【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软件设计终稿

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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软件设计二级学院：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设计意义和设计目标11.2直流电机调速技术的现状与发展11.3直流电机调速方法与PWM调控技术12.系统总体结构设计与选型22.1控制系统方案的选择22.2控制系统结构的选择32.3整体设计32.4各模块功能的简单介绍42.5系统输入部分的硬件设计43.系统输入部分的硬件设计53.1直流电机速度检测模块53.2驱动模块53.3控制

2、模块53.4触摸屏的介绍与选择54.系统软件程序设计64.1程序流程图64.1.1各子程序功能介绍64.2PWM输出原理64.2.1PWM子程序框图84.3触摸屏输入控制模块84.4编码器反馈模块104.4.1反馈程序框图如下：105系统组装与调试125.1硬件系统组装与调试125.2HMI和PLC软件调试126结论与展望136.1结论136.2展望13参考文献14附录15附录1.使用驱动电路的直流控制系统PLC程序15附录2.使用直流驱动器的直流电机控制系统PLC程序19附录3.闭环的直流电机控制系统PLC程序20致谢23基于PLC的直

3、流电机闭环控制系统的软件设计摘要：主要介绍基于PLC利用PWM原理驱动直流电机的方法。根据硬件线路的搭建，编写程序，实现按键信号的输入处理，调用芯片内部的PWM功能模块产生PWM信号，进而利用驱动电路驱动电机运转，并通过反馈的设计，完成了直流电机的闭环调速。关键词：PLC;PWM;直流电机;闭环控制PWMDCMotorTheclosedSpeedControllerBasedonPLCAbstract：ThisthesismainlyintroducedthemethodofprincipleofPWMdrivebasedonPLCbyu

4、singdcmotor.[8]Accordingtotheconstructionofthehardwarecircuit,program,realizethekeysignalinputprocessing,calledchipinternalPWMmoduletoproducePWMsignal,thendrivecircuitdrivemotoroperationandcontroloffunctionssuchasmotordirectionofrotation,andthroughthefeedbackdesign,comple

5、tedtheclosed-loopspeedcontrolofDCmotor.[7]Keyword：PLC;PWM;DCmotor;Theclosed-loop1绪论1.1设计意义和设计目标设计意义是了解PWM工作原理，掌握使用PLC产生PWM脉冲的方法。并通过利用PWM方法提高直流电机调速的效率与调速范围、降低系统成本并实现对直流电机转速的控制，通过编码器反馈信号回PLC，实现闭环调速。1.2直流电机调速技术的现状与发展直流电机的应用场合很多，且多用于调速要求较高的生产机械上，如轧钢机、电车、电气铁道牵引、挖据机械等。[2]目前，大多的

6、直流电机控制系统用单片机或DSP芯片作为控制器，但单片机或DSP做控制器，占用端口多，外部元件也多，影响系统稳定性和可靠性。可编程控制器（PLC）作为近几十年发展来的一种新型工业控制器，它可靠性高、抗干扰能力强，它把计算机的编程灵活、功能齐全、应用面广等特点结合起来。用PLC对直流电机进行PWM调速控制，可以提高直流调速系统的控制性能，实现直流电机的数字控制。[1]1.3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：励磁控制法与电枢电压控制法。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

7、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。自动控制系统的控制方式有两种：开环控制和闭环控制。开环控制具有控制简单的优点，但是它抗干扰能力差，因此很难满足快速要求。闭环控制是偏差控制（即给定值与被控量的偏差），控制的目的是使偏差位置零或接近零，使控制达到“准”，再通过控制算法达到“快”的要求。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（PulseWidthModul

8、ation,PWM）是常用的一种调速方法。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（即占空比）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