消聲器自動(dòng)除塵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)——電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)【畢業(yè)設(shè)計(jì)】

1、<p><b>　?。?0_ _屆）</b></p><p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　消聲器自動(dòng)除塵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)——電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)

2、 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b&g

3、t;</p><p>　　目前除塵系統(tǒng)當(dāng)中普遍存在著成本高、效率低、運(yùn)行不穩(wěn)定等問(wèn)題，針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的研究分析后，設(shè)計(jì)一套自動(dòng)除塵控制系統(tǒng)流水線來(lái)實(shí)現(xiàn)除塵效果，為了便于工藝流程和設(shè)備狀態(tài)的分析、操作決策、故障診斷、避免操作管理人員的疲勞、實(shí)現(xiàn)駕駛艙式的控制管理，采用了具有高可靠性和穩(wěn)定性的PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)，把計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代控制技術(shù)應(yīng)用于除塵器。</p><p>　　本設(shè)計(jì)為消聲器自動(dòng)除塵控

4、制系統(tǒng)中的子項(xiàng)目——電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)要求的研究分析得出系統(tǒng)的工藝流程，確定系統(tǒng)的總體控制方案，從而再得出流水線自動(dòng)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。然后根據(jù)設(shè)計(jì)的要求對(duì)關(guān)鍵部件（例如PLC、變頻器等）進(jìn)行研究選型以完善系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：流水線，除塵，PLC，自動(dòng)控制</p><p>　　The design of control system for muff

5、ler automatic dust removal--design of electrical control system hardware </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The ubiquitous shortcomings of high coast, low efficiency and unstable run

6、ning of the dust--removing system at present, for these problems, this paper designs an automated assembly line to achieve the dust control system for dust removal, for conveniently analysand, operating decision-making,

7、and fault diagnosis, avoiding the fatigue of operators, and realizing the control patten of the driving cabin, with a high stability and reliability of the PLC to achieve and successfully applies the comput</p>&l

8、t;p>　　The muffler is designed to automatically of dust control system - electrical control system hardware design. Through the design requirements of the research has analyzed the system's process to determine the

9、 system's overall control scheme to arrive at the overall pipeline design of automatic control system. Then according to the requirements of the key components of the design (for example, PLC, inverter, etc.) selecti

10、on to improve the system's hardware design. </p><p>　　Keywords: Assembly line，dust-removing, PLC, Automatic control</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I<

11、/b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　引言1</b></p><p><b>　　第一章 緒論2</b></p><p>　　1.1 選題的背景、意義2</p><p>　　1.2 相關(guān)研究的最新成果及動(dòng)態(tài)3</p

12、><p>　　1.3 本課題研究的主要內(nèi)容6</p><p>　　第二章 自動(dòng)流水線系統(tǒng)簡(jiǎn)介7</p><p>　　2.1 自動(dòng)流水線基本概念7</p><p>　　2.2 工業(yè)控制系統(tǒng)7</p><p>　　2.3 系統(tǒng)工藝流程分析9</p><p>　　第三章 自動(dòng)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)1

13、0</p><p>　　3.1 系統(tǒng)控制方案確定10</p><p>　　3.2 系統(tǒng)控制原理分析10</p><p>　　3.3 流水線自動(dòng)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)11</p><p>　　第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)15</p><p>　　4.1 PLC的選型15</p><p>　　4.2

14、變頻器的選型21</p><p>　　4.3 傳感器模塊的選型26</p><p>　　4.4 控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)27</p><p>　　總結(jié)錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)31</b></p><p>　　致謝錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><

15、;p><b>　　附錄32</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　在大量生產(chǎn)中，為了提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，不僅要求機(jī)床能自動(dòng)對(duì)工件加工，并且要求工件的裝卸，工件的工序間的輸送，工序間加工精度的檢測(cè)，廢品的剔除等都能自動(dòng)的進(jìn)行。因此，把設(shè)備按工件的加工工序順序一次排列，用自動(dòng)輸送裝置將他們

16、連成一個(gè)整體，并用控制系統(tǒng)將各個(gè)部分的動(dòng)作協(xié)調(diào)起來(lái)，使其按照規(guī)定的動(dòng)作自動(dòng)的進(jìn)行工作這種自動(dòng)化的加工系統(tǒng)就稱為自動(dòng)化生產(chǎn)流水線。</p><p>　　本設(shè)計(jì)從企業(yè)的現(xiàn)狀著手出發(fā)，從流水線的概念和特點(diǎn)提出了在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展中企業(yè)的流水線生產(chǎn)上存在的問(wèn)題和不足。PLC是用的最多、應(yīng)用最廣泛的自動(dòng)化產(chǎn)品，也可以說(shuō)是最實(shí)用的自動(dòng)化產(chǎn)品。因?yàn)橛肞LC可以實(shí)現(xiàn)很多優(yōu)點(diǎn)，可使系統(tǒng)的硬件設(shè)備大為簡(jiǎn)化，體積減小，而且PLC的抗干擾能

17、力強(qiáng)，可靠性高，操作簡(jiǎn)單。本課題針對(duì)消聲器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及消聲器內(nèi)部粉塵的狀態(tài)，設(shè)計(jì)一套自動(dòng)除塵控制系統(tǒng), 采用PLC控制器，減速電機(jī)為流水線驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)變頻器調(diào)速，流水線上設(shè)置器件探測(cè)器，探測(cè)到物料后自動(dòng)啟動(dòng)吹氣進(jìn)行除塵，一條流水線上共設(shè)4個(gè)除塵工位，去除的粉塵再通過(guò)一個(gè)收集裝置進(jìn)行有效的收集。這套設(shè)備將大大提高消聲器生產(chǎn)過(guò)程中的除塵效率和效果，并且由于采用PLC電控柜來(lái)控制這個(gè)流水線，將節(jié)約很大的占地空間，并且更能適應(yīng)運(yùn)行的環(huán)境和保

18、障生產(chǎn)操作人員的安全。設(shè)計(jì)中應(yīng)用了當(dāng)今世界較為流行三菱FX2NPLC，在三菱FX2NPLC上實(shí)現(xiàn)流水線的模擬控制功能。本子項(xiàng)目為電氣控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。</p><p>　　第一章 緒論</p><p>　　1.1 選題的背景、意義</p><p>　　隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代工業(yè)與原有的工業(yè)相比有了很大的差別?，F(xiàn)代工業(yè)的兩大特點(diǎn)：</

19、p><p>　?。?）生產(chǎn)向?qū)I(yè)化、批量化和多品種的方向發(fā)展 </p><p>　　生產(chǎn)的專業(yè)化是社會(huì)分工發(fā)展程度的標(biāo)志。專業(yè)化程度越高，越有利于采用專用設(shè)備，提高生產(chǎn)技術(shù)，方便管理，降低成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。從產(chǎn)品專業(yè)化到零部件和生產(chǎn)工藝的專業(yè)化，現(xiàn)代工業(yè)和分工越來(lái)越細(xì)。專業(yè)化程度較高的企業(yè)，由于產(chǎn)品質(zhì)量好，功能全，價(jià)格低，競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，就能不斷提高市場(chǎng)占有率，從而使生產(chǎn)的批量增加。所以，生產(chǎn)的

20、批量化是隨著專業(yè)化水平的提高而發(fā)展的。生產(chǎn)批量化不等于品種的單一化，相反，由于人們消費(fèi)水平的提高，對(duì)產(chǎn)品品種和花色提出了更高的要求。在基礎(chǔ)零部件推行標(biāo)準(zhǔn)化的前提下，產(chǎn)品的外觀、功能呈多樣化發(fā)展趨勢(shì)。適應(yīng)這種多品種的要求，柔性生產(chǎn)線開始誕生并迅速發(fā)展，它可以在一條生產(chǎn)線上生產(chǎn)一大類的多品種的產(chǎn)品。 </p><p>　?。?）技術(shù)裝備向智能化、高效率的機(jī)器體系方向發(fā)展</p><p>　　現(xiàn)

21、代科學(xué)技術(shù)，特別是微電子技術(shù)的發(fā)展，使生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制成為可能。在原有的機(jī)械設(shè)備上，增加微處理器、傳統(tǒng)器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等自動(dòng)控制裝置，組成智能或部分智能化的機(jī)器體系，代替或部分代替過(guò)去的人工操作，使設(shè)備運(yùn)行的精度大大提高。用于各種動(dòng)力系統(tǒng)的控制，可以大大節(jié)省能源消耗；用于機(jī)械加工控制，可以大大提高產(chǎn)品質(zhì)量；用于管理和輔助設(shè)計(jì)，可以代替人腦的部分勞動(dòng)，大大提高工作效率。現(xiàn)代技術(shù)和制造工藝的進(jìn)步，能夠生產(chǎn)出一些大型化、超大型化的生產(chǎn)

22、設(shè)備，從而大大提高了設(shè)備的效率，改善了各種經(jīng)濟(jì)技術(shù)參數(shù)，減少了設(shè)備的重量和占地面積，降低了能耗?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和系統(tǒng)集成技術(shù)的出現(xiàn)，使傳統(tǒng)工業(yè)中的產(chǎn)品研制開發(fā)過(guò)程發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變。</p><p>　　由此可知在追求最大的利益及最高的效率的前提下，流水線生產(chǎn)和工業(yè)控制的自動(dòng)化技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)中越來(lái)越受到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　壓縮機(jī)消聲器是一種密封的塑料殼體，在殼體內(nèi)部通過(guò)空氣

23、流通渠道的變化而實(shí)現(xiàn)消除壓縮空氣噪聲的作用。塑料殼體是由兩部分組成，后經(jīng)過(guò)超聲波焊接機(jī)焊接在一起，焊接前必須對(duì)殼體進(jìn)行必要的除塵，否則會(huì)因?yàn)闅んw內(nèi)部有粉塵造成管路堵塞。除塵系統(tǒng)的工藝流程是：一個(gè)較大功率的風(fēng)機(jī)工作于吸塵管道的一端，該管道和除塵器是相連的，在另一端除塵氣體被吸入管道中，在除塵器中被除塵袋過(guò)濾，粉塵等微小顆粒不能透過(guò)布袋而被吸附到除塵過(guò)濾介質(zhì)中從而達(dá)到除塵效果[1]。然而目前除塵系統(tǒng)普遍存在成本高、效率低、運(yùn)行不穩(wěn)定等問(wèn)題，

24、并且現(xiàn)在一般的壓縮機(jī)消聲器生產(chǎn)過(guò)程中的除塵環(huán)節(jié)多是人工操作，由工人手工對(duì)物件進(jìn)行除塵，這樣在整個(gè)除塵過(guò)程中難以避免工人會(huì)與粉塵積灰接觸，從而帶來(lái)二次污染[2]，這樣就難以達(dá)到徹底的除塵效果。因此如果除塵都靠人工來(lái)實(shí)行，不但需要大量的人力，而且難以保證除塵的效果。</p><p>　　本課題針對(duì)消聲器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及消聲器內(nèi)部粉塵的狀態(tài)，設(shè)計(jì)一套自動(dòng)除塵控制系統(tǒng), 采用PLC控制器，減速電機(jī)為流水線驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)變頻

25、器調(diào)速，流水線上設(shè)置器件探測(cè)器，探測(cè)到物料后自動(dòng)啟動(dòng)吹氣進(jìn)行除塵，一條流水線上共設(shè)4個(gè)除塵工位，去除的粉塵再通過(guò)一個(gè)收集裝置進(jìn)行有效的收集。這套設(shè)備將大大提高消聲器生產(chǎn)過(guò)程中的除塵效率和效果，并且由于采用PLC電控柜來(lái)控制這個(gè)流水線，將節(jié)約很大的占地空間，并且更能適應(yīng)運(yùn)行的環(huán)境和保障生產(chǎn)操作人員的安全。</p><p>　　1.2 相關(guān)研究的最新成果及動(dòng)態(tài) </p><p>　　與傳統(tǒng)的消

26、聲器除塵系統(tǒng)相比，自動(dòng)除塵系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)越性，同樣地，它也存在很大的發(fā)展空間。</p><p>　　1.2.1 生產(chǎn)流水線的的廣泛應(yīng)用</p><p>　　流水線技術(shù)誕生于第二次工業(yè)革命時(shí)期，它是生產(chǎn)組織的一種形式，即把生產(chǎn)過(guò)程劃分為在時(shí)間上相等或成倍比的若干工序，并將其分別固定于按工藝過(guò)程順序排列的各工作地，勞動(dòng)對(duì)象按一定的節(jié)拍或速度，順次流過(guò)各工作地進(jìn)行加工。對(duì)不能或不便移動(dòng)的操作

27、對(duì)象（如建筑物，大型船舶，大型機(jī)器及其部件），也可由執(zhí)行各工序的工人，按規(guī)定速度在勞動(dòng)對(duì)象上順序連續(xù)進(jìn)行各工序加工。按照輸送系列產(chǎn)品大體可以分為：皮帶流水線、板鏈線、倍數(shù)鏈線、插件線、網(wǎng)帶線、懸掛線及滾筒流水線這七類流水線。一般包括牽引件、承載構(gòu)件、驅(qū)動(dòng)裝置、張緊裝置、改向裝置和支承件等。流水線輸送能力大，運(yùn)距長(zhǎng)，還可在輸送過(guò)程中同時(shí)完成若干工藝操作，并且由于每一道工序都由特定的人去完成，一步一步加工，每個(gè)工人只需做同樣的工作，大大降低

28、了對(duì)工人的技術(shù)要求，提高了工作效率，所以在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的流水線部分越來(lái)越趨向無(wú)人化和自動(dòng)化，通過(guò)PC或PLC控制器結(jié)合電機(jī)，變頻器等器件來(lái)達(dá)到自動(dòng)控制效果。從而實(shí)現(xiàn)一人或少人控制整條生產(chǎn)流水線的的目標(biāo)。</p><p>　　1.2.2 控制系統(tǒng)的自動(dòng)化</p><p>　　工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)是一種運(yùn)用控制理論、儀器儀表、計(jì)算機(jī)和其它信息技術(shù)，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)

29、程實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性技術(shù)，主要包括工業(yè)自動(dòng)化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)作為20世紀(jì)現(xiàn)代制造領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，主要解決生產(chǎn)效率與一致性問(wèn)題。雖然自動(dòng)化系統(tǒng)本身并不直接創(chuàng)造效益，但它對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程有明顯的提升作用。我國(guó)工業(yè)控制自動(dòng)化的發(fā)展道路，大多是在引進(jìn)成套設(shè)備的同時(shí)進(jìn)行消化吸收，然后進(jìn)行二次開發(fā)和應(yīng)用。目前我國(guó)工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和

30、應(yīng)用都有了很大的發(fā)展，我國(guó)工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)形成。目前，工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。</p><p>　　1.2.3 以工業(yè)PC為基礎(chǔ)的低成本工業(yè)控制自動(dòng)化成為主流</p><p>　　眾所周知，從20世紀(jì)60年代開始，西方國(guó)家就依靠技術(shù)進(jìn)步（即新設(shè)備、新工藝以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用）開始對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)進(jìn)行改造，使工業(yè)得到飛速發(fā)展。20世紀(jì)末世界上最大的變化就是全球市場(chǎng)

31、的形成。全球市場(chǎng)導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)空前激烈，促使企業(yè)必須加快新產(chǎn)品投放市場(chǎng)時(shí)間（Time to Market）、改善質(zhì)量（Quality）、降低成本（Cost）以及完善服務(wù)體系（Service），這就是企業(yè)的T.Q.C.S.。雖然計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）結(jié)合信息集成和系統(tǒng)集成，追求更完善的T.Q.C.S.，使企業(yè)實(shí)現(xiàn)“在正確的時(shí)間，將正確的信息以正確的方式傳給正確的人，以便作出正確的決策”，即“五個(gè)正確”。然而這種自動(dòng)化需要投入大量的資金，

32、是一種高投資、高效益同時(shí)是高風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)展模式，很難為大多數(shù)中小企業(yè)所采用。在我國(guó)，中小型企業(yè)以及準(zhǔn)大型企業(yè)走的還是低成本工業(yè)控制自動(dòng)化的道路。工業(yè)控制自動(dòng)化主要包含三個(gè)層次，從下往上依次是基礎(chǔ)自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化和管理自動(dòng)化，其核心是基礎(chǔ)自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化。</p><p>　　傳統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)，基礎(chǔ)自動(dòng)化部分基本被PLC和DCS所壟斷，過(guò)程自動(dòng)化和管理自動(dòng)化部分主要是由各種進(jìn)口的過(guò)程計(jì)算機(jī)或小型機(jī)組成，其硬件、系統(tǒng)

33、軟件和應(yīng)用軟件的價(jià)格之高令眾多企業(yè)望而卻步。</p><p>　　20世紀(jì)90年代以來(lái)，由于PC-based的工業(yè)計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱工業(yè)PC）的發(fā)展，以工業(yè)PC、I/O裝置、監(jiān)控裝置、控制網(wǎng)絡(luò)組成的PC-based的自動(dòng)化系統(tǒng)得到了迅速普及，成為實(shí)現(xiàn)低成本工業(yè)自動(dòng)化的重要途徑。我國(guó)重慶鋼鐵公司這樣的大企業(yè)的幾乎全部大型加熱爐，也拆除了原來(lái)DCS或單回路數(shù)字式調(diào)節(jié)器，而改用工業(yè)PC來(lái)組成控制系統(tǒng)，并采用模糊控制算法，獲得

34、了良好效果。由于基于PC的控制器被證明可以像PLC一樣可靠，并且被操作和維護(hù)人員接受，所以，一個(gè)接一個(gè)的制造商至少在部分生產(chǎn)中正在采用PC控制方案。基于PC的控制系統(tǒng)易于安裝和使用，有高級(jí)的診斷功能，為系統(tǒng)集成商提供了更靈活的選擇，而且從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看，PC控制系統(tǒng)維護(hù)成本更低，因此越來(lái)越得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　1.2.4 PLC在向微型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC化和開放性方向發(fā)展 </p><

35、;p>　　長(zhǎng)期以來(lái)，PLC始終處于工業(yè)控制自動(dòng)化領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供非常可靠的控制方案，與DCS和工業(yè)PC形成了三足鼎立之勢(shì)。同時(shí)，PLC也承受著來(lái)自其它技術(shù)產(chǎn)品的沖擊，尤其是工業(yè)PC所帶來(lái)的沖擊。目前，全世界PLC生產(chǎn)廠家約200家，生產(chǎn)300多種產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)PLC市場(chǎng)仍以國(guó)外產(chǎn)品為主，如美國(guó)的AB通用電氣、莫迪康公司，日本的三菱、富士、歐姆龍、松下電工，德國(guó)的西門子，法國(guó)的TE斯耐德公司，韓國(guó)的三星、LG

36、公司等的產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)PLC生產(chǎn)廠家約有三十家，但都沒有形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，可以說(shuō)PLC在我國(guó)尚未形成制造產(chǎn)業(yè)化。在PLC應(yīng)用方面，我國(guó)是很活躍的，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。</p><p>　　現(xiàn)在PLC的特點(diǎn)及技術(shù)發(fā)展方向：</p><p>　?。?）產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展大：I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲(chǔ)器、掃描高速化

37、、小：由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。</p><p>　　（2）PLC在閉環(huán)過(guò)程控制中的應(yīng)用日益廣泛。</p><p>　?。?）不斷加強(qiáng)通訊功能。</p><p>　?。?） 新器件和模塊不斷推出。高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM和RAM的智能I/O模塊、高速技術(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專用模

38、塊。</p><p>　?。?）編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語(yǔ)言趨向標(biāo)準(zhǔn)化。有各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng)。</p><p>　　（6）發(fā)展容錯(cuò)技術(shù)。采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式、</p><p>　?。?）追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p>　　1.2

39、.5 DCS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)面向測(cè)控管一體化</p><p>　　集散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）問(wèn)世于1975年，生產(chǎn)廠家主要集中在美、日、德等國(guó)。我國(guó)從70年代中后期起，首先由大型進(jìn)口設(shè)備成套中引入國(guó)外的DCS，首批有化纖、乙烯、化肥等進(jìn)口項(xiàng)目。當(dāng)時(shí)，我國(guó)主要行業(yè)（如電力、石化、建材和冶金等）的DCS基本全部進(jìn)口。80年代初期在引進(jìn)、消化和吸收的同時(shí)，開始了研制國(guó)產(chǎn)化DC

40、S的技術(shù)攻關(guān)。到如今DCS在國(guó)內(nèi)已經(jīng)得到了極大的發(fā)展，尤其是在石化行業(yè)和電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。而小型化、多樣化、PC化和開放性是現(xiàn)有DCS發(fā)展的主要方向。目前小型DCS所占有的市場(chǎng)，已逐步與PLC、工業(yè)PC、FCS共享。今后小型DCS可能首先與這三種系統(tǒng)融合，而且“軟DCS”技術(shù)將首先在小型DCS中得到發(fā)展。PC-based控制將更加廣泛地應(yīng)用于中小規(guī)模的過(guò)程控制，各DCS廠商也將紛紛推出基于工業(yè)PC的小型DCS系統(tǒng)。開放性的DCS

41、系統(tǒng)將同時(shí)向上和向下雙向延伸，使來(lái)自生產(chǎn)過(guò)程的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)在整個(gè)企業(yè)內(nèi)部自由流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與控制技術(shù)的無(wú)縫連接，向測(cè)控管一體化方向發(fā)展。</p><p>　　1.2.6 控制系統(tǒng)向現(xiàn)場(chǎng)總線（FCS）方向發(fā)展</p><p>　　由于3C（Computer、Control、Communication）技術(shù)的發(fā)展，過(guò)程控制系統(tǒng)將由DCS發(fā)展到FCS（Fieldbus Control Syst

42、em）。FCS可以將PID控制徹底分散到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（Field Device）中?；诂F(xiàn)場(chǎng)總線的FCS又是全分散、全數(shù)字化、全開放和可互操作的新一代生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)，它將取代現(xiàn)場(chǎng)一對(duì)一模擬信號(hào)線，給傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)帶來(lái)革命性的變化。</p><p>　　1.2.7 儀器儀表技術(shù)趨向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化</p><p>　　儀器儀表技術(shù)的發(fā)展由來(lái)已久，經(jīng)過(guò)這五六十

43、年的發(fā)展，儀器儀表朝著越來(lái)越智能化方向發(fā)展，虛擬技術(shù)的迅速發(fā)展，使測(cè)控設(shè)備PC化，網(wǎng)絡(luò)化。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)也得到了充分發(fā)展，儀器儀表的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，適應(yīng)性越來(lái)越強(qiáng)。</p><p>　　1.3 本課題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本課題針對(duì)自動(dòng)除塵的要求，設(shè)計(jì)一個(gè)合理有效的工藝流程，畫出工藝流程圖，確定每個(gè)電器控制的對(duì)象，選取合適的信號(hào)采樣點(diǎn)，并畫出整個(gè)電控的系統(tǒng)圖

44、包括電源、布線等。整個(gè)電氣控制系統(tǒng)本設(shè)計(jì)主要模塊為電機(jī)驅(qū)動(dòng)、吹氣吸塵模塊、計(jì)數(shù)傳感器模塊以及軟件方面控制界面、程序編寫。</p><p>　　本人負(fù)責(zé)這個(gè)設(shè)計(jì)的硬件部分，該電氣控制系統(tǒng)硬件需考慮到設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境及可靠性，需兼顧生產(chǎn)線操作人員的安全性，選擇合適的控制器，電機(jī)和變頻器來(lái)對(duì)生產(chǎn)流水線進(jìn)行控制。流水線上共設(shè)置4個(gè)除塵工位，并設(shè)置器件探測(cè)器，探測(cè)到物料后進(jìn)行自動(dòng)啟動(dòng)吹氣除塵。還需要考慮流水線的除靜電處理，去

45、除的粉塵還要進(jìn)行有效的收集，以免造成污染。</p><p>　　具體要完成的研究?jī)?nèi)容：</p><p>　　(1) 研究整個(gè)除塵生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要硬件設(shè)備構(gòu)成、系統(tǒng)控制要求分析、系統(tǒng)控制方案確立及系統(tǒng)的控制原理。</p><p>　　(2) PLC控制器、變頻器、調(diào)速電機(jī)等關(guān)鍵部位的選型</p><p>　　(3) 電氣系統(tǒng)框圖的設(shè)計(jì)及

46、整個(gè)電控布線</p><p>　　(4) 人機(jī)操作環(huán)境設(shè)計(jì)，包括操控、顯示和報(bào)警等功能的設(shè)計(jì)</p><p>　　第二章 自動(dòng)流水線系統(tǒng)簡(jiǎn)介</p><p>　　2.1 自動(dòng)流水線基本概念</p><p>　　在大量生產(chǎn)中，為了提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，不僅要求機(jī)床能自動(dòng)對(duì)工件加工，并且要求工件的裝卸，工件的工序間的輸

47、送，工序間加工精度的檢測(cè)，廢品的剔除等都能自動(dòng)的進(jìn)行。因此，把設(shè)備按工件的加工工序順序一次排列，用自動(dòng)輸送裝置將他們連成一個(gè)整體，并用控制系統(tǒng)將各個(gè)部分的動(dòng)作協(xié)調(diào)起來(lái)，使其按照規(guī)定的動(dòng)作自動(dòng)的進(jìn)行工作，這種自動(dòng)化的加工系統(tǒng)就稱為自動(dòng)化生產(chǎn)流水線[3]。</p><p>　　2.2 工業(yè)控制系統(tǒng)</p><p>　　2.2.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)</p><p>　　計(jì)算

48、機(jī)和被控對(duì)象兩大部分組成了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中，隨著控制對(duì)象、控制規(guī)律及所采用的控制器結(jié)構(gòu)的相異而存在很大的差別。自動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)變送裝置、控制器和執(zhí)行裝置來(lái)完成信號(hào)的傳遞、加工和比較這些基本功能。由于控制系統(tǒng)中的控制器從質(zhì)和量的方面決定了控制系統(tǒng)的性能和應(yīng)用范圍，因此具有很重要的作用。如果用計(jì)算機(jī)來(lái)代替控制器，就構(gòu)成了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，如果計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)，這就組成微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其框圖如圖2-1。計(jì)算機(jī)控

49、制系統(tǒng)也具有有開環(huán)和閉環(huán)兩種。</p><p>　　圖2-1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的原理圖</p><p>　　由于計(jì)算機(jī)擁有強(qiáng)大的計(jì)算能力、邏輯判斷能力和記憶等信息加工能力，控制系統(tǒng)引進(jìn)計(jì)算機(jī)后，只要運(yùn)合理用微處理器的相關(guān)指令，就能編出符合控制規(guī)律要求的程序。然后微處理器通過(guò)執(zhí)行這樣的程序，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)被控參數(shù)的控制。而在一般的控制系統(tǒng)中，由硬件電路來(lái)產(chǎn)生系統(tǒng)的控制規(guī)律。因此我們通過(guò)改變硬件電路

50、來(lái)改變系統(tǒng)的控制規(guī)律。而計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與之相比，控制規(guī)律的改變只要改變程序就可以了。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)的輸入和輸出都是以數(shù)字信號(hào)的方式表示，因此，在這樣的控制系統(tǒng)中需要A/D轉(zhuǎn)換器（將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)）以及D/A轉(zhuǎn)換器（將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)）。</p><p>　　計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過(guò)程從本質(zhì)上來(lái)看可以歸結(jié)為以下三個(gè)步驟：</p><p>　?。?） 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集對(duì)被控參

51、數(shù)的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測(cè)并輸入；</p><p>　　（2） 實(shí)時(shí)決策采集到的表征被空參數(shù)的狀態(tài)量進(jìn)行分析，并按已定的控制 規(guī)律決定進(jìn)一步的控制過(guò)程；</p><p>　?。?） 實(shí)時(shí)控制根據(jù)決策，適時(shí)地對(duì)控制機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào)</p><p>　　上面3個(gè)步驟不斷重復(fù)，使整個(gè)系統(tǒng)能按一定的動(dòng)態(tài)指標(biāo)進(jìn)行工作，并且對(duì)被控參數(shù)和設(shè)備本身出現(xiàn)的異常狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督并能及時(shí)的作出相應(yīng)

52、處理。</p><p>　　2.2.2 控制系統(tǒng)分類</p><p>　　計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)擁有很多種類，其命名的方法也不相同。根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求和復(fù)雜程度的不同，采用不同的控制方案。根據(jù)控制的目標(biāo)和應(yīng)用的特點(diǎn)的不同，可分為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。其中后面兩種應(yīng)用比較廣泛。</p><p&g

53、t;　　2.2.2.1 集散控制系統(tǒng)</p><p>　　集散控制系統(tǒng)(DCS，Distributed Control System)是以微處理器為基礎(chǔ)，在生產(chǎn)過(guò)程中利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中管理和分散控制的先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。由于早期開發(fā)的分散控制系統(tǒng)上具有分散式系統(tǒng)的特征，國(guó)外也稱這類系統(tǒng)為分散控制系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)也有人稱為分散型控制系統(tǒng)，或者是分布式控制系統(tǒng)。DCS隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)、圖形顯示技

54、術(shù)(CRT)的不斷進(jìn)步及相互滲透而產(chǎn)生．它是具有嶄新結(jié)構(gòu)體系和獨(dú)特技術(shù)風(fēng)格的新型自動(dòng)化系統(tǒng)，既不同于分散的儀表控制系統(tǒng)，也不同于集中式的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，而是在吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)。DCS通過(guò)把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)分散的過(guò)程控制裝置與各種操作管理機(jī)制有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，使其具有可靠的、先進(jìn)的控制性能；集中化的監(jiān)視、操作功能；強(qiáng)大的信息處理能力；強(qiáng)大的數(shù)據(jù)交換能力以及靈活的構(gòu)成方式，正因?yàn)榫哂猩鲜鰞?yōu)點(diǎn)，使其能夠適應(yīng)各類工業(yè)生產(chǎn)，滿足各種要

55、求。</p><p>　　2.2.2.2 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) </p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS，F(xiàn)ieldbus Control System)是DCS后出現(xiàn)的新一代分布式控制結(jié)構(gòu)。因?yàn)镈CS存在成本高和由于各廠商的產(chǎn)品通信標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一而造成的不能互聯(lián)等弱點(diǎn)，F(xiàn)CS基于DCS這一弱點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)，采用集管理、控制功能于一身的工作站與現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表的二層結(jié)構(gòu)模式，把原來(lái)DCS控制

56、站的功能分散到智能型現(xiàn)場(chǎng)儀表上去。每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀表(例如變送器)都將獨(dú)自作為一個(gè)智能節(jié)點(diǎn)，帶有CPU單元，能夠獨(dú)立完成測(cè)量、校正、調(diào)節(jié)、診斷等功能，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議把它們連在一起統(tǒng)一管理。這種分散控制模式相當(dāng)徹底獨(dú)立，能使總的系統(tǒng)更加可靠。</p><p>　　從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)總線是一種數(shù)字通信協(xié)議，是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的串行通信網(wǎng)絡(luò)。而FCS的核心正是現(xiàn)場(chǎng)總線，它將當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)

57、通信與管理的概念引入工業(yè)控制領(lǐng)域。FCS代表了今后工業(yè)控制體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的一種方向。</p><p>　　2.3 系統(tǒng)工藝流程分析</p><p>　　2.3.1 消聲器自動(dòng)除塵控制系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成</p><p>　　根據(jù)消聲器除塵過(guò)程，本生產(chǎn)線的主要設(shè)備或系統(tǒng)構(gòu)成包括傳送帶驅(qū)動(dòng)變速系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)，除靜電系統(tǒng)和計(jì)數(shù)系統(tǒng)等等，采用PLC控制器，減速電機(jī)變頻器調(diào)速，器件探

58、測(cè)器，空氣壓縮機(jī)等關(guān)鍵器件。 </p><p>　　圖2-2 生產(chǎn)線總體組成框圖 </p><p>　　2.3.2 消聲器自動(dòng)除塵控制系統(tǒng)的工藝流程 </p><p>　　消聲器自動(dòng)除塵控制系統(tǒng)生產(chǎn)線工藝流程如圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3 消聲器自動(dòng)除塵系統(tǒng)生產(chǎn)線工藝流程</p><p>

59、;　　第三章 自動(dòng)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 系統(tǒng)控制方案確定</p><p>　　集散控制系統(tǒng)(DCS：Total Distributed Control System)是以微處理器為基礎(chǔ)的集中分散型控制系統(tǒng)。特點(diǎn)是集中管理和分散控制相結(jié)合，與模擬電動(dòng)儀表相比，具有連接方便、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大等明顯優(yōu)點(diǎn)；與計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)比較，具有操作監(jiān)督方便、危險(xiǎn)分散、功能分散等

60、明顯優(yōu)點(diǎn)。自20世紀(jì)70年代中期首次出現(xiàn)后，就一直占主導(dǎo)地位的控制系統(tǒng)框架?；贒CS的特點(diǎn)，一般用在石化、電力等大型工業(yè)過(guò)程控制的DCS不適合該消聲器自動(dòng)除塵生產(chǎn)線的自動(dòng)控制。</p><p>　　近年來(lái)，基于DCS而改進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS隨著控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，逐步占據(jù)重要地位?，F(xiàn)代工業(yè)中測(cè)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制和通信領(lǐng)域的結(jié)合應(yīng)用已經(jīng)成為主要發(fā)展趨勢(shì)，工業(yè)自動(dòng)化正朝著現(xiàn)場(chǎng)總線控制

61、系統(tǒng)方向發(fā)展?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS（Field bus Control System)的基礎(chǔ)是現(xiàn)場(chǎng)總線，通過(guò)一套標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，能夠把測(cè)控設(shè)備和控制系統(tǒng)完美結(jié)合在一起，從而使設(shè)備之間的操作性變的更加方便、快捷。</p><p>　　PLC和DCS都能夠?qū)崿F(xiàn)較高的可靠性，但是DCS的價(jià)格太高，成本太大，一般用于規(guī)模比較大型的企業(yè)，因此排除DCS，而選用PLC。PLC控制系統(tǒng)不僅可以控制一臺(tái)或幾臺(tái)設(shè)備的生產(chǎn)線，還能

62、通過(guò)聯(lián)網(wǎng)組成工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，控制整個(gè)的設(shè)備運(yùn)行。隨著通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC的通信和聯(lián)網(wǎng)能力也不斷加強(qiáng)，很多PLC能夠支持大多數(shù)廠家的通信協(xié)議和通信標(biāo)準(zhǔn)，如現(xiàn)場(chǎng)總線。PLC的通信功能日趨完善，為用戶減少了很多通信編程方面的負(fù)擔(dān)，用戶只需在組成系統(tǒng)時(shí)作一些硬件或軟件的初始化設(shè)置就能使設(shè)備之間的通信能夠自動(dòng)周期性地進(jìn)行，不再需要為通信編程。</p><p>　　該消聲器自動(dòng)除塵生產(chǎn)線的控制規(guī)模為中小型規(guī)模

63、，主要是為了實(shí)現(xiàn)流水線作業(yè)，消聲器器件到達(dá)每個(gè)工位執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。利用中小型PLC就可以實(shí)現(xiàn)可靠、穩(wěn)定的自動(dòng)控制系統(tǒng)。整個(gè)控制系統(tǒng)的成本較低，但功能強(qiáng)大，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也比較容易。利用PLC可以對(duì)生產(chǎn)線大量開關(guān)量進(jìn)行控制，利用通用的通信協(xié)議和通信標(biāo)準(zhǔn)對(duì)變頻器等設(shè)備進(jìn)行通信控制。因此，本課題選用PLC控制方案對(duì)該生產(chǎn)線進(jìn)行自動(dòng)控制。</p><p>　　3.2 系統(tǒng)控制原理分析</p><p>　

64、　如果一個(gè)控制系統(tǒng)可以分解成幾個(gè)獨(dú)立的控制動(dòng)作，且這些動(dòng)作必須嚴(yán)格按照一定的先后次序執(zhí)行才能保證生產(chǎn)過(guò)程的歪常運(yùn)行，這樣的控制系統(tǒng)稱為順序控制系統(tǒng)，也稱為步進(jìn)控制系統(tǒng)。其控制總是一步一步按順序進(jìn)行。在工業(yè)控制領(lǐng)域中，順序控制系統(tǒng)的應(yīng)用很廣，尤其在機(jī)械行業(yè)，幾乎無(wú)例外地利用順序控制來(lái)實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)循環(huán)。 </p><p>　　在消聲器自動(dòng)除塵生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)中，每個(gè)工位的控制是相對(duì)獨(dú)立的，但是必須按照一定的

65、先后順序才能完成器件的最終除塵，如除塵系統(tǒng)中的吹氣的控制必須在物料檢測(cè)系統(tǒng)完成之后方可進(jìn)行。每個(gè)工位的控制也都是按照順序執(zhí)行的，因此本控制系統(tǒng)屬于順序控制系統(tǒng)。</p><p>　　3.3 流水線自動(dòng)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求并針對(duì)消聲器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及消聲器內(nèi)部粉塵的狀態(tài)，設(shè)計(jì)一套基于

66、PLC的自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)流水線生產(chǎn)。由設(shè)計(jì)要求可知:</p><p>　　首先，我們需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)帶的控制以載動(dòng)物料至除塵工作區(qū)；</p><p>　　然后，通過(guò)檢測(cè)傳感器檢測(cè)到物料的到來(lái)從而啟動(dòng)除塵工作區(qū)中空氣壓縮機(jī)的啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的吹氣；</p><p>　　接著，當(dāng)物料除塵完畢后傳送帶將物料傳送至計(jì)數(shù)傳感器開始計(jì)數(shù)；最后，物料計(jì)數(shù)完成后由傳送帶

67、送至倉(cāng)庫(kù)箱，當(dāng)計(jì)數(shù)滿100時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，通知更換倉(cāng)庫(kù)箱。</p><p>　　因此為滿足以上功能，通過(guò)研究分析系統(tǒng)以減速電機(jī)為流水線驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)變頻器調(diào)速，流水線上設(shè)置檢測(cè)傳感器，探測(cè)到物料后自動(dòng)啟動(dòng)吹氣進(jìn)行除塵，一條流水線上共設(shè)4個(gè)除塵工位，去除的粉塵再通過(guò)一個(gè)收集裝置進(jìn)行有效的收集，流水線末端設(shè)置計(jì)數(shù)傳感器來(lái)計(jì)數(shù)報(bào)警。整個(gè)流程通過(guò)PLC編程控制，從而實(shí)現(xiàn)流水線的自動(dòng)控制。</p><p&

68、gt;　　結(jié)合軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)總的流程圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 自動(dòng)流水線總流程圖</p><p>　　3.3.2 流水線自動(dòng)控制系統(tǒng)示意圖</p><p>　　圖3-2 消聲器自動(dòng)除塵系統(tǒng)生產(chǎn)線整體示意圖</p><p>　　整體的流水線如上圖所示，當(dāng)電箱中的開關(guān)合上送電后，通過(guò)PLC自動(dòng)控制，電機(jī)M啟動(dòng)并帶動(dòng)整條流水

69、線穩(wěn)定運(yùn)行，與此同時(shí)，氣刀A開始動(dòng)作，并且工業(yè)吸塵器也開始工作吸塵。</p><p>　　當(dāng)產(chǎn)品在傳送帶上被送到檢測(cè)器旁邊時(shí)候，檢測(cè)器會(huì)感應(yīng)到，從而把信號(hào)輸送到PLC，PLC自動(dòng)啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)，通過(guò)控制電磁閥來(lái)使高壓噴嘴開始吹氣（電磁閥是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備，用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥是用電磁的效應(yīng)進(jìn)行控制，主要的控制方式由繼電器控制。這樣，電磁閥可以配合不同的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期

70、的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證），把產(chǎn)品表面的灰塵吹去，灰塵經(jīng)過(guò)工業(yè)吸塵器被吸走，從而吹氣除塵工序完成。</p><p>　　產(chǎn)品在除塵完畢后繼續(xù)被傳送帶送走，當(dāng)?shù)竭_(dá)傳送帶尾段時(shí)候，有一個(gè)計(jì)數(shù)傳感器，紅外會(huì)自動(dòng)檢測(cè)到產(chǎn)品經(jīng)過(guò)，進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到100的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，表示倉(cāng)庫(kù)中數(shù)量達(dá)100，請(qǐng)注意更換物料箱。</p><p>　　第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</

71、p><p>　　構(gòu)造自動(dòng)化控制裝置時(shí)，有兩種做法：</p><p>　　（1）自主開發(fā)控制裝置，即按要求從頭到尾制造控制器。這項(xiàng)工作難度太大，對(duì)從事這項(xiàng)工作的人員要求太高，對(duì)于現(xiàn)在的我還無(wú)法完成。</p><p>　?。?）通過(guò)成品構(gòu)造控制系統(tǒng)。這項(xiàng)工作相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易。對(duì)于本次設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，可以首選現(xiàn)成的PLC裝置，以加快設(shè)計(jì)研制進(jìn)程，大大減少系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的工作量。P

72、LC有十幾種品牌幾十種系列可供選擇，通過(guò)比較選型來(lái)確定。這些相關(guān)模塊產(chǎn)品都已經(jīng)嚴(yán)格測(cè)試過(guò)，并且能夠提供各種軟硬件接口，包括相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序等。這些模板模塊產(chǎn)品只要總線標(biāo)準(zhǔn)一致，買回后插入相應(yīng)空槽即可運(yùn)行，構(gòu)成系統(tǒng)極為方便?；谝陨系目紤]，我們的硬件設(shè)計(jì)主要是對(duì)各種產(chǎn)品、模塊的選型。</p><p>　　4.1 PLC的選型</p><p>　　4.1.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)</p>

73、<p>　　PLC即可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，綜合了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、通訊等現(xiàn)代科技的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算數(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字量、模擬量的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC系統(tǒng)主要由中央處理單元(CPU模塊)

74、、信號(hào)輸入／輸出模塊、電源和編程器等部分組成，如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 PLC系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　PLC的基本結(jié)構(gòu)：</b></p><p><b>　?。?）電源 </b></p><p>　　PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個(gè)

75、良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此PLC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>　　（2）中央處理單元(CPU) 　　</p><p>　　中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC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、

76、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)PLC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。近年來(lái)為了進(jìn)一步提高PLC的

77、可靠性，對(duì)大型PLC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>　?。?） 存儲(chǔ)器 　　</p><p>　　存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。 　　</p><p>　　存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。 　　</p><p>　?。?）輸入

78、輸出接口電路 　　</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PLC與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道。 　　</p><p>　　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PLC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>　?。?）功能模塊 　　如計(jì)數(shù)、定位等功能

79、模塊。 　　</p><p>　?。?）通信模塊 　　如以太網(wǎng)、RS485、Profibus-DP通訊模塊等。</p><p>　　PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　PLC的主要特點(diǎn)如下：</p>

80、<p>　　1) 用內(nèi)部已定義的各種輔助繼電器代替機(jī)械觸點(diǎn)繼電器，通過(guò)軟件編程方式用內(nèi)部邏輯關(guān)系代替實(shí)際的硬件連接導(dǎo)線，這些內(nèi)部繼電器的節(jié)點(diǎn)變位時(shí)間可理想化地認(rèn)為等于零，因此只需考慮它的0-1狀態(tài)而無(wú)需考慮傳統(tǒng)繼電器所固有的返回系數(shù)。</p><p>　　2) 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，適用于復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境。</p><p>　　3) 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)，易于與工業(yè)控制

81、系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能。</p><p>　　4) 易學(xué)易用，照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制采用簡(jiǎn)單指令形式，是用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)。</p><p>　　4.1.2 PLC的主要應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>　　由于PLC自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)控制中PLC已得到了廣泛的應(yīng)用，包括機(jī)械、冶金、化工、電力、運(yùn)輸、建筑

82、等眾多領(lǐng)域，應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。PLC主要應(yīng)用領(lǐng)域包括以下幾個(gè)方面： </p><p><b>　　(1) 邏輯控制</b></p><p>　　邏輯控制是PLC最基本的應(yīng)用，它可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制裝置，如機(jī)床電氣控制、各種電機(jī)控制等，可實(shí)現(xiàn)組合邏輯控制、定時(shí)控制和順序邏輯控制等功能。</p><p><b>　　運(yùn)動(dòng)控制<

83、;/b></p><p>　　PLC使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，可對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的位置、速度和加速度進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)單軸、雙軸和多軸位置控制，并使運(yùn)動(dòng)控制和順序控制功能有機(jī)結(jié)合在一起。</p><p><b>　　閉環(huán)過(guò)程控制</b></p><p>　　過(guò)程控制是對(duì)溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。PLC通過(guò)其模擬量I／O模

84、塊，及數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)運(yùn)算等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的閉環(huán)控制。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理等操作。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值進(jìn)行比較，也可以用通信功能傳送到其他智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?lt;/p><p><

85、b>　　通信聯(lián)網(wǎng)</b></p><p>　　PLC的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程I／O之間的通信、多臺(tái)PLC之間的通信、PLC與其他智能設(shè)備(如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置等)之間的通信。PLC與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散控制’’式的分布式控制系統(tǒng)。當(dāng)然，一些小型PLC只具有上述的部分功能’，但價(jià)格較低，而大型PLC具備的功能較為完善。</p><p>　　4.1

86、.3 PLC的工作過(guò)程</p><p>　　概括的講，PLC的工作方式是一個(gè)不斷循環(huán)的順序掃描工作方式．每一次掃描所用的時(shí)間稱為掃描周期。CPU從第一條指令開始，順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。PLC就是這樣周而復(fù)始地重復(fù)上述循環(huán)掃描的。其工作過(guò)程基本上分為“輸入采樣”、“程序執(zhí)行”、“輸出刷新”三部分。在輸入采樣階段，PLC首先掃描所有輸入端子，并將各輸入狀態(tài)存入內(nèi)

87、存中對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器，此時(shí)寄存器被刷新。接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段，根據(jù)梯形圖程序掃描原則，PLC按先左后右，先上后下的步序語(yǔ)句逐句掃描，遇到跳轉(zhuǎn)指令則跳轉(zhuǎn)，然后進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入輸出映像寄存器。最后進(jìn)行輸出刷新階段，在所有指令執(zhí)行完畢后輸出映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài) 在這時(shí)轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過(guò)一定方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載[6]。</p><p>　　4.1.4 PLC的選型</p>&

88、lt;p>　　近二十年來(lái)，可編程控制器的生產(chǎn)廠家在美、日、德等發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家中迅速增加，PLC的種類更為繁多。國(guó)外PLC的主要廠家及其主要產(chǎn)品列舉如下：</p><p>　?。?）美國(guó)通用電氣公司(GE公司)：SERIES、GE等系列。</p><p>　?。?）美國(guó)A．B：1746／1747／1756／1757／1761／1764／1769／1770／177l等。</p>

89、<p>　?。?）德國(guó)西門子公司(SIMENS)：SIMATIC S5、S7等系列。</p><p>　　（4）日本歐姆龍公司：OMRON C、CV、CQM1、CJ1、CS1、CP1H等系列。</p><p>　?。?）日本三菱電機(jī)公司：F、FX、A、K等系列。</p><p>　　各公司的產(chǎn)品在功能上有相同之處，也有各自的特點(diǎn)。據(jù)資料顯示，美國(guó)各公司

90、的產(chǎn)品功能琵較齊全，但在組成中、小系統(tǒng)時(shí)，價(jià)格比較高；歐洲的產(chǎn)品比較注重功能和價(jià)格的統(tǒng)一，特別是中型系統(tǒng)的性能價(jià)格比較好；日本各公司的產(chǎn)品模塊集成度較高，使整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)格較低，特別是小型PLC在價(jià)格上有優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　三菱FX2N系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。FX2N系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，還是相連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此，F(xiàn)X2N系列具有極高的性

91、價(jià)比。</p><p>　　圖4-2 FX2N系列PLC</p><p>　?。?）控制規(guī)模：16~256點(diǎn) 　　</p><p>　?。?）內(nèi)置8K容量的RAM存儲(chǔ)器，最大可以擴(kuò)展到16K 　　</p><p>　?。?）CPU運(yùn)算處理速度0.08μS/基本指令 　　</p><p>　　（4）在FX2N系列右側(cè)可連

92、接輸入輸出擴(kuò)展模塊和特殊功能模塊 　　</p><p>　?。?）基本單元內(nèi)置2軸獨(dú)立最高20kHz定位功能(晶體管輸出型） </p><p>　　FX2N系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列。由于FX2N系列具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為你的工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控

93、制能力。為大量實(shí)際應(yīng)用而開發(fā)的特殊功能 　　開發(fā)了各個(gè)范圍的特殊功能模塊以滿足不同的需要----模擬I/O，高速計(jì)數(shù)器。 　　定位控制達(dá)到16軸，脈沖串輸出或?yàn)镴和K型熱電偶或Pt傳感器開發(fā)了溫度模塊。對(duì)每一個(gè)FX2N主單元可配置總計(jì)達(dá)8個(gè)特殊功能模塊。網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信 連接到世界上最流行的開放式網(wǎng)絡(luò) CC-Link，Profibus Dp和DeviceNet或者采用傳感器層次的網(wǎng)絡(luò)解決您的通信需要。內(nèi)置式24V直流電源 24V、400m

94、A直流電源可用于外圍設(shè)備，如傳感器或其它元件?？焖贁嚅_端子塊，因?yàn)椴捎昧藘?yōu)良的可維護(hù)性快速斷開端子塊，即使接著電纜也可以更換單元。時(shí)鐘功能和小時(shí)表功能，在所有的FX2NPLC中都有實(shí)時(shí)時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)。時(shí)間設(shè)置和比較指令易于操作。小時(shí)表功能對(duì)過(guò)程跟蹤和機(jī)器維護(hù)提供了有價(jià)值的信息。持續(xù)掃描功能，為應(yīng)用所需求的持續(xù)掃描時(shí)間定義操</p><p>　　綜合考慮本系統(tǒng)規(guī)模大小、控制要求、性價(jià)比考慮以及本人對(duì)PLC的認(rèn)識(shí)，決定選用

95、FX2N系列可編程控制器。</p><p>　　4.1.5 FX2N系列PLC特性</p><p>　　4.1.5.1 FX2N系列PLC介紹</p><p>　　FX2N系列[7]PLC功能強(qiáng)、速度快、擴(kuò)展靈活，具有模塊化、緊湊的結(jié)構(gòu)。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到愿復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包

96、括電力設(shè)施、民用設(shè)施、機(jī)械、機(jī)床等領(lǐng)域。</p><p>　　FX2N系列具有極高的可靠性、極豐富的指令集、易予掌握、操作便捷、內(nèi)置豐富的集成功能、實(shí)時(shí)特性，強(qiáng)勁的通迅能力、豐富的擴(kuò)展模塊。FX2N系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論是在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。所以它具有極高的性價(jià)比。</p><p>　　FX2N系列可以根據(jù)對(duì)象的不同，可以選用不同的型號(hào)和不同數(shù)量的模塊，并可以將

97、這些模塊安裝在同一機(jī)架上。</p><p>　　4.1.5.2 FX2N系列PLC的工作原理</p><p>　　各種PLC都采用掃描工作方式，具體工作過(guò)程大同小異。FX2N系列PLC的工作過(guò)程：PLC上電后，首先進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入循環(huán)工作過(guò)程。一次循環(huán)過(guò)程可歸納為公共處理、程序執(zhí)行、掃描周期計(jì)算處理、I/O刷新和外設(shè)端口服務(wù)五個(gè)工作階段，一次循環(huán)所用的時(shí)間稱為一個(gè)工作周期(或掃描周期)

98、，其長(zhǎng)短與用戶程序的長(zhǎng)短以及PLC機(jī)本身性能有關(guān)，其數(shù)量級(jí)為ms級(jí)，典型值為幾十ms。各階段完成的任務(wù)如下：</p><p>　?。?）公共處理：復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器，進(jìn)行硬件檢查、用戶內(nèi)存檢查等。檢查正常后，方可進(jìn)行下面的操作。如果有異常情況，則根據(jù)錯(cuò)誤的嚴(yán)重程度發(fā)出報(bào)警或停止PLC運(yùn)行。</p><p>　　（2）程序執(zhí)行：在程序執(zhí)行階段，CPU按先左后右，先上后下的順序?qū)γ織l指令進(jìn)行解釋、

99、執(zhí)行，CPU從輸入映像寄存器(每個(gè)輸入繼電器對(duì)應(yīng)一個(gè)輸入映像寄存器，其通／斷狀態(tài)對(duì)應(yīng)I/O)和元件映像寄存器(即與各種內(nèi)部繼電器、輸出繼電器對(duì)應(yīng)的寄存器讀出各繼電器的狀態(tài)，根據(jù)用戶程序給出的邏輯關(guān)系進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再寫入元件映像寄存器中。</p><p>　?。?）掃描周期計(jì)算處理：若設(shè)定掃描周期為固定值，則進(jìn)入等待循環(huán)，直到該固定值到，再往下進(jìn)行。若設(shè)定掃描周期為不定的(即決定于用戶程序的長(zhǎng)短等，為不定值

100、)，則進(jìn)行掃描周期的計(jì)算。</p><p>　　（4）I/O刷新：在此階段，進(jìn)行I/O刷新。輸入刷新時(shí)，CPU從輸入電路中讀出各輸入點(diǎn)狀態(tài)，并將此狀態(tài)寫入輸入映像寄存器中：輸出刷新時(shí)，將輸出繼電器的元件映像寄存器的狀態(tài)(I/O)傳送到輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路隔離和功率放大，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。</p><p>　?。?）外設(shè)端口服務(wù)：完成與外設(shè)端口連接的外圍設(shè)備部編程器或通信適配器的通信處理。

101、</p><p>　　CPU從輸入電路的輸出端讀出各路狀態(tài)，并將其寫入輸入映像寄存器；在程序執(zhí)行階段，CPU從輸入映像寄存器和元件映像寄存器中讀出各繼電器的狀態(tài)，并根據(jù)此狀態(tài)執(zhí)行用戶程序，執(zhí)行結(jié)果再寫入元件映像寄存器中；在緊接著的下一個(gè)I/O刷新階段，將輸出映像寄存器的狀態(tài)寫入輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路傳遞到輸出端子，從而控制外接器件動(dòng)作。</p><p>　　PLC的循環(huán)掃描工作方式也為

102、PLC提供了一條死循環(huán)自診斷功能。PLC內(nèi)部設(shè)置了一個(gè)監(jiān)視定時(shí)器WDT，其定時(shí)時(shí)間可由用戶設(shè)置為大于用戶程序的掃描周期，PLC在每個(gè)掃描周期的公共處理階段將監(jiān)視定時(shí)器復(fù)位。正常情況下，監(jiān)視定時(shí)器不會(huì)動(dòng)作，如果由于CPU內(nèi)部故障使程序執(zhí)行進(jìn)入死循環(huán)，那么，掃描周期將超過(guò)監(jiān)視定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間，這時(shí)，監(jiān)視定時(shí)器動(dòng)作，運(yùn)行停止，以示用戶。</p><p>　　4.2 變頻器的選型</p><p>

103、　　4.2.1 變頻器的功用</p><p>　　變頻器的功用是將頻率固定(通常為工頻50az)的交流電(三相的或單相的)變換成頻率連續(xù)可調(diào)(多數(shù)為0～400Hz)的三相交流電源。</p><p>　　如圖4-4所示，變頻器的輸入端(R．S．T)接至頻率固定的三相交流電源，輸出端(U．V．W)輸出的是頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的三相交流電，接至電機(jī)。</p><p>

104、　　圖4-4 交-直-交變壓變頻器的框圖</p><p>　　4.2.2 變頻器控制的基本原理</p><p>　　根據(jù)電機(jī)學(xué)原理，交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式為：</p><p><b>　　(4—1)</b></p><p>　　式中：n為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：為同步轉(zhuǎn)速：f為電源頻率：P為電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)；S為轉(zhuǎn)差率。</p&g

105、t;<p>　　由上式可知，當(dāng)P和轉(zhuǎn)差率S不變時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與定子電源頻率f成正比，連續(xù)改變異步電機(jī)供電電源的頻率，則可連續(xù)平滑地調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 速。這就是變頻器的工作原理[8,9]。</p><p>　　通用型變頻器基本上采用V／F控制方式，即變頻器輸出電壓的頻率F和輸出電壓幅值U同時(shí)得到控制，并保證V／F的值恒定。工作時(shí)，變頻器主電路實(shí)現(xiàn)交流-直流-交流的變換過(guò)程，內(nèi)部微控制器根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定

106、信號(hào)調(diào)節(jié)PWM輸出頻率，它控制了MOSFET管的導(dǎo)通時(shí)間，改變主電路的輸出頻率，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速的目的。變頻器自帶有完善的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、過(guò)熱、過(guò)載等功能。當(dāng)電機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)等故障時(shí)，變頻器應(yīng)可靠跳閘，以保護(hù)電機(jī)。變頻器每次故障都有故障記憶，可將最新的故障記憶下來(lái)，以便運(yùn)行人員進(jìn)行故障分析。現(xiàn)在很多變頻器都帶有PID功能，接受速度傳感器信號(hào)，在變頻器內(nèi)部完成閉環(huán)控制功能。</p><p>　　變頻