东北大学自动化专业课程设计报告

自动控制系统课程设计设计题目：全数字直流调速系统课程设计班级：自动化0806班学号：20082518姓名：孙长春指导教师：高明冯琳方晓柯设计时间：2011年6月5日~2011年6月15日全数字直流调速系统课程设计孙长春20082518I摘要众所周知，执行机构分为电动、气动及液压三种，而电动执行机构占据了最主要的部分。在电动的执行机构中，直流电动机因其具有良好的调速特性，被工业界广泛的应用。直流调速方式有很多种，但是通过改变电动机电枢电压，方便可靠，并且可以做到无级调速，备受工程师偏爱。本文首先从理论上将传统的直流调速系统和全数字的直流调速系统进行阐述，对比了晶闸管-电动机调速系统和全数字调速系统的特点，并着重介绍了应用全数字调速系统的优势；然后分别介绍了开环调速系统，转速单闭环调速系统，电流单闭环调速系统，转速电流双闭环调速系统的结构，并做出了分析。本文还通过软件设计的方法实现了8个基本实验和2个综合实验，并详细的对系统功能，系统原理，参数设置，运行曲线分析。通过这10个实验，我们大体上学会了使用6RA70全数字调速系统，并且能利用软件设计实现开环，单闭环，双闭环，特殊给定等实验，这些实验大多数来自工业现场的要求，通过这些实验，我们也初步具备了一些调试经验和能力。本文的最后，我们还对我们实验过程中遇到的故障进行了记录和分析，这对我们以后的调试来说，是宝贵的经验，在我们再次碰到同样的问题时，我们能轻而易举的将其解决。这次课程设计对我们每个学生都是一次非常难得的机会，将我们课程上学到的理论知识进行实践，做到学以致用。作为工科学生，我们不仅要学得好，还要用得好。关键词：电动直流调速系统全数字调速系统故障分析全数字直流调速系统课程设计孙长春20082518-1-目录摘要..................................................................................................................................................I1.概述.........................................................................................................................................-2-2.课程设计任务及要求.............................................................................................................-2-2.1设计任务.......................................................................................................................-2-2.2设计要求.......................................................................................................................-3-3.理论设计.................................................................................................................................-3-3.1方案论证........................................................................................................................-3-3.1.1传统的直流调速系统........................................................................................-3-3.1.2全数字直流调速系统........................................................................................-3-3.1.36RA70直流调速控制器....................................................................................-4-3.2系统设计.......................................................................................................................-5-4.系统设计.................................................................................................................................-6-4.1软件设计.......................................................................................................................-6-4.1.1系统的初始参数输入（系统初始化）.............................................................-7-4.1.2系统的控制参数设定.........................................................................................-7-4.1.3开环调速系统设定调整....................................................................................-9-4.1.4单闭环调速系统设定调整................................................................................-9-4.1.5直流电动机的高、低速调节..........................................................................-10-4.1.6直流电动机的点动控制..................................................................................-12-4.1.7直流电动机的爬行控制..................................................................................-14-4.1.8电枢电流闭环控制..........................................................................................-16-4.1.9震荡发生器.......................................................................................................-17-4.1.10斜坡函数发生器的参数设定及波形调整.....................................................-20-5.故障分析...............................................................................................................................-23-6.使用仪器设备清单...............................................................................................................-24-7.收获、体会和建议...............................................................................................................-24-8.参考文献...............................................................................................................................-26-全数字直流调速系统课程设计孙长春20082518-2-1.概述由于自动控制系统这门课涵盖知识面广，理论联系实际的特点，因此，该课程的实验教学也有着无法取代的地位，特别是在可控关断电力电子器件出现后，经过深入的研究，已经建立了熟悉的数学模型和完善的理论体系，广泛的应用于实际的生产中。与此同时，随着控制技术的迅猛发展，自动化产品的日益更新，直流调速系统也在随之发生日新月异的变化。目前，全数字直流调速系统是当前工业控制领域广泛应用的技术，其操作简单，并且不需要专门的编程知识，所有设置均可通过参数设定设备进行。参数设定也可通过PC的菜单提示进行，以实现快速的投入运行。西门子6RA7013全数字直流调速装置完全具备上述功能。SIMOREGDCMASTER以其高度运行可靠性和实用性在世界范围内的各个工业领域著称：如印刷机械主传动，在起重机行业的行走机构和提升机构，电梯和缆车传动，在橡胶工业中的应用，在钢铁工业中的剪切传动、轧机传动、卷取及传动、横切机或薄膜机械和电动机、汽轮机或齿轮箱试验机的负载机械。更值得一体的是SIMOREGDCMASTER使用开放的和标准的PROFIBUS-DP现场总线系统进行通讯，也可通过RS232接口直接连接到PC和实现装置对装置的通讯。要实现通讯，只需在基本装置调速器的电子箱中插入通讯模块和工艺模块，然后对模块进行简单的启动设置即可。通过本次课程设计，使我们同学更好的理解掌握和灵活应用这门专业知识，紧跟时代前言，增强我们应用新技术的能力，培养了我们较强的分析问题、解决问题的实际能力和创新能力。使我们学会使用SIMENS直流控制系统装置来进行相关的自动控制系统的分析和设计[1]。2.课程设计任务及要求2.1设计任务①学会使用SIMENS直流控制系统装置，包括系统的基本功能、控制方案设计和参数设置、给定和反馈环节设计、供电方案和供电线路确定、主回路接线方式选择及电机励磁回路设计等。全数字直流调速系统课程设计孙长春20082518-3-②学习用计算机设置SIMENS直流控制系统装置的各种参数，以及通过计算机读取系统的参数。③确定控制方案，画出系统的原理图和方框图，并使用SIMENS直流控制系统装置完成直流电动机的单闭环、双闭环控制调速。2.2设计要求①根据系统的要求画出系统的原理图及方框图，并对系统进行理论分析。②确定设计方案；并确定与系统对应的接线方式，系统运行方式，负载特点等。③根据设计目标得到系统运行曲线，并分析。④巩固和强化课堂上所掌握的自动控制系统原理及应用知识，培养分析问题、解决问题的实际能力和创新能力。3.理论设计3.