单片机化电气传动及控制系统的设计
单片机化电气传动及控制系统的设计
发表时间：2018-01-10T10:54:47.317Z 来源：《电力设备》2017年第27期作者：赵昊淳[导读] 摘要：单片机即微控制器，由于它功能强大、简便小巧、方便可靠，并且具有很强的价格优势，到目前为止，已经在各个领域为人们所普通使用。
（中海油服钻井事业部天津 300452）摘要：单片机即微控制器，由于它功能强大、简便小巧、方便可靠，并且具有很强的价格优势，到目前为止，已经在各个领域为人们所普通使用。无论是通讯、交通、智能控制，还是办公自动化、电子领域、电气设备等几乎都可以看到单片机的存在。电气传动及控制系统的研究应用领域也非常广泛，但其传统的电气设备在使用过程中可靠性差，寿命低。将单片机技术应用到电气传动控制系统中可以使得
电气传动控制系统操作更加简便，更加稳定安全。基于此，本文设计一套单片机化电气传动及控制系统，从而使单片机在电气传动及控制系统中得到充分发挥。
关键词：单片机；电气传动及控制系统；设计 1单片机化的电气传动及控制系统电力传动及控制系统是机械领域的一个重要部分，因此，人们希望它具有准确、迅速、柔性、高速等优点。单片机包含传统微型计算机的各组成部分，同时越来越多的完成测控所需要的其他组成部分也集成到芯片当中去。单片机化的电气传动与控制系统，顾名思义，就是将单片机设计到电气传动及控制系统中去，单片机相当于系统中一个零件，系统不需要再额外增加质量、体积及能耗。在进行设计单片机化的电气传动及控制系统时，用首先认识到单片机不是传统意义上的计算机，它是一种嵌入式的控制器，只有这样，才能有效发挥出它的优势，从而开发出性能、价格比高的系统。
将单片机应用到电气传动及控制系统中，完成只要载入程序并且通电正常，机械就能实现自动运转，不再需要人工进行干预，实现产能翻倍的增加。并且单片机取代了计算机对电气传动及控制系统的远距离控制，节省了设备成本，单片机的程序应用针对性较计算机更强，使应用更加具体化简单化，单片机较计算机稳定性更好，不容易出现故障，即使出现故障，单片机组成的嵌入式系统可增加故障自检功能，从而实现快速故障定位，减少检修成本。由此可见，设计单片机化的电气传动及控制系统具有重要的意义。 2单片机化电气传动及控制系统的设计 2.1系统硬件设计
（1）单机片的选择
由于当前单片机的品种比较多，大致可分专用型与通用型两大类。专用型比较容易开发，开发的系统较为简单，且专业型芯片具备一些特殊功能，所以，在选择芯片时应尽可能的选择合适的专用型芯片。通用型芯片具有供货市场范围大、全国各地都可买到的优势，且掌握通用型芯片的人员相对较多，有利于开发工作全体的组成。在电气传动与控制系统中，8位机通常便可满足需要。必须使用16位机的有少数，也有些用4位机便可很好的工作。具体选择哪种单片，还应根据实际情况来决定。
（2）其他芯片的选择除了选择单机片，还要对选择其他芯片。当程序及常数所需存储单元超过片内ROM或者是片内没有POM的时候，需要对程序存储器进行拓展。通常情况下，使用RPROM，例如2764、2716等等。假如要处理的数据量偏大，那么就需要拓展数据存储器，这时可选用6116、2114等静态RAM；假如数据量特别大，那么还可以使用6264、2164以及62256等芯片。其中拓展的存储器（程序存储器或数据存储器）可以选用带掉电保护的静态RAM，如9964等。除此之外，有时候还可能用到各种可编程接口芯片以及各种数字集成电路芯片、信号调整模块等等。选用的原则为：应尽量简化线路，尤其是使用各种专用型单片机片时，应充分的利用片内的特殊功能。
（3）分配地址空间
地址空间分配方式主要是根据各个芯片里的地址单元数量以及可寻址芯片数量来确定的。假如所选用的单元数比较多，则选用全译码方式，地址空间要依照顺序来依次进行分配。假如所选用的单元数比较少，则选用线选法，其地址空间不必连续分配，采用P2口的某些线选通芯片。选通如果确定，那么地址就确定了。然而地址在此时是浮动的，编程时对于这点应引起注意。
（4）系统硬件（线路）图的画出专用型单片机组成的系统在设计的时候，其中最重要的一个环节就是根据所需要的功能、输入、输出的信息以及希望能达到的指标来选择合适的芯片。在对芯片选定以后，要以单征机为核心，并且根据它所需要的外围电路和前、向通道则可以设计出系统的线路。假如选择了通用性芯片，那么就可以通过三种总线将各组成部分有效联系起来，从而构成系统的线路。其中地址总线由P0口与P2口构成系统，P0口的地址信号要经过锁存器接到片外存储器或者端口的地址线上，锁存器用ALE做锁存信号。数据总线使用P0口，它与存储器及端口的数据线相接。其他I/0口（如MCS51-系列的P1口）可直接与外界联系，其地址在片内的数据存储空间，使用比较灵便。其中，控制线则根据需要选用。
2.2程序的编制设计
（1）建立数学模式
按照系统所设计的硬件线路及其要求把程序分为用于接口、系统管理以及系统工作等部分，研究分析每一部分又可分为哪些模块，模块与模块之间有什么关联，根据分析结果建立数学模式。在有些数学关系较简单的程序可将这一步忽略不计，但对于电气传动和控制系统，这一步通常是很必须的。在对数学模式进行建立时，应充分考虑到功能的完成，并要满足抗干扰以及容错的要求。
（2）流程图
按照数学模型拟定程序的思路，并用图形的形式将它表现出来，一般采用流程图。流程图要由始至终的的依次细化，直至能够具体反映程序的时候便可编制程序。有些专用型单片机采用梯形图，其可直接直接反映程序的过程，或采用状态流程图，无需经过多次细化便可编程。在进行编制程序时按照系统的应用对象以及开发环境选择语言，一般选择汇编语言，如果程序量比较大也可选用C语言或者PLM语言。编制完毕的程序也有可能存在缺陷，要经过多次调试发现问题的所在，并修改程序和流程图将缺陷予以纠正。经过调试后的程序可尝试进行运行。假如运行结果不满意，应修改数学模式，并对程序进行重新编制。
2.3其他方面的设计
电气传动及控制A卷
电气传动及控制 ( A卷 ) 一、单项选择题（本大题共40分，共 20 小题，每小题 2 分） 1. 某单闭环直流调速系统的开环放大系数为19时，额定负载下电动机转速降落为8r/min，如果开环速降不变，要使闭环速降降为4r/min，则开环放大系数应为（）。 A. 19 B. 29 C. 39 2. 调速系统的稳态性能指标包括调速范围和（）。 A. 超调量 B. 静差率 C. 恢复时间 3. 恒Eg/ω1调速系统，最大电磁转矩（）。 A. 与ω1无关 B. 随ω1增大而增大 C. 随ω1增大而减小 4. 转速、电流双闭环系统，采用PI调节器，稳态运行时， ASR的输出量取决于（）。 A. 负载电压 B. 电源频率 C. 负载电流 5. 正弦波脉宽调制的英文缩写是（） A. PID B. PWM C. SPWM D. PD 6. 静差率和机械特性的硬度有关，当理想空载转速一定时，特性越硬，则静差率( ) A. 越小 B. 越大 C. 不变 D. 不确定 7. 在典型I型系统中，当时间常数T已知时，随着放大系数K减小，超调量（）。 A. 减小 B. 增大 C. 不变 8. 转速、电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是 ( ) A. PID B. PI C. P 9. 双闭环无静差V-M调速系统中，增加反馈系数β，系统稳定后转速反馈电压（）。 A. 增加 B. 不变 C. 减小 10. 在转速负反馈单闭环有静差直流调速系统中，突增负载后又进入稳定运行状态，此时晶闸管整流装置的输出电压Ud较负载变化前是（）了。 A. 增加 B. 不变 C. 减小 11. SPWM技术中，调制波是频率和期望波相同的（） A. 正弦波 B. 方波 C. 等腰三角波
自动化自动控制课程设计方案报告
动控制课程设计报告 班级：自动化08-1班 学号：08051116 姓名：刘加伟 2018.7.17
任务一、双容水箱的建模、仿真模拟、控制系统设计 一、控制系统设计任务 1、通过测量实际装置的尺寸，采集DCS系统的数据建立二阶水箱液位对象 模型。<先建立机理模型，并在某工作点进行线性化，求传递函数） 2、根据建立二阶水箱液位对象模型，在计算机自动控制实验箱上利用电 阻、电容、放大器的元件模拟二阶水箱液位对象。 3、通过NI USB-6008数据采集卡采集模拟对象的数据，测试被控对象的开 环特性，验证模拟对象的正确性。 4、采用纯比例控制，分析闭环控制系统随比例系数变化控制性能指标<超调 量，上升时间，调节时间，稳态误差等）的变化。 5、采用PI控制器，利用根轨迹法判断系统的稳定性，使用Matlab中 SISOTOOLS设计控制系统性能指标，并将控制器应用于实际模拟仿真系统，观测实际系统能否达到设计的性能指标。 6、采用PID控制，分析不同参数下，控制系统的调节效果。 7、通过串联超前滞后环节校正系统，使用Matlab中SISOTOOLS设计控制系统性能指 标，并将校正环节应用于实际模拟仿真系统，观测实际系统能否达到设计的性能指标。
(一)建立模型 (二)实验模型及改变阶跃后曲线： 1．取阶跃曲线按照以下模型建立系统辨识模型： 一般取为0.4和0.8 计算上行阶跃各参数： T1=171.26 T2=50.50 K=160.47 t1=141 t2=338 建立传递函数为： G(s>= 计算下行阶跃各参数： T1=84.20 T2=48.67 K=148.08 t1=89 t2=198 建立传递函数为： G(s>= 2．建立机理模型
51单片机最小系统制作 全过程
51单片机最小系统制作 第一章概述 1.1 缘起 1. 给51初学者提供一个简单的DIY的教材。 第二章跑马灯和串口 2.1 第一步：准备 准备一下器件： 1、烙铁（质量好点） 2、焊锡（细） 3、烙铁架（带一个专用海绵） 4、松香块 5、万用表（要有带响的，听听红黑表笔短接时的声音出来快不快） 6、PCB面万用板1块 7、40pin 插座1个 8、11.0592M晶振1个 9、30P瓷片电容2个 10、11个LED 11、电阻排1K 1个到VCC，做跑马灯LED的限流电阻 12、max232或者兼容的芯片 13、16pin的插座上去 14、STC89C51 15、其它杂物 以上的投资加起来，不会超出100元。
价格数量和封装如下： STC的单片机可以串口下载。 解释一下： LED：8个挂在P1口，排电阻是上拉限流的；2个作为串口收发的指示灯；1个LED作为电源指示灯； 独石电容6个：5个是使用在max232上的；一个是使用在单片机上，作为电源去耦的； 10K电阻1个，接在EA上，上拉到5V； 电解电容和电阻构成上电复位电路；（STC单片机不需要）
自己买2个DB9的母头，焊接一根串口电缆； 准备一个3PIN的插座，焊接在PCB的面包板上； 还有电源，Dc5V的电源很多，电源电压差一点问题不大；很多单片机现在电源范围都宽； STC单片机应该可以工作在4V以上，具体查资料。 准备好以上物品，可以准备焊接好了。 来一张全家福： 2.2 第二步：焊接单片机最小系统
2.3 第三步：焊接串口指示灯 2.4 第四步：在P1口上焊接跑马灯
2.5 第五步：焊接Dc5V电源指示灯 2.6 第六步：焊接max232的5个0.1u电容
电气传动技术应用报告
2009秋机电一体化（工业控制PLC）专科 《电气传动技术及应用》 课程设计任务书 姓名：xxx 学号：xxxxxxxx 校区：南汇分校 上海电视大学 2011年12月
一、课程设计概述 电气传动技术课程是本专业的一门专业课，主要讲述交、直流电动机原理及其应用，是一门实践性很强的课程，通过电气传动技术的课程设计，掌握在工厂设备中电动机的选择、校验和计算。 课程设计模拟工厂常用的生产流水线，设计一条电动机驱动的输送带，根据加工工艺要求，在输送带上的工件大小和重量是变化的，输送的位置和距离根据不同的要求，有所变化，要求正确的选择电动机的额定功率、转速、工作制以及考虑生产现场的实际条件，需要采取的措施。 二、课程设计任务 有一条生产流水线的输送带如下图所示，在装料点0，按生产节拍依次装上各种电动机的零配件：A转子、B定子、C前端盖、D后端盖、E底座。分别要求送到工位1、工位2、工位3、工位4、工位5进行加工装配。输送带采取带上无零配件的空载启动，在传送中，自动控制系统使输送带上始终只有一个零配件，而且两个零配件传送过程中无间隔、停顿。各种零配件依次送完后，再重复循环传送，…。传动系统设计参数： 空载负载力矩T L0 = 400N·m 输送带的输送速度ν= 12m/min； 输送带的加速度dv/dt = s2； 电源供电电压3相380V、变压器容量20Kva 电压波动安全系数。
传动系统的减速装置第一级减速采用皮带轮，第二和第三级采用齿轮减速箱，参数见表1： 工艺要求送料的次序和位置见表2： 假设四极交流电动机转速1470 r/min、六极970 r/min，功率以分档，Tst/T N=，Tmax/T N=2，电源电压波动安全系数。（计算中保留两位小数点）
(完整word版)电气传动与调速系统
电气传动与调速系统课程总复习2011.7 一、教材信息： 《机电传动控制》，邓星钟主编，华中科技大学出版社 二、考试题型 客观题（单项选择、判断题） 主观题（填空、简答、分析和计算） 三、总的复习题 一、选择题 1、电动机所产生的转矩在任何情况下，总是由轴上的负载转矩和_________之和所平衡。 （ D ）A．静态转矩B．加速转矩C．减速转矩D．动态转矩 2、机电传动系统稳定工作时中如果T M>T L，电动机旋转方向与T M相同，转速将产生的变化是。（ B ）A．减速B．加速 C．匀速D．停止 3、机电传动系统中如果T M 《自动化控制系统设计实例》课程教学大纲 课程代码：060032005 课程英文名称：Automation Control System Design Examples 课程总学时：16学时讲课：16学时实验：0学时上机：0学时 适用专业：自动化 大纲编写（修订）时间：2017.11 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 自动化控制系统设计实例是自动化专业的专业基础选修课。通过对该课程的学习，使学生建立起“系统”概念，了解自动化系统主要的控制方法、控制技术，为后续专业课学习奠定基础。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 通过实例教学，针对不同的控制对象，全方位、多视角介绍采用单片机、自动化仪表、工控机、PLC组建不同工业流程的设计实例和实施过程；要求学生了解自动化控制系统的设计原则、设计步骤，建立起“控制”与“系统”的概念，了解自动化控制系统的主流技术和前沿技术。 （三）实施说明 在讲授具体内容时，从一个具体的被控对象分析入手到合理的控制要求的形成，从控制装置、元器件部件选型到控制方案的产生，从硬件结构到电路细节，从软件框图到控制算法以及实施过程一一进行分析讲解；培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力。 （四）对先修课的要求 本课程的先修课是《自动控制原理》和《C语言程序设计》。 （五）对习题课、实验环节的要求 无。 （六）课程考核方式 1．考核方式：考查 2．考核目标：考核学生对自动化控制系统的了解程度；考核学生自动化产品研发思路和独立思考能力。 3．成绩构成：本课程的学生成绩采用二级制（通过、不通过）。成绩由学术报告和平时成绩相结合的方法确定。其中：平时成绩由考勤及课堂表现组成，占总的40% ；学术报告成绩占总的60%。 （七）主要参考书目: 1. 《自动化系统工程设计与实施》，林敏等编，电子工业出版社，2008。 2. 《过程控制系统》，俞金寿孙自强编著，机械工业出版社，2009。 3. 《PLC编程及应用》（第4版），廖常初编著，机械工业出版社，2015。 二、中文摘要 本课程是自动化专业学生的一门实践性很强的专业基础选修课程。课程通过对精选实例的自动化控制系统的设计、选型、研制、调试和实施等讲授，使学生建立“控制”与“系统”的概念，了解自动化系统的主流技术和发展趋势。本课程将全方位、多视角地介绍单片机、自动化仪表、工控机、PLC等组建不同工业流程的设计实例和实施过程，本课程将为后续自动化专业课程的学习奠定基础。 单片机是一门实践性较强的技术，很多初学者在学习单片机技术开发的时候往往一头雾水，不知何从下手。为此，笔者结合自己使用单片机多年的经验，特意设计了单片机开发所需的Study-c 整机和硬件套件，并结合套件精心编写了单片机从入门到精通系列教程。通过讲述单片机原理、电路设计、应用开发软件工具、编写实验实例让读者全面接触单片机技术。教程编排上由浅入深，循序渐进，内容力求完整、实用、趣味并存，使读者在轻松愉快的学习过程中逐步提高单片机软硬件综合设计水平。 一、内容提要 本讲主要向大家介绍51 系列单片机的最小系统的实现并通过编写程序来实现对单片机IO 口的输出控制。以点亮外部连接的LED（发光二极管）为例，简要的介绍单片机的原理、最小系统的组成，并通过简单的C51 程序设计来讲述编译软件Keil的使用并下载Hex 文件烧写单片机。 二、原理简介 在了解原理之前，首先让我们思考一个问题，什么是单片机，单片机有什么用？这是一个有意思的问题，因为任何人都不能给出一个被大家都认可的概念，那到底什么是单片机呢？普遍来说，单片机又称单片微控制器，是在一块芯片中集成了CPU（中央处理器）、RAM（数据存储器）、ROM（程序存储器）、定时器/ 计数器和多种功能的I/O（输入/ 输出）接口等一台计算机所需要的基本功能部件，从而可以完成复杂的运算、逻辑控制、通信等功能。在这里，我们没必要去找到明确的概念来解析什么是单片机，特别在使用C 语言编写程序的时，不用太多的去了解单片机的内部结构以及运行原理等。从应用的角度来说，通过从简单的程序入手，慢慢的熟悉然后逐步深入精通单片机。 在简单了解了什么是单片机之后，然后我们来构建单片机的最小系统，单片机的最小系统就是让单片机能正常工作并发挥其功能时所必须的组成部分，也可理解为是用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51 系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、时钟电路、复位电路、输入/ 输出设备等（见图1）。 图1 单片机最小系统框图 三、电路详解 依据上文的内容，设计51 系列单片机最小系统见图2。 电气传动课程设计 班级：06111102 姓名：古海君 学号：1120111573 其它小组成员： 余德本 梁泽鹏 王鹏宇 2014．10．2 摘要 本次课程设计要求设计并调试出直流双闭环调速系统。通过搭建电流环（内环）和转速环（外环）使系统稳态无静差，动态时电流超调量小于5%，并且空载启动到额定转速时的转速超调量小于10%。系统的驱动装置选用晶闸管，执行机构为直流伺服电动机。 本文首先明确了课程设计任务书，对其中的相关概念进行分析。之后对课题的发展状况进行调研，了解双闭环调速系统在现代工业中的应用意义和价值。然后对实验条件作了详细介绍，包括实验台各个组成部分以及实验设备的选型和工作原理。以上内容均为课程设计准备工作，之后重点记录了实验的测试、仿真和调试过程。其中，测试部分详细介绍了各个电机参数和系统参数测试方法和数据结果，并利用这些数据计算调节器的参数；仿真部分利用matlab软件通过已经求得的参数得出计算机仿真结果，并观察是否满足任务书要求；调试部分是核心，给出了现场调试全部过程并配以图片加以说明。文章最后给出测试结果从而 得出结论，并论述了实验注意事项并加以总结。 转速电流双闭环直流调速系统是性能优良，应用广泛的直流调速系统,，它可以在保证系统稳定性的基础上实现转速无静差，并且具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点。转速电流双闭环直流调速系统的控制规律、性能特点和设计方法是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础，值得更加深入的学习研究。 目录 一、课程设计任务书 (1) 二、课题的发展状况研究意义 (1) 三、设备选型 (2) 四、实验台简介 (4) 五、参数测试 (7) 六、参数设计 (15) 七、系统调试 (18) 八、系统测试结果 (26) 九、实验室安全及实验过程注意事项 (27) 十、总结和心得体会 (28) 参考文献 (28) 附1：实验过程中遇到问题及解决方法 (29) 附2：小组分工，个人主要工作及完成情况 (30) 课程设计报告书 题目：电气传动自动控制系统 报告人：王宗禹 学号：1043031325 班级：2010级34班 指导教师：肖勇 完成时间：2013年7月日 同组人：王大松 秦缘 龚剑 电气信息学院专业实验中心 一．设计任务 1．设计目标： （1）系统基本功能：该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，系统在工作范围内能稳定工作 （2）已知条件： （3）稳态/动态指标:静态：s% ≤ 5% D = 3 动态：σi% ≤ 5% σn% ≤ 10% (4)期望调速性能示意说明:静差率小于5%，调速范围D=3. （5）系统电路结构示意图： 2.客观条件： （1）使用设备列表清单及主要设备功能描述： 二．系统建模（系统固有参数测定实验内容） 1.实验原理 （1）变流电源内阻Rn的测定： a.电路示意图如下： 可以等效如下： b.利用伏安法可以测出内阻R n的大小，方法是在电机静止，电枢回路外串限流电阻，固定控制信号 Uct 大小，0.5A≤Id ≤1A的条件下用伏安法测量Ud1，Id1和Ud2，Id2；利用公式可以求得Rn。 （2）电枢内阻 Ra、平波电感内阻 Rd的测定： a.电路示意图如下： b.实验方法步骤： ◆电机静止，电枢回路外串限流电阻 ◆固定控制信号Uct 大小，Id ≈1A(额定负载热效点) ◆使电枢处于三个不同位置（如上图约120o对称）进行三次测量(Ura，Urd，Id)，求 Ra ， Rd 的平均值. (3)电动机电势转速系数 Ce的测定： a.实验原理： 由公式 可以推导出Ce的测定公式： b.实验方法步骤： ◆空载启动电机并稳定运行（I d0大小基本恒定） ◆给定两个大小不同的控制信号Uct ，测量两组稳定运行时的Ud、n数据 (4)整流电源放大系数 Ks的测定： a.实验原理： Ks可以根据公式Ud0=Ks*Uct可知Ks就是以Uct为横坐标Ud0为纵坐标的如下图曲线中线性段的斜率。故可以通过公式测定Ks. 基础强化训练任务书 学生姓名：董勇涛专业班级：电子0902 指导教师：洪建勋工作单位：信息工程学院 题目：基于51单片机最小系统设计 一、训练目的 主要目的就是对学生进行基础课程、基本技能、基本动手能力的强化训练，提高学生的基础理论知识、基本动手能力，提高人才培养的基本素质。 二、训练内容和要求 1、基础课程和基本技能强化训练 (1)设计一个基于51单片机最小系统电路； (2)对所设计电路的基本原理进行分析； 2、文献检索与利用、论文撰写规范强化训练 要求学生掌握基本的文献检索方法，科学查找和利用文献资料，同时要求学生获得正确地撰写论文的基本能力，其中包括基本格式、基本排版技巧和文献参考资料的写法、公式编排、图表规范制作、中英文摘要的写法等训练。 3、基本动手能力和知识应用能力强化训练 (1)学习PROTEL软件； (2)绘制电路的原理图和PCB版图，要求图纸绘制清晰、布线合理、符合绘图规范； 4、查阅至少5篇参考文献，按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写基础强化训练报告书，全文用A4纸打印。 三、初始条件 计算机；Microsoft Office Word 软件；PROTEL软件 四、时间安排 1、20011年7 月 11日集中，作基础强化训练具体实施计划与报告格式要求的说明； 学生查阅相关资料，学习电路的工作原理。 2、2011年7 月 12日，电路设计与分析。 3、2011年7 月 13日至2010年7 月 14日，相关电路原理图和PCB版图的绘制。 4、2011年7 月15日上交基础强化训练成果及报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 摘要.................................................................................................................... 错误!未定义书签。 新疆工程学院继续教育学院复习资料 《电气传动与控制系统》试卷A 适用年级： 适用专业： 一、填空题： 1、某直流调速系统的额定转速n N =1430r/min ，额定速降Δn N =115r/min ，当要求静差率s ≤30%时，允许的调速范围D = ；如果要求调速范围D =10，则静差率s = 。 2、可逆V-M 系统中出现的两种不同性质的环流为 和 。αβ≡ 配合控制有环流可逆系统又称为 系统。 3、在直流调压调速系统中，常用的可控直流电源有 、 、 三种。 4、调速范围D 是 与 之比。静差率s 是 与 之比。 5、在直流调压调速系统中，常用的可控直流电源有 、 、 三种。 二、简答题 １、转速调节器在转速、电流双闭环直流调速系统中的作用是什么？ ２、电流截止负反馈的作用是什么? ３、逻辑无环流可逆系统中，什么叫开放延时？为什么必须设置开放延时？ ４、为什么在非独立控制励磁的调速系统中设置*(0.9~0.95)e dN U U ≈？ ５、在直流调压调速系统中，常用的可控直流电源有哪几种？ ６、什么叫调速范围？什么叫静差率？调速范围、静差率及额定速降之间有什么关系？ ７、在直流调速系统中，开环系统的机械特性与闭环系统的静特性有何区别？ ８、为什么PWM-电动机系统比晶闸管----电动机系统能够获得更好的动态性能？ ９、在转速负反馈调节系统中，当电网电压、负载转矩，电动机励磁电流，电枢电流、电枢电阻、测速发电机励磁各量发生变化时，都会引起转速的变化，问系统对于上述各量有无调节能力？为什么？ １０、在无静差转速单闭环调速系统中,转速的稳态精度是否还受给定电源和测速发电机精度的影响?试说明理由？ 三、计算题 １、已知控制对象的传函为 300()(0.1530)(0.0081) obj W s s s =++ 要求采用如图示PI 调节器将其校正为典型Ⅰ型系统，并 选择调节 器的参数。其中Ω=k R 600。 电气传动课程设计 目录 第一章：电气传动课程设计任务书 第二章直流调速系统参数测试 第三章转速调节器和电流调节器的设计 第四章：直流调速系统的调试 第五章：直流调速系统的仿真 第六章：结论及分析 第七章：实验注意事项 第一章：电气传动课程设计任务书 1．实验对象和操作台 受控对象为直流电动机——发电机组，控制系统操作台为DS-II型电气控制系统综合试验台 2.设计指标要求 针对享有平台，设计内环为电流环、外环为转速环的双闭环结构调节器的调速系统。稳态指标为无静差；动态指标要求，在启动时电流超调小于5%；空载启动到额定转速时的转速超调小于10%。系统有良好的抗干扰性能。 3.课程设计工作时间安排 第一阶段：了解课程设计的任务，了解控制对象和整体试验台，进行小组分工，明确任务。 第二阶段：测试电机组各项参数和控制台整流放大倍数，转速反馈系数、电动机——发电机组电阻、电感等参数。 第三阶段：根据测量的各项参数进行理论推导和仿真，计算出电流环和转速环校正参数。 第四阶段：在实验控制操作台做实际调试，先调试内环，再调试外环，直到达到指标要求。 第五阶段：分析理论推算的结果、仿真结果和实际调试结果之间的误差，并提出解决的办法。 第六段：整体测试 第七段：分析实验结果，撰写实验报告。 第二章直流调速系统参数测试 双闭环调速系统动态结构如图1所示，要想得到系统的结构模型就必须对直流调速系统的各个参数进行测试。本章主要测试电枢回路电阻、机电时间常数、电磁时间常数、电势常数、转矩常数以及触发—晶闸管放大倍数、电流反馈系数和转速反馈系数。 图1 一、 电枢回路电阻的测定 电枢回路总电阻R=R a +R L +R n +R c ，其中R a 为电枢电阻、R L 为平波电抗器的直流电阻、R n 为整流装置的内阻、R c 为电枢回路的附加电阻、线路电阻（无附加电阻时取R c =0）。本次设计采用伏安比较法实验测定，电路按下图2接线。 图2 ~ I 将U ct 固定为某一值，改变可调电阻器的阻值两次，与此对应，测得两组可调电阻器的端电压及电枢回路的电流，利用这两组数据联立方程即可测得一个电枢回路总电阻R 的间接测量值。再将U ct 分别固定在另外几个值，仿照上述方法，又可以得到几个R 的测量值。取其平均值即可作为R 的较为合理的近似值。 电阻可由式（2-1）计算： R=（U d1 -U d2）/（I d2 -I d1）（2-1） 目录 摘要…………………………………………………………………第1章任务要求和方案设计…………………………………… 1.1 任务要求……………………………………………………… 2.1 总体方案确定及元件选择…………………………………….. 2.1.1 总体设计框图……………………………………………… 2.1.2 控制方案确定………………………………...…………… 2.1.3 系统组成……………………………………………… 2.1.4 单片机系统……………………………………….. 2.1.15 D/A转换........................................................................... 2.1.5 晶闸管控制………………………………………... 2.1.6 传感器……………………………………………… 2.1.7 信号放大电路………………………………………. 2.1.8 A/D转换……………………………………………. 2.1.9 设定温度及显示……………………………………. 第2章系统硬件设计……………………….…………………2.1 系统硬件框图……………………………………………2.2 系统组成部分之间接线分析…………………………… 第3章系统软件设计…………………………………………. 3.1程序流程图..…………………………………..…………… 第4章参数计算……………………………..………………... 4.1 系统各模块设计及参数计算 4.1.1、温度采集部分及转换部分 4.1.2、传感器输出信号放大电路部分:........................... 4.1.3、模数转换电路部分:............................ 4.1.4、ADC0804芯片外围电路的设计：....................... 4.1.5、数值处理部分及显示部分:............................. 4.1.6、PID算法的介绍....................................: 4.1.7、A/D转换模块.......................................... 4.1.7、A/D转换模块................................... 4.1.8 单片机基本系统调试............................... 4 .1. 9 注意事项：................................................................ 第5章测试方法和测试结果 5.1 系统测试仪器及设备 5.2 测试方法 5.3 测试结果 结束语........................................... 参考文献.…………………………………….……….…………… 江苏自学考试电气传动与可编程控制器（PLC）教材大纲 2006-11-15 14:45 【大中小】【我要纠错】 02207 电气传动与可编程控制器（PLC） 扬州大学编（高纲号0635） 一、课程内容与考核目标 第一篇机床电气控制技术（第一章、第二章、第三章、第四章、第五章） 第一章机床控制线路的基本环节 （一）学习目的与要求 熟悉常用控制电器的用途；熟练掌握电气控制的基本线路，具有对简单电气控制线路的独立分析、设计能力。 （二）考核知识点与考核目标 本章内容是电气线路分析和设计的基础。 1、识记：电气控制系统图的画法及阅读方法（一般） 2、理解：常用控制电器的用途以及图形和文字符号（重点） 三相笼型异步电动机全压起动控制线路（重点） 三相笼型异步电动机降压起动控制线路（重点） 三相异步电动机的正反转控制线路（重点） 三相异步电动机的制动控制线路（重点） 控制线路的其他基本环节（重点） 电动机的保护（重点） 3、应用： 运用电气控制的基本线路，对基本电气控制线路有独立分析和设计能力。（重点） 第二章机床电气控制线路的分析 （一）学习目的与要求 掌握电气控制系统的分析方法，熟悉典型生产设备电气控制系统，掌握控制线路的组成，典型环节的应用及分析控制线路的方法。 （二）考核知识点与考核目标 1、识记： 电气控制系统分析的基本内容和一般规律，电气原理图的分析方法与步骤。（次重点）卧式车床的电气控制线路分析（次重点） 摇臂钻床的电气控制线路分析（次重点） 铣床电气控制线路分析（次重点） 镗床的电气控制线路分析（次重点） 2、理解：掌握电气控制系统的分析方法（次重点） 3、应用： 掌握电气控制系统的分析方法，，对较复杂电气控制线路有独立分析能力。（重点） 第三章机床电气控制线路的设计及电气元件的选择 （一）学习目的与要求 熟悉常用控制电器的用途并能正确使用，掌握简单机床电器控制线路的设计。 （二）考核知识点与考核目标 1、识记：机床电气设计的一般步骤及拖动电机的选择，机床常用电器的选择（一般） 2、理解：机床电气控制线路设计举例（次重点） 3、应用：根据控制要求能进行简单机床电器控制线路的设计（重点） 能正确使用常用控制电器（重点） 第四五章交流直流调速系统 （一）学习目的与要求 熟悉交流直流调速系统的基本概念。 （二）考核知识点与考核目标 1、识记：普通机床常用的调速方法、调速指标（一般） 自动调速系统常用的反馈环节（一般） 开环闭环系统的区别（一般） 交流调速、直流调速的优缺点（一般） 交流调速常用的调速方法（一般） 第二篇可编程序控制器应用技术（第一章、第二章、第三章、第五章） 上海开放大学 普陀分校 《电气传动技术及应用》——课程设计 系别：信息与工程系 专业：机电一体化 班级： 学生姓名： 指导教师： 日期： 设计编号： 目录 设计任务书 一、课程设计概述 (2) 二、课程设计任务 (2) 三、课程设计要求 (3) 设计步骤 一、电动机空载运行 (4) 二、电动机负载运行 (5) 三、电动机负载运行时间及负载图 (6) 四、电源电压波动时，电动机的功率选择........ (8) 五、当供电电源变压器容量为一定时，电动机起动方式的选择 (9) 课程设计小结 (10) 一、课程设计概述 电气传动技术课程是本专业的一门专业课，主要讲述交、直流电动机原理及其应用，是一门实践性很强的课程，通过电气传动技术的课程设计，掌握在工厂设备中电动机的选择、校验和计算。 课程设计模拟工厂常用的生产流水线，设计一条电动机驱动的输送带，根据加工工艺要求，在输送带上的工件大小和重量是变化的，输送的位置和距离根据不同的要求，有所变化，要求正确的选择电动机的额定功率、转速、工作制以及考虑生产现场的实际条件，需要采取的措施。 二、课程设计任务 有一条生产流水线的输送带如下图所示，在装料点0，按生产节拍依次装上各种电动机的零配件：A转子、B定子、C前端盖、D后端盖、E底座。分别要求送到工位1、工位2、工位3、工位4、工位5进行加工装配。输送带采取带上无零配件的空载启动，在传送中，自动控制系统使输送带上始终只有一个零配件，而且两个零配件传送过程中无间隔、停顿。各种零配件依次送完后，再重复循环传送，…。传动系统设计参数： = 1000N·M 空载负载力矩 T L0 输送带的输送速度ν= 7.5米/分； 输送带的加速度 dv/dt = 0.05M/S2； 电源供电电压 3相380V、变压器容量13KVA 电压波动安全系数 0.75。 51单片机最小系统 单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路. 下面给出一个51单片机的最小系统电路图. 说明 复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合"电容电压不能突变"的性质,可以知道,当系 统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典 型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的 取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐C 取10u,R取8.2K.当然也有其他取法的, 原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平.至于如何具体定 量计算,可以参考电路分析相关书籍. 晶振电路:典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率, 用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的uS级时歇,方便定时操作) 单片机:一片AT89S51/52或其他51系列兼容单片机 特别注意:对于31脚(EA/Vpp),当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行;当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行.这一点是初学者容易忽略的. 因此可以看出,其实要熟悉51单片机的40个引脚功能也很容易: 总共40个脚,电源用2个(Vcc和GND),晶振用2个,复位1个,EA/Vpp用1个,剩下还有34个.29脚PSEN,30脚ALE为外扩数据/程序存储器时才有特定用处,一般情况下不用考虑,这样,就只剩下32个引脚,对于初学者,这32个引脚就是要经常跟它们打交道的了.它们是: P0端口P0.0~P0.7共8个 P1端口P1.0~P1.7共8个 P2端口P02.0~P2.7共8个 P3端口P3.0~P3.7共8个 使得单片机工作的最小电路 80C51为例 首先，我们在使用protel和proteus的软件画电路图时，你会发现原先40个引脚的芯片变成了38个引脚，那是因为它把第40和第20个引脚VCC和GND隐藏了，所以要是的单片机开始工作至少需要一个VCC(电源)和GND(接地)。 其次，学习过组成原理的同学或者说学习过计算机导论的同学一定知道，计算机的冯·诺依曼体系，什么是冯·诺依曼体系。简单的说就是程序(指令)存储，顺序执行，也就是说指令是一条一条执行的，即CPU从ROM(他可以称为程序存储器，但不准确)中取出指令然后再执行。取指令并执行有严格的先后顺序，那么就需要一个时钟来准确的使CPU 稳定工作。 所以，第二个需要的就一个时钟电路。一个内部时钟电路是由两个电容(CAP)和一个石英晶振(Crystal)组成。CPU的时钟周期(震荡周期)由石英晶振决定(常用6MHZ或12MHZ)，两个电容取10~30pF，并把他们接在XTAL1(输入)和XTAL2(输出)两端。 2008级机电实用技术专业 《电气传动技术及应用》 课程设计任务书 姓名戴剑东 学号088072120 上海电视大学 松江分校 2010年12月 一、课程设计概述 电气传动技术课程是本专业的一门专业课，主要讲述交、直流电动机原理及其应用，是一门实践性很强的课程，通过电气传动技术的课程设计，掌握在工厂设备中电动机的选择、校验和计算。 课程设计模拟工厂常用的生产流水线，设计一条电动机驱动的输送带，根据加工工艺要求，在输送带上的工件大小和重量是变化的，输送的位置和距离根据不同的要求，有所变化，要求正确的选择电动机的额定功率、转速、工作制以及考虑生产现场的实际条件，需要采取的措施。 二、课程设计任务 有一条生产流水线的输送带如下图所示，在装料点0，按生产节拍依次装上各种电动机的零配件：A转子、B定子、C前端盖、D后端盖、E底座。分别要求送到工位1、工位2、工位3、工位4、工位5进行加工装配。输送带采取带上无零配件的空载启动，在传送中，自动控制系统使输送带上始终只有一个零配件，而且两个零配件传送过程中无间隔、停顿。各种零配件依次送完后，再重复循环传送，…。传动系统设计参数： 空载负载力矩T L0 ＇= 1000N·m 输送带的输送速度ν= 7.5m/min； 输送带的加速度dv/dt = 0.05m/s2； 电源供电电压3相380V、变压器容量13Kva 电压波动安全系数0.75。 传动系统的减速装置第一级采用减速采用皮带轮，第二和第三级采用齿轮减速箱，参数见表1： 工艺要求送料的次序和位置见表2： 假设四极交流电动机转速1470 r/min、六极970 r/min，功率以0.1Kw分档，Tst/T N=1.2，Tmax/T N=2，电源电压波动安全系数0.75。（计算中保留两位小数点） 自动化控制系统及设计陈超 发表时间：2018-08-06T15:47:02.043Z 来源：《电力设备》2018年第10期作者：陈超[导读] 摘要：近些年来，经济和社会不断进步，人们越来越希望关注生产力的提高，电气自动化控制就变得至关重要。 （厦门瑞骏电力监理咨询有限公司福建厦门 361000）摘要：近些年来，经济和社会不断进步，人们越来越希望关注生产力的提高，电气自动化控制就变得至关重要。本文首先介绍了电气自动化控制系统的概念，然后从目前研究热点技术——智能技术出发。最后，分析了电气自动化控制系统的发展趋势。 关键词：电气自动化；控制系统；智能技术 1电气自动化的现状 首先，电气自动化系统信息化。信息技术在纵向和横向上向电气自动化进行渗透，纵向上，信息技术从管理层面对业务数据处理进行渗透，利用信息技术可以有效存取财务等管理数据，对生产过程动态监控，实时掌握生产信息并确保信息的全面、完整和准确；横向上，信息技术对设备、系统等进行渗透，微电子等技术的应用使控制系统、PLC等设备界线从定义明确逐渐变得模糊，而软件结构、组态环境、通讯能力等的作用日益凸显，网络、多媒体等技术得到了广泛应用。 其次，电气自动化系统使用、维护与检修简易化。WindowsNT等已经成为实施电气自动化控制平台、规范以及语言的标准，基于Windows的人机界面成为了电气自动化的主流，并且基于Windows的控制系统有着灵活、易于集成等优势，也得到了广泛的应用。采用Windows操作平台使得电气自动化系统的使用、维护和检修更加简单、方便。 最后，实现分布式控制应用。电气自动化系统通过串行电缆连接中央控制室、PLC、现场，将工业计算机、PLC的CPU、远程I/O站、智能仪表、低压断路器、变频器、马达启动器等连接，将现场设备的信息收集到中央控制器。分布式控制应用通过数字式分支结构的串行连接自动化系统与相关智能设备的双向传输通讯总线，将PLC、现场设备与相应的I/O设备连接起来，使输入输出模块发挥现场检查和执行的作用。 2电气自动化控制系统设计思想 2.1集中监控 集中监控这个方式的最大的优点是控制站的运行保养方便、防护要求低和简便的系统设计方法。不过这也给集中监控带来了缺陷，即这样把控制系统种的每个重要的功能都放到一个处理器里面去操作，大大增加了处理器的工作任务量，降低了系统的运行速度，不利于工作效率。在监控所有的电气控制设备时，每次增加监控对象时主机冗余下降，还需要企业增加投资，增加电缆的数量而且电缆运输距离的加长也会影响控制系统的稳定性和可靠性。电缆距离的加长，使电缆查线任务加大，因此增大维护量，还存在着由于接线复杂，造成在查线或者传动过程中的操作失误的可能。所以，在使用集中监控方式前，要认真处理好以上的问题。 2.2远程监控 伴随科技的发展，远程视频、远程监控和远程会议等技术已经渐渐成熟，远程监控方式的优势在于节省电缆、安装费用少、节省材料、提高可靠性、组态比较灵活。不过这种监控方式不能在全场的电气自动化系统构建中使用，主要是现场总线的传输速度比其他的方式要低，而且电厂的电气通讯量过于多，所以远程监控方式一般情况下只适用玉小型的监控系统，在设计电子自动化控制系统的要重要考虑的地方。 2.3现场总线监控 目前现场总线这些电脑网络技术和以太网已经在变电站综合自动化控制系统中的到了广泛的应用。现在研究智能化的日新月异和智能化设备的不断更新，加上在多年来应用上已经积累的丰富的经验，都大大加速了电气自动化控制系统的更新。现在的现场总线监控不仅可以针对已定间隔的情况设定功能，还可以面向不同的间隔进行合适的设计，而且对于智能化设备的安装也十分快捷方便，同时还具备远程监控方式的所有优势，控制模拟量变送器、隔离设备等的使用数量，从而节约大量的费用和安装维护的工作量，降低企业的投入，减少企业的成本。 3电气自动化控制系统的设计要点 3.1 智能化设计 电气自动化控制系统的智能化设计是借助软件模块的设计来实现的。如发电厂电气自动化控制系统的数据采集系统是由多线程在线可编程并行数据参数设计实现，以及PLC控制器作为控制系统的单机控制系统，集中控制系统和分布式控制系统等。无论是哪一种的PLC控制系统，都要根据实际需要，在编辑器内进行自动化参数设置，然后通过操作系统和应用软件对智能化的PLC模块进行激活，因此在电气自动化控制系统的设计上，较为重要的一点是软件的设计。 3.2 节能化设计 电气自动化控制系统的设计需要体现节能的特点，由于目前我国加强对环境的保护政策，提供低碳节能，因此在设计要点上同样要体现节能化，在能源紧张的世界格局下，人类越发地珍惜历史给人们留下的这部分财产，每用一点都要小心翼翼，生怕浪费，当节能成为所有这些行为的发生基础时，我们就不得不在能源使用上另辟蹊很苦。 3.3 可靠性设计 电气自动化控制技术无论是PLC控制技术，现场总线技术，还是变频技术以及DCS技术，微电子技术，在控制系统设计上都要考虑可靠性。尽管这些新的电气自动化控制技术具有较高的可靠性和安全性，但一旦出现问题，往往会给用户带来极大的损失，因此在设计上要加强可靠性措施，提高控制系统的可靠性。 3.4 规范化统一设计 由于电气化控制系统应用于各行各业，它的规范化，标准化是促进设计科学合理的有效手段，为了更好地将控制模块应用于各行各业，在自动化模块设计上要充分实现规范化设计。总结典型的设计思路，从而使典型设计起到部分标准和规范性的作用。PLC控制系统应用在企业自动化控制中时，同一企业或系统应尽量使用同一机型或同一生产厂家的PLC，因为这样的PLC的接口，标准以及对软件的兼容性要强于不同厂家的PLC备件，同时PLC外部设备和工具软件还可以共享，降低成本。 4探讨电气自动化控制系统的发展趋势 STC89C52单片机简介 概述 STC89C52是51系列单片机的一个型号，它是STCMEL公司生产的。 STC89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用STCMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的STC89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。 STC89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，STC89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。 STC89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。 主要功能特性 兼容MCS51指令系统 8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM 32个双向I/O口 ? 256x8bit内部RAM 3个16位可编程定时/计数器中断 ? 时钟频率0-24MHz 2个串行中断 可编程UART串行通道 2个外部中断源 共8个中断源 2个读写中断口线 3级加密位 低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能 8051单片机的引脚功能 MCS-51系列单片机一般采用40个引脚，双列直插式封装，用HMOS工艺制造，其外部引脚排列如图所示。其中，各引脚的功能为： (a) DIP引脚图 (b) 逻辑符号 8051单片机的引脚 ⑴主电源引脚 Vcc（40脚）：接＋5V电源正端 Vss（20脚）：接＋5V电源地端 一般Vcc和Vss间应接高频去耦电容和低频滤波电容。 ⑵外接晶体或外部振荡器引脚 XTAL1（19脚）：接外部晶振的一个引脚。在单片机内部，它是一个反自动化控制系统设计实例教学大纲-2017
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