過(guò)軟件對(duì)PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過(guò)軟件對(duì)PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能

15、進(jìn)行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。  (六)處理速度   PLC采用掃描方式工作。從實(shí)時(shí)性要求來(lái)看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號(hào)持續(xù)時(shí)間小于掃描時(shí)間，則PLC將掃描不到該信號(hào)，造成信號(hào)數(shù)據(jù)的丟失。處理速度與用戶程序的長(zhǎng)度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。目前，PLC接點(diǎn)的響應(yīng)快、速度高，每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時(shí)間約0.20.4Ls，因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應(yīng)滿足：小型PLC的掃描時(shí)間不大于0.5ms/K；大中型PLC的掃描時(shí)間不大于0.2ms/K

16、。 1.4、機(jī)型的選擇  (一)PLC的類型   PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長(zhǎng)分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通常可按控制功能或輸入輸出點(diǎn)數(shù)選型。整體型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配臵控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。  (二)輸入輸出模塊的選擇   輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的

17、統(tǒng)一。例如對(duì)輸入模塊，應(yīng)考慮信號(hào)電平、信號(hào)傳輸距離、信號(hào)隔離、信號(hào)供電方式等應(yīng)用要求。對(duì)輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開(kāi)關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場(chǎng)合，但價(jià)格較貴，過(guò)載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致?？筛鶕?jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本。考慮是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程I/O機(jī)架等。  (三)電源的選擇   PLC的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn)PLC應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)要求設(shè)計(jì)和選

18、用外，一般PLC的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用220VAC電源，與國(guó)內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果PLC本身帶有可使用電源時(shí)，應(yīng)核對(duì)提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡(jiǎn)單的二極管或熔絲管隔離。  (四)存儲(chǔ)器的選擇   由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)器的價(jià)格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求PLC的存儲(chǔ)器容量，按256個(gè)I/O點(diǎn)至少選8K存儲(chǔ)器選擇。需要復(fù)雜控制功能時(shí)，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲(chǔ)器。

19、60; (五)冗余功能的選擇  <1>控制單元的冗余  (1)重要的過(guò)程單元：CPU（包括存儲(chǔ)器）及電源均應(yīng)1B1冗余。  (2)在需要時(shí)也可選用PLC硬件與熱備軟件構(gòu)成的熱備冗余系統(tǒng)、2重化或3重化冗余容錯(cuò)系統(tǒng)等。  <2>I/O接口單元的冗余  (1)控制回路的多點(diǎn)I/O卡應(yīng)冗余配臵。  (2)重要檢測(cè)點(diǎn)的多點(diǎn)I/O卡可冗余配臵。3）根據(jù)需要對(duì)重要的I/O信號(hào)，可選用2重化或3重化的I/O接口單元。  (六)經(jīng)濟(jì)性的考

20、慮  選擇PLC時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費(fèi)用。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對(duì)CPU選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。2、變頻器選型2.1、變頻器簡(jiǎn)介變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流

21、電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。變頻器靠?jī)?nèi)部IGBT的開(kāi)斷來(lái)調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。變頻器主要是由主電路、控制電路組成。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。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直

22、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”。2.2、變頻器選型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?？蛇x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

23、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。 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FRE5402.2KW三菱變頻器。2.3變頻器主要參數(shù)選定根據(jù)控制要求，設(shè)置變頻器的運(yùn)行模式為外部運(yùn)行模式，運(yùn)行頻率為外部運(yùn)行頻率設(shè)定方式，Pr.79=2;模擬頻率輸入電壓信號(hào)為05V，所以，Pr.73=0;其余參數(shù)根據(jù)電機(jī)功率、額定電壓、負(fù)載等情況進(jìn)行設(shè)定。 3、傳感器選型現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬(wàn)別，如何根據(jù)具體的

24、測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的問(wèn)題。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可以確定了。測(cè)量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。  （1）、根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類型 要進(jìn)行個(gè)具體的測(cè)量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)?，即使是測(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問(wèn)題：量程的大小；被測(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求；測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式；

25、信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測(cè)量；傳感器的來(lái)源，國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。在考慮上述問(wèn)題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。  （2）、靈敏度的選擇 通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大，有利于信號(hào)處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測(cè)量無(wú)關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測(cè)量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡員減少?gòu)耐饨缫氲膹S擾信號(hào)。 傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測(cè)量是單向量，而且對(duì)其方向

26、性要求較高，則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器；如果被測(cè)量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。  （3）、頻率響應(yīng)特性 傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。傳感器的頻率響應(yīng)高，可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低。在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過(guò)火的誤差。  （4）、線性范圍傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講

27、，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測(cè)量精度。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。 但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證絕對(duì)的線性，其線性度也是相對(duì)的。當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會(huì)給測(cè)量帶來(lái)極大的方便。（5）、穩(wěn)定性 傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。 在選擇傳感器之前，應(yīng)對(duì)其使

28、用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。 傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過(guò)使用期后，在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。 在某些要求傳感器能長(zhǎng)期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場(chǎng)合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能夠經(jīng)受住長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。 （6）、精度   精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過(guò)高。這樣就可以在滿足同一測(cè)量目的的諸多

29、傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器。 如果測(cè)量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對(duì)量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測(cè)量值，就需選用精度等級(jí)能滿足要求的傳感器。   對(duì)某些特殊使用場(chǎng)合，無(wú)法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。三、變頻調(diào)速恒張力控制系統(tǒng)的原理圖1、主電路主電路如圖3-1所示。電機(jī)容量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(guò)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。圖3-1 主電路2、PLC控制電路變頻調(diào)速恒張力控制系統(tǒng)控制電路的主接線圖如圖3-2所示。圖中按鈕SB1E為外部停車按鈕，SB2E為開(kāi)啟按鈕。 圖3-2 控制電路在電機(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