一、本任务及要求：
针对大中型异步电动机起动时的冲击电流问题及各类降压起动的方式进行分析研究，设计出一种以可编程序控制器（PLC）为控制核心的软起动和保护系统。该系统除了能完成软起动功能外，还应具有多种保护功能，如断相、短路、过流、漏电闭锁等，并对变频器用于软起动的安全同步切换问题进行探讨。
主要设计内容：
1系统主电路原理图，元器件计算
2系统的软、硬件设计

二、进度安排及完成时间：
3月7日-3月26日查阅资料、撰写文献综述、撰写开题报告。                    
3月27日-4月9日  毕业实习、撰写实习报告。                                
4月10日-4月22日  主要完成系统硬件构建的初步设计。                       
4月23日-5月10日  修改系统硬件构建设计。                                 
5月11日-5月20日  完成系统的主电路设计与元器件计算。                              
5月21日-5月29日  完成系统的软件设计。                                       
5月30日-6月11日  完成系统主电路原理图的绘制，撰写毕业设计说明书（论文）。                                 
6月12日-6月16日  修改、装订毕业设计说明书、指导教师评阅。                      
6月17日-6月20日  毕业设计答辩（公开、分组答辩）。
 
由以上的分析可见，变频器一般不允许在运行中进行负载切换操作。如果要在变频器输出侧进行切换的话，应尽量采取冷切换方式：第一步应使变频器停机，第二步在其输出侧进行切换，第三步在切换后重新启动变频器。
利用一台变频器对多台电动机进行循环软起动是一种危险的诱惑，因为大部分设计采用硬切换方式，稍有操作不当都会产生不良后果，甚至根本达不到变频软起动的目的。对于小容量的低压电机，由于变频器功率开关器件的过载容量较大，问题还不大突出，还能勉强使用，功率越大，危险性也越大。对于大功率的高压电机一定要采用同步切换方案，否则后果不堪设想。但也并不是说变频调速拖动系统就一定不能进行变频器供电和电网供电之间的相互切换，只要真正认识了变频器拖动系统的客观规律，设计好同步切换控制系统，变频器的输出切换是完全可行的。
 
本文针对大中型异步电动机的智能软起动问题，设计了以PLC为核心的智能控制系统，使其达到除了完成软起动功能以外，还具有多种保护功能。如断相、短路、过流、漏电闭锁等，同时对变频器用于软起动的安全同步切换问题进行了探讨。该设计采用了PLC、可调电抗、电流互感器、A/D、D/A转换模块等元器件。采用PLC控制的串连可调电抗的方法进行大型电动机的软起动， 可将起动冲击电流最大值控制在额定值的3倍以下，且起动过程平稳迅速，使电网电压波动较小， 满足了电机起动的需要。再加上利用高可靠性的PLC控制器进行起动过程电流的闭环调节和启动过程中的逻辑切换控制， 极大地提高了整个系统的可靠性。
硬件方面，根据装置工作需要， 选用性价比较高的三菱公司的FX2N-16MR-001可编程控制器来构建控制系统。采用交流220V电源供电，主模块本身带有8路开关量输入，用于检测控制命令和开关状态；6路继电器型开关量输出，用于各操作开关的控制。同时扩展了一块模拟量输入/输出模块FX2N-3A， 它有8路模拟输入， 用于检测起动过程中的转子电流；1路模拟输出，用于将PLC主机中运算处理得到的控制信号转换为模拟量输出至触发控制板，从而调整可调电抗器的等效电抗，达到控制启动电流的目的。
软件方面则主要包括模块自检、开机判断、PID运算、超时及故障保护、开关量顺序控制等软件采用模块化思想编程，从而确保整个系统能够正常有序地开展工作。
在整个系统的设计中，尽量体现“巧”与“新”的特点。 “巧”的意思是在设计中避重就轻，巧妙的利用一些常用的原理来实现本装置的设计，如将电压调节式可调电抗串联在笼型电机的转子回路中，利用调节可调电抗来调节起动电流，可调电源为可控硅， 通过改变可控硅的触发角来改变输出电压， 从而改变电抗的输出电抗值。这些方案的设计无不体现了一个“巧”字；所谓“新”就是创新的意思，如将PLC与PID模糊控制有机结合起来，并利用特殊功能模块进行综合设计，方式独到新颖。在本设计中无论是在方案的设计与选择还是设计工具的应用都充分体现了这一创新的设计思想。
当然由于设计时间有限，设计中的缺点与不足也在所难免，还请各位老师、同学给予批评与指正。总之，本人在这次设计中学到了不少新知识，了解了很多的设计思想与方法，我也将继续努力，以使该系统的设计更完美，更具有可用性。
 
目录
摘要  Ⅰ
Abstract Ⅱ
第1章 异步电动机及其起动方式
1.1异步电动机 1
1.1.1异步电动机概述 1
1.1.2异步电动机全压直接起动的危害 4
1.1.3异步电动机常用的起动方式 6
1.2软起动概述 7
1.2.1软起动的概念 7
1.2.2软起动常用的起动方式 9
1.2.3软起动的运行特点 9
1.2.4软起动应用场合 9
1.2.5几种大中型异步电动机软起动方式在高压电动机软起动应用中的综合比较 9
第2章  可编程序控制器及其特殊功能模块
2.1可编程序控制器 13
2.1.1可编程序控制器的概念及历史 13
2.1.2可编程序控制器的主要特点 13
2.1.3可编程序控制器最新发展趋势 15
2.1.4可编程序控制器的工作原理 15
2.1.5可编程序控制器的基本结构 17
2.1.6可编程序控制器的I/O滞后现象 18
2.1.7可编程序控制器编程语言的国际标准 18
2.2可编程序控制器特殊功能模块 20
2.2.1模拟量输入输出模块 20
第3章  PID控制及其调节规律
3.1 PID控制 21
3.1.1 PID控制的概念 21
3.1.2 PID控制的特点 21
3.2 PID控制器 22
3.2.1数字PID控制 23
3.2.2 数字PID控制器的设计 23
3.3 PLC的PID模块分析研究 23
3.3.1 PID控制器设计及实现 25
3.3.2现场实验校验 26
第4章  系统原理及方案设计 
4.1 基于PLC的大中型软起动控制系统 27
4.1.1 系统的基本工作原理及结构特点 27
4.1.2系统原理分析 28
4.2磁控式PLC电动机起动控制系统结构的研究与设计 28
4.2.1系统原理及方案设计 29
4.2.2 硬件设计 30
4.2.3 软件编程 31
4.3基于单台软起动器对多台异步电动机的软起动 32
4.3.1主回路图 32
4.3.2软件编制 33
第5章  大中型异步电动机变频—工频同步切换研究
5.1变频器的输出切换方法分类 35
5.2硬切换的危害及改进方法 36
5.3同步切换(软切换) 38
5.4锁相控制 38
5.5变频器旁路与软起动器的分析比较 39
5.6同步切换问题小结 40
结束语 41
参考文献 42
致谢 44
附录A 基于PLC的磁控式软起动器的主程序 45
附录B 基于单台软起动器对多台电动机实现软起动的主程序 47
附录C PID运算主程序 54