变频调速恒张力控制设计

扬州大学水利及能源动力工程学院本科生课程设计

题目：变频调速恒张力控制设计

课程: 电力拖动自动控制系统

专业：电气工程及其自动化

班级: 电气班

学号：

姓名：

指导教师：王永华

完成日期：2016。03.11

第一部分

任

务

书

电力拖动自动控制系统课程设计任务书

一、课程设计的目的

通过电力拖动自动控制系统的设计、了解一般交直流调速系统设计过程及设计要求，并巩固交直流调速系统课程的所学内容,初步具备设计电力拖动自动控制系统的能力.为今后从事技术工作打下必要的基础.

二、课程设计的要求

1、熟悉交直流调速系统设计的一般设计原则，设计内容以及设计程序的要求.

2、掌握控制系统设计制图的基本规范，熟练掌握电气控制部分的新图标。

3、学会收集、分析、运用自动控制系统设计的有关资料和数据。

4、培养独立工作能力、创造能力及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。

三、课程设计的内容

完成某一给定课题任务，按给出的工艺要求、运用变频调速对系统进行控制。

四、进度安排：共1。5周

本课程设计时间共1.5周，进度安排如下:

1、设计准备，熟悉有关设计规范，熟悉课题设计要求及内容。（1.5天）

2、分析控制要求、控制原理设计控制方案（1.5天）

3、绘制控制原理图、控制流程图、端子接线图.（2天）

4、编制程序、梯形图设计、程序调试说明。（1。5天）

5、整理图纸、写课程设计报告.（1。5天）

五、课程设计报告内容

完成下列课题的课程设计及报告(课题工艺要求由课程设计任务书提供）

1、退火炉温度控制系统

2、变频液位自动控制系统设计

3、变频流量自动控制系统设计

4、变频供水系统设计

5、变频调速恒张力控制系统设计

6、变频器在温度控制系统中的应用

7、线缆设备恒张力变频器控制设计

六、参考书

1、陈伯时主编电力拖动自动控制系统（第二版) 机械工业出版社1992

2、陈伯时, 陈敏逊交流调速系统机械工业出版社1998

3、张燕宾著SPWM变频调速应用技术机械工业出版社1997

4、王兆义主编《可编程控制器教程》主编

5、徐世许主编《可编程控制器教程原理、应用、网络》主编

6、《工厂常用电气设备手册》（第2版）上、下册中国电力出版社

第二部分

课

程

设

计

报

告

目录

一、变频调速恒张力控制系统方案设计 (6)

1、概述 (6)

2、系统控制方案设计 (6)

3、课程设计要求 (7)

二、系统硬件选型 (8)

1、PLC的选型 (8)

2、变频器选型 (12)

3、传感器选型 (14)

三、变频调速恒张力控制系统的原理图 (16)

1、主电路 (16)

2、PLC控制电路 (16)

3、变频器控制电路 (18)

4、PLC梯形图程序16

四、小结 (20)

五、参考文献 (21)

一、变频调速恒张力控制系统方案设计

1、概述

随着电力电子技术以及工业自动控制技术的发展，使得交流变频调速系统在工业电机拖动领域得到了广泛应用。另外,由于PLC的功能强大、容易使用、高可靠性,常常被用来作为现场数据的采集和设备的控制。此处的设计就是利用变频器和PLC实现变频调速恒张力控制系统的控制。

变频技术是一种把直流电逆变成不同频率的交流电的转换技术。它可把交流电变成直流电后再逆变成不同频率的交流电,或是把直流电变成交流电后再把交流电变成直流电。总之这一切都只有频率的变化，而没有电能的变化。随着科学的发展,变频器的使用也越来越广泛,不管是工业设备上还是家用电器上都会使用到变频器，可以说,只要有三相异步电动机的地方，就有变频器的存在，要熟练地使用变频器,还必须掌握三相异步电动机的特性，因为变频器及三相异步电动机有着密切的联系.

本课题就是应该PLC和变频器，设计变频调速恒张力控制系统。PLC的作用是对系统进行控制，而变频器的作用则是对电机进行调速，最终达到织轴转速恒定的目的.

2、系统控制方案设计

变频调速整经机恒张力控制系统控制的方案

整经是织前准备的重要工序之一，其任务是将一定根数的经纱按工艺设计要求平行、均匀地卷绕在整经轴上。为了保证织物的品质.在整经过程中，要求经轴整片经纱张力均匀，并保持恒定。在整经过程中，经纱线速度保持不变，即整经轴的转速n随着其直径D的不断增大而减小.根据这一卷绕特性，提出了用变频器实现整经机恒张力控制的方案。该方案是由电动机通过减速机构传动整经轴，电动机的转速通过PLC控制变频器输出电压信号的频率调节，保持纱线在整经过程中线速度恒定。其传动示意简图

式中f—电源信号频率(Hz)

V—纱线线速度（m/s）

D-一一整经轴直径(m）

P一一电动机极对数

卷经检测装置检测出整经过程中整经轴直径D的变化，输入plc中，由平流层计算出所要求的电源信号频频值，控制变频器产生该频率的电源信号，调节电动机的转速，保证纱线线速度V恒定,即保持纱线张力恒定。卷经检测装置采用电动变位器。

用以存储整经机的工艺参数，如纱线支数、线速度v、张力F、滚筒直径D、卷绕厚度等。这些参数可以根据实际需要进行调节。纱线支数（tex) 19

工作幅宽（mm) 1600滚筒直径（mm) 800卷绕厚度（mm) 140整经速度（m/min) 01000 落轴方式液压式张力传感器LZ-1型电动机功率（（10 kW) 筒子架矩形筒子架

3、课程设计要求

1、分析控制要求、控制原理设计控制方案；画出控制系统结构框图；

2、 PLC、变频器、电动变位器的选择;

3、画出该控制系统的原理图。(主电路、plc控制电路、变频器控制电路)

4、 plc控制程序软件编程及调试.