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基于PLC的霓虹灯控制系统设计.docx
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基于PLC的霓虹灯控制系统设计.docx基于PLC的霓虹灯控制系统设计.docx基于PLC的霓虹灯控制系统设计.docx基于PLC的霓虹灯控制系统设计.docx基于PLC的霓虹灯控制系统设计.docx基于PLC的霓虹灯控制系统设计.docx基于PLC的霓虹灯控制系统设计.docx基于PLC的霓虹灯控制系统设计.docx
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基于 PLC 的霓虹灯控制系统设计
第一章 绪论
随着改革的不断深入,社会主义市场经济的不断繁荣和发展,大中小城市都在
进行亮化工程。企业为展现自己的形象和产品,一般都会采用通过霓虹灯广告屏
来这种广告手法,所以当我们夜晚走在大街上,马路两旁各色各样的霓虹灯广告
随处可见,一种是采用霓虹灯管做成的各种形状和多种彩色的灯管,另一种为日光
等管或白炽灯管作为光源,另配大型广告语或宣传画来达到宣传的效果,大部分
是采用霓虹灯。这就涉及到如何去控制霓虹灯的亮灭、闪烁时间及流动方向等
诸多控制问题,如何去快捷、可靠、简单的去控制,成为人们考虑的重点,在
这我认为 PLC 最适合去解决这些问题,因为 PLC 具有通用性强、使用方便、适
应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。并且 PLC 在工业自动化
控制特别是顺序控制中的方面具有比较突出的优势,在现实中人们也是多通过
PLC 去控制霓虹灯的。
选择这个题目作为毕业设计,既能通过这次设计复习学过的 PLC 知识,而
且还能提高自己的设计水平,并且在一定程度上提高自己以后在找工作的成功
率。所以我选择了这个题目。
第二章 变频器的现状、发展、结构及内容
第一节 变频器的现状及其发展
随着国民经济的迅速发展,国内对变频器产品的需求越来越大,同时,变
频器由于其节能环保的特性,受到国家政策的大力支持。
变频器是一种高技术含量、高附加值、高回报的高科技产品。变频器最初
的使用并不是为了节能,而是交流传动代替直流传动,并满足过程化控制的要
求。随着自动化、电力电子等技术的发展,变频器作为电机调速节能关键设备,
改变了普通电动机只能以定速方式运行的陈旧模式,使得电动机及其拖动负载
在无需任何改动的情况下即可以按照生产工艺要求调整转速输出,从而降低电
机功耗,达到系统高效运行的目的。变频器是利用电力半导体器件的通断作用
将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。随着现代电力电子技术和微电子
技术的迅猛发展,高压大功率变频调速装置不断地成熟起来,原来一直难于解
决的高压问题,近年来通过器件串联或单元串联得到了很好的解决。
国外各大品牌的变频器生产商,均形成了系列化的产品,其控制系统也已
实现全数字化。几乎所有的产品均具有矢量控制功能,完善的工艺水平也是国
外品牌的一大特点。目前,在发达国家,只要有电机的场合,就会同时有变频
器的存在。其现阶段发展情况主要表现如下:
① 技术开发起步早,并具有相当大的产业化规模。
② 能够提供特大功率的变频器,目前已超过 10000KW。
③ 变频调速产品的技术标准比较完备。
④ 与变频器相关的配套产业及行业初具规模。
⑤ 能够生产变频器中的功率器件,如 IGBT、IGCT、SGCT 等。
⑥ 高压变频器在各个行业中被广泛应用,并取得了显著的经济效益。
⑦ 产品国际化,当地化加剧。
⑧ 新技术,新工艺层出不穷,并被大量的、快速的应用于产品中。
目前,在国内有不低于 200 家的低压变频器厂商,其大部分为 AC380V 的低
压产品,而在高压大功率变频器方面,在 30 家左右。由于罗宾康没有在中国申
请专利保护,因此绝大多数厂家都采用美国罗宾康的技术即单元串联多重化结
构。随着技术研究的进一步深入,在理论上和功能上国产高压变频器已经可以
与进口变频器相比肩,但是受工艺技术的限制,与进口产品的差距还是比较明
显。这些状况主要表现在如下几个方面:
① 国外各大品牌的产品正加紧占领国内市场,并加快了本地化的步伐。
② 具有研发能力和产业化规模的逐年增加。
③ 国产高压变频器的功率也越做越大,目前国内最大的应用做到了 20000KW。
⑤ 与高压变频器相配套的产业很不发达。
⑥ 生产工艺一般,可以满足变频器产品的技术要求,价格相对低廉。
⑦ 变频器中使用的功率半导体关键器件完全依赖进口,而且相当长时间内还
会依赖进口。
⑧ 与发达国家的技术差距在缩小,具有自主知识产权的产品正应用在国民经
济中。
⑨ 已经研制出具有瞬时掉电再恢复、故障再恢复等功能的变频器。
⑩ 部分厂家已经开发出四象限运行的高压变频器
一般变频器的节电率在 20%-30%左右,最高甚至可超过 50%,变频器的节能
效果与应用环境的工况参数十分相关。电动机运行工况的参数设置是否合理、
所带负载的变化特性,以及设备最初的调节、调速方式均可以直接影响变频器
的节电效果。随着变频技术的高速发展与产品功能的拓展,变频器在水泥、电
梯、印刷、电力等现代化产业以及医学、通讯、交通、运输、电力、电子、环
保等领域得到空前的发展和应用,几乎国民经济各行各业都与变频器密不可分。
按照 720 元/KW 价格估计,即使在不考虑新增电动机的情况下,我国变频器市
场规模已达到 731 亿元,发展空间十分广阔。交流变频调速技术是强弱电混合,
机电一体的综合技术,既要处理巨大电能的转换(整流、逆变),又要处理信
息的收集、变换和传输,因此它必定会分成功率和控制两大部分。前者要解决
与高压大电流有关的技术问题,后者要解决的软硬件控制问题。因此,未来高
压变频调速技术也将在这两方面得到发展,其主要表现为:
② 高压变频器将向着直接器件高压和多重叠加(器件串联和单元串联)两个
方向发展。
③ 更高电压、更大电流的新型电力半导体器件将应用在高压变频器中。
④ 现阶段,IGBT、IGCT、SGCT 仍将扮演着主要的角色,SCR、GTO 将会退出
变频器市场。
⑤ 无速度传感器的矢量控制、磁通控制和直接转矩控制等技术的应用将趋于
成熟。
⑥ 全面实现数字化和自动化:参数自设定技术;过程自优化技术;故障自诊
断技术。
⑦ 应用 32 位 MCU、DSP 及 ASIC 等器件,实现变频器的高精度,多功能。
⑧ 相关配套行业正朝着专业化,规模化发展,社会分工将更加明显。
变频器实际上就是一个逆变器.它首先是将交流电变为直流电.然后用电子元
件对直流电进行开关.变为交流电.一般功率较大的变频器用可控硅.并设一个可
调频率的装置.使频率在一定范围内可调.用来控制电机的转数.使转数在一定的
范围内可调.变频器广泛用于交流电机的调速中.变频调速技术是现代电力传动技
术重要发展的方向,随着电力电子技术的发展,交流变频技术从理论到实际逐
渐走向成熟。变频器不仅调速平滑,范围大,效率高,启动电流小,运行平稳,
而且节能效果明显。因此,交流变频调速已逐渐取代了过去的传统滑差调速、
变极调速、直流调速等调速系统,越来越广泛的应用于冶金、纺织、印染、烟
机生产线及楼宇、供水等领域。一般分为整流电路、平波电路、控制电路、逆
变电路等几大部分。
整流电路的功能是把交流电源转换成直流电源。整流电路一般都是单独的一
块整流模块
.2. 平波电路
平波电路在整流器、整流后的直流电压中含有电源 6 倍频率脉动电压,此外
逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动,为了抑制电压波动采用电感和电容
吸收脉动电压(电流),一般通用变频器电源的直流部分对主电路而言有余量,
故省去电感而采用简单电容滤波平波电路。
3. 控制电路
现在变频调速器基本系用 16 位、32 位单片机或 DSP 为控制核心,从而实
现全数字化控制。变频器是输出电压和频率可调的调速装置。提供控制信号的
回路称为主控制电路,控制电路由以下电路构成:频率、电压的“运算电路”,主
电路的“电压、电流检测电路”,电动机的“速度检测电路”。运算电路的控制信号
送至“驱动电路”以及逆变器和电动机的“保护电路
变频器采取的控制方式,即速度控制、转拒控制、PID 或其它方式
4 逆变电路
逆变电路同整流电路相反,逆变电路是将直流电压变换为所要频率的交流电
压,以所确定的时间使上桥、下桥的功率开关器件导通和关断。从而可以在输
出端 U、V、W 三相上得到相位互差 120°电角度的三相交流电压。
第三章 可编程控制器的概况
第一节 可编控制器的产生与应用
可编程控制器(PLC)是集计算机技术、自动控制技术、和通信技术为一体
放入新型自动控制技术。其性能优越,已被广泛的应用于各个领域,并已成为
工业自动化的三大支柱(PLC、工业机器人、CAD/CAM)之一。PLC 的应用已
成为一个世界潮流,在不久的将来 PLC 技术在我国将得到更全面的发展。
一、可编程控制器的产生及发展
可编程控制器的产生可追溯到 20 世纪 60 年代末,在可编程控制器出现以
前,继电器控制在工业控制领域占主导地位,由此构成的控制系统都是按预先
设定好的时间或条件顺序地工作,若要改变控制的顺序就必须改变控制系统地
硬件连线,这样就使其应用在很多方面受到限制,其通用性和灵活性都比较差。
20 世纪 60 年代末,计算机技术开始应用于工业领域,由于价格高、输入
输出电路不匹配、编程难度大以及难于适应恶劣工业环境等原因,未能在工业
控制领域获得推广。
1968 年,美国最大的汽车制造商——通用汽车公司(GM)为了适应生产
工艺不断更新的需要,要求寻找一种比继电器更可靠、功能更齐全、响应速度
更快的新型控制器,并从用户角度提出了新一代控制器应具备的十大条件,立
即引起了开发热潮。其主要内容是:
编程简单,可在现场修改程序;
1)
2) 维护方便,最好是插件式;
3) 可靠性高于继电器控制柜;
4) 体积小于继电器控制柜;
5) 可将数据直接送入管理计算机;
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苦茶子12138
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