1、大 连 大 学本科毕业论文 (设计) 开题报告论 文 题 目：基于给定电动机速度曲线的变频器控制学 院： 信息学院 专 业 、班 级： 自动化 072 学 生 姓 名： 姜长翔 指导教师（职称）： 葛斌 2011 年 03 月 09 日填1毕业论文（设计）开题报告要求开题报告既是规范本科生毕业论文工作的重要环节，又是完成高质量毕业论文（设计）的有效保证。为了使这项工作规范化和制度化，特制定本要求。一、选题依据1.论文（设计）题目及研究领域；2.论文（设计）工作的理论意义和应用价值；3.目前研究的概况和发展趋势。二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题；2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作
2、大纲或设计思路） ；3.本论文（设计）预期取得的成果。三、论文（设计）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数） ；2.论文（设计）进度计划。四、文献查阅及文献综述学生应根据所在学院及指导教师的要求阅读一定量的文献资料，并在此基础上通过分析、研究、综合，形成文献综述。必要时应在调研、实验或实习的基础上递交相关的报告。综述或报告作为开题报告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通顺，较全面地反映出本课题的研究背景或前期工作基础。五、其他要求1.开题报告应在毕业论文（设计）工作开始后的前四周内完成；2.开题报告必须经学院教学指导委员会审查通过；3.开题报告不合格或没有做开题报告的学生，须
3、重做或补做合格后，方能继续论文（设计）工作，否则不允许参加答辩；4.开题报告通过后，原则上不允许更换论文题目或指导教师；5.开题报告的内容，要求打印并装订成册（部分专业可根据需要手写在统一纸张上，但封面需按统一格式打印） 。2一、选题依据1论文（设计）题目基于给定电动机速度曲线的变频器控制2研究领域 利用三菱 PLC（Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置）、CC-link（Control A2ASCPU 支持 32 个 PID 回路。而 QnASCPU 的回路数目无限制，可随内存容量的大小而改变；程序容量由 8K 步至 124K
4、步，如使用存储器卡，QnASCPU 则内存量可扩充到 2M 字节；有多种特殊模块可选择，包括网络，定位控制，高速计数，温度控制等模块。四、三菱 PLC 的主要特点：161：结构灵活不受环境的限制，有电即可组建网络，同时可以灵活扩展接入端口数量，使资源保持较高的利用率，在移动性方面可与 WLAN 媲美。2：传输质量高、速度快、带宽稳定可以很平顺的在线观赏 DVD 影片，它所提供的 14Mbps 带宽可以为很多应用平台提供保证。3：范围广无所不在的电力线网络也是这种技术的优势。虽然无线网络可以做到不破墙，但对于高层建筑来说，其必需布设 N 多个 AP 才能满足需求，而且同样不能避免信号盲区的存在。
5、而电力线是最为基础的网络，它的规模之大，是其他任何网络无法比拟的。由此，运营商就可以轻松地把这种网络接入服务渗透到每一处有电力线的地方。这一技术一旦全面进入商业化阶段，将给互联网普及带来极大的发展空间。终端用户只需要插上电力猫，就可以实现因特网接入，电视频道接收节目，打电话或者是可视电话。4：低成本充分利用现有的低压配电网络基础设施，无需任何布线，节约了资源。无需挖沟和穿墙打洞，避免了对建筑物、公用设施、家庭装潢的破坏，同时也节省了人力。相对传统的组网技术，PLC 成本更低，工期短，可扩展性和可管理性更强。目前国内已开通电力宽带上网的地方，其包月使用费用一般为 50-80 元/月左右，这样的价
6、格和很多地方的 ADSL 包月相持平。5：适用面广PLC 作为利用电力线组网的一种接入技术，提供宽带网络“最后一公里”的解决方案，广泛适用于居民小区，酒店，办公区，监控安防等领域。它是利用电力线作为通信载体，使得 PLC 具有极大的便捷性，只要在房间任何有电源插座的地方，不用拨号，就立即可享受 4.545Mbps 的高速网络接入，来浏览网页拨打电话，和观看在线电影，从而实现集数据、语音、视频，以及电力于一体的“四网合一” 。五、三菱 Q 系列的介绍：Q 系 列 PLC 是 三 菱 公 司 从 原 A 系 列 PLC 基 础 上 发 展 过 来 的 中 、 大 型 PLC 系列 产 品 ， Q
7、系 列 PLC 采 用 了 模 块 化 的 结 构 形 式 ， 系 列 产 品 的 组 成 与 规 模 灵 活 可 变 ，最 大 输 入 输 出 点 数 达 到 4096 点 ； 最 大 程 序 存 储 器 容 量 可 达 252K 步 ， 采 用 扩 展存 储 器 后 可 以 达 到 32M； 基 本 指 令 的 处 理 速 度 可 以 达 到 34ns； 其 性 能 水 平 居 世界 领 先 地 位 ， 可 以 适 合 各 种 中 等 复 杂 机 械 、 自 动 生 产 线 的 控 制 场 合 。 Q 系 列 PLC 的 基 本 组 成 包 括 电 源 模 块 、 CPU 模 块 、 基
8、板 、 I/O 模 块 等 。 通 过扩 展 基 板 与 I/O 模 块 可 以 增 加 I/O 点 数 ， 通 过 扩 展 储 存 器 卡 可 增 加 程 序 储 存 器 容量 ， 通 过 各 种 特 殊 功 能 模 块 可 提 高 PLC 的 性 能 ， 扩 大 PLC 的 应 用 范 围 。 Q 系 列 PLC 可 以 实 现 多 CPU 模 块 在 同 一 基 板 上 的 安 装 ， CPU 模 块 间 可 以 通 过17自 动 刷 新 来 进 行 定 期 通 信 或 通 过 特 殊 指 令 进 行 瞬 时 通 信 ， 以 提 高 系 统 的 处 理 速 度 。特 殊 设 计 的 过
9、程 控 制 CPU 模 块 与 高 分 辨 率 的 模 拟 量 输 入 /输 出 模 块 ， 可 以 适 合 各类 过 程 控 制 的 需 要 。 最 大 可 以 控 制 32 轴 的 高 速 运 动 控 制 CPU 模 块 ， 可 以 满 足 各种 运 动 控 制 的 需 要 。六、PLC 发展到今天主要有以下的特点： 1：可靠性高，抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC 由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的 F 系列 PLC 平均无故障时间高达 30 万小时。一些使用冗余 CPU的 PL
10、C 的平均无故障工作时间则更长。从 PLC 的机外电路来说，使用 PLC 构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除 PLC 以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 2：配套齐全，功能完善，适用性强 PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代 PLC 大多具有完善的数据运算
11、能力，可用于各种数字控制领域。近年来 PLC 的功能单元大量涌现，使 PLC 渗透到了位置控制、温度控制、CNC 等各种工业控制中。加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。 3：易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC 作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用 PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 4：系统的设计、建造工
12、作量小，维护方便，容易改造 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 5：体积小，重量轻，能耗低 以超小型 PLC 为例，新近出产的品种底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗仅数瓦。由于体积小，因此很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 七、PLC 系统的其它设备 41：编程设备：编程器是 PLC 开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控 PLC 及 PLC 所控制
13、的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器 PLC 一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。也就是我们系统的上位机。 2：人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体化操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。 八、PLC 的通信联网 依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出“网络就是控制器“的观点说法。 PLC 具有通信联网的功能，它使 PLC 与 PLC 之间、PLC 与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息
14、，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数 PLC 具有 RS-232 接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC 的通信现在主要采用通过多点接口（MPI）的数据通讯、PROFIBUS 或工业以太网进行联网。 九、PLC 技术发展呈现新的动向：1：产品规模向大、小两个方向发展 大：I/O 点数达 14336 点、32 位为微处理器、多 CPU 并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。 小：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。 2：PLC 在闭环过程控制中应用日益广泛 3：不断加强通讯功能 4：.新器件和模块不断推出 高档的 PLC 除了主要采用 CPU 以
15、提高处理速度外，还有带处理器的 EPROM 或 RAM 的智能 I/O 模块、高速计数模块、远程 I/O 模块等专用化模块。 5：编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化 有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的 PLC指令系统 6：发展容错技术 采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。 7：追求软硬件的标准化。十、现场总线的发展趋势：一是寻求统一的现场总线国际标准二是 Industrial Ethernet 走向工业控制网络统一、开放的 TCP/IP Ethernet 是 20 多年来发展最成功的网络技术 ，过去一直认为，Etherne
16、t 是为 IT 领域应用而开发的，它与工业网络在实时性、环境适应性、总线馈电等许多方面的要求存在差距，在工业自动化领域只能得到有限应用。事实上，这些问题正在迅速得到解决，国内对 EPA 技术（Ethernet for Process 4Automation）也取得了很大的进展。随着 FF HSE 的成功开发以及 PROFLNET 的推广应用，可以预见 Ethernet 技术将会十分迅速地进入工业控制系统的各级网络。4. 小结PLC 以其强大的功能，诸多的优点赢得的广阔的市场。通过对三菱 PLC 的学习和使用我总结出如下优点：1实现成本低 由于可以直接利用已有的配电网络作为传输线路，所以不用进行
17、额外布线，从而大大减少了网络的投资，降低了成本。2范围广 电力线是覆盖范围最广的网络，它的规模是其他任何网络无法比拟的。PLC 可以轻松地渗透到每个家庭，为互联网的发展创造极大的空间。3高速率 PLC 能够提供高速的传输。目前，其传输速率依设备厂家的不同而在 4.5M45Mbps 之间。更高速率的 PLC 产品正在研制之中。4永远在线 PLC 属于“即插即用“，不用烦琐的拨号过程，接入电源就等于接入网络！5便捷 不管在家里的哪个角落，只要连接到房间内的任何电源插座上，就可立即拥有 PLC 带来的高速网络享受！随着科技的发展，以 PLC 为控制器的控制系统也将日新月异。对于本次设计能以为研究对象
18、，我感到很荣幸。将传统的 PID 控制理论与以 PLC 为控制器的控制系统相结合，再由现场总线完成数据的传送，从而形成一个可循环式的完整控制系统对三相异步电机的转速进行自动控制。把自动控制理论与控制系统相结合，将理论应用于实际，形成新的完整的控制系统，是但进社会的热门话题。同时也是科技发展和社会进步的标志，这一思想也将推动技术的发展。参考文献【1】三菱公司，GX Developer 程序编写技术手册【2】三菱公司，Q 系列 cc-link 网络系统技术手册【3】三菱公司，三菱变频调速器即使手册【4】侯永春 著，机械试图与 AOTUCAD 技术基础（第二版） ，电子工业出版社，2008【5】黄友
19、锐、曲立国 著，PID 控制器参数整定与实现，北京科学出版社，2010【6】贺哲荣、石帅军 主编，流行 PLC 实用程序及设计（三菱 FX2 系列） ，西安电子科技大学出版社，2006.034【7】杨德印 主编，电动机的起动控制与变频调速，北京机械工业出版社，2010【8】周亚军、张卫 主编，电气控制与 PLC 原理及应用，西安科技大学出版社，2008【9】李树雄、李全利 著，可编程序控制其原理及应用教程，北京航空航天大学出版社，2003.9【10】廖常初 著，FX 系列 PLC 变成及应用，机械工业出版社， 2005.4【11】 （美）史密斯 著，石志广、唐志艳 译，MATLAB 工程计算（
20、国外经典教材 计算机科学与技术） ，清华大学出版社，2008.7【12】胡松涛 著，自动控制原理（第五版） ，科学出版社，2007.6【13】金奇,邓志杰.PID 控制原理及参数整定方法J.重庆工学院学报(自然科学),2008(5).【14】变频器综合实践第 4 讲变频 PLC 控制系统的综合实践， 自动化博览 -2010 年 2 期李方园【15】变频调速异步电动机效率优化控制的研究进展， 电工技术学报 ISTIC EI PKU -2004 年 5 期崔纳新，张承慧，杜春水【16】变频调速异步电动机的转差率， 西南交通大学学报 ISTIC EI PKU -2006 年 1 期曹玉泉，闫丽梅，李
21、梦达，颜伟中，CAO Yu-quan，YAN Li-mei，LI Meng-da，YAN Wei-zhong【17】Stephane Klein,Geory Frey and Mark Minas,PLC Programming with Signal Interpreted Petri Nets,Lecture Notes in Computer Science,2003【18】Liu Quan.Multi-band OFDM and p-Persistent CSMA/CD-based Indoor Power Line Communication(PLC)Systems,Degree；M
22、S ，Engineering Electrial Ebgineering,2009,University of Cincinnati【19】Teeters,Bradley W.Variable frequency control of voltage source inverters using harmonic distortion minimization scheme,Degree:MS,Electrical Engineering(Engineering),1999,Ohio University【20】Abhinav,Abhinav.Sensor Failure Mode Detec
23、tion and Self-Validation.Degree:MS,Engineering:MechanicalEngineering,2008,University ofCininnati【21】Yan,Zhang.Control and observation of electric machines by sliding modes,Degree:PhD, Electrial Ebgineering,2002,Ohio State University4指导教师评阅意见（对选题情况、研究内容、工作安排、文献综述等方面进行评阅）通过控制变频器调节电机转速最终实现对预定转速曲线的跟踪，在提高学生整体系统的设计能力的同时，培养了学生对变频器、触摸屏的应用能力。对于此课题的研究提高了学生的程序设计思想与实际编程技能。课题选题新颖，工作安排合理，通过查阅文献深刻了解研究方向和研究内容，望能按计划完成毕业设计。签字： 葛斌 2011 年 3 月 25 日教研室主任意见签字： 年 月 日审 核 意 见学院教学指导委员会意见签字： 年 月 日公章：
