plc控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　PLC和變頻器是工廠實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，提高生產(chǎn)效率的重要硬件。采用PLC的優(yōu)點(diǎn)就在于PLC的程序編制過程不是很復(fù)雜。而組態(tài)軟件又使得工廠在生產(chǎn)過程中能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行，能夠及時(shí)有效的處理突發(fā)事件。組態(tài)王控制功能強(qiáng)大，界面創(chuàng)建簡單，編寫程序方便，有利于初學(xué)者使用。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)是在熟悉K

2、ING VIEW 組態(tài)王、S7-200編程軟件、西門子MM420變頻器的基礎(chǔ)上完成的。本文主要體現(xiàn)了，PLC與變頻器之間利用USS協(xié)議連接起來，共同控制電動機(jī)調(diào)速，最終要實(shí)現(xiàn)的是利用組態(tài)王的監(jiān)控界面可以改變PLC的打開/閉合，能夠監(jiān)控電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)畫面。文中重點(diǎn)介紹了組態(tài)王界面的制作及參數(shù)的設(shè)置、PLC程序的編寫過程及參數(shù)設(shè)置、變頻器的參數(shù)設(shè)置、PLC與變頻器的通信等。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC； 變頻器；

3、 組態(tài)王； 電動機(jī)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　PLC and transducer is important hardware which realizes long control and improve the yield in the factory. PLC’S merits consist that weavi

4、ng PLC’s programs aren’t very hard. King view make the factory can watch and control the running facilities between the producing processes, also deal with matters which break out in season. The king view has powerful co

5、ntrol function, it settees up interfaces very easy, it writes programs easy, and it is propitious to using for novice.</p><p>　　In this design is completed on the bases of knowing king view, s7-200 programmi

6、ng software, SIEMENSE MM420, transducer and USS communication protocol. This essay mainly materializes that PLC linked up with transducer, making use of USS communication protocol. They controlled the speed of electromot

7、or. Finally we well realized the interface of king view and can change PLC’s on/off, and then we can supervise and control the working menu of electromotor. In this essay, I introduce the facture of ki</p><p&g

8、t;　　Keywords: PLC; transducer; king view; motor</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　1.1 目的和意義1</p><p>　　1.2 PLC控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速技術(shù)的現(xiàn)狀及展望

9、1</p><p>　　1.3 PLC控制風(fēng)機(jī)的具體思路2</p><p><b>　?。灿布糠?</b></p><p><b>　　2.1風(fēng)機(jī)3</b></p><p>　　2.1.1 三相異步電機(jī)3</p><p>　　2.1.2 異步電動機(jī)的啟動與調(diào)速分析

10、6</p><p>　　2.1.3 三相異步電動機(jī)的調(diào)速9</p><p>　　2.2 PLC可編程控制器11</p><p>　　2.2.1被控對象的生產(chǎn)工藝過程11</p><p>　　2.2.2 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)12</p><p>　　2.2.3 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)15</p>

11、;<p>　　2.2.4 PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試18</p><p>　　2.3 變頻器18</p><p>　　2.3.1 交流異步電動機(jī)變頻調(diào)速原理19</p><p>　　2.3.2 變頻器元件作用20</p><p>　　2.3.3 變頻器控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度21</p><p><b

12、>　　3 軟件部分22</b></p><p>　　3.1 PLC控制電機(jī)星三角啟動22</p><p>　　3.1.1 Y—Δ啟動手動控制22</p><p>　　3.1.2 Y—Δ啟動自動控制22</p><p>　　3.1.3 星三角降壓啟動的電路圖24</p><p>　　3.2 變

13、頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速27</p><p>　　4 KING VIEW組態(tài)軟件仿真29</p><p>　　4.1 組態(tài)軟件的概述29</p><p>　　4.2 制作一個(gè)工程的一般過程29</p><p>　　4.2.1 建立組態(tài)新工程30</p><p>　　4.2.2 創(chuàng)建組態(tài)畫面32</p>

14、<p>　　4.2.3 定義I/O設(shè)備33</p><p>　　4.2.4 KING VIEW的仿真37</p><p><b>　　結(jié)論41</b></p><p><b>　　致 謝42</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)43</b><

15、;/p><p>　　附錄一 系統(tǒng)原理圖44</p><p>　　附錄二 PLC控制星三角啟動連接圖45</p><p>　　附錄三 系統(tǒng)原程序46</p><p><b>　　1緒論</b></p><p><b>　　1.1 目的和意義</b></p>&l

16、t;p>　　隨著PLC的廣泛應(yīng)用，工業(yè)自動控制系統(tǒng)中電機(jī)的星-三角降壓啟動亦都采用PLC進(jìn)行控制。用PLC控制啟動具有效率高、響應(yīng)快、控制方便等優(yōu)點(diǎn)。而對于風(fēng)扇調(diào)速系統(tǒng)來說，調(diào)速是主要目的，于是設(shè)想在已經(jīng)構(gòu)思好的電路圖上加一個(gè)變頻器。利用ＰＬＣ的遠(yuǎn)程安全控制，結(jié)合變頻器的方便操作，能夠完成一套成熟穩(wěn)定并經(jīng)濟(jì)的風(fēng)扇調(diào)速系統(tǒng)。</p><p>　　風(fēng)機(jī)耗電量占全國總發(fā)電量的40%左右，是全國耗電最大的工業(yè)裝備。

17、展望未來，我國電能的供需形勢十分嚴(yán)峻;另一方面，我國能源使用不合理和浪費(fèi)現(xiàn)象十分嚴(yán)重，節(jié)約潛力很大，特別是耗電量巨大的風(fēng)機(jī)、泵類等的運(yùn)行效率比國外低10%~30%，節(jié)電潛力經(jīng)初步計(jì)算約為300~400億度，因此在風(fēng)機(jī)(及水泵)上實(shí)行節(jié)能、節(jié)電、降耗是一個(gè)緊迫的任務(wù)，對緩解我國電能的供需矛盾、推進(jìn)我國現(xiàn)代化建設(shè)、縮小我國和發(fā)達(dá)國家的差距具有非常現(xiàn)實(shí)和深遠(yuǎn)的意義。能夠方便的對風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，在節(jié)能減排方面很有優(yōu)勢。畢竟在很多時(shí)候，無需風(fēng)機(jī)滿負(fù)

18、荷的運(yùn)轉(zhuǎn)，在保證風(fēng)機(jī)效率的同時(shí)，有效的調(diào)整風(fēng)機(jī)的功率，能夠很好的節(jié)省能源。并且，這種程度的節(jié)省必須在保證風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，畢竟在節(jié)省能源的時(shí)候不能浪費(fèi)資源。</p><p>　　1.2 PLC控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速技術(shù)的現(xiàn)狀及展望</p><p>　　電控風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法一般有如下幾種：溫控開關(guān)直接控制型（如普桑），由水溫傳感器將水溫信號輸入給電腦（或冷卻控制盒），再由電腦控制冷卻風(fēng)扇繼電器

19、工作，此時(shí)又分為控制不同接地端（別克）而使風(fēng)扇串聯(lián)或并聯(lián)來實(shí)現(xiàn)高低速，或控制火線以使電路經(jīng)過不同電阻串聯(lián)或并聯(lián)來實(shí)現(xiàn)高低速（如S320）。</p><p>　　還有的是電子液力控制冷卻風(fēng)扇如佳美3.0，液壓油經(jīng)液壓泵（和轉(zhuǎn)向助力泵結(jié)合在一起）加壓后，通過流量調(diào)節(jié)電磁閥(根據(jù)水溫、轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門位置及空調(diào)信號，進(jìn)行分析、比較后精確控制流量調(diào)節(jié)電磁閥驅(qū)動信號的占空比)控制到達(dá)液壓馬達(dá)的流量，從而實(shí)現(xiàn)對冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的控制

20、。道奇捷龍車的散熱風(fēng)扇是由PCM根據(jù)水溫傳感器和空調(diào)壓力傳感器的信號進(jìn)行計(jì)算后，通過風(fēng)扇繼電器（為可控硅調(diào)速裝置，通過改變其輸入電壓的高低，使風(fēng)扇由慢到快實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速）來控制散熱風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)。對此類車，如果行車過程中電子扇常轉(zhuǎn)不停，除了常規(guī)的電路檢查外（水溫傳感器、空調(diào)壓力傳感器和風(fēng)扇繼電器等），一定不要忽視節(jié)溫器是否卡滯或關(guān)閉不嚴(yán)。如果節(jié)溫器關(guān)閉不嚴(yán)，則由于氣流作用使得高速行駛時(shí)造成發(fā)動機(jī)溫度下降。而PCM根據(jù)運(yùn)行時(shí)間計(jì)算出理論溫度和實(shí)際

21、溫度相差太大，使它不能相信當(dāng)前的發(fā)動機(jī)溫度，從而進(jìn)入失效保護(hù)狀態(tài)。造成風(fēng)扇低溫時(shí)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　其實(shí)，無論是哪種方法，最主要的就是能夠控制風(fēng)機(jī)的電壓和頻率，找準(zhǔn)關(guān)鍵，對癥下藥。如果僅改變頻率而不改變電壓，頻率降低時(shí)會使電機(jī)出于過電壓（過勵(lì)磁），導(dǎo)致電機(jī)可能被燒壞。因此在改變頻率的同時(shí)必須要同時(shí)改變電壓。而輸出頻率在額定頻率以上時(shí)，電壓卻不可以繼續(xù)增加，最高只能是等于電機(jī)的額定電壓。</p&g

22、t;<p>　　經(jīng)過分析對比，PLC在改變風(fēng)機(jī)電壓方面十分具有優(yōu)勢，但調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的頻率方面就很無能為力，因此，利用PLC控制變頻器，再利用變頻器控制風(fēng)機(jī)，有著意想不到的效果。并且這種控制系統(tǒng)在隨著PLC與變頻器的普及與價(jià)格降低的情況下，優(yōu)勢將會更加明顯。相信這種方式將是未來風(fēng)機(jī)控制的主流。</p><p>　　1.3 PLC控制風(fēng)機(jī)的具體思路</p><p>　　本系統(tǒng)用PLC

23、控制星三角降壓啟動，再通過簡單的設(shè)置變頻器的輸入輸出關(guān)系，改變變頻器的輸出頻率，來改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)工作過程和運(yùn)轉(zhuǎn)速度的有效控制，使風(fēng)扇高效、安全，達(dá)到了明顯的節(jié)能效果。</p><p><b>　　２硬件部分</b></p><p><b>　　2.1風(fēng)機(jī)</b></p><p>　　風(fēng)機(jī)是我國對氣體壓縮和氣體輸

24、送機(jī)械的習(xí)慣簡稱，通常所說的風(fēng)機(jī)包括通風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)。氣體壓縮和氣體輸送機(jī)械是把旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣體壓力能和動能，并將氣體輸送出去的機(jī)械。風(fēng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件是葉輪、機(jī)殼、進(jìn)風(fēng)口、支架、電機(jī)、皮帶輪、聯(lián)軸器、消音器、傳動件（軸承）等。</p><p>　　而在此設(shè)計(jì)中，我們需要關(guān)心的只是其中的電機(jī)（三相異步電機(jī)），風(fēng)機(jī)控制即電機(jī)控制。</p><p>　　2.1.1 三相異步電機(jī)</p

25、><p>　?。ㄒ唬┤喈惒诫妱訖C(jī)的兩個(gè)基本組成部分為定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）。此外還有端蓋、風(fēng)扇等附屬部分，如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 三相電動機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖</p><p><b>　　1）定子</b></p><p>　　三相異步電動機(jī)的定子由三部分組成：</p><

26、p><b>　　表2-1 </b></p><p>　　定子的組成2）轉(zhuǎn)子</p><p>　　三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子由三部分組成：</p><p><b>　　表2-2 </b></p><p>　　鼠籠式電動機(jī)由于構(gòu)造簡單，價(jià)格低廉，工作可靠，使用方便，成為了生產(chǎn)上應(yīng)用得最廣泛的一種電動機(jī)

27、。</p><p>　　為了保證轉(zhuǎn)子能夠自由旋轉(zhuǎn)，在定子與轉(zhuǎn)子之間必須留有一定的空氣隙，中小型電動機(jī)的空氣隙約在0.2~1.0mm之間。</p><p>　?。ǘ┤喈惒诫妱訖C(jī)的轉(zhuǎn)動原理</p><p><b>　　1）基本原理</b></p><p>　　為了說明三相異步電動機(jī)的工作原理，我們做如下演示實(shí)驗(yàn)，如圖2-

28、2所示。</p><p>　　圖2-2 三相異步電動機(jī)工作原理</p><p>　　(1)演示實(shí)驗(yàn)：在裝有手柄的蹄形磁鐵的兩極間放置一個(gè)閉合導(dǎo)體，當(dāng)轉(zhuǎn)動手柄帶動蹄形磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，將發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體也跟著旋；若改變磁鐵的轉(zhuǎn)向，則導(dǎo)體的轉(zhuǎn)向也跟著改變。</p><p>　　(2)現(xiàn)象解釋：當(dāng)磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵與閉合的導(dǎo)體發(fā)生相對運(yùn)動，鼠籠式導(dǎo)體切割磁力線而在其內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感

29、應(yīng)電流。感應(yīng)電流又使導(dǎo)體受到一個(gè)電磁力的作用，于是導(dǎo)體就沿磁鐵的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動起來，這就是異步電動機(jī)的基本原理。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的方向和磁極旋轉(zhuǎn)的方向相同。 </p><p>　　(3)結(jié)論：欲使異步電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，必須有旋轉(zhuǎn)的磁場和閉合的轉(zhuǎn)子繞組。</p><p><b>　　2）旋轉(zhuǎn)磁場</b></p><p><b>　?。?）產(chǎn)生</

30、b></p><p>　　圖5-3表示最簡單的三相定子繞組AX、BY、CZ，它們在空間按互差1200的規(guī)律對稱排列。并接成星形與三相電源U、V、W相聯(lián)。則三相定子繞組便通過三相對稱電流：隨著電流在定子繞組中通過，在三相定子繞組中就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。</p><p>　　圖2-3 三相異步電動機(jī)定子接線</p><p>　　當(dāng)t=00時(shí)，，AX繞組中無電流；為負(fù)，

31、BY繞組中的電流從Y流入B1流出；為正，CZ繞組中的電流從C流入Z流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖2-4（a）所示。</p><p>　　當(dāng)t=1200時(shí)，，BY繞組中無電流；為正，AX繞組中的電流從A流入X流出；為負(fù)，CZ繞組中的電流從Z流入C流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖2-4（b）所示。</p><p>　　當(dāng)t=2400時(shí)，，CZ繞組中無電流；為負(fù)，AX繞組中

32、的電流從X流入A流出；為正，BY繞組中的電流從B流入Y流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖2-4（c）所示。</p><p>　　可見，當(dāng)定子繞組中的電流變化一個(gè)周期時(shí)，合成磁場也按電流的相序方向在空間旋轉(zhuǎn)一周。隨著定子繞組中的三相電流不斷地作周期性變化，產(chǎn)生的合成磁場也不斷地旋，因此稱為旋轉(zhuǎn)磁場。</p><p>　　圖2-4 旋轉(zhuǎn)磁場的形成</p><p&

33、gt;　?。?）旋轉(zhuǎn)磁場的方向</p><p>　　旋轉(zhuǎn)磁場的方向是由三相繞組中電流相序決定的，若想改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向，只要改變通入定子繞組的電流相序，即將三根電源線中的任意兩根對調(diào)即可。這時(shí)，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也跟著改變。</p><p>　?。?）三相異步電動機(jī)的定子電路與轉(zhuǎn)子電路</p><p>　　三相異步電動機(jī)中的電磁關(guān)系同變壓器類似，定子繞組相當(dāng)于變壓器的原

34、繞組，轉(zhuǎn)子繞組（一般是短接的）相當(dāng)于副繞組。給定子繞組接上三相電源電壓，則定子中就有三相電流通過，此三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，其磁力線通過定子和轉(zhuǎn)子鐵心而閉合，這個(gè)磁場在轉(zhuǎn)子和定子的每相繞組中都要感應(yīng)出電動勢。</p><p>　　2.1.2 異步電動機(jī)的啟動與調(diào)速分析 </p><p><b>　?。ㄒ唬┢饎犹匦苑治?lt;/b></p><p>　　

35、（1）起動電流Ist</p><p>　　在剛起動時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)磁場對靜止的轉(zhuǎn)子有著很大的相對轉(zhuǎn)速，磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度很快，這時(shí)轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出的電動勢和產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子電流均很大，同時(shí)，定子電流必然也很大。一般中小型鼠籠式電動機(jī)定子的起動電流可達(dá)額定電流的57倍。</p><p>　　注意：在實(shí)際操作時(shí)應(yīng)盡可能不讓電動機(jī)頻繁起動。如在切削加工時(shí)，一般只是用摩擦離合器或電磁離合器將主軸與電

36、機(jī)軸脫開，而不將電動機(jī)停下來。</p><p>　?。?）起動轉(zhuǎn)矩Tst</p><p>　　電動機(jī)起動時(shí)，轉(zhuǎn)子電流I2雖然很大，但轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)cos2很低，由公式可知，電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩T較小。</p><p>　　起動轉(zhuǎn)矩小可造成以下問題：（1）會延長起動時(shí)間。（2）不能在滿載下起動。因此應(yīng)設(shè)法提高。但起動轉(zhuǎn)矩如果過大，會使傳動機(jī)構(gòu)受到?jīng)_擊而損壞，所以一般機(jī)床的

37、主電動機(jī)都是空載起動（起動后再切削），對起動轉(zhuǎn)矩沒有什么要求。</p><p>　　綜上所述，異步電機(jī)的主要缺點(diǎn)是起電流大而起轉(zhuǎn)矩小。因此，我們必須采取適當(dāng)?shù)钠饎臃椒?，以減小起動電流并保證有足夠的起轉(zhuǎn)矩。</p><p>　?。ǘ┦蠡\式異步電動機(jī)的啟動方法</p><p><b>　　1）直接啟動</b></p><p&g

38、t;　　直接起動又稱為全壓啟動，就是利用閘刀開關(guān)或接觸器將電動機(jī)的定子繞組直接加到額定電壓下啟動。</p><p>　　這種方法只用于小容量的電動機(jī)或電動機(jī)容量遠(yuǎn)小于供電變壓器容量的場合。</p><p><b>　　2）降壓啟動</b></p><p>　　在起動時(shí)降低加在定子繞組上的電壓，以減小起動電流，待轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再恢復(fù)到

39、全壓運(yùn)行。</p><p>　　此方法適于大中型鼠籠式異步電動機(jī)的輕載或空載起動。</p><p>　?、?星形--三角形（Y--）換接啟動</p><p>　　起動時(shí)，將三相定子繞組接成星形，待轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再換成三角形。這樣，在起動時(shí)就把定子每相繞組上的電壓降到正常工作電壓的。</p><p>　　此方法只能用于正常工作時(shí)定子

40、繞組為三角形聯(lián)接的電動機(jī)。</p><p>　　這種換接啟動可采用星三角起動器來實(shí)現(xiàn)。星三角起動器體積小、成本低、壽命長、動作可靠。</p><p><b>　?、?自耦降壓啟動</b></p><p>　　自耦降壓起動是利用三相自耦變壓器將電動機(jī)在啟動過程中的端電壓降低。如圖8-9所示，起動時(shí)，先把開關(guān)Q2扳到“起動”位置，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)

41、，將Q2扳向“工作”位置，切除自耦變壓器。</p><p>　　采用自耦降壓啟動，也同時(shí)能使啟動電流和起動轉(zhuǎn)矩減小。</p><p>　　正常運(yùn)行作星形聯(lián)接或容量較大的鼠籠式異步電動機(jī)，常用自耦降壓啟動。</p><p>　?。ㄈ┤喈惒诫妱訖C(jī)的制動</p><p>　　制動是給電動機(jī)一個(gè)與轉(zhuǎn)動方向相反的轉(zhuǎn)矩，促使它在斷開電源后很快地減速或

42、停轉(zhuǎn)。對電動機(jī)制動，也就是要求它的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向相反，這時(shí)的轉(zhuǎn)矩稱為制動轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　常見的電氣制動方法有：</p><p><b>　?。?）反接制動</b></p><p>　　當(dāng)電動機(jī)快速轉(zhuǎn)動而需停轉(zhuǎn)時(shí)，改變電源相序，使轉(zhuǎn)子受一個(gè)與原轉(zhuǎn)動方向相反的轉(zhuǎn)矩而迅速停轉(zhuǎn)。</p><p>　　注意，當(dāng)轉(zhuǎn)

43、子轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，應(yīng)及時(shí)切斷電源，以免電機(jī)反轉(zhuǎn)。</p><p>　　為了限制電流，對功率較大的電動機(jī)進(jìn)行制動時(shí)必須在定子電路（鼠籠式）或轉(zhuǎn)子電路（繞線式）中接入電阻。</p><p>　　這種方法比較簡單，制動力強(qiáng)，效果較好，但制動過程中的沖擊也強(qiáng)烈，易損壞傳動器件，且能量消耗較大，頻繁反接制動會使電機(jī)過熱。對有些中型車床和銑床的主軸的制動采用這種方法。</p><p&

44、gt;<b>　?。?）能耗制動</b></p><p>　　電動機(jī)脫離三相電源的同時(shí)，給定子繞組接入一直流電源，使直流電流通入定子繞組。于是在電動機(jī)中便產(chǎn)生一方向恒定的磁場，使轉(zhuǎn)子受一與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反的F力的作用，于是產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)制動。</p><p>　　直流電流的大小一般為電動機(jī)額定電流的0.5—1倍。</p><p>　　由于這

45、種方法是用消耗轉(zhuǎn)子的動能（轉(zhuǎn)換為電能）來進(jìn)行制動的，所以稱為能耗制動。這種制動能量消耗小，制動準(zhǔn)確而平穩(wěn)，無沖擊，但需要直流電流。在有些機(jī)床中采用這種制動方法。</p><p><b>　?。?）發(fā)電反饋制動</b></p><p>　　當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n超過旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0時(shí)，這時(shí)的轉(zhuǎn)矩也是制動的。如：當(dāng)起重機(jī)快速下放重物時(shí)，重物拖動轉(zhuǎn)子，使其轉(zhuǎn)速n>n0，重物

46、受到制動而等速下降。</p><p>　　2.1.3 三相異步電動機(jī)的調(diào)速</p><p>　　調(diào)速就是在同一負(fù)載下能得到不同的轉(zhuǎn)速，以滿足生產(chǎn)過程的要求，可通過七個(gè)途徑進(jìn)行調(diào)速：</p><p>　　一、變極對數(shù)調(diào)速方法</p><p>　　這種調(diào)速方法是用改變定子繞組的接線方式來改變籠型電動機(jī)定子極對數(shù)達(dá)到調(diào)速目的，特點(diǎn)如下：</p

47、><p>　　1、具有較硬的機(jī)械特性，穩(wěn)定性良好；</p><p>　　2、無轉(zhuǎn)差損耗，效率高；</p><p>　　3、接線簡單、控制方便、價(jià)格低；</p><p>　　4、有級調(diào)速，級差較大，不能獲得平滑調(diào)速；</p><p>　　5、可以與調(diào)壓調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器配合使用，獲得較高效率的平滑調(diào)速特性。本方法適用于不需

48、要無級調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，如金屬切削機(jī)床、升降機(jī)、起重設(shè)備、風(fēng)機(jī)、水泵等。</p><p><b>　　二、變頻調(diào)速方法</b></p><p>　　變頻調(diào)速是改變電動機(jī)定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設(shè)備是提供變頻電源的變頻器，變頻器可分成交流－直流－交流變頻器和交流－交流變頻器兩大類，目前國內(nèi)大都使用交－直－交變頻器。</p>

49、<p><b>　　其特點(diǎn)：</b></p><p>　　1、效率高，調(diào)速過程中沒有附加損耗；</p><p>　　2、應(yīng)用范圍廣，可用于籠型異步電動機(jī)；</p><p>　　3、調(diào)速范圍大，特性硬，精度高；</p><p>　　4、技術(shù)復(fù)雜，造價(jià)高，維護(hù)檢修困難。</p><p>

50、　　本方法適用于要求精度高、調(diào)速性能較好場合。</p><p><b>　　三、串級調(diào)速方法</b></p><p>　　串級調(diào)速是指繞線式電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢來改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)差，達(dá)到調(diào)速的目的。大部分轉(zhuǎn)差功率被串入的附加電勢所吸收，再利用產(chǎn)生附加的裝置，把吸收的轉(zhuǎn)差功率返回電網(wǎng)或轉(zhuǎn)換能量加以利用。根據(jù)轉(zhuǎn)差功率吸收利用方式，串級調(diào)速可分為電機(jī)串級調(diào)速、

51、機(jī)械串級調(diào)速及晶閘管串級調(diào)速形式，多采用晶閘管串級調(diào)速，其特點(diǎn)為：</p><p>　　1、可將調(diào)速過程中的轉(zhuǎn)差損耗回饋到電網(wǎng)或生產(chǎn)機(jī)械上，效率較高；</p><p>　　2、裝置容量與調(diào)速范圍成正比，投資省，適用于調(diào)速范圍在額定轉(zhuǎn)速70%－90%的生產(chǎn)機(jī)械上；</p><p>　　3、調(diào)速裝置故障時(shí)可以切換至全速運(yùn)行，避免停產(chǎn)；</p><p&

52、gt;　　4、晶閘管串級調(diào)速功率因數(shù)偏低，諧波影響較大。</p><p>　　本方法適合于風(fēng)機(jī)、水泵及軋鋼機(jī)、礦井提升機(jī)、擠壓機(jī)上使用。</p><p>　　四、繞線式電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法</p><p>　　繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串入附加電阻，使電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率加大，電動機(jī)在較低的轉(zhuǎn)速下，運(yùn)行。串入的電阻越大，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速越低。此方法設(shè)備簡單，控制方便，但轉(zhuǎn)差功率

53、以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級調(diào)速，機(jī)械特性較軟。</p><p>　　五、定子調(diào)壓調(diào)速方法</p><p>　　當(dāng)改變電動機(jī)的定子電壓時(shí)，可以得到一組不同的機(jī)械特性曲線，從而獲得不同轉(zhuǎn)速。由于電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，因此最大轉(zhuǎn)矩下降很多，其調(diào)速范圍較小，使一般籠型電動機(jī)難以應(yīng)用。為了擴(kuò)大調(diào)速范圍，調(diào)壓調(diào)速應(yīng)采用轉(zhuǎn)子電阻值大的籠型電動機(jī)，如專供調(diào)壓調(diào)速用的力矩電動機(jī)，或者在繞線式電

54、動機(jī)上串聯(lián)頻敏電阻。為了擴(kuò)大穩(wěn)定運(yùn)行范圍，當(dāng)調(diào)速在2：1以上的場合應(yīng)采用反饋控制以達(dá)到自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速目的。</p><p>　　調(diào)壓調(diào)速的主要裝置是一個(gè)能提供電壓變化的電源，目前常用的調(diào)壓方式有串聯(lián)飽和電抗器、自耦變壓器以及晶閘管調(diào)壓等幾種。晶閘管調(diào)壓方式為最佳。調(diào)壓調(diào)速的特點(diǎn)：</p><p>　　1、調(diào)壓調(diào)速線路簡單，易實(shí)現(xiàn)自動控制；</p><p>　　2、調(diào)壓

55、過程中轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱形式消耗在轉(zhuǎn)子電阻中，效率較低；</p><p>　　3、調(diào)壓調(diào)速一般適用于100KW以下的生產(chǎn)機(jī)械。</p><p>　　六、電磁調(diào)速電動機(jī)調(diào)速方法</p><p>　　電磁調(diào)速電動機(jī)由籠型電動機(jī)、電磁轉(zhuǎn)差離合器和直流勵(lì)磁電源（控制器）三部分組成。直流勵(lì)磁電源功率較小，通常由單相半波或全波晶閘管整流器組成，改變晶閘管的導(dǎo)通角，可以改變勵(lì)磁電流的

56、大小。</p><p>　　電磁轉(zhuǎn)差離合器由電樞、磁極和勵(lì)磁繞組三部分組成。電樞和后者沒有機(jī)械聯(lián)系，都能自由轉(zhuǎn)動。電樞與電動機(jī)轉(zhuǎn)子同軸聯(lián)接稱主動部分，由電動機(jī)帶動；磁極用聯(lián)軸節(jié)與負(fù)載軸對接稱從動部分。當(dāng)電樞與磁極均為靜止時(shí)，如勵(lì)磁繞組通以直流，則沿氣隙圓周表面將形成若干對N、S極性交替的磁極，其磁通經(jīng)過電樞。當(dāng)電樞隨拖動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于電樞與磁極間相對運(yùn)動，因而使電樞感應(yīng)產(chǎn)生渦流，此渦流與磁通相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，

57、帶動有磁極的轉(zhuǎn)子按同一方向旋轉(zhuǎn)，但其轉(zhuǎn)速恒低于電樞的轉(zhuǎn)速N1，這是一種轉(zhuǎn)差調(diào)速方式，變動轉(zhuǎn)差離合器的直流勵(lì)磁電流，便可改變離合器的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。電磁調(diào)速電動機(jī)的調(diào)速特點(diǎn)：</p><p>　　1、調(diào)速平滑、無級調(diào)速；</p><p><b>　　2、對電網(wǎng)無影響；</b></p><p>　　3、速度失大、效率低。</p>&l

58、t;p>　　本方法適用于中、小功率，要求平滑動、短時(shí)低速運(yùn)行的生產(chǎn)機(jī)械。</p><p>　　七、液力耦合器調(diào)速方法</p><p>　　液力耦合器是一種液力傳動裝置，一般由泵輪和渦輪組成，它們統(tǒng)稱工作輪，放在密封殼體中。殼中充入一定量的工作液體，當(dāng)泵輪在原動機(jī)帶動下旋轉(zhuǎn)時(shí)，處于其中的液體受葉片推動而旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下沿著泵輪外環(huán)進(jìn)入渦輪時(shí)，就在同一轉(zhuǎn)向上給渦輪葉片以推力，使其帶動

59、生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。液力耦合器的動力轉(zhuǎn)輸能力與殼內(nèi)相對充液量的大小是一致的。在工作過程中，改變充液率就可以改變耦合器的渦輪轉(zhuǎn)速，作到無級調(diào)速，其特點(diǎn)為：</p><p>　　1、功率適應(yīng)范圍大，可滿足從幾十千瓦至數(shù)千千瓦不同功率的需要；</p><p>　　2、結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，使用及維修方便，且造價(jià)低；</p><p>　　3、尺寸小，能容大；</p>

60、<p>　　4、控制調(diào)節(jié)方便，容易實(shí)現(xiàn)自動控制。</p><p>　　本方法適用于風(fēng)機(jī)、水泵的調(diào)速。</p><p>　　2.2 PLC可編程控制器</p><p>　　PLC英文全稱Programmable Logic Controller，中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲

61、器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程，PLC是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有PLC。</p><p>　　2.2.1被控對象的生產(chǎn)工藝過程</p><p>　　熟悉控制對象設(shè)計(jì)工藝布置圖 這一步是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。首先

62、應(yīng)詳細(xì)了解被控對象的工藝過程和它對控制系統(tǒng)的要求，各種機(jī)械、液壓、氣動、儀表、電氣系統(tǒng)之間的關(guān)系，系統(tǒng)工作方式（如自動、半自動、手動等），PLC與系統(tǒng)中其他智能裝置之間的關(guān)系，人機(jī)界面的種類，通信聯(lián)網(wǎng)的方式，報(bào)警的種類與范圍，電源停電及緊急情況的處理等等。</p><p>　　此階段，還要選擇用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等）、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號指示燈等執(zhí)行元件），以及由輸出設(shè)備驅(qū)動的

63、控制對象（電動機(jī)、電磁閥等）。同時(shí)，還應(yīng)確定哪些信號需要輸入給PLC，哪些負(fù)載由PLC驅(qū)動，并分類統(tǒng)計(jì)出各輸入量和輸出量的性質(zhì)及數(shù)量，是數(shù)字量還是模擬量，是直流量還是交流量，以及電壓的大小等級，為PLC的選型和硬件配置提供依據(jù)。最后，將控制對象和控制功能進(jìn)行分類，可按信號用途或按控制區(qū)域進(jìn)行劃分，確定檢測設(shè)備和控制設(shè)備的物理位置，分析每一個(gè)檢測信號和控制信號的形式、功能、規(guī)模、互相之間的關(guān)系。信號點(diǎn)確定后，設(shè)計(jì)出工藝布置圖或信號圖。&l

64、t;/p><p>　　2.2.2 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　隨著PLC的推廣普及，PLC產(chǎn)品的種類和數(shù)量越來越多。近年來，從國外引進(jìn)的PLC產(chǎn)品、國內(nèi)廠家或自行開發(fā)的產(chǎn)品已有幾十個(gè)系列，上百種型號。PLC的品種繁多，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價(jià)格等各有不同，使用場合也各有側(cè)重。因此，合理選擇PLC對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要作用。</

65、p><p>　?。ㄒ唬㏄LC機(jī)型的選擇</p><p>　　PLC機(jī)型的選擇應(yīng)是在滿足控制要求的前提下，保證可靠、維護(hù)使用方便以及最佳的性能價(jià)格比。具體應(yīng)考慮以下幾方面：</p><p>　　（1）性能與任務(wù)相適應(yīng) 對于小型單臺、僅需要數(shù)字量控制的設(shè)備，一般的小型PLC（如西門子公司的S7-200系列、OMRON公司的CPM1/CPM2系列、三菱的FX系列等）都可以滿足

66、要求。</p><p>　　對于以數(shù)字量控制為主，帶少量模擬量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)生產(chǎn)中常遇到的溫度、壓力、流量等連續(xù)量的控制，應(yīng)選用帶有A/D轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和帶D/A轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，配接相應(yīng)的傳感器、變送器（對溫度控制系統(tǒng)可選用溫度傳感器直接輸入的溫度模塊）和驅(qū)動裝置，并選擇運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理功能較強(qiáng)的小型PLC（如西門子公司的S7-200或S7-300系列、OMRON的公司的CQM1/CQM1H系列

67、等）。</p><p>　　對于控制比較復(fù)雜，控制功能要求更高的工程項(xiàng)目，例如要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能時(shí)，可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔機(jī)（如西門子公司的S7-300或S7-400系列、OMRON的公司的C200H@或CV/CVM1系列、A-B公司的Control Logix系列等）。</p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)上合理、安裝要方便、機(jī)型上應(yīng)統(tǒng)一 按照物理結(jié)構(gòu)

68、，PLC分為整體式和模塊式。整體式每一I/O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，所以人們一般傾向于在小型控制系統(tǒng)中采用整體式PLC。但是模塊式PLC的功能擴(kuò)展方便靈活，I/O點(diǎn)數(shù)的多少、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I/O模塊的種類和塊數(shù)、特殊I/O模塊的使用等方面的選擇余地都比整體式PLC大得多，維修時(shí)更換模塊、判斷故障范圍也很方便。因此，對于較復(fù)雜的和要求較高的系統(tǒng)一般應(yīng)選用模塊式PLC。</p><p>　　根據(jù)I/O

69、設(shè)備距PLC之間的距離和分布范圍確定PLC的安裝方式為集中式、遠(yuǎn)程I/O式還是多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。</p><p>　　對于一個(gè)企業(yè)，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量做到機(jī)型統(tǒng)一。因?yàn)橥粰C(jī)型的PLC，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購與管理；其功能及編程方法統(tǒng)一，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)、技術(shù)水平的提高和功能的開發(fā)；其外部設(shè)備通用，資源可共享。同一機(jī)型PLC的另一個(gè)好處是，在使用上位計(jì)算機(jī)對PLC進(jìn)行管理和控制時(shí)，通信程

70、序的編制比較方便。這樣，容易把控制各獨(dú)立的多臺PLC聯(lián)成一個(gè)多級分布式系統(tǒng)，相互通信，集中管理，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)通信的優(yōu)勢。</p><p>　　（3）是否滿足響應(yīng)時(shí)間的要求 由于現(xiàn)代PLC有足夠高的速度處理大量的I/O數(shù)據(jù)和解算梯形圖邏輯，因此對于大多數(shù)應(yīng)用場合來說，PLC的響應(yīng)時(shí)間并不是主要的問題。然而，對于某些個(gè)別的場合，則要求考慮PLC的響應(yīng)時(shí)間。為了減少PLC的I/O響應(yīng)延遲時(shí)間，可以選用掃描速度高的PLC

71、，使用高速I/O處理這一類功能指令，或選用快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊。</p><p>　　（4）對聯(lián)網(wǎng)通信功能的要求 近年來，隨著工廠自動化的迅速發(fā)展，企業(yè)內(nèi)小到一塊溫度控制儀表的RS-485串行通信、大到一套制造系統(tǒng)的以太網(wǎng)管理層的通信，應(yīng)該說一般的電氣控制產(chǎn)品都有了通信功能。PLC作為工廠自動化的主要控制器件，大多數(shù)產(chǎn)品都具有通信聯(lián)網(wǎng)能力。選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)需要選擇通信方式。</p><p&g

72、t;　　(5)其他特殊要求 考慮被控對象對于模擬量的閉環(huán)控制、高速計(jì)數(shù)、運(yùn)動控制和人機(jī)界面（HMI）等方面的特殊要求，可以選用有相應(yīng)特殊I/O模塊的PLC。對可靠性要求極高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余控制系統(tǒng)或熱備份系統(tǒng)。</p><p>　?。ǘ㏄LC容量估算</p><p>　　PLC的容量指I/O點(diǎn)數(shù)和用戶存儲器的存儲容量兩方面的含義。在選擇PLC型號時(shí)不應(yīng)盲目追求過高的性能指標(biāo)，但

73、是在I/O點(diǎn)數(shù)和存儲器容量方面除了要滿足控制系統(tǒng)要求外，還應(yīng)留有余量，以做備用或系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)使用。</p><p>　　（1） I/O點(diǎn)數(shù)的確定</p><p>　　PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的確定以系統(tǒng)實(shí)際的輸入輸出點(diǎn)數(shù)為基礎(chǔ)確定。在I/O點(diǎn)數(shù)的確定時(shí)，應(yīng)留有適當(dāng)余量。通常I/O點(diǎn)數(shù)可按實(shí)際需要的10～15%考慮余量；當(dāng)I/O模塊較多時(shí)，一般按上述比例留出備用模塊。</p><

74、p>　?。?） 存儲器容量的確定</p><p>　　用戶程序占用多少存儲容量與許多因素有關(guān)，如I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等。因此在程序編制前只能粗略的估算。</p><p>　?。ㄈ㊣/O模塊的選擇</p><p>　　在PLC控制系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制，要將對象的各種測量參數(shù)，按要求的方式送入PLC。PLC經(jīng)過運(yùn)算、處理后，再將

75、結(jié)果以數(shù)字量的形式輸出，此時(shí)也要把該輸出變換為適合于對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制的量。所以，在PLC和生產(chǎn)過程之間，必須設(shè)置信息的傳遞和變換裝置。這個(gè)裝置就是輸入/輸出（I/O）模塊。不同的信號形式，需要不同類型的I/O模塊。對PLC來講，信號形式可分為四類。</p><p>　　（1）數(shù)字量輸入信號 生產(chǎn)設(shè)備或控制系統(tǒng)的許多狀態(tài)信息，如開關(guān)、按鈕、繼電器的觸點(diǎn)等，它們只有兩種狀態(tài)：通或斷，對這類信號的拾取需要通過數(shù)字量

76、輸入模塊來實(shí)現(xiàn)。輸入模塊最常見的為24V直流輸入，還有直流5V、12V、48V，交流115V/220V等。按公共端接入正負(fù)電位不同分為漏型和源型。有的PLC即可以源型接線，也可以漏型接線，比如S7-200。當(dāng)公共端接入負(fù)電位時(shí)，就是源型接線；接入正電位時(shí)，就是漏型接線。有的PLC只能接成其中一種。 </p><p>　?。?）數(shù)字量輸出信號 還有許多控制對象，如指示燈的亮和滅、電機(jī)的啟動和停止、晶閘管的通和斷

77、、閥門的打開和關(guān)閉等，對它們的控制只需通過二值邏輯“1”和“0”來實(shí)現(xiàn)。這種信號通過數(shù)字量輸出模塊去驅(qū)動。數(shù)字量輸出模塊按輸出方式不同分為繼電器輸出型、晶體管輸出型、晶閘管輸出型等。此外，輸出電壓值和輸出電流值也各有不同。</p><p>　?。?）模擬量輸入信號 生產(chǎn)過程的許多參數(shù)，如溫度、壓力、液位、流量都可以通過不同的檢測裝置轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬量信號，然后再將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入PLC。完成這一任務(wù)的就是模

78、擬量輸入模塊。</p><p>　?。?）模擬量輸出信號 生產(chǎn)設(shè)備或過程的許多執(zhí)行機(jī)構(gòu)，往往要求用模擬信號來控制，而PLC輸出的控制信號是數(shù)字量，這就要求有相應(yīng)的模塊將其轉(zhuǎn)換為模擬量。這種模塊就是模擬量輸出模塊。</p><p>　　典型模擬量模塊的量程為-10V～+10V、0～+10V、4～20mA等，可根據(jù)實(shí)際需要選用，同時(shí)還應(yīng)考慮其分辨率和轉(zhuǎn)換精度等因素。一些PLC制造廠家還提供特

79、殊模擬量輸入模塊，可用來直接接收低電平信號（如熱電阻RTD、熱電偶等信號）。此外，有些傳感器如旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的是一連串的脈沖，并且輸出的頻率較高（20kHz以上），盡管這些脈沖信號也可算作數(shù)字量，但普通數(shù)字量輸入模塊不能正確的檢測之，應(yīng)選擇高速計(jì)數(shù)模塊。</p><p>　　不同的I/O模塊，其電路和性能不同，它直接影響著PLC的應(yīng)用范圍和價(jià)格，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況合理選擇。</p><p>

80、　?。ㄋ模┓峙漭斎?輸出點(diǎn)</p><p>　　PLC機(jī)型及輸入/輸出（I/O）模塊選擇完畢后，首先，設(shè)計(jì)出PLC系統(tǒng)總體配置圖。然后依據(jù)工藝布置圖，參照具體的PLC相關(guān)說明書或手冊將輸入信號與輸入點(diǎn)、輸出控制信號與輸出點(diǎn)一一對應(yīng)畫出I/O接線圖即PLC輸入/輸出電氣原理圖。PLC機(jī)型選擇完后輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的多少是決定控制系統(tǒng)價(jià)格及設(shè)計(jì)合理性的重要因素，因此在完成同樣控制功能的情況下可通過合理設(shè)計(jì)以簡化輸入/輸出

81、點(diǎn)數(shù)。</p><p><b>　?。ㄎ澹┌踩芈吩O(shè)計(jì)</b></p><p>　　安全回路是保護(hù)負(fù)載或控制對象以及防止操作錯(cuò)誤或控制失敗而進(jìn)行連鎖控制的回路。在直接控制負(fù)載的同時(shí)，安全保護(hù)回路還給PLC輸入信號，以便于PLC進(jìn)行保護(hù)處理。安全回路一般考慮以下幾個(gè)方面。</p><p>　?。?）短路保護(hù) 應(yīng)該在PLC外部輸出回路中裝上熔斷器，

82、進(jìn)行短路保護(hù)。最好在每個(gè)負(fù)載的回路中都裝上熔斷器。</p><p>　?。?）互鎖與聯(lián)鎖措施 除在程序中保證電路的互鎖關(guān)系，PLC外部接線中還應(yīng)該采取硬件的互鎖措施，以確保系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行。</p><p>　?。?）失壓保護(hù)與緊急停車措施 PLC外部負(fù)載的供電線路應(yīng)具有失壓保護(hù)措施，當(dāng)臨時(shí)停電再恢復(fù)供電時(shí)，不按下“啟動”按鈕PLC的外部負(fù)載就不能自行啟動。這種接線方法的另一個(gè)作用是，當(dāng)

83、特殊情況下需要緊急停機(jī)時(shí)，按下“急停”按鈕就可以切斷負(fù)載電源，同時(shí)“急?！毙盘栞斎隤LC。</p><p>　?。?）極限保護(hù) 在有些如提升機(jī)類超過限位就有可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的情況下，設(shè)置極限保護(hù)，當(dāng)極限保護(hù)動作時(shí)直接切斷負(fù)載電源，同時(shí)將信號輸入PLC。</p><p>　　2.2.3 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　軟件設(shè)計(jì)是PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。要設(shè)

84、計(jì)好PLC的應(yīng)用軟件，必須充分了解被控對象的生產(chǎn)工藝、技術(shù)特性、控制要求等。通過PLC的應(yīng)用軟件完成系統(tǒng)的各項(xiàng)控制功能。</p><p>　?。ㄒ唬㏄LC應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)容</p><p>　　PLC的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)是指根據(jù)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和工藝要求，使用相應(yīng)的編程語言，對用戶控制程序的編制和相應(yīng)文件的形成過程。主要內(nèi)容包括：確定程序結(jié)構(gòu)；定義輸入/輸出、中間標(biāo)志、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)區(qū)等參

85、數(shù)表；編制程序；編寫程序說明書。PLC應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)還包括文本顯示器或觸摸屏等人機(jī)界面（HMI）設(shè)備及其它特殊功能模塊的組態(tài)。</p><p>　?。ǘ┦煜け豢刂茖ο笾贫ㄔO(shè)備運(yùn)行方案</p><p>　　在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，分析各輸入/輸出與各種操作之間的邏輯關(guān)系，確定檢測量和控制方法。并設(shè)計(jì)出系統(tǒng)中各設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順序。對于較復(fù)雜的系統(tǒng)，可按物理位置或控制功能

86、將系統(tǒng)分區(qū)控制。較復(fù)雜系統(tǒng)一般還需畫出系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚表明動作的順序和條件，簡單系統(tǒng)一般不用。</p><p>　?。ㄈ┦煜ぞ幊陶Z言和編程軟件</p><p>　　熟悉編程語言和編程軟件是進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的前提。這一步驟的主要任務(wù)是根據(jù)有關(guān)手冊詳細(xì)了解所使用的編程軟件及其操作系統(tǒng)，選擇一種或幾種合適的編程語言形式，并熟悉其指令系統(tǒng)和參數(shù)分類，尤其注意那些在編程中可能要用到的指令和功能

87、。熟悉編程語言最好的辦法就是上機(jī)操作，并編制一些試驗(yàn)程序，在模擬平臺上進(jìn)行試運(yùn)行，以便詳盡地了解指令的功能和用途，為后面的程序設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)，避免走彎路。</p><p><b>　　（四）定義參數(shù)表</b></p><p>　　參數(shù)表的定義包括對輸入/輸出、中間標(biāo)志、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)區(qū)的定義。參數(shù)表的定義格式和內(nèi)容根據(jù)系統(tǒng)和個(gè)人愛好的情況有所不同，但所包含的

88、內(nèi)容基本是相同的?？偟脑O(shè)計(jì)原則是便于使用，盡可能詳細(xì)。</p><p>　　程序編制開始以前必須首先定義輸入/輸出信號表。主要依據(jù)是PLC輸入/輸出電氣原理圖。每一種PLC的輸入點(diǎn)編號和輸出點(diǎn)編號都有自己明確的規(guī)定，在確定了PLC型號和配置后，要對輸入/輸出信號分配PLC的輸入/輸出編號（地址），并編制成表。</p><p>　　一般情況下，輸入/輸出信號表要明顯地標(biāo)出模板的位置、輸入/輸

89、出地址號、信號名稱和信號類型等。尤其輸入/輸出定義表注釋注解內(nèi)容應(yīng)盡可能詳細(xì)。地址盡量按由小到大的順序排列，沒有定義或備用的點(diǎn)也不要漏掉，這樣便于在編程、調(diào)試和修改程序時(shí)查找使用。而中間標(biāo)志、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)區(qū)編程以前可能不太好定義，一般是在編程過程中隨使用隨定義，在程序編制過程中間或編制完成后連同輸入/輸出信號表統(tǒng)一整理。</p><p><b>　?。ㄎ澹┏绦虻木帉?lt;/b></

90、p><p>　　如果有操作系統(tǒng)支持，盡量使用編程語言高級形式，如梯形圖語言。在編寫過程中，根據(jù)實(shí)際需要，對中間標(biāo)志信號表和存儲單元表進(jìn)行逐個(gè)定義，要注意留出足夠的公共暫存區(qū)，以節(jié)省內(nèi)存的使用。由于許多小型PLC使用的是簡易編程器，只能輸入指令代碼。梯形圖設(shè)計(jì)好后，還需要將梯形圖按指令語句編出代碼程序，列出程序清單。在熟悉所選的PLC指令系統(tǒng)后，可以很容易地根據(jù)梯形圖寫出語句表程序。</p><p&

91、gt;　　編寫程序過程中要及時(shí)對編出的程序進(jìn)行注釋，以免忘記其間的相互關(guān)系。注釋應(yīng)包括程序段功能、邏輯關(guān)系、設(shè)計(jì)思想、信號的來源和去向等的說明，以便于程序的閱讀和調(diào)試。</p><p><b>　　（六）程序的測試</b></p><p>　　程序的測試是整個(gè)程序設(shè)計(jì)工作中的一項(xiàng)重要的內(nèi)容，它可以初步檢查程序的實(shí)際運(yùn)行效果。程序測試和程序編寫是分不開的，程序的許多功能

92、是在測試中修改和完善的。測試時(shí)先從各功能單元入手，設(shè)定輸入信號，觀察輸入信號的變化對系統(tǒng)的作用，必要時(shí)可以借助儀器儀表。各功能單元測試完成后，再連通全部程序，測試各部分的接口情況，直到滿意為止。</p><p>　　程序測試可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，也可以在現(xiàn)場進(jìn)行。如果是在現(xiàn)場進(jìn)行程序測試，那就要將PLC與現(xiàn)場信號隔離，以免引起事故。</p><p>　?。ㄆ撸┏绦蛘f明書的編寫</p>

93、;<p>　　程序說明書是整個(gè)程序內(nèi)容的綜合性說明文檔，是整個(gè)程序設(shè)計(jì)工作的總結(jié)。編寫的主要目的是讓程序的使用者了解程序的基本結(jié)構(gòu)和某些問題的處理方法，以及程序閱讀方法和使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)。程序說明書一般包括程序設(shè)計(jì)的依據(jù)、程序的基本結(jié)構(gòu)、各功能單元分析、使用的公式和原理、各參數(shù)的來源和運(yùn)算過程、程序的測試情況等。</p><p>　　上面流程中各個(gè)步驟都是應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中不可缺少的環(huán)節(jié)，要設(shè)計(jì)一個(gè)好

94、的應(yīng)用程序，必須做好每一個(gè)環(huán)節(jié)的工作。但是，應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中的核心是程序的編寫，其他步驟都是為其服務(wù)的。</p><p><b>　?。ò耍┏Ｓ镁幊谭椒?lt;/b></p><p>　　PLC的編程方法主要有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法。邏輯設(shè)計(jì)是以邏輯代數(shù)為理論基礎(chǔ)，通過列寫輸入與輸出的邏輯表達(dá)式，再轉(zhuǎn)換成梯形圖。由于一般邏輯設(shè)計(jì)過程比較復(fù)雜，而且周期較大，大多采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方

95、法。如果控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，可以借助流程圖。所謂經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)是在一些典型應(yīng)用基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，選用一些基本環(huán)節(jié)，適當(dāng)組合、修改、完善，使其成為符合控制要求的程序。一般經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法沒有普通的規(guī)律可以遵循，只有在大量的程序設(shè)計(jì)中不斷地積累、豐富自己，并且逐漸形成自己的設(shè)計(jì)風(fēng)格。一個(gè)程序設(shè)計(jì)的質(zhì)量，以及所用的時(shí)間往往與編程者的經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系。</p><p>　　所謂常用基本環(huán)節(jié)很多是借鑒繼電接觸器控制

96、線路轉(zhuǎn)換而來的。它與繼電接觸器線路圖畫法十分相似，信號輸入、輸出方式及控制功能也大致相同。對于熟悉繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理的工程技術(shù)人員來講，掌握梯形圖語言設(shè)計(jì)無疑是十分方便和快捷的。</p><p>　　2.2.4 PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試</p><p>　　系統(tǒng)調(diào)試是系統(tǒng)在正式投入使用之前的必經(jīng)步驟。與繼電器控制系統(tǒng)不同，PLC控制系統(tǒng)既有硬件部分的調(diào)試還有軟件的調(diào)試，與繼電器控制系統(tǒng)

97、相比，PLC控制系統(tǒng)的硬件調(diào)試要相對簡單，主要是PLC程序的編制和調(diào)試。一般可按以下幾個(gè)步驟進(jìn)行：應(yīng)用程序的編制和離線調(diào)試、控制系統(tǒng)硬件檢查、應(yīng)用程序在線調(diào)試、現(xiàn)場調(diào)試、總結(jié)整理相關(guān)資料、系統(tǒng)正式投入使用。</p><p><b>　　2.3 變頻器</b></p><p>　　變頻器基礎(chǔ)原理知識 </p><p>　　VVVF 是

98、Variable Voltage and Variable Frequency 的縮寫，意為改變電壓和改變頻率，也就是人們所說的變壓變頻。CVCF 是 Constant Voltage and Constant Frequency 的縮寫，意為恒電壓、恒頻率，也就是人們所說的恒壓恒頻。我們使用的電源分為交流電源和直流電源，一般的直流電源大多是由交流電源通過變壓器變壓，整流濾波后得到的。交流電源在人們使用電源中占總使用電源的95％左右。無

99、論是用于家庭還是用于工廠，單相交流電源和三相交流電源，其電壓和頻率均按各國的規(guī)定有一定的標(biāo)準(zhǔn)，如我國大陸規(guī)定，直接用戶單相交流電為220V，三相交流電線電壓為380V，頻率為50Hz，其它國家的電源電壓和頻率可能于我國的電壓和頻率不同，如有單相100V/60Hz，三相200V/60Hz等等，標(biāo)準(zhǔn)的電壓和頻率的交流供電電源叫工頻交流電。通常，把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。為了產(chǎn)生可變的電

100、壓和頻率，該設(shè)備首先要把電源的交流電變換為直流電（DC），這個(gè)過程叫整流。把直流電（DC）變換為交流電（A</p><p>　　由于變頻器設(shè)備中產(chǎn)生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”，故該產(chǎn)品本身就被命名為“inverter”，即：變頻器。變頻器可用于家電產(chǎn)品。使用變頻器的家電產(chǎn)品中，不僅有電機(jī)（例如空調(diào)等），還有熒光燈等產(chǎn)品。用于電機(jī)控制的變頻器，既可以改變電壓，又可以改變頻率。但用于熒光燈的變頻

101、器主要用于調(diào)節(jié)電源供電的頻率。</p><p>　　變頻器的工作原理被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。例如計(jì)算機(jī)電源的供電，在該項(xiàng)應(yīng)用中，變頻器用于抑制反向電壓、頻率的波動及電源的瞬間斷電。</p><p>　　2.3.1 交流異步電動機(jī)變頻調(diào)速原理</p><p>　　變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用把電壓、頻率固定不變的交流電變成電壓、頻率都可調(diào)的交流電源。</p

102、><p>　　現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機(jī)。</p><p>　　變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成的。</p><p>　　圖2.8 變頻器控制面板&l

103、t;/p><p><b>　　交-直部分</b></p><p>　　整流電路：由VD1-VD6六個(gè)整流二極管組成不可控全波整流橋。對于380V的額定電源，二極管反向耐壓值選1200V，二極管的正向電流為電機(jī)額定電流的1.414-2倍。</p><p>　　2.3.2 變頻器元件作用</p><p><b>　　(

104、1)普通元件</b></p><p>　　電容C1：是吸收電容,整流電路輸出是脈動的直流電壓，必須加以濾波。</p><p>　　變壓器：一種常見的電氣設(shè)備， 可用來把某種數(shù)值的交變電壓變換為同頻率的另一數(shù)值的交變電壓，也可以改變交流電的數(shù)值及變換阻抗或改變相位。</p><p>　　壓敏電阻：有三個(gè)作用,過電壓保護(hù),耐雷擊要求,按規(guī)測試需要。</

105、p><p>　　熱敏電阻：過熱保護(hù)。</p><p>　　霍爾:安裝在UVW的其中二相,用于檢測輸出電流值。選用時(shí)額定電流約為電機(jī)額定電流的2倍左右。</p><p>　　充電電阻：作用是防止開機(jī)上電瞬間電容對地短路，燒壞儲能電容開機(jī)前電容二端的電壓為 0V；所以在上電（開機(jī)）的瞬間電容對地為短路狀態(tài)。如果不加充電電阻在整流橋與電解電容之間，則相當(dāng)于380V電源直接對地

106、短路，瞬間整流橋通過無窮大的電流導(dǎo)致整流橋炸掉。一般而言變頻器的功率越大，充電電阻越小。充電電阻的選擇范圍一般為：10-300Ω。</p><p>　　儲能電容：又叫電解電容，在充電電路中主要作用為儲能和濾波。PN端的電壓工作范圍一般在 430VDC～700VDC 之間，而一般的高壓電容都在 400VDC左右，為了滿足耐壓需要就必須是二個(gè)400VDC的電容串起來作800VDC。容量選擇≥60uf/A</p&

107、gt;<p>　　均壓電阻：防止由于儲能電容電壓的不均燒壞儲能電容；因?yàn)槎€(gè)電解電容不可能做成完全一致，這樣每個(gè)電容上所承受的電壓就可能不同，承受電壓高的發(fā)熱嚴(yán)重（電容里面有等效串聯(lián)電阻）或超過耐壓值而損壞 。</p><p>　　C2電容：吸收電容,主要作用為吸收IGBT的過流與過壓能量。</p><p><b>　?。?）直-交部分</b><

108、/p><p>　　VT1-VT6逆變管（IGBT絕緣柵雙極型功率管）：構(gòu)成逆變電路的主要器件，也是變頻器的核心元件。把直流電逆變頻率，幅值都可調(diào)的交流電。</p><p>　　VT1-VT6是續(xù)流二極：作用是把在電動機(jī)在制動過程中將再生電流返回直流電提供通道并為逆變管VT1-VT6在交替導(dǎo)通和截止的換相過程中，提供通道。</p><p>　?。?）控制部分:電源板、驅(qū)動

109、板、控制板（CPU板）</p><p>　　電源板：開關(guān)電源電路向操作面板、主控板、驅(qū)動電路、檢測電路及風(fēng)扇等提供低壓電源， 開關(guān)電源提供的低壓電源有：±5V、±15V 、±24V向CPU其附屬電路、控制電路、顯示面板等提供電源。</p><p>　　驅(qū)動板：主要是將CPU生成的PWM脈沖經(jīng)驅(qū)動電路產(chǎn)生符合要求的驅(qū)動信號激勵(lì)I(lǐng)GBT輸出電壓。</p>

110、;<p>　　控制板（CPU板）：也叫CPU板相當(dāng)人的大腦，處理各種信號以及控制程序等部分。</p><p>　　2.3.3 變頻器控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度</p><p>　　電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度同頻率成比例，本文中所指的電機(jī)為感應(yīng)式交流電機(jī)，在工業(yè)中所使用的大部分電機(jī)均為此類型電機(jī)。 感應(yīng)式交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度近似地確決于電機(jī)的極數(shù)和頻率。</p><p>