直流调速在连轧机控制系统中的应用[技巧]

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1、第一章绪论1」直流调速系统概述直流调速是只人为地或自动地改变直流电动机的转速，以满足工作机械的要求。从机械特性上看，就是通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性，从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点，使电动机的稳定运转速度发生变化。调速通常通过给定环节，中间放大环节，校正环节，反馈环节和保护环节等来实现。电动机的转速不能自动校正与给定转速的偏差的调速系统称为开环控制系统。这种调速系统的电动机的转速要受到负波动及电源电压波动等外界扰动的影响。电动机的转速能自动的校正与给定转速的偏差，不受负载及电网电压波动等外界扰动的影响，使电动机的转

2、速始终与给定转速保持一致的调速系统称为闭环控制系统。这是由于闭环控制系统具有反馈环节。电气传动控制系统通常由电动机，控制装置和信息装置三部分组成。它能按照规定的指令，及时的控制电动机的启动，制动，运转方向，位置和加速度等，以满足工作机械及生产过程的要求。随着电机，感器，控制器件，变流技术和控制理论的发展，电气传动控制系统也得到了很大的发展。目前，所以电机的单机容量从几百瓦发展到数百万千瓦，变流设备从旋转式电机变流机组发展到大功率晶闸管静止变流装置：中小功率自关断器件静止变频装置；控制单元从模拟量触发器，调节器。给定积分器发展到以微处理器芯片为核心的交，直流通用的

3、数字量控制模块;系统的控制方式从手动操作的开关控制发展到闭环多参量控制；电气传动以单纯的调速系统扩展为实现位置，速度，加速度控制的运动控制中的重要分支。1.2课题背景与研究目标直流调速系统，特别是双闭环直流调速系统是工业生产过程中应用最广的电气传动装置之一。广泛的应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切削机床等许多领域的自动控制系统中。它通常采用三相全控桥式整流电路对电动机进行供电，从而控制电动机的转速,传统的控制系统采用模拟元件，如晶体管、各种线性运算电路等，虽在一定程度上满足了生产要求，但是因为元件容易老化和在使用中易受到外界干扰影响，并在线路复杂、通用性差，控制效

4、果受到器件性能、温度等因素的影响。从而致使系统的运行特性也随之变化，故系统的运行可靠性及准确性得不到保证，甚至出现事故。直流电动机可逆调速系统数字化已经走向实用化，其主要特点是：（1）常规的晶闸管直流调速系统中大量硬件可用软件代替，从而简化系统结构，减少了电子元件虚焊、接触不良和漂移等引起的一些故障，而且维修方便；（2）动态参数调整方便（3）系统可以方便的设计监控、故障自诊断、故障自动复原程序，以提高系统的可靠性；（4）可采用数字滤波来提高系统的抗干扰性能；（5）可采用数字反馈来提高系统的精度；（6）容易与上一级计算机交换信息；（7）具有信息存储、数据通信的功能

5、；（8）成本较低。此次课题设计一个直流调速系统，包括主电路和控制回路。主电路由晶闸管构成，控制回路主要由单片机，检测电路，驱动电路，按键输入，数码显示等构成，检测电路又包括电流检测，转速检测，电源逻辑状态检测等部分。1.3课题的实际意乂随着微电子技术，微处理机以及计算机软件的发展，使调速控制的各种功能几乎均可通过微处理机，借助软件来实现。即从过去的模拟控制向模拟■数字混合控制发展，最后实现全数字化。在数字化系统中，除具有常规的调速功能外，还具有故障报警,诊断及显示等功能，同时，数字系统通常具有较强的通信能力，通过选配适当的通信接口模板，可方便地实现主站（如上一级

6、PLC或计算机系统）和从站（单机交，直流传动控制装置）间的数字通信，组成分级多机的自动化系统。为易于调试，数字系统的软件，一般设计有调节器参数的自化优化，通过启动优化程序，实现自动寻优和确定系统的动态参数以及实现如直流电动化磁化特性曲线的自动测试等，有利于缩短调试时间和提高控制性能。国外一些电气公司都有成系列的与模拟调整系统相对应的全数字交、直流调速装置产品可供选用，新开发的调速系统几乎全是数字式的。与模拟系统类似，全数字调速系统已发展成为紧凑式和模块式两大类，但全数字调速系统还是有模拟调速系统无法比拟的优点，技术更先进，操作方便。数字调速系统与模拟调速系统相对

7、比，技术性能有如下优点：1）静态精度高且能长期保持。2）动态性能好，借助于丰富的软件，易于实现各类自适应和复合控制。3）调速范围宽。4）电压波动小。5）参数实现软件化，无漂移影响。6）所用元件数少，不易失效。7）设定值量化程度高，且状态重复率好。8）放大器和级间耦合噪声很小，电磁干扰小。9）调试即投产灵活方便，易于设计和修改设计。10）标准及通用化程度高，除主CPU模块外，仅数种附加模块。可实现，包括工艺参数在内的多元闭环控制。11）适用范围广，可实现各类变速控制及易于实现与PLC系统通信。由此，数字化将在未来的调速设备中得到大量应用。直流调速在连轧机控制系统中

8、的应用连轧机工作原理结构