1. 研究目的与意义
伴随着工业社会的的不断发展，以及自动化水平的不断提高，对电动机速度控制的要求也越来越高，调速的方法也越来越多。因此如何更方便、更准确地实现运动控制和实时监控是工业控制领域内的一个重要问题。电机作为机电能量转换装置，其应用范围已经遍及国民经济的各个领域，直流电机在调速系统中占有重要的地位，直流电机具有运行效率高和调速性能好等诸多优点，因为它的调速性能较好，所以不但调速方便，而且在磁场条件符合的情况下，电枢电压和转速成正比，转矩更易于被控制；启动性能较好，可以比较平滑调节速度，具有优良的动态特性，因此被广泛应用于各种调速系统中。但传统的直流电机均采用机械电刷的方式进行换向，存在相对的机械摩擦，由此带来的噪声、火花、无线电干扰以及寿命短等致命弱点。因此，早在1971年，Bulgier就提出用整流管代替有刷直流电机的机械电刷，从而诞生了无刷直流电机（BLDCM:Brushless Direct Current Motor）的基本思想。当今世界，电机的发展已经成为衡量一个国家现代化的标准之一。无刷直流电机调速在挖掘机、轧钢机矿井卷机、造纸机和高层电梯等领域已经得到了广泛的应用。近二十年来，科学技术突飞迅猛，随之电力电子技术，计算机技术和控制理论发展，电机调速技术得到迅速发展，使得电机的应用不再局限于工业应用，而且在商业及家用设备等各个领域获得更加广泛的应用；由于无刷直流电机既具备交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又具备直流电机的运行效率高、励磁损耗小以及调速性能好等诸多有点，使之出现便迅速发展和普及。
PLC（可编程序控制器）作为电机一体化器件，具有丰富的模块功能及灵活的组态特点，在此基础上利用触模屏作为人机交相界面，既可以提高系统的可靠性，又可以灵活组态，使操纵变得简单生动。[1]基于PLC的高稳定性和高运行速度，丰富的I/O接口模块，以及PLC的编程简单，易于使用和修改的特点，PLC以其编程简单方便 、控制稳定可靠 、功能 强大等优点通常作为控制器广泛应用于现代工业控制领域 ，触摸屏作为人机交互界面在一定程度上减少 PLC的外部 I／O点 的使用 以及减轻系统外部按钮开关的连线复杂程度，同时也提高了运行维护的方便性。[2]PLC是一种可靠性高、抗干扰性强的控制设备，将PLC应用到永磁无刷直流电机中能有效解决转矩波动干扰的问题，对促进永磁无刷直流电机的革新和发展有重大意义。[3]组态软件是一种数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。[4]
基于组态软件所具有的功能强大，易于二次组态开发，性能稳定的特点，以及PLC所具有的灵活、稳定的测控能力，再加上三维力控组态软件，本系统采用基于PLC与组态软件控制的无刷直流电机调速系统，它可以根据实际需要调节电机的转速或加减速，降低能耗; 还可以延长电机的使用寿命。这样基于组态软件建立PLC与上位PC机之间的通信连接实现远程操作控制，既可以改善操作人员的工作环境，又可以提高工作的安全性。对以后自动化的发展有重大的意义。
2. 研究内容与预期目标
（1）设计一个PLC控制的无刷直流电机调速系统，实现对电机的自动监控、调速，用三维力控实现人机交互功能，以及显示功能。
（2）完成的功能：电机速度的数据采集、显示、运算处理，电机速度的调节，按需要控制输出量，实现无刷直流电机调速系统自动监控及显示功能。
（3）电路原理图设计；
3. 研究方法与步骤
此设计系统以可编程控制器作为系统控制的核心部件，以调节电机速度为控制目标，系统时刻监测电机的速度，以基层PLC实现对无刷直流电机的控制，基于三维力控组态软件实现PLC与上位PC机之间的通信连接，实现上位机监控。力控组态软件与PLC相连接，通过PC上位机进行监测和控制。系统结构原理框图如图1所示。
具体实现步骤如下：
（1）整体上把握所设计系统的构成，工作原理
4. 参考文献
主要参考文献
[1] 王建伟，杨风，张鹏，秦彬.基于PLC与组态软件的电动机变频调速系统[J].电气技术，2009（12）：65-67.
[2] 蔡少权.PLC变频器触摸屏综合应用技术课程教学改革和探索[J].佳木斯职业学院学报,2018（19）：34-35.
5. 工作计划
（1）2022.2.26—2022.3.12查阅资料，撰写开题报告；（2）2022.3.12—2022.4.17硬件功能分析，熟悉MCS-51系统指令及编程语言；（3）2022.4.17—2022.4.25设计电路原理图、编制应用程序；（4）2022.4.25—2022.5.18系统调试及改进；（5）2022.5.18—2022.6.08整理设计文档，撰写毕业论文；（6）2022.6.16 提交毕业论文，毕业答辩。
