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变频试验台直线运动结构设计及基于S7-200速度示教系统控制软件与上位监控系统设计开题报告班级（学号）机0405-27 姓名 房崇民 指导老师 李启光一、 综述近年来 ,随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展 ,交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一 ,电气传动技术面临着一场历史革命 ,即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能 ,高效率、高功率因数和节电效果 ,广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。深入了解交流传动与控制技术的走向 ,具有十分积极的意义.在我国，变频器的发展随着生产技术的不断发展 ,直流拖动的薄弱环节逐步显露出来。由于换向器的存在 ,直流电机的维护量加大 ,单机容量、最高转速以及使用环境都受到限制。人们开始转向结构简单、运行可靠、维护方便、价格低廉的异步电动机。但异步电动机的调速性能难以满足生产的需要。于是 ,从20世纪 30年代开始 ,人们致力于交流调速技术的研究 ,然而进展缓慢。在相当长的时期内 ,直流调速一直以其优异的性能统治着电气传动领域。20世纪 60年代以后 ,特别是70年代以来 ,电力电子技术、控制技术和微电子技术的飞速发展 ,使得交流调速性能可以与直流调速相媲美。目前 , 交流调速已进入逐步代替直流调速的时代。在我国变频器主要用于交流电动机 异步电机或同步电机。转速的调节 ,是公认的交流电动机最理想、最有前途的调速方案 ,除了具有卓越的调速性能之外 ,变频器还有显著的节能作用 ,是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。自上世纪 80年代被引进中国以来 ,变频器作为节能应用与速度工艺控制中越来越重要的自动化设备 ,得到了快速发展和广泛的应用。目前 ,中国的设备控制水平与发达国家相比还比较低 ,制造工艺和效率都不高 ,因此提高设备控制水平至关重要。由于变频调速具有调速范围广、调速精度高、动态响应好等优点 ,在许多需要精确速度控制的应用中 ,变频器正在发挥着提升工艺质量和生产效率的显著作用。变频调速这一技术正越来越广泛的深入到行业中。它的节能、省力、易于构成自控系统的显著优势应用变频调速技术也是改造挖潜、增加效益的一条有效途径。尤其是在高能耗、低产出的设备较多的企业 ,采用变频调速装置将使企业获得巨大的经济利益 ,同时这也是国民经济可持续发展的需要。变频器在控制上具体有以下优点：（一）控制电机的启动电流，（二）降低电力线路电压波动，（三）启动时需要的功率更低，（四）可控的加速功能，（五）可调的运行速度，（六）可调的转矩极限，（七）受控的停止方式，（八）节能，（九）可逆运行控制，（十）减少机械传动部件。可编程序控制器（PLC）是以微处理器为核心，综合计算机技术、自动化技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置。经过 30 多年的发展，目前，可编程序控制器已成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置，居工业生产自动化三大支柱(可编程序控制器、机器人、计算机辅助设计与制造)的首位。变频器和PLC在系统中的应用其广泛的深度和广度成为衡量一个国家工业自动化程度高低的标志。在该系统中，系统的成功开发对提高工作效率、改善产品质量、减轻工程技术人员的工作强度都具有很大的意义，并且该系统在控制现场方面，尤其在 PLC 控制现场方面，具有卓越的控制功能和良好的性能价格比。二、研究内容1、进行试验台直线运动的总体研究，并进行整体运动方式设计；2、设计试验台电气传动系统，进行关键部件的设计计算；3、设计试验台传动部分结构，进行关键部件的设计计算；4、速度示教系统控制软件与上位监控系统设计；5、完成中英文摘要，开题报告、调研报告以及设计说明书。三、实现方法及预期目标1. 实施方案本课题为设计变频试验台直线运动结构及基于S7-200速度示教系统控制软件与上位监控系统。1,第一步，先了解LS的GI5系列变频器的基本操作，和利用变频器的变频来控制电机的起停，加减速等控制。2，第二步将解决，利用外部电源，通过设计变频器参数，使变频器根据外部电压的改变，进而对电机进行调压控制。目前问题在与变频器的参数对与电压的设定，还未完全搞清楚。3，第三步将解决，利用S7-200PLC与工作台连接。通过PLC实现模拟电压控制，进而控制电机的运转。4，通过串口和变频器相连，直接实现电脑控制电机的运转。其中重点在于搞清出串口与变频器的通话协议，用何种语言格式实现连接。2. 方案设计硬件方面：我们所使用的设备有E-VIEW一台，LS变频器一台。计算机一台，S7-200一套，以及变频实验台一套四、对进度的具体安排第一周 布置任务, 查找资料；第二周 调研、查找资料。设计出机械结构的大致尺寸，准备写开题报告；第三周 调研、查找资料,。集体讨论总体方案。修改方案。翻译资料准备写开题报告；第四周 翻译资料, 写开题报告，讨论方案。开题第五周 画出设计图，设计计算。第六周 设计计算；机械设计。第七周 机械设计画机械图。第八周 机械设计画机械图。第九周 设计电路原理图。第十周 程序设计。第十一周 程序设计。第十二周 程序设计。第十三周 程序设计与调试。 第十四周 程序设计与调试。第十五周 程序设计与调试。第十六周 检查、修改。编写、交说明书，准备答辩。第十七周 答辩。五、 参考文献1、