【电气工程及其自动化】基于plc控制的直流电机闭环控制系统的硬件设计

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1、○A基础理论●B应用研究○C调查报告○D其他本科生毕业论文（设计）基于PLC控制的直流电机闭环控制系统的硬件设计二级学院：信息科学与技术学院专业：电气工程及其自动化完成日期：2014年5月10日目录1绪论11.1直流电机调速技术的现状与发展11.2直流电机调速方法与PWM调控技术11.3自动控制系统控制方法21.4设计目标22系统总体设计方案32.1整体设计32.2功能介绍32.3各模块功能的简单介绍33.硬件设计43.1直流电机速度检测模块43.2驱动模块53.2.1模块选型53.2.2L298N驱动介绍63.3

2、控制模块83.3.1控制模块的选择83.3.2PLC的介绍与选择93.3.3三菱PLCFX系列的介绍与选择93.4触摸屏的介绍与选择113.5保护选型133.5.1熔断器介绍与选型133.5.2断路器介绍与选型133.6开关介绍与选型143.7硬件配置144系统软件的整体设计154.1程序流程图154.2各子程序功能介绍155.硬件系统的实现与调试155.1电气总图的绘制155.2硬件的调试165.3软硬件联调16总结17参考文献18附录19致谢22基于PLC控制的直流电机闭环控制系统的硬件设计摘要：本论文主要设计

3、以PLC为核心，控制PWM信号实现对直流电机进行控制的闭环控制系统的硬件设计，并且通过单元模块电路分析了整个系统的工作原理。系统划分为主控电路（PLC）、L298N驱动模块、触摸屏等模块。采用PWM基本原理驱动电路，以硬件模块为基础，通过PLC软件编程对PWM信号占空比进行调节，从而实现电动机的调速、变向等功能。关键词：PLC;PWM调控;直流电机;闭环PWMDCMotorTheclosedSpeedControllerBasedonPLCAbstract：Thisthesismainlydesignedtheus

4、eofPLCcontrolPWMsignalinordertoimplementationmethodforhardwaredesignofclosedloopcontrolsystemtocontroltheDCmotor,andthroughunitmodulecircuitworkingprincipleofthewholesystemareanalyzed.Systemisdividedintothecontrolcircuit(PLC),L298Ndrivemodule,Touchscreen,etc.U

5、SESthebasicprincipleofPWMdrivecircuit,onthebasisofhardwaremodule,PLCthroughsoftwareprogrammingforthePWMdutyratiosignaladjustment,soastorealizethespeedcontrolofmotor,variabletofunction.Keyword：PLC;PWM;DCmotor;Theclosed-loop1绪论1.1直流电机调速技术的现状与发展在现代工业中，电动机作为电能转换的传

6、动装置被广泛应用于机械、冶金、石油化学、国防等工业部门中，随着对生产工艺、产品质量的要求不断提高和产量的增长，越来越多的生产机械要求能实现调速。直流电机由于具有速度控制容易，启动制动性能良好，且能在宽阔的范围内平滑调速等特点而在电力、冶金、机械制造等工业部门中得到广泛应用[4]。经过多年的发展，如今，直流电动机的调速已实现智能化控制，而当中是离不开PLC的高速发展。PLC应用技术的飞速发展为自动控制技术的发展提供了广阔的空间[1]。可编程控制器PLC是通用的自动化控制装置，是工厂实现自动化、智能化控制的核心控制元件

7、。它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，采用模块式组合设计，具有控制功能强，可靠性高、使用灵活方便，易于扩展等优点，在工厂上得到了广泛的应用。1.2直流电机调速方法与PWM调控技术直流电动机转速的控制方法可分为两类：电枢电压控制法与励磁控制法。励磁控制法控制磁通，其控制功率虽然小但低谷时受到磁场饱和的限制，高速时受到换向火花和转向器结构强度的限制，而且由于励磁线圈电感较大动态响应较差。所以常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法[6]。传统的改变端电压的方法是通过调节电阻来实现的，但这种

8、调压方法效率低。随着电力电子技术的发展，创造了许多新的电枢电压控制方法。其中脉宽调制是常用的一种调速方法。脉冲宽度调制又称PWM调制（PWM技术），脉冲载波的脉冲持续时间（脉宽）随调制波的样值而变的脉冲调制方式[3]。其基本原理是用改变电机电枢电压的接通和断开的时间比来控制马达的速度，在脉宽调速系统中当电机通电时，其速度增加，电机断电时其速度降低。只要按照一