plc控制電廠輸煤系統(tǒng)及變頻調(diào)速的畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　變頻調(diào)速輸煤系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘　要</b></p><p>　　火電廠的輸煤系統(tǒng)是火電廠的一個(gè)重要組成單元，特點(diǎn)是運(yùn)行情況惡劣，條件復(fù)雜，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械多，作業(yè)線長(zhǎng)，設(shè)備分散，尤其對(duì)運(yùn)行人員來(lái)講，現(xiàn)場(chǎng)冗員過(guò)多且工作強(qiáng)度大，并且粉塵，噪音等影響運(yùn)行人眼的身心健康。因此，火電廠輸煤程控技術(shù)是提高輸煤系統(tǒng)自動(dòng)化程度及可靠性程度的必

2、然選擇，也是火電廠提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的必然要求。</p><p>　　可編程控制器（Programmable Logic Controller簡(jiǎn)稱(chēng)PLC）是一種專(zhuān)門(mén)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，在設(shè)計(jì)上有自己的明顯特點(diǎn)：可靠性高，適應(yīng)性廣，具有通信功能，變成方便，結(jié)構(gòu)模塊化。在現(xiàn)代集散控制系統(tǒng)中，PLC已經(jīng)成為一種基本控制單元，在工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用前景極其廣泛。</p><p>　　然而為

3、了對(duì)輸煤量進(jìn)行精確的控制，系統(tǒng)中同時(shí)采用了變頻調(diào)速。變頻調(diào)速是交流調(diào)速中的發(fā)展方向，是現(xiàn)代電力傳動(dòng)技術(shù)重要發(fā)展的方向。變頻器不僅調(diào)速平滑，范圍大，效率高，啟動(dòng)電流小，運(yùn)行平穩(wěn)，而且節(jié)能效果明顯.使用變頻器不僅能達(dá)到科學(xué)用能、節(jié)能降耗的目的，而且能夠提高自動(dòng)化水平，改善工藝。</p><p>　　關(guān)鍵詞 電廠輸煤程控；PLC；變頻調(diào)速</p><p><b>　　Abstract

4、</b></p><p>　　Construction of coal-fired power plants conveying system is an important component of the power unit, the characteristic is operating conditions, the condition is complex, rotating machin

5、ery, long lines, equipment to disperse, especially the operation team, the work and the dead wood too much intensity, and dust, noise in the physical and mental health of the human eye operation effect. Therefore, coveyi

6、ng coal SPC technology is to improve the conveying system automation degree and the reliabili</p><p>　　PLC (Programmable Logic Controller "PLC) is a kind of special used in industrial production process

7、 control field device, go up in the design has its own obvious features: high reliability, wide adaptability, with communication function, into a convenient, modular structure. In the modern distributed control system, P

8、LC has become a basic control unit, in the field of industrial control application prospect extremely extensive.</p><p>　　However in order to lose the quantity of coal accurately control, system and used the

9、 frequency control.AC variable speed frequency control is in the direction of development is important to modern electrical drive technology development. Converter is not only a smooth speed, range, high efficiency, star

10、ting current, smooth operation, and significant energy savings, use the inverter can be used not only to science, energy saving purposes, but also to improve the level of automation, process impr</p><p>　　Ke

11、y words: At the coal power plant program-controlled; PLC; Variable frequency speed regulation</p><p><b>　　目　　錄</b></p><p><b>　　摘　要I</b></p><p>　　AbstractII

12、</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 電廠輸煤系統(tǒng)的背景1</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)輸煤系統(tǒng)的現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)輸煤系統(tǒng)發(fā)展前景2</p><p>　　1.4 課題的研究目的及意義2</p><

13、p>　　1.5 本文研究?jī)?nèi)容2</p><p>　　第2章 軟件介紹4</p><p>　　2.1 輸煤系統(tǒng)工藝流程4</p><p>　　2.2 輸煤系統(tǒng)的控制要求5</p><p>　　2.3 PLC軟件簡(jiǎn)介6</p><p>　　2.3.1 基本結(jié)構(gòu)6</p><p>　

14、　2.3.2 工作原理7</p><p>　　2.3.3 功能特點(diǎn)7</p><p>　　2.3.4 PLC元件與基本指令8</p><p>　　2.4 PLC控制的電廠輸煤系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)16</p><p>　　2.5 I/O編號(hào)24</p><p>　　2.5.1 輸入節(jié)點(diǎn)編號(hào)24</p>

15、<p>　　2.5.2 輸出節(jié)點(diǎn)編號(hào)24</p><p>　　第3章 變頻調(diào)速M(fèi)ATLAB仿真25</p><p>　　3.1 變頻器和變頻調(diào)速的基本知識(shí)25</p><p>　　3.1.1 變頻器的結(jié)構(gòu)25</p><p>　　3.1.2 變頻器的分類(lèi)26</p><p>　　3.1.3 變頻器

16、控制方式26</p><p>　　3.2 轉(zhuǎn)速、磁鏈控制的矢量控制系統(tǒng)分析27</p><p>　　第4章 控制系統(tǒng)硬件選擇34</p><p>　　4.1 PLC選型34</p><p>　　4.2 電機(jī)及變頻器選擇34</p><p>　　4.3 開(kāi)關(guān)型號(hào)選擇36</p><p>

17、;　　4.4 其它硬件選擇38</p><p>　　第5章 軟件調(diào)試41</p><p>　　5.1 PLC程序部分41</p><p>　　5.2 MARLAB仿真部分47</p><p>　　5.2.1 電機(jī)的額定參數(shù)47</p><p>　　5.2.2 仿真結(jié)果顯示47</p><

18、p><b>　　總結(jié)49</b></p><p><b>　　致　　謝50</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)51</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 電廠輸煤系統(tǒng)的背景</p&

19、gt;<p>　　隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，大型火電廠發(fā)電機(jī)組主機(jī)設(shè)備均被配備了先進(jìn)可靠、協(xié)調(diào)統(tǒng)一、高度自動(dòng)化的極其完善的控制系統(tǒng)。其良好的人機(jī)界面，優(yōu)越的控制性能，準(zhǔn)確的故障診斷與顯示，大大提高了機(jī)組的運(yùn)行效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)化了操作，也提高了故障處理速度。與先進(jìn)的主機(jī)控制系統(tǒng)相比，輸煤控制系統(tǒng)則顯得較為落后，其自動(dòng)化水平和工作效率與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求不相適應(yīng)。特別是上個(gè)世紀(jì)年代及其以前建設(shè)的火力發(fā)電廠，其輸煤控制系

20、統(tǒng)多為強(qiáng)電集中就地控制方式，采用繼電器和按鈕組成邏輯電路。這種控制方式與程控系統(tǒng)相比：功能差、系統(tǒng)可靠性差，自動(dòng)化程度低，需要運(yùn)行人員數(shù)量多且勞動(dòng)強(qiáng)度大。</p><p>　　隨著電力體制改革的不斷深化，發(fā)電市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)將日趨激烈，提高管理水平和工作效率，特別是提高設(shè)備的管理水平，提高設(shè)備的自動(dòng)化程度及可靠性程度，從而達(dá)到減員增效的目的?；痣姀S的輸煤系統(tǒng)是火電廠的一個(gè)重要組成單元，特點(diǎn)是運(yùn)行情況惡劣，條件復(fù)雜，轉(zhuǎn)動(dòng)

21、機(jī)械多，作業(yè)線長(zhǎng)，設(shè)備分散，尤其對(duì)運(yùn)行人員來(lái)講，現(xiàn)場(chǎng)冗員過(guò)多且工作強(qiáng)度大，并且粉塵，噪音等影響運(yùn)行人眼的身心健康。因此，火電廠輸煤程控技術(shù)是提高輸煤系統(tǒng)自動(dòng)化程度及可靠性程度的必然選擇，也是火電廠提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的必然要求。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)輸煤系統(tǒng)的現(xiàn)狀</p><p>　　目前主要有以煤炭和燃油為能源的火力發(fā)電,水力發(fā)電以及其它利用核能、風(fēng)力、潮汐和太陽(yáng)能等新興發(fā)電方式

22、,發(fā)電企業(yè)在我國(guó)主要是依靠火力發(fā)電,它占據(jù)總發(fā)電量81%的份額。隨著節(jié)能減排力度的加大火力發(fā)電也愈發(fā)成熟,對(duì)環(huán)境污染得到了有效的控制,成為最安全的發(fā)電方式。在火力發(fā)電廠的輔控系統(tǒng)中,煤炭的輸送和分配工作量大、工作條件惡劣,實(shí)現(xiàn)輸煤和配煤的自動(dòng)化控制就顯得尤為迫切和重要。</p><p>　　可編程控制器（Programmable Logic Controller簡(jiǎn)稱(chēng)PLC）是80年代發(fā)展起來(lái)的新一代控制裝置，是自

23、動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種專(zhuān)門(mén)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，由于控制對(duì)象的復(fù)雜性，使用環(huán)境的特殊性和運(yùn)行長(zhǎng)期連續(xù)性，使PLC在設(shè)計(jì)上有自己的明顯特點(diǎn)：可靠性高，適應(yīng)性廣，具有通信功能，變成方便，結(jié)構(gòu)模塊化。在現(xiàn)代集散控制系統(tǒng)中，PLC已經(jīng)成為一種基本控制單元，在工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用前景極其廣泛。</p><p>　　隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，火力發(fā)電廠單機(jī)容量和裝機(jī)容量日益增大，輸煤系統(tǒng)的規(guī)模也愈

24、來(lái)愈大，傳統(tǒng)的強(qiáng)電集中控制手段已經(jīng)很難適應(yīng)。從八十年代引進(jìn)工程開(kāi)始，輸煤系統(tǒng)逐步采用以PLC為主機(jī)的程控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)子自動(dòng)化控制。PLC在技術(shù)上不僅具有控制功能強(qiáng)、能夠適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境、維護(hù)方便、可在線修改等特點(diǎn)。不但能完成復(fù)雜的繼電器邏輯控制，而且能完成模擬量控制及智能控制，并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊、聯(lián)網(wǎng)、上位機(jī)監(jiān)控等功能，完全可以適應(yīng)輸煤系統(tǒng)多種功能控制的要求，并為全廠實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制創(chuàng)造了條件。</p><p>　　

25、1.3 國(guó)內(nèi)輸煤系統(tǒng)發(fā)展前景</p><p>　　金融危機(jī)以來(lái)，國(guó)家圍繞“保增長(zhǎng)、擴(kuò)內(nèi)需、調(diào)結(jié)構(gòu)”采取了一系列宏觀調(diào)控政策，為我國(guó)輸煤系統(tǒng)設(shè)備行業(yè)提供了較為寬松的國(guó)內(nèi)發(fā)展環(huán)境，使行業(yè)從2008年下半年以來(lái)的困境中得到了緩解和恢復(fù)。我國(guó)輸煤系統(tǒng)設(shè)備行業(yè)也在加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，為行業(yè)持續(xù)發(fā)展提供了動(dòng)力和支撐。在全球經(jīng)濟(jì)不景氣、國(guó)際市場(chǎng)持續(xù)低迷的情況下，我國(guó)輸煤系統(tǒng)設(shè)備行業(yè)仍然呈現(xiàn)出了企穩(wěn)回升、發(fā)展逐漸向好

26、的良好局面。</p><p>　　雖然輸煤系統(tǒng)設(shè)備行業(yè)發(fā)展很快，但是市場(chǎng)存在的一些問(wèn)題不容忽視，如市場(chǎng)無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)、產(chǎn)品質(zhì)量下降、創(chuàng)新乏力等。輸煤系統(tǒng)設(shè)備行業(yè)的規(guī)劃和發(fā)展需要建立在充分市場(chǎng)調(diào)研的基礎(chǔ)之上，輸煤系統(tǒng)設(shè)備市場(chǎng)管理需要認(rèn)清市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下政府和企業(yè)的角色定位，輸煤系統(tǒng)設(shè)備市場(chǎng)有序運(yùn)行需要完善市場(chǎng)交易規(guī)則和各項(xiàng)制度[1]。</p><p>　　1.4 課題的研究目的及意義</p&g

27、t;<p>　　輸煤系統(tǒng)是火力發(fā)電廠中較為龐大的系統(tǒng)。隨著我國(guó)電力工業(yè)的迅速發(fā)展,火電廠的裝機(jī)容量和單機(jī)容量都日益增大,輸煤系統(tǒng)的規(guī)模也大幅度上升,對(duì)其控制方式、控制質(zhì)量的要求也越來(lái)越高?？刂祁I(lǐng)域中,明顯的缺點(diǎn)繼電器控制占有主導(dǎo)地位?？删幊绦蚩刂破鲉?wèn)世以前,工業(yè)這種由繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)有著十分體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運(yùn)行速度不高,尤其是對(duì)生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應(yīng)性更差,如果生產(chǎn)任務(wù)或工藝發(fā)生變化,就必須重新設(shè)計(jì),

28、并改變硬件的結(jié)構(gòu),造成了時(shí)間和資金的嚴(yán)重浪費(fèi)。在我國(guó)70~80年代建成的火電廠中,大多數(shù)的開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)都是采用繼電器控制,就是在90年代建成的火電廠中,也有相當(dāng)一部分輔機(jī)系統(tǒng)是采用繼電控制。但是,繼電器本身固有的缺陷給火電機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)了不利影響,用可編程序控制器對(duì)火電廠的繼電器式控制系統(tǒng)進(jìn)行改造已是大勢(shì)所趨。PLC是60年代發(fā)展起來(lái)的基于集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上的一種用于邏輯控制的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。它把計(jì)算機(jī)功能全、靈活性與通

29、用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)與繼電器控制簡(jiǎn)單易懂、操作方便、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái),是一種面向過(guò)程控制的控制器。雖然PLC問(wèn)世時(shí)間不長(zhǎng),但是隨著微處理器</p><p>　　1.5 本文研究?jī)?nèi)容</p><p>　　在現(xiàn)代集散控制系統(tǒng)中，PLC已經(jīng)成為一種重要的基本控制單元，在工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用前景極其廣泛。在某電廠輸煤自控系統(tǒng)中，系統(tǒng)要求在遠(yuǎn)離輸煤廊的主廠房控制室里，對(duì)輸煤線進(jìn)行控制，并實(shí)

30、時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及皮帶跑偏的情況。鑒于電廠輸煤系統(tǒng)的重要性，我們采用PLC實(shí)現(xiàn)輸煤設(shè)備的聯(lián)鎖控制以保證其可靠性和特殊性，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)則作為上位機(jī)與PLC互相配合，共同完成輸煤系統(tǒng)的監(jiān)控功能。</p><p>　　同時(shí)本文還采用了變頻調(diào)速對(duì)輸煤系統(tǒng)進(jìn)行控制，系統(tǒng)的講述了變頻器的基本知識(shí)，變頻調(diào)速的原理，并采用MATLAB軟件對(duì)變頻器進(jìn)行仿真。根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)了PLC控制系統(tǒng)軟件，并對(duì)涉及到的元件進(jìn)行了硬件選型

31、，在GX Developer環(huán)境下進(jìn)行了仿真調(diào)試。</p><p><b>　　第2章 軟件介紹</b></p><p>　　2.1 輸煤系統(tǒng)工藝流程</p><p>　　圖2.1 輸煤控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖2.2輸煤系統(tǒng)工藝流程圖</p><p>　　電廠輸煤工藝一般都包括：卸煤

32、流程、堆煤流程、上煤流程和配煤流程幾個(gè)部分。輸煤系統(tǒng)工藝流程如圖2.2所示</p><p>　　卸煤流程主要指將廠外來(lái)煤（包括汽車(chē)、火車(chē)、輪船等途徑），通過(guò)卸煤設(shè)備卸到廠內(nèi)儲(chǔ)煤站，以備使用。</p><p>　　堆煤流程主要是通過(guò)堆料機(jī)對(duì)卸到卸煤站的煤進(jìn)行整理，以方便輸煤系統(tǒng)上煤。</p><p>　　上煤流程是輸煤系統(tǒng)工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過(guò)輸煤皮帶機(jī)完成將原煤從煤場(chǎng)

33、輸送到原煤倉(cāng)的過(guò)程，同時(shí)通過(guò)輔助的碎煤機(jī)、篩煤機(jī)、除鐵器、采樣裝置、電子皮帶秤等設(shè)備完成對(duì)篩分、計(jì)量等處理，以達(dá)到使用要求。</p><p>　　配煤流程主要是將從上煤系統(tǒng)輸送來(lái)的煤按照一定的要求、規(guī)律、順序地分配到機(jī)組受煤倉(cāng)中。</p><p>　　2.2 輸煤系統(tǒng)的控制要求</p><p>　　輸煤系統(tǒng)有輸煤線，包括給煤機(jī)、皮帶機(jī)、振動(dòng)篩、破碎機(jī)等共18臺(tái)設(shè)備，

34、在電廠中有著極為重要的地位，一旦不能正常工作，發(fā)電就會(huì)受到影響。為了保證生產(chǎn)運(yùn)行的可靠性，輸煤系統(tǒng)采用自動(dòng)（聯(lián)鎖）、手動(dòng)（單機(jī)）兩種控制方式，自動(dòng)、手動(dòng)方式由開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換。由于輸煤廊環(huán)境惡劣，全部操作控制都在主廠房的主控制室里進(jìn)行，儀表盤(pán)上設(shè)有各個(gè)設(shè)備的啟、停按鈕，還有為PLC提供輸入信號(hào)的控制開(kāi)關(guān)。輸煤設(shè)備控制功能由PLC實(shí)現(xiàn)，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和皮帶跑偏監(jiān)測(cè)以及事故紀(jì)錄功能則由上級(jí)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)完成。</p><p&g

35、t;　　為了保證輸煤系統(tǒng)的正常、可靠運(yùn)行，該系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：    供煤時(shí)，各設(shè)備的啟動(dòng)、停止必須遵循特定的順序，即對(duì)各設(shè)備進(jìn)行聯(lián)鎖控制；    各設(shè)備啟動(dòng)和停止過(guò)程中，要合理設(shè)置時(shí)間間隔（延時(shí)）。啟動(dòng)延時(shí)統(tǒng)一設(shè)定為12s。停車(chē)延時(shí)按設(shè)備的不同要求而設(shè)定，分為10s、20s、30s、40s、60s幾種，以保證停車(chē)時(shí)破碎機(jī)為空載狀態(tài)，各輸煤皮帶上無(wú)剩余煤； 

36、;   運(yùn)行過(guò)程中，某一臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)立即發(fā)出報(bào)警并自動(dòng)停車(chē)，其前方（指供料方向）設(shè)備也立即停車(chē)。其后方的設(shè)備按一定順序及延時(shí)聯(lián)鎖停車(chē)；    各輸煤皮帶設(shè)有雙向跑偏開(kāi)關(guān)，跑偏15度時(shí)發(fā)出告警信號(hào)，跑偏30度時(shí)告警并自動(dòng)停車(chē)；</p><p>　　可顯示各機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀況，并對(duì)輸煤過(guò)程有關(guān)情況（報(bào)警、自動(dòng)停機(jī)等）做出實(shí)時(shí)紀(jì)錄。</p>&

37、lt;p>　　同時(shí)輸煤系統(tǒng)控制原則有：</p><p><b>　　上煤原則</b></p><p>　　1 流程預(yù)啟：進(jìn)行流程選擇，并啟動(dòng)相應(yīng)流程上的預(yù)啟動(dòng)設(shè)備，做好啟動(dòng)準(zhǔn)備。</p><p>　　2 流程啟動(dòng)：接收到流程啟動(dòng)允許信號(hào)后系統(tǒng)主設(shè)備按逆煤流方向延時(shí)順序啟動(dòng)。</p><p>　　3 流程停止：停止指

38、令下達(dá)后，系統(tǒng)主設(shè)備按順煤流方向延時(shí)順序停止。</p><p>　　4 故障聯(lián)鎖停機(jī)：當(dāng)所選流程上的系統(tǒng)主設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，立即聯(lián)鎖跳停設(shè)備故障點(diǎn)上游逆煤流方向的主設(shè)備。</p><p>　　5 重故障信號(hào)：急停，拉繩，重跑偏，重堵塞，打滑等指令或信號(hào)將直接導(dǎo)致系統(tǒng)聯(lián)鎖跳停。</p><p><b>　　配煤原則</b></p>&

39、lt;p>　　1 順序配煤：先設(shè)定一個(gè)尾倉(cāng)，從第一個(gè)原煤倉(cāng)開(kāi)始進(jìn)行配煤。煤斗以相同的時(shí)間（或依據(jù)煤倉(cāng)料位）依次配煤，直到尾倉(cāng)和尾倉(cāng)前所有煤斗發(fā)出高煤位信號(hào)為止。順序配煤時(shí)如有煤倉(cāng)出現(xiàn)低煤位信號(hào)，則停止順序配煤。優(yōu)先給低煤位配煤。</p><p>　　2 優(yōu)先配煤：當(dāng)有煤倉(cāng)出現(xiàn)低煤位信號(hào)時(shí)，正常進(jìn)行配煤的煤斗停止配煤并記憶先補(bǔ)低煤位倉(cāng)。直至低煤位消失，再按記憶煤斗的正常順序把煤倉(cāng)逐個(gè)加到高煤位。當(dāng)多個(gè)倉(cāng)同時(shí)出

40、現(xiàn)低煤位時(shí)，對(duì)這些倉(cāng)按從前向后的順序進(jìn)行輪換的配煤，直至低煤位消失。</p><p>　　3 余煤配煤：當(dāng)停機(jī)信號(hào)發(fā)出后，皮帶上余煤均勻配給每個(gè)倉(cāng)，直至原煤倉(cāng)皮帶機(jī)停止運(yùn)行[2]。</p><p>　　2.3 PLC軟件簡(jiǎn)介</p><p>　　可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)

41、部存儲(chǔ)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(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。</p><p>　　2.3.1 基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　可編程邏輯控制器實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：</p><p><b>　　電源</b></p

42、><p>　　可編程邏輯控制器的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去</p><p>　　中央處理單元(CPU) </p><p>　　中央處理單元(CPU)是可編

43、程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后

44、將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。</p><p>　　為了進(jìn)一步提高可編程邏輯控制器的可靠性，近年來(lái)對(duì)大型可編程邏輯控制器還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。</p><p><b>　　存儲(chǔ)器</b></p><

45、p>　　存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。</p><p>　　存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為用戶程序存儲(chǔ)器。</p><p><b>　　輸入輸出接口電路</b></p><p>　　1．現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道。</p><p>　　

46、2．現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用可編程邏輯控制器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。</p><p><b>　　功能模塊</b></p><p>　　如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊。</p><p>　　2.3.2 工作原理</p><p>　　當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)

47、行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，</p><p>　　即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。</p><p><b>　　輸入采樣階段</b></p><p>　　在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀

48、態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。</p><p><b>　　用戶程序執(zhí)行階段</b></p><p>

49、　　在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。</p><p>　　即

50、，在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。</p><p>　　在程序執(zhí)行的過(guò)程中如果使用立即I/O指令則

51、可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過(guò)程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過(guò)程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。</p><p><b>　　輸出刷新階段</b></p><p>　　當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出

52、電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。</p><p>　　2.3.3 功能特點(diǎn)</p><p>　　可編程邏輯控制器具有以下鮮明的特點(diǎn)。</p><p>　　系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易，以開(kāi)關(guān)量控制為其特長(zhǎng)；也能進(jìn)行連續(xù)過(guò)程的PID回路控制；并能與上位機(jī)構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的綜合自動(dòng)化。</p><

53、;p>　　使用方便，編程簡(jiǎn)單，采用簡(jiǎn)明的梯形圖、邏輯圖或語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，而無(wú)需計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。</p><p>　　能適應(yīng)各種惡劣的運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其他各種機(jī)型[3]。</p><p>　　2.3.4 PLC元件與基本指令</p><p><b>

54、　　PLC元件</b></p><p><b>　　輸入繼電器（X）</b></p><p>　　圖2.3輸入繼電器X1的等效電路</p><p>　　輸入繼電器與輸入端相連，它是專(zhuān)門(mén)用來(lái)接受PLC外部開(kāi)關(guān)信號(hào)的元件。PLC通過(guò)輸入接口將外部輸入信號(hào)狀態(tài)（接通時(shí)為“1”，斷開(kāi)時(shí)為“0”）讀入并存儲(chǔ)在輸入映象寄存器中。如圖2.3所示為

55、輸入繼電器X1的等效電路。</p><p>　　輸入繼電器必須由外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)，不能用程序驅(qū)動(dòng)，所以在程序中不可能出現(xiàn)其線圈。由于輸入繼電器（X）為輸入映象寄存器中的狀態(tài)，所以其觸點(diǎn)的使用次數(shù)不限。</p><p>　　FX系列PLC的輸入繼電器以八進(jìn)制進(jìn)行編號(hào)，F(xiàn)X2N輸入繼電器的編號(hào)范圍為X000~X267（184點(diǎn)）。注意，基本單元輸入繼電器的編號(hào)是固定的，擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊是按與基本

56、單元最靠近開(kāi)始，順序進(jìn)行編號(hào)。例如：基本單元FX2N-64M的輸入繼電器編號(hào)為X000~X037（32點(diǎn)），如果接有擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，則擴(kuò)展的輸入繼電器從X040開(kāi)始編號(hào)。</p><p><b>　　輸出繼電器（Y）</b></p><p>　　輸出繼電器是用來(lái)將PLC內(nèi)部信號(hào)輸出傳送給外部負(fù)載（用戶輸出設(shè)備）。輸出繼電器線圈是由PLC內(nèi)部程序的指令驅(qū)動(dòng)，其線圈狀

57、態(tài)傳送給輸出單元，再由輸出單元對(duì)應(yīng)的硬觸點(diǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。如圖2.4所示為輸出繼電器Ｙ０的等效電路。</p><p>　　圖2.4輸出繼電器Ｙ０的等效電路</p><p>　　每個(gè)輸出繼電器在輸出單元中都對(duì)應(yīng)有維一一個(gè)常開(kāi)硬觸點(diǎn)，但在程序中供編程的輸出繼電器，不管是常開(kāi)還是常閉觸點(diǎn)，都可以無(wú)數(shù)次使用。   </p><p>　　FX系列

58、PLC的輸出繼電器也是八進(jìn)制編號(hào)其中FX2N編號(hào)范圍為Y000~Y267（184點(diǎn)）。與輸入繼電器一樣，基本單元的輸出繼電器編號(hào)是固定的，擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊的編號(hào)也是按與基本單元最靠近開(kāi)始，順序進(jìn)行編號(hào)。</p><p>　　在實(shí)際使用中，輸入、輸出繼電器的數(shù)量，要看具體系統(tǒng)的配置情況。</p><p><b>　　通用輔助繼電器</b></p><

59、;p>　　FX2N系列共有500點(diǎn)通用輔助繼電器。通用輔助繼電器在PLC運(yùn)行時(shí)，如果電源突然斷電，則全部線圈均OFF。當(dāng)電源再次接通時(shí)，除了因外部輸入信號(hào)而變?yōu)镺N的以外，其余的仍將保持OFF狀態(tài)，它們沒(méi)有斷電保護(hù)功能。通用輔助繼電器常在邏輯運(yùn)算中作為輔助運(yùn)算、狀態(tài)暫存、移位等。</p><p>　　根據(jù)需要可通過(guò)程序設(shè)定，將M0～M499變?yōu)閿嚯姳３州o助繼電器。</p><p>&

60、lt;b>　　特殊輔助繼電器</b></p><p>　　PLC內(nèi)有大量的特殊輔助繼電器，它們都有各自的特殊功能。FX2N系列中有256個(gè)特殊輔助繼電器，可分成觸點(diǎn)型和線圈型兩大類(lèi)。</p><p>　　觸點(diǎn)型 其線圈由PLC自動(dòng)驅(qū)動(dòng)，用戶只可使用其觸點(diǎn)。例如：</p><p>　　M8000：運(yùn)行監(jiān)視器（在PLC運(yùn)行中接通），M8001

61、與M8000相反邏輯。</p><p>　　M8002：初始脈沖（僅在運(yùn)行開(kāi)始時(shí)瞬間接通），M8003與M8002相反邏輯。</p><p>　　M8011、M8012、M8013和M8014分別是產(chǎn)生10ms、100ms 、1s和1min時(shí)鐘脈沖的特殊輔助繼電器。</p><p>　　線圈型 由用戶程序驅(qū)動(dòng)線圈后PLC執(zhí)行特定的動(dòng)作。例如：</p&

62、gt;<p>　　M8033：若使其線圈得電，則PLC停止時(shí)保持輸出映象存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)容。</p><p>　　M8034：若使其線圈得電，則將PLC的輸出全部禁止。</p><p>　　M8039：若使其線圈得電，則PLC按D8039中指定的掃描時(shí)間工作。</p><p><b>　　定時(shí)器（T）</b></p>

63、;<p>　　PLC中的定時(shí)器（T）相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的通電型時(shí)間繼電器。它可以提供無(wú)限對(duì)常開(kāi)常閉延時(shí)觸點(diǎn)。定時(shí)器中有一個(gè)設(shè)定值寄存器（一個(gè)字長(zhǎng)），一個(gè)當(dāng)前值寄存器（一個(gè)字長(zhǎng)）和一個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)其輸出觸點(diǎn)的映象寄存器（一個(gè)二進(jìn)制位），這三個(gè)量使用同一地址編號(hào)。但使用場(chǎng)合不一樣，意義也不同。</p><p>　　FX2N系列中定時(shí)器時(shí)可分為通用定時(shí)器、積算定時(shí)器二種。它們是通過(guò)對(duì)一定周期的時(shí)鐘脈沖的進(jìn)

64、行累計(jì)而實(shí)現(xiàn)定時(shí)的，時(shí)鐘脈沖有周期為1ms、10ms、100ms三種，當(dāng)所計(jì)數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作。設(shè)定值可用常數(shù)K或數(shù)據(jù)寄存器D的內(nèi)容來(lái)設(shè)置。</p><p><b>　　通用定時(shí)器</b></p><p>　　通用定時(shí)器的特點(diǎn)是不具備斷電的保持功能，即當(dāng)輸入電路斷開(kāi)或停電時(shí)定時(shí)器復(fù)位。通用定時(shí)器有100ms和10ms通用定時(shí)器兩種。</p><

65、p>　　100ms通用定時(shí)器（T0～T199） 共200點(diǎn)，其中T192～T199為子程序和中斷服務(wù)程序?qū)Ｓ枚〞r(shí)器。這類(lèi)定時(shí)器是對(duì)100ms時(shí)鐘累積計(jì)數(shù)，設(shè)定值為1～32767，所以其定時(shí)范圍為0.1～3276.7s。</p><p>　　10ms通用定時(shí)器（T200～T245） 共46點(diǎn)。這類(lèi)定時(shí)器是對(duì)10ms時(shí)鐘累積計(jì)數(shù)，設(shè)定值為1～32767，所以其定時(shí)范圍為0.01～327.67

66、s。</p><p>　　圖2.5 通用定時(shí)器的工作原理</p><p>　　下面舉例說(shuō)明通用定時(shí)器的工作原理。如圖2.5所示，當(dāng)輸入X0接通時(shí)，定時(shí)器T200從0開(kāi)始對(duì)10ms時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值與設(shè)定值K123相等時(shí)，定時(shí)器的常開(kāi)接通Y0，經(jīng)過(guò)的時(shí)間為123×0.01s=1.23s。當(dāng)X0斷開(kāi)后定時(shí)器復(fù)位，計(jì)數(shù)值變?yōu)?，其常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，Y0也隨之OFF。若外部電源斷

67、電，定時(shí)器也將復(fù)位。</p><p><b>　　積算定時(shí)器</b></p><p>　　積算定時(shí)器具有計(jì)數(shù)累積的功能。在定時(shí)過(guò)程中如果斷電或定時(shí)器線圈OFF，積算定時(shí)器將保持當(dāng)前的計(jì)數(shù)值（當(dāng)前值），通電或定時(shí)器線圈ON后繼續(xù)累積，即其當(dāng)前值具有保持功能，只有將積算定時(shí)器復(fù)位，當(dāng)前值才變?yōu)?。</p><p>　　1ms積算定時(shí)器（T246～T

68、249） 共4點(diǎn)，是對(duì)1ms時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)的，定時(shí)的時(shí)間范圍為0.001～32.767s。</p><p>　　100ms積算定時(shí)器（T250～T255）共6點(diǎn)，是對(duì)100ms時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)的定時(shí)的時(shí)間范圍為0.1～3276.7s。</p><p>　　以下舉例說(shuō)明積算定時(shí)器的工作原理。如圖2.6所示，當(dāng)X0接通時(shí)，T253當(dāng)前值計(jì)數(shù)數(shù)器開(kāi)始累積100ms的時(shí)鐘脈沖的

69、個(gè)數(shù)。當(dāng)X0經(jīng)t0后斷開(kāi)，而T253尚未計(jì)數(shù)到設(shè)定值K345，其計(jì)數(shù)的當(dāng)前值保留。當(dāng)X0再次接通，T253從保留的當(dāng)前值開(kāi)始繼續(xù)累積，經(jīng)過(guò)t1時(shí)間，當(dāng)前值達(dá)到K345時(shí)，定時(shí)器的觸點(diǎn)動(dòng)作。累積的時(shí)間為t0+t1=0.1×345=34.5s。當(dāng)復(fù)位輸入X1接通時(shí)，定時(shí)器才復(fù)位，當(dāng)前值變?yōu)?，觸點(diǎn)也跟隨復(fù)位。</p><p>　　圖2.6 積算繼電器的工作原理圖</p><p>&l

70、t;b>　　PLC指令</b></p><p>　　FX系列PLC有基本邏輯指令20或27條、步進(jìn)指令2條、功能指令100多條（不同系列有所不同）。FX2N的共有27條基本邏輯指令，其中包含了有些子系列PLC的20條基本邏輯指令。</p><p>　　取指令與輸出指令（LD/LDI/LDP/LDF/OUT）</p><p>　　LD（取指令）一個(gè)常

71、開(kāi)觸點(diǎn)與左母線連接的指令，每一個(gè)以常開(kāi)觸點(diǎn)開(kāi)始的邏輯行都用此指令。</p><p>　　LDI（取反指令）一個(gè)常閉觸點(diǎn)與左母線連接指令，每一個(gè)以常閉觸點(diǎn)開(kāi)始的邏輯行都用此指令。</p><p>　　LDP（取上升沿指令）與左母線連接的常開(kāi)觸點(diǎn)的上升沿檢測(cè)指令，僅在指定位元件的上升沿（由OFF→ON）時(shí)接通一個(gè)掃描周期。</p><p>　　LDF（取下降沿指令）&#

72、160; 與左母線連接的常閉觸點(diǎn)的下降沿檢測(cè)指令。</p><p>　　OUT（輸出指令）對(duì)線圈進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的指令，也稱(chēng)為輸出指令。</p><p>　　取指令與輸出指令的使用說(shuō)明：</p><p>　　LD、LDI指令既可用于輸入左母線相連的觸點(diǎn)，也可與ANB、ORB指令配合實(shí)現(xiàn)塊邏輯運(yùn)算；</p><p>　　LDP、LDF指令僅在對(duì)應(yīng)元件有

73、效時(shí)維持一個(gè)掃描周期的接通。圖2.7中，當(dāng)M1有一個(gè)下降沿時(shí)，則Y3只有一個(gè)掃描周期為ON。</p><p>　　LD、LDI、LDP、LDF指令的目標(biāo)元件為X 、Y 、M 、T、C、S；</p><p>　　OUT指令可以連續(xù)使用若干次（相當(dāng)于線圈并聯(lián)），對(duì)于定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，在OUT指令之后應(yīng)設(shè)置常數(shù)K或數(shù)據(jù)寄存器。</p><p>　　OUT指令目標(biāo)元件為Y、M

74、、T、C和S，但不能用于X。</p><p>　　圖2.7 取指令與輸出指令</p><p>　　觸點(diǎn)串聯(lián)指令（AND/ANI/ANDP/ANDF）</p><p>　　AND（與指令） 一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)連接指令，完成邏輯“與”運(yùn)算。</p><p>　　ANI（與反指令）一個(gè)常閉觸點(diǎn)串聯(lián)連接指令，完成邏輯“與非”運(yùn)算。</p

75、><p>　　ANDP 上升沿檢測(cè)串聯(lián)連接指令。</p><p>　　ANDF 下降沿檢測(cè)串聯(lián)連接指令。</p><p>　　觸點(diǎn)串聯(lián)指令的使用的使用說(shuō)明：</p><p>　　AND、ANI、ANDP、ANDF都指是單個(gè)觸點(diǎn)串聯(lián)連接的指令，串聯(lián)次數(shù)沒(méi)有限制，可反復(fù)使用。</p><p>　　AND、A

76、NI、ANDP、ANDF的目標(biāo)元元件為X、Y、M、T、C和S。</p><p>　　圖2.8中OUT M101指令之后通過(guò)T1的觸點(diǎn)去驅(qū)動(dòng)Y4稱(chēng)為連續(xù)輸出。</p><p>　　圖2.8 觸點(diǎn)串聯(lián)指令</p><p>　　觸點(diǎn)并聯(lián)指令（OR/ORI/ORP/ORF）</p><p>　　OR（或指令）用于單個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)的并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)邏輯“或”運(yùn)算

77、。</p><p>　　ORI（或非指令）用于單個(gè)常閉觸點(diǎn)的并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)邏輯“或非”運(yùn)算。</p><p>　　ORP  上升沿檢測(cè)并聯(lián)連接指令。</p><p>　　ORF  下降沿檢測(cè)并聯(lián)連接指令。</p><p>　　觸點(diǎn)并聯(lián)指令的使用說(shuō)明：</p><p>　　OR、ORI、ORP、ORF指令

78、都是指單個(gè)觸點(diǎn)的并聯(lián)，并聯(lián)觸點(diǎn)的左端接到LD、LDI、LDP或LPF處，右端與前一條指令對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)的右端相連。觸點(diǎn)并聯(lián)指令連續(xù)使用的次數(shù)不限；</p><p>　　OR、ORI、ORP、ORF指令的目標(biāo)元件為X、Y、M、T、C、S。</p><p>　　圖2.9 ORB指令使用</p><p>　　塊操作指令（ORB / ANB）</p><p&

79、gt;　　ORB（塊或指令）  用于兩個(gè)或兩個(gè)以上的觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電路之間的并聯(lián)。ORB指令的使用如圖2.3.7所示。</p><p>　　幾個(gè)串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時(shí)，每個(gè)串聯(lián)電路塊開(kāi)始時(shí)應(yīng)該用LD或LDI指令；</p><p>　　有多個(gè)電路塊并聯(lián)回路，如對(duì)每個(gè)電路塊使用ORB指令，則并聯(lián)的電路塊數(shù)量沒(méi)有限制；</p><p>　　ORB指令也可以連續(xù)使用

80、，但這種程序?qū)懛ú煌扑]使用，LD或LDI指令的使用次數(shù)不得超過(guò)8次，也就是ORB只能連續(xù)使用8次以下。</p><p>　　ANB（塊與指令）  用于兩個(gè)或兩個(gè)以上觸點(diǎn)并聯(lián)連接的電路之間的串聯(lián)。圖2.10ANB指令的使用</p><p>　　ANB指令的使用說(shuō)明如圖2.10所示。</p><p>　　ANB指令的使用說(shuō)明：</p><p

81、>　　并聯(lián)電路塊串聯(lián)連接時(shí)，并聯(lián)電路塊的開(kāi)始均用LD或LDI指令；</p><p>　　多個(gè)并聯(lián)回路塊連接按順序和前面的回路串聯(lián)時(shí)，ANB指令的使用次數(shù)沒(méi)有限制。也可連續(xù)使用ANB，但與ORB一樣，使用次數(shù)在8次以下。</p><p>　　置位與復(fù)位指令（SET/RST）</p><p>　　SET（置位指令）它的作用是使被操作的目標(biāo)元件置位并保持。</

82、p><p>　　RST（復(fù)位指令）使被操作的目標(biāo)元件復(fù)位并保持清零狀態(tài)。</p><p>　　SET 、RST指令的使用說(shuō)明：</p><p>　　SET指令的目標(biāo)元件為Y、M、S，RST指令的目標(biāo)元件為Y、M、S、T、C、D、V 、Z。RST指令常被用來(lái)對(duì)D、Z、V的內(nèi)容清零，還用來(lái)復(fù)位積算定時(shí)器和計(jì)數(shù)器。</p><p>　　對(duì)于同一目標(biāo)元件

83、，SET、RST可多次使用，順序也可隨意，但最后執(zhí)行者有效。</p><p>　　主控指令（MC/MCR）</p><p>　　MC（主控指令）用于公共串聯(lián)觸點(diǎn)的連接。執(zhí)行MC后，左母線移到MC觸點(diǎn)的后面。</p><p>　　MCR（主控復(fù)位指令）它是MC指令的復(fù)位指令，即利用MCR指令恢復(fù)原左母線的位置。</p><p>　　MC、MCR

84、指令的使用說(shuō)明：</p><p>　　MC、MCR指令的目標(biāo)元件為Y和M，但不能用特殊輔助繼電器。MC占3個(gè)程序步，MCR占2個(gè)程序步；</p><p>　　主控觸點(diǎn)在梯形圖中與一般觸點(diǎn)垂直。主控觸點(diǎn)是與左母線相連的常開(kāi)觸點(diǎn)，是控制一組電路的總開(kāi)關(guān)。與主控觸點(diǎn)相連的觸點(diǎn)必須用LD或LDI指令。</p><p>　　MC指令的輸入觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，在MC和MCR之內(nèi)的積算定

85、時(shí)器、計(jì)數(shù)器、用復(fù)位/置位指令驅(qū)動(dòng)的元件保持其之前的狀態(tài)不變。非積算定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，用OUT指令驅(qū)動(dòng)的元件將復(fù)位。</p><p>　　在一個(gè)MC指令區(qū)內(nèi)若再使用MC指令稱(chēng)為嵌套。嵌套級(jí)數(shù)最多為8級(jí)，編號(hào)按N0→N1→N2→N3→N4→N5→N6→N7順序增大，每級(jí)的返回用對(duì)應(yīng)的MCR指令，從編號(hào)大的嵌套級(jí)開(kāi)始復(fù)位</p><p>　　堆棧指令（MPS/MRD/MPP）</p>

86、<p>　　堆棧指令是FX系列中新增的基本指令，用于多重輸出電路，為編程帶來(lái)便利。在FX系列PLC中有11個(gè)存儲(chǔ)單元，它們專(zhuān)門(mén)用來(lái)存儲(chǔ)程序運(yùn)算的中間結(jié)果，被稱(chēng)為棧存儲(chǔ)器。</p><p>　　MPS（進(jìn)棧指令）將運(yùn)算結(jié)果送入棧存儲(chǔ)器的第一段，同時(shí)將先前送入的數(shù)據(jù)依次移到棧的下一段。</p><p>　　MRD（讀棧指令）將棧存儲(chǔ)器的第一段數(shù)據(jù)（最后進(jìn)棧的數(shù)據(jù)）讀出且該數(shù)據(jù)繼續(xù)

87、保存在棧存儲(chǔ)器的第一段，棧內(nèi)的數(shù)據(jù)不發(fā)生移動(dòng)。</p><p>　　MPP（出棧指令）將棧存儲(chǔ)器的第一段數(shù)據(jù)（最后進(jìn)棧的數(shù)據(jù)）讀出且該數(shù)據(jù)從棧中消失，同時(shí)將棧中其它數(shù)據(jù)依次上移。</p><p>　　堆棧指令的使用說(shuō)明：</p><p>　　堆棧指令沒(méi)有目標(biāo)元件；</p><p>　　MPS和MPP必須配對(duì)使用；</p><

88、;p>　　由于棧存儲(chǔ)單元只有11個(gè)，所以棧的層次最多11層。</p><p>　　邏輯反、空操作與結(jié)束指令（INV/NOP/END）</p><p>　　INV（反指令）執(zhí)行該指令后將原來(lái)的運(yùn)算結(jié)果取反。反指令的使用如圖1所示，如果X0斷開(kāi)，則Y0為ON，否則Y0為OFF。使用時(shí)應(yīng)注意INV不能象指令表的LD、LDI、LDP、LDF那樣與母線連接，也不能象指令表中的OR、ORI、OR

89、P、ORF指令那樣單獨(dú)使用。</p><p>　　NOP（空操作指令）不執(zhí)行操作，但占一個(gè)程序步。執(zhí)行NOP時(shí)并不做任何事，有時(shí)可用NOP指令短接某些觸點(diǎn)或用NOP指令將不要的指令覆蓋。當(dāng)PLC執(zhí)行了清除用戶存儲(chǔ)器操作后，用戶存儲(chǔ)器的內(nèi)容全部變?yōu)榭詹僮髦噶睢?lt;/p><p>　　END（結(jié)束指令）表示程序結(jié)束。若程序的最后不寫(xiě)END指令，則PLC不管實(shí)際用戶程序多長(zhǎng)，都從用戶程序存儲(chǔ)器的第

90、一步執(zhí)行到最后一步；若有END指令，當(dāng)掃描到END時(shí)，則結(jié)束執(zhí)行程序，這樣可以縮短掃描周期。在程序調(diào)試時(shí)，可在程序中插入若干END指令，將程序劃分若干段，在確定前面程序段無(wú)誤后，依次刪除END指令，直至調(diào)試結(jié)束[4]。</p><p>　　2.4 PLC控制的電廠輸煤系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)的順序功能圖及梯形圖：</p><p><b>　

91、　公共程序</b></p><p>　　圖2.11公共程序梯形圖</p><p>　　圖中X001,X002,X003為系統(tǒng)中的故障檢測(cè)開(kāi)關(guān)，分別檢測(cè)皮帶故障，電流過(guò)大，溫度過(guò)高等故障。Y001，Y002，Y003為故障指示器，配套指示燈和警鈴。當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，指示燈亮而警鈴不響；系統(tǒng)不正常工作時(shí)，指示燈滅而警鈴響。</p><p><b>

92、　　輸煤階段</b></p><p>　　圖2.12皮帶輸煤梯形圖</p><p>　　圖中X004為啟動(dòng)按鈕，X005為停止按鈕，Y004為皮帶運(yùn)輸機(jī)。正常工作時(shí)，X004按下，運(yùn)輸機(jī)正常工作。</p><p><b>　　碎煤階段</b></p><p>　　有圖2.13為碎煤階段的順序流程圖，X6為啟動(dòng)

93、按鈕，Y5為煤斗進(jìn)煤；Y6為煤由皮帶運(yùn)輸送至碎煤機(jī)里；Y7為碎煤機(jī)工作碎煤；X12為感應(yīng)開(kāi)關(guān)，當(dāng)碎煤達(dá)到一定程度，X12啟動(dòng)；Y10為煤塊篩選階段，將大小煤塊分離，T1時(shí)間到后，分別由Y11、Y12兩個(gè)傳送帶送至下一個(gè)階段、原煤倉(cāng)；X10為連續(xù)工作按鈕，當(dāng)X10啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入連續(xù)工作狀態(tài)；當(dāng)X10未啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)則工作在手動(dòng)模式下。</p><p>　　圖2.13碎煤的順序功能圖</p><

94、;p>　　該階段的梯形圖2.14如下所示</p><p>　　其中，M14為連續(xù)工作的中間繼電器線圈，時(shí)間繼電器T0控制煤斗進(jìn)煤的時(shí)間，時(shí)間繼電器T1控制煤塊篩選的時(shí)間。</p><p>　　圖2.14碎煤階段梯形圖</p><p><b>　　篩煤階段</b></p><p>　　如圖2.15為系統(tǒng)篩煤階段的順序

95、流程圖。X13為啟動(dòng)按鈕，Y13為煤斗進(jìn)煤階段；經(jīng)過(guò)延時(shí)繼電器T2時(shí)間后，Y14進(jìn)行篩煤階段，把雜細(xì)煤分成精細(xì)煤，鐵雜質(zhì)，其他雜質(zhì)，分別由Y15、Y16、Y17三條不同的輸煤皮帶輸送至下一個(gè)階段、鐵回收倉(cāng)和廢料池。X11為連續(xù)啟動(dòng)按鈕，當(dāng)X11啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)工作模式；X11斷開(kāi)時(shí)，系統(tǒng)切換至手動(dòng)工作模式。</p><p>　　圖2.15篩煤階段流程圖</p><p>　　該階段的梯形

96、圖如圖2.16所示</p><p>　　其中，M15為連續(xù)工作的中間繼電器線圈，時(shí)間繼電器T2控制煤斗進(jìn)煤的時(shí)間，時(shí)間繼電器T3控制對(duì)細(xì)煤的篩選的時(shí)間。</p><p>　　圖2.16篩煤階段的梯形圖</p><p><b>　　配煤階段</b></p><p>　　配煤階段由于供應(yīng)的需要，配煤時(shí)需要遵循一些原則：<

97、;/p><p>　　順序配煤：先設(shè)定一個(gè)尾倉(cāng)，從第一個(gè)原煤倉(cāng)開(kāi)始進(jìn)行配煤。煤斗以相同的時(shí)間（或依據(jù)煤倉(cāng)料位）依次配煤，直到尾倉(cāng)和尾倉(cāng)前所有煤斗發(fā)出高煤位信號(hào)為止。順序配煤時(shí)如有煤倉(cāng)出現(xiàn)低煤位信號(hào)，則停止順序配煤。優(yōu)先給低煤位配煤。</p><p>　　優(yōu)先配煤：當(dāng)有煤倉(cāng)出現(xiàn)低煤位信號(hào)時(shí)，正常進(jìn)行配煤的煤斗停止配煤并記憶先補(bǔ)低煤位倉(cāng)。直至低煤位消失，再按記憶煤斗的正常順序把煤倉(cāng)逐個(gè)加到高煤位。當(dāng)

98、多個(gè)倉(cāng)同時(shí)出現(xiàn)低煤位時(shí)，對(duì)這些倉(cāng)按從前向后的順序進(jìn)行輪換的配煤，直至低煤位消失。</p><p>　　遵循上述原則所示的順序流程圖如圖2.17所示，</p><p>　　圖2.17配煤順序功能圖</p><p>　　X17為正常順序配煤開(kāi)關(guān)，X21為2號(hào)倉(cāng)低位信號(hào)開(kāi)關(guān)，X22為3號(hào)倉(cāng)低位信號(hào)開(kāi)關(guān)，X24、X25、X26分別為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)倉(cāng)的高位信號(hào)開(kāi)關(guān)，等高位信

99、號(hào)開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，則相應(yīng)的倉(cāng)配煤結(jié)束；Y20、Y21、Y22分別為皮帶運(yùn)輸機(jī)向1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)倉(cāng)進(jìn)行配煤。</p><p>　　圖2.18配煤的梯形圖</p><p>　　該階段的梯形圖如圖2.18所示：</p><p><b>　　2.5 I/O編號(hào)</b></p><p>　　2.5.1 輸入節(jié)點(diǎn)編號(hào)</p>

100、<p>　　表2.1 輸入節(jié)點(diǎn)編號(hào)</p><p>　　2.5.2 輸出節(jié)點(diǎn)編號(hào)</p><p>　　表2.2 輸出節(jié)點(diǎn)編號(hào)</p><p>　　第3章 變頻調(diào)速M(fèi)ATLAB仿真</p><p>　　3.1 變頻器和變頻調(diào)速的基本知識(shí)</p><p>　　變頻技術(shù)是應(yīng)交流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的需要而產(chǎn)生的。變

101、頻器是通過(guò)對(duì)電力半導(dǎo)體器件(如IGBT)等的通斷控制，將電壓和頻率固定不變的交流電工頻電源，變換為電壓和頻率可變的交流電的電能控制裝置，為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把三相或單相交流電變換為直流電（DC）。然后再把直流電（DC）變換為三相或單相交流電（AC），我們把實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的裝置稱(chēng)為“變頻器”（inverter）。對(duì)于交—直—交型的變頻器來(lái)說(shuō)，為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率。首先要把工頻 (50Hz或60Hz)的交流電源，變換為直

102、流電(DC)再轉(zhuǎn)換成各種頻率(0Hz ～ 50Hz、0Hz ～60Hz 及 0Hz ～400Hz )的交流電，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的調(diào)速運(yùn)行。</p><p>　　3.1.1 變頻器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　變頻器通常包括：整流電路、中間直流電路、平波電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、逆變電路等幾大部分，其中控制電路完成對(duì)主電路的控制。整流電路將工作頻率固定的交流電變換成直流電，直流中間電路對(duì)整流電

103、路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成交流電。</p><p><b>　　交—直部分</b></p><p>　　整流:由三相整流橋組成，將電源的三相交流電全波整流成直流電。在電源的線電壓為380V(AC)的情況下，三相全波整流后直流電壓為513V，峰值直流電壓為537V。</p><p>　　濾波:濾波電路由若干個(gè)電容器并聯(lián)成一組再由

104、兩個(gè)或兩個(gè)以上的電容器組串聯(lián)而成，使直流電壓保持平穩(wěn)。</p><p>　　限流電阻: 減少?zèng)_擊電流,保護(hù)三相整流橋的二極管。</p><p><b>　　直—交部分</b></p><p>　　逆變: 電路主要包括逆變模塊和驅(qū)動(dòng)電路。</p><p>　　逆變模塊與逆變橋：常見(jiàn)的低壓變頻器通常由IGBT①(逆變管)組成

105、逆變橋,根據(jù)驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，把整流所得的直流電再逆變成頻率可調(diào)的交流電,這是變頻器實(shí)現(xiàn)變頻的具體執(zhí)行環(huán)節(jié),也是變頻器的核心部分。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)電路作為逆變電路的一部分,對(duì)變頻器的三相輸出有著巨大的影響。驅(qū)動(dòng)電路一般有:分立插腳式元件驅(qū)動(dòng)電路、光耦驅(qū)動(dòng)電路、后膜驅(qū)動(dòng)電路、專(zhuān)用集成驅(qū)動(dòng)電路。其中光耦驅(qū)動(dòng)電路是現(xiàn)代變頻器設(shè)計(jì)時(shí)廣泛采用的一種驅(qū)動(dòng)電路。</p><p>　

106、　續(xù)流二極管: 逆變橋中每只逆變管旁都有一只續(xù)流二極管,其主要作用是為無(wú)功電流返回直流電源時(shí)提供“通道”,也為在同一橋臂的兩個(gè)逆變管交替導(dǎo)通和截止的換相過(guò)程中提供“通道”。</p><p>　　制動(dòng)：包括制動(dòng)電阻和制動(dòng)控制單元。</p><p>　　制動(dòng)電阻:電動(dòng)機(jī)在工作頻率急速下降時(shí),被拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能要反饋到變頻器的直流回路中,使直流電壓不斷上升,可能達(dá)到危險(xiǎn)地步。因此必須將再生到直流回

107、路的能量消耗。制動(dòng)電阻就是用來(lái)消耗再生能源的。</p><p>　　3.1.2 變頻器的分類(lèi)</p><p><b>　　按變換的環(huán)節(jié)分類(lèi)</b></p><p>　　交-直-交變頻器：先把工頻交流通過(guò)整流器變成直流，然后再把直流變換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱(chēng)間接式變頻器，是目前廣泛應(yīng)用的通用型變頻器?！　?lt;/p><p&g

108、t;　　交-交變頻器：將工頻交流直接變換成頻率電壓可調(diào)交流，又稱(chēng)直接式變頻器。</p><p><b>　　按直流電源性質(zhì)分類(lèi)</b></p><p>　　電壓型變頻器：電壓型變頻器特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件采用大電容，負(fù)載的無(wú)功功率將由它來(lái)緩沖，直流電壓比較平穩(wěn)，直流電源內(nèi)阻較小，相當(dāng)于電壓源，故稱(chēng)電壓型變頻器，常選用于負(fù)載電壓變化較大的場(chǎng)合?！　?lt;/p&g

109、t;<p>　　電流型變頻器：電流型變頻器特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，緩沖無(wú)功功率，即扼制電流的變化，使電壓接近正弦波，由于該直流內(nèi)阻較大，故稱(chēng)電流源型變頻器。電流型變頻器的優(yōu)點(diǎn)是能扼制負(fù)載電流頻繁而急劇的變化。常選用于負(fù)載電流變化較大的場(chǎng)合。</p><p>　　3.1.3 變頻器控制方式</p><p>　　目前變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制方式大體可分為U/f恒定控

110、制，轉(zhuǎn)差頻率控制，矢量控制，直接轉(zhuǎn)矩控制，非線性控制。</p><p>　　U/f=Φ的正弦脈寬調(diào)制(SPWM）的控制方式</p><p>　　U/f恒定控制是在改變電動(dòng)機(jī)電源頻率的同時(shí)改變電動(dòng)機(jī)電源的電壓，使電動(dòng)機(jī)磁通保持一定，在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的效率，功率因素不下降。這種調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法我們稱(chēng)為VVVF控制，因?yàn)槭强刂齐妷号c頻率之比，簡(jiǎn)稱(chēng)為U/f控制。</p>&l

111、t;p>　　變頻空調(diào)器是通過(guò)對(duì)PWM（Plue-Width Modulation,脈寬調(diào)制）的技術(shù)在逆變器中的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)v/f變頻控制。由于PWM輸出的電壓波形和電流波形都是非正弦波，具有很多高次諧波成分，這樣使的電動(dòng)機(jī)的能量不能充分選用，增加了損耗。為了使輸出的波形接近與正弦，提出了正弦脈寬調(diào)制（SPWM）。</p><p>　　所謂SPWM，簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是在進(jìn)行脈寬調(diào)制時(shí)，使脈沖序列的占空比按照正弦波的

112、規(guī)律進(jìn)行，即當(dāng)正弦波幅值為最大時(shí)，脈沖的寬度也最大，當(dāng)正弦波幅值為最小時(shí)，脈沖的寬度也最小。這樣，輸出的電動(dòng)機(jī)的脈沖序列就可以使得負(fù)載中的電流高次諧波成分大為減少，從而提高了電動(dòng)機(jī)的效率。SPWM波形的特點(diǎn)概括起來(lái)就是“等幅不等寬，兩頭窄中間寬”。</p><p>　　電壓空間矢量（SVPWM）控制方式</p><p>　　它是以三相波形整體生成效果為前提，一逼近電機(jī)氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)