基于开关磁阻电机的釜门旋转自动装置研究

摘要

本课题研究的是一种新型蒸压釜釜门旋转自动装置，主要负责釜门的旋转开启与关闭，以及蒸压釜的压力、温度等的实时监测，并能以此来对其安全阀、进排气阀、疏水阀进行控制。该自动装置工作环境较为恶劣，且要求电机能实现频繁正反转和频繁启动与关闭，鉴于开关磁阻电动机(SRM)结构简单、可靠性高、低速性能好，再结合其他特点使其作为该自动装置的驱动电机有着得天独厚的优势。
　　本文在介绍了开关磁阻电机的发展、结构、工作原理等的基础上，主要设计了基于AT89C51单片机的开关磁阻电机控制器，根据控制要求对多个驱动电路做了对比分析，并设计了不对称半桥功率变换电路及相电流检测电路和位置检测电路等。
　　整个系统利用PLC实现总控，课题选用的是西门子S7-200系列CPU224XP，利用其模拟量模块对蒸压釜的温度、压力等进行实时监测反馈，保障生产过程的安全性。并利用PLC的逻辑控制功能实现釜门旋转装置的启动、点动、停止以及限位保护和过电压、过电流保护等功能。
　　在人机界面方面选用了触摸屏，并对其进行了组态设计。这里利用西门子Smart700触摸屏可对多台蒸压釜的生产进行实时监控，并对各类状态和故障报警以及电机转速、釜门转动位置进行直观的显示。另外还组态了按钮和设定值输入界面，可以远距离方便的实现对该自动装置的控制，大大提高了生产的自动化程度和安全性。
　　本研究的主要目的是改善现有的釜门旋转系统，提高工业生产的自动化水平。创新性的将SRM作为了釜门旋转装置的驱动电机，并配合使用了PLC与触摸屏的强大功能实现整套设备的总控与监视，达到了安全可靠生产的要求，并且交互性好、自动化程度高。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 开关磁阻电机的发展简介

1．3 开关磁阻电机系统的特点

1．4 本课题主要研究内容

2 系统的组成及控制原理

2．1 系统组成

2．2 开关磁阻电机的结构

2．3 开关磁阻电机的工作原理

2．4 开关磁阻电机的运行特性

2．5 釜门与减速机的传动设计

2．6 本章小结

3 SRM的基本方程式和控制方式

3．1 SRM的基本方程式

3．2 SRM的控制方式

3．3 抑制转矩脉动的方法

3．4 本章小结

4 系统的硬件组成与设计

4．1 功率变换电路的拓扑结构

4．2 功率变换器的设计

4．3 功率驱动电路的选择与设计

4．4 主控制器的设计

4．5 电机的转子位置检测方案

4．6 电机的相电流检测方案

4．7 电机及减速机转速检测方案

4．8 PLC总控部分的设计

4．9 人机界面触摸屏的设计

4．10 本章小结

5 系统的软件部分设计

5．1 系统主程序

5．2 启动子程序

5．3 换相逻辑判断子程序

5．4 电流斩波控制子程序

5．5 PLC部分梯形图程序设计

5．6 本章小结

6 总结与展望

6．1 课题研究总结

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间的成果

附录