畢業(yè)設(shè)計--利用p lc與變頻器實現(xiàn)多速度控制

1、<p>　　題目:利用P LC與變頻器實現(xiàn)多速度控制</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文主要介紹了本人與本組同學(xué)研究和設(shè)計基于可編程控制器的變頻調(diào)速系統(tǒng)的若干成果。在本次的設(shè)計中，我主要學(xué)習(xí)了電子感應(yīng)開關(guān)的電路設(shè)計，運算，校正，本文介紹了電子感應(yīng)開關(guān)的原理及應(yīng)用。經(jīng)過本次設(shè)計和研究，使我對所有器件有了新的認(rèn)識，尤其對P LC有

2、了更多的了解：P LC是能進(jìn)行行邏輯運算，順序運算，計時，計數(shù)，和算術(shù)運算等操作指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程的工業(yè)計算機(jī)。首先我們查閱各個器件的資料，先對其有個明確的認(rèn)識，然后通過老師的指點明白了整個系統(tǒng)的大概工作原理框圖后，通過學(xué)習(xí)資料與老師指點將硬件設(shè)備連接成功。</p><p>　　關(guān)鍵詞：P LC、變頻器</p><p><b>　

3、　目錄</b></p><p>　　第 1 章 設(shè)計綜述1</p><p>　　1.1 課題研究的背景1</p><p>　　1.2 開發(fā)環(huán)境的介紹2</p><p>　　1.3 課題的主要任務(wù)和論文的組織3</p><p>　　第 2 章 變頻器與P LC技術(shù)概要4</p><

4、;p>　　2.1 變頻器概述4</p><p>　　2.2 PLC 概述6</p><p>　　2.2.1 PLC 的特點7</p><p>　　2.2.2 PLC 控制的優(yōu)點8</p><p>　　2.3 異步電動機(jī)調(diào)速9</p><p>　　2.3.1 變頻調(diào)速方法9</p><

5、;p>　　第 3 章 RS—485 串行通訊11</p><p>　　3.1 RS—485 串行通訊的特點11</p><p>　　3.2 RS—485 串行接口標(biāo)準(zhǔn)11</p><p>　　3.3 RS—485 數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議12</p><p>　　第 4 章 系統(tǒng)的硬件開發(fā)16</p><p>　　

6、4.1 變頻器的選擇16</p><p>　　4.2 變頻器參數(shù)設(shè)置16</p><p>　　4.2.1 功能與參數(shù)范圍17</p><p>　　4.2.2 頻率給定功能18</p><p>　　4.2.3 具體參數(shù)設(shè)置20</p><p>　　4.3 PLC 的選擇21</p><p&

7、gt;　　4.3.1 PLC 的選擇21</p><p>　　4.3.2 I/O 點數(shù)的分配23</p><p>　　4.4 通信系統(tǒng)硬件組成23</p><p>　　4.5 硬件之間的連接25</p><p>　　4.5.1 變頻器和電機(jī)的距離確定電纜和布線方法25</p><p>　　4.5.2 PLC

8、 與輸入/輸出設(shè)備的連接26</p><p>　　第 5 章 系統(tǒng)的軟件開發(fā)第及系統(tǒng)的調(diào)試與實現(xiàn)28</p><p>　　5.1 RS -485 通信軟件的設(shè)計28</p><p>　　5.2 速度控制軟件的設(shè)計30</p><p>　　5.3系統(tǒng)的調(diào)試31</p><p>　　5.4 系統(tǒng)的實現(xiàn)34&l

9、t;/p><p>　　第 6 章 總結(jié)與展望37</p><p><b>　　6.1 總結(jié)37</b></p><p><b>　　6.2 展望37</b></p><p><b>　　致 謝38</b></p><p><b>　　參考文

10、獻(xiàn)39</b></p><p>　　第 1 章 設(shè)計綜述</p><p>　　1.1 課題研究的背景</p><p>　　眾所周知，所有的生產(chǎn)機(jī)械、運輸機(jī)械在傳動時都需要調(diào)速。首先，機(jī)械在起動時，根據(jù)不同的要求需要有不同的起動時間，這樣就要求有不同的起動速度相配合；其次，機(jī)械在停止時，由于轉(zhuǎn)動慣量的不等，所以自由停車時間也各不相同，為了達(dá)到人們所需求的

11、停車時間，就必須在停車時采取一些調(diào)速措施，以滿足對停車時間的要求；第三，機(jī)械在運行當(dāng)中，根據(jù)不同的情況也要求進(jìn)行調(diào)速。</p><p>　　如傳送帶在日常生產(chǎn)中是很常用的一種電力輸送工具，但是往往要求傳送帶在檢測到有物料時能夠迅速的啟動并運行，當(dāng)物料運到相應(yīng)的設(shè)備口時能準(zhǔn)確的停止，對物料進(jìn)行加工處理，期間傳送帶要根據(jù)加工要求以各種速度運行或者快速返回，最后還需要可靠停車。</p><p>

12、　　傳統(tǒng)的電動機(jī)一般有單一速度、雙速、三速等，但是一個電機(jī)的各種速度值是固定的，使電動機(jī)在變速時會有明顯的沖撞，因為它不能完成各種速度之間的無級變化。當(dāng)傳感器檢測到信號時電機(jī)啟動或者停止往往有滯后現(xiàn)象，使物料不能按照指定的位置啟、停，給生產(chǎn)帶來了難以避免的誤差。</p><p>　　P LC 控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)的工業(yè)控制相比，它吸收了微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的最新成果，得到了更新的發(fā)展。P LC 控制系統(tǒng)適用于各種普通

13、的電動機(jī)，是以應(yīng)用為中心、計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、輔助特定設(shè)備高質(zhì)量的完成電動機(jī)對各種速度的要求。而變頻器可以很容易改變電動機(jī)的速度，且具有精度高、穩(wěn)定性好、可靠性高、存儲容量大、靈活性好等特點。將變頻器和 P LC 兩者運用 RS -485 通訊使其相結(jié)合，可以充分發(fā)揮兩者的憂點，具有良好的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。</p><p>　　若把 P LC 程序中所需要的多種速度輸出到變頻器，然后通過變頻器的參數(shù)變換實現(xiàn)迅速、

14、可靠的對電動機(jī)多種速度控制，則可以解決傳統(tǒng)電動機(jī)的速度單一和不能準(zhǔn)確可靠啟動、停止等問題和不足。而在變頻器和 P LC之間運用 RS -485 通訊可以很容易和方便把兩者相連接起來，而且 RS -485 還具有抗干擾能力強、傳輸速率高、傳輸距離遠(yuǎn)且造價低廉的優(yōu)點。變頻器和 P LC 之間的組合，變頻器在該系統(tǒng)中所起的作用就是對籠型異步電動機(jī)進(jìn)行無級調(diào)速。P LC在該系統(tǒng)中所起的作用是對系統(tǒng)進(jìn)行自動控制。只要計算出 P LC所需要多種速度

15、、大小、時間的要求和變頻器的頻率控制相結(jié)合就可以完成，如啟動速度和時間，低速、高速、剎車時間等。</p><p>　　本課題即是在這種背景下，對電動機(jī)特性和變頻器系統(tǒng)及 P LC 系統(tǒng)進(jìn)行硬件及軟件的研究、分析和設(shè)計，并給出一套完整的解決方案，實現(xiàn)對一臺電動機(jī)的起動、停止、變速等多種速度要求。</p><p>　　1.2 開發(fā)環(huán)境的介紹</p><p>　　本系統(tǒng)的

16、開發(fā)環(huán)境由硬件環(huán)境與軟件環(huán)境兩部分組成。</p><p>　　其中硬件開發(fā)環(huán)境采用了亞龍 YL——235A 型光機(jī)電一體化實訓(xùn)考核裝置。它包含了三菱P LC主機(jī)、三菱變頻器、皮帶輸送機(jī)部件、電動機(jī)、電源、按鈕、氣管、P LC 編程線纜、計算機(jī)、鍵盤。硬件開發(fā)環(huán)境見圖1— 1。</p><p>　　圖 1- 1 系統(tǒng)硬件開發(fā)環(huán)境</p><p>　　軟件開發(fā)環(huán)境為對

17、應(yīng)的 P LC 編程環(huán)境。它提供了一套完備的面向變頻器和電動機(jī)的開發(fā)和調(diào)試工具，包含編程器、編譯器、連接器、轉(zhuǎn)換器、調(diào)試器。配合變頻器和電動機(jī)可以完善直接的在線調(diào)試。軟件開發(fā)環(huán)境主界面見圖1－2。</p><p>　　圖 1-2 P LC 編程主界面</p><p>　　1.3 課題的主要任務(wù)和論文的組織</p><p>　　課題研究的主要內(nèi)容是以電腦和鍵盤對三菱

18、P LC進(jìn)行編程，通過 RS -485 連接三菱變頻器，根據(jù) P LC和變頻器的通信協(xié)議，用程序控制變頻器工作；根據(jù)變頻器的的多種頻率變化改變電動機(jī)的多種速度控制；電動機(jī)通過聯(lián)軸器和傳送帶軸相連使傳送帶實現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、起動、停止、加速、減速等多種速度變化。</p><p>　　重點研究內(nèi)容主要有：</p><p>　　·電動機(jī)調(diào)速機(jī)械特性和調(diào)速原理；</p><

19、;p>　　·變頻器基本形式和調(diào)速原理；</p><p>　　·P LC 的特點和工作原理；</p><p>　　·P LC 和變頻器之間的連接方法和通信協(xié)議；</p><p>　　第 2 章 變頻器與P LC技術(shù)概要</p><p><b>　　2.1 變頻器概述</b></p&

20、gt;<p><b>　　一、變頻器的組成</b></p><p>　　異步電動機(jī)用變頻器調(diào)速運轉(zhuǎn)時通常由變頻器主電路給異步電動機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源，此電源輸出的電壓或電流及頻率，由控制回路的控制指令進(jìn)行控制。而控制指令則根據(jù)外部的運轉(zhuǎn)指令進(jìn)行運算獲得。對于需要更精密速度或快速響應(yīng)的場合，運算還應(yīng)包含由變頻器主電路和傳動系統(tǒng)檢測出來的信號和保護(hù)電路信號，即防止因變頻器主電路的過電

21、壓、過電流引起的損壞外，還應(yīng)保護(hù)異步電動機(jī)及傳動系統(tǒng)等。</p><p><b>　　1、主電路</b></p><p>　　給異步電動機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，稱為主電路。主電路由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在整流和逆變時產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。另外，異步電動機(jī)需要制動時，有時要附加“

22、轉(zhuǎn)動回路”。</p><p><b>　　2、控制回路</b></p><p>　　給異步電動機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號的回路，稱為控制電路。控制電路由以下電路組成，頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓/電流檢測電路”，電動機(jī)的“速度檢測電路”，將運算電路的控制信號進(jìn)行放大的“驅(qū)動電路”，以及逆變器和電動機(jī)的“保護(hù)電路”。</p>

23、<p><b>　　二、變頻原理</b></p><p>　　在交—直—交變頻調(diào)速系統(tǒng)中，變頻器有 3 種主要結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　1、用可控整流器調(diào)壓如圖 2- 1，這種裝置結(jié)構(gòu)簡單，控制方便。但是，由于輸入環(huán)節(jié)采用可控整流器，當(dāng)電壓或轉(zhuǎn)速調(diào)得較低時，電網(wǎng)端的功率因數(shù)較低；輸出環(huán)節(jié)多采用由功率開關(guān)元件組成的三相六拍逆變器（每周換流 6 次），輸出

24、的諧波較大，這是該種調(diào)壓控制方法的缺點。</p><p>　　圖2-1 整流電流</p><p>　　2、用不可控整流器整流，斬波器調(diào)壓如圖 2-2，這種調(diào)壓控制方法是在主回路增設(shè)的斬波器上用脈寬調(diào)壓，而整流環(huán)節(jié)采用二極管不可控整流器。這樣顯然多增加了一個功率環(huán)節(jié)，但輸入功率因數(shù)高，克服了前種方法的一個缺點，而逆變器輸出信號的諧波仍較大。</p><p>　　圖2

25、-2 斬波調(diào)壓</p><p>　　3、用不可控整流器整流，PWM 型逆變器調(diào)壓如圖 2-3，在這種控制方法中，由于采用不可控整流器整流，故輸入功率因數(shù)高；采用 PWM 型逆變器則輸出諧波可以減少。這樣，前兩種調(diào)壓控制方法中存在的缺點問題都解決了。采用可控關(guān)斷的全控式功率開關(guān)元件以后，開關(guān)頻率才得以大大提高，逆變器的輸出波形幾乎是正弦波，因此成為當(dāng)前被采用的一種調(diào)壓控制方法。</p><p

26、>　　圖2-3 PWM調(diào)壓</p><p>　　1、多速度控制功能 工作時能保證在整個頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)矩控制。</p><p>　　2、快速響應(yīng)功能 變頻器采用了單片機(jī)控制，特別是采用了高速數(shù)字信號處理器（DSP ），其計算速度快，轉(zhuǎn)速調(diào)整響應(yīng)快，因此在提升設(shè)備中應(yīng)用，對防止“滑落”很有效。</p><p>　　3、AVR 功能保證了高啟動轉(zhuǎn)矩的實現(xiàn)

27、 當(dāng)線電壓下降時，使用 AVR（自動電壓調(diào)整）功能，可以維持高啟動轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　4 、電動機(jī)參數(shù)自動調(diào)整功能 變頻器與電動機(jī)參數(shù)調(diào)整的步驟自動進(jìn)行，從</p><p>　　而簡便了使用操作，因此可以更有效也更易于實現(xiàn)強力運行。</p><p>　　5、模糊邏輯加、減功能 此功能根據(jù)電動機(jī)負(fù)載和制動要求自動地計算出最佳加速/減速時間，這就省掉了試機(jī)并避免

28、了出錯，負(fù)載固定時在某一電壓下電動機(jī)的電流達(dá)最小，當(dāng)電流最小時，功率最小，自動追蹤最小的電壓。</p><p>　　6、降低能源消耗，自動節(jié)能運行功能 變頻器會自動地選擇操作參數(shù)，使電</p><p>　　動機(jī)在滿足負(fù)載轉(zhuǎn)矩要求的情況下以最小電流運行，這就使之與傳統(tǒng)變頻器相比，更能降低能源消耗。</p><p>　　7、多段轉(zhuǎn)速功能 內(nèi)裝速度設(shè)定和定時器設(shè)定功能，因

29、而能進(jìn)行 7 段轉(zhuǎn)速特性曲線運轉(zhuǎn)（能選擇連續(xù)、繼續(xù)、保持最終值），對各種速度，都用任意加速時間、旋轉(zhuǎn)方向、運轉(zhuǎn)時間。</p><p>　　8、內(nèi)裝 PI 或 PID 調(diào)節(jié)功能。</p><p>　　9、由于采用 SV PWM 控制和高工作頻率的 IGBT、IPM，其輸出電流波形大為改善，而且消耗電流大為降低。</p><p>　　2.2 PLC 概述</p&g

30、t;<p>　　1、P LC 的掃描</p><p>　　用戶程序通過編程器輸入并存放在 P LC 的用戶存儲器中，當(dāng) P LC 運行時，用戶程序中有眾多的操作需要去執(zhí)行，但 CPU 是不能同時執(zhí)行多個操作的，它只能按分時操作原理工作，即每一時刻只執(zhí)行一個操作。由于 CPU 的運算處理速度很高，使得外部出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)從宏觀上看好像是同時完成的。這種按分時原則、順序執(zhí)行程序的各種操作的過程稱為 CPU 對

31、程序的掃描。執(zhí)行一次掃描的時間稱為掃描周期。當(dāng) P LC 投入運行時，它首先執(zhí)行系統(tǒng)程序和 CPU 自檢等工作，然后開始順序執(zhí)行用戶程序。P LC 的用戶程序由若干條指令（語句）組成，這些指令在存儲器中是按步序號的順序排列的。用戶程序的執(zhí)行是按順序掃描工作方式完成的。在沒有中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，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。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個掃描周期，然后再返回第一條指令開始新的一輪掃描，

32、P LC 就是這樣周而復(fù)始地重復(fù)上述的掃描周期。順序掃描的工作方式簡單直觀，它為 P LC 的可靠運行提供了非常有用的保證。一方面，所掃描到的指令被執(zhí)行后，其結(jié)果馬上就可以被將要掃描到的指令所利用。另一方面，通過自診</p><p>　　2、P LC 的工作過程</p><p>　　P LC 是在系統(tǒng)軟件的控制和指揮下，采用循環(huán)順序掃描的方式工作的，其工作過程就是程序的執(zhí)行過程，它分為輸入

33、采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。</p><p>　　1）輸入采樣階段。在輸入采樣階段，P LC 用掃描方式，把所有輸入端的外部輸入信號的通/斷狀態(tài)一次寫入到輸入映像寄存器中，此時，輸入映像寄存器被刷新。接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行階段或輸出階段，輸入映像寄存器與外界隔離，即使外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容也不會隨之改變。輸入信號變化了的狀態(tài)，只能在下一個掃描周期的輸入采樣階段才被讀入。

34、換句話說，在輸入采樣階段采樣結(jié)束之后，無論輸入信號如何變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容保持不變，直到下一個掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫入新的內(nèi)容。</p><p>　　2）程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行階段，P LC 逐條解釋和執(zhí)行程序。若是梯形圖程序，則按先上后下、先左后右的順序進(jìn)行掃描（執(zhí)行）。若遇到跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。在順序執(zhí)行程序時，所需要的輸入狀態(tài)有輸入映像寄存器讀出，所需要的

35、其他軟元件的狀態(tài)從元件映像寄存器中讀出，而將執(zhí)行時由掃描工作方式引起的滯后時間最長可達(dá)兩個掃描周期。P LC 總的響應(yīng)延遲時間一般只有幾十ms ，對于一般的系統(tǒng)是無關(guān)緊要的。要求</p><p>　　輸入輸出信號之間的滯后時間盡量短的系統(tǒng)，可以選用掃描速度快的 P LC 或采取其他措施。</p><p>　　2.2.1 PLC 的特點</p><p>　　1、編程方

36、法簡單易學(xué)梯形圖是使用得最多的 P LC 的編程語言，其電路符號和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂。</p><p>　　2、功能強，性能價格比高</p><p>　　一臺小型 P LC 內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強的功能，可以實現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能?？梢酝ㄟ^通信聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)分散控制，集中管理。</p><p>　　3、硬件

37、配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強P LC 產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。硬件配置確定后，通過修改用戶程序，就可以方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。</p><p>　　4 、可靠性高，抗干擾能力強P LC 用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的十分之

38、一到百分之一，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。P LC 使用了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，平均無故障時間達(dá)到數(shù)萬小時以上。</p><p>　　5、系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少P LC 用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計、安裝、接線工作量大大減少。</p><p>　　6、維修工作量小、維修方便P LC 的故

39、障率很低，具有完善的自診斷和顯示功能。P LC 或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時，可以根據(jù) P LC 上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息方便地查明故障的原因，用更換模塊的方法迅速地排除故障。</p><p>　　7、體積小，能耗低對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用 P LC 后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器，小型 P LC 的體積僅相當(dāng)于幾個繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的 12～110 。P LC

40、 控制系統(tǒng)的配線比繼電器控制系統(tǒng)的少得多，故可以省下大量的配線和附件，減少很多安裝接線工時，加上開關(guān)柜體積的縮小，可以節(jié)省大量的費用。</p><p>　　2.2.2 PLC 控制的優(yōu)點</p><p><b>　　一、高可靠性</b></p><p>　　1、所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 P LC 內(nèi)部電路之間

41、電氣上隔離。</p><p>　　2、各輸入端均采用 R-C 濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為10～20ms 。</p><p>　　3、各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。</p><p>　　4 、采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。</p><p>　　5、對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。</p><p>　　6、良好的自診斷功能

42、，一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況，CPU 立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。</p><p>　　7、大型 P LC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。</p><p>　　二、豐富的 I/O 接口模塊</p><p>　　P LC 針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電

43、位； 強電或弱電等。有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人-機(jī)對話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。</p><p><b>　　三、采用模塊化結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的

44、小型 P LC 以外，絕大多數(shù) P LC 均采用模塊化結(jié)構(gòu)。P LC 的各個部件，包括 CPU，電源，I/O 等均采用模塊化設(shè)計，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。</p><p><b>　　編程簡單易學(xué)</b></p><p>　　P LC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機(jī)的專門知

45、識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。</p><p>　　五、安裝簡單，維修方便</p><p>　　P LC 不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與 P LC 相應(yīng)的 I/O 端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系

46、統(tǒng)迅速恢復(fù)運行。</p><p>　　2.3 異步電動機(jī)調(diào)速</p><p>　　2.3.1 變頻調(diào)速方法</p><p>　　從異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速關(guān)系式N=( 1-S )N0=60F1/P ( 1-S )可知，若要改變異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速，可以有以下 3 種方法：</p><p>　　1、改變電動機(jī)的極對數(shù) p ，以改變電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速N0從而達(dá)到

47、調(diào)速的目的。這種調(diào)速方法稱為變極調(diào)速；</p><p>　　2、改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率 S ，可采取的方法很多，如對籠型異步電動機(jī)，改變定子電壓及電磁型調(diào)速、繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)改變轉(zhuǎn)子電阻或電動勢等；</p><p>　　3、改變異步電動機(jī)的電源頻率F1，以改變N0 進(jìn)行調(diào)速，稱為變頻調(diào)速。</p><p>　　從異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速關(guān)系式N=( 1-S )N0=60F1/

48、P ( 1-S ) 可知，</p><p>　　2.3.2 變頻調(diào)速控制的特點</p><p>　　從異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速關(guān)系式N=( 1-S )N0=60F1/P ( 1-S ) 可知，只要平滑地調(diào)節(jié)異步電動機(jī)的供電頻率F1，就可以平滑調(diào)節(jié)異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速N0，從而實現(xiàn)一般電動機(jī)的無級調(diào)速，從機(jī)械特性分析，其調(diào)速性能比調(diào)磁極對數(shù)與轉(zhuǎn)差率好得多，近似直流電動機(jī)調(diào)壓的機(jī)械特性。改變籠型異

49、步電動機(jī)的供電頻率，也就是改變電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)數(shù)n。從而可以實現(xiàn)調(diào)速，這就是變頻調(diào)速的基本工作原理。</p><p>　　實現(xiàn)變頻調(diào)速的關(guān)鍵是如何獲得一個單獨向感應(yīng)電動機(jī)供電的經(jīng)濟(jì)可靠的電源。目前在變頻調(diào)速系統(tǒng)中廣泛采用的是靜止變頻裝置。它是利用大功率半導(dǎo)體器件，先將 50HZ的工頻電源經(jīng)整流器整流成直流，然后再經(jīng)逆變器換成頻率與電壓均可調(diào)節(jié)的變頻電壓輸出給受控感應(yīng)電動機(jī)，這種系統(tǒng)稱為交—直—交變頻系統(tǒng)。當(dāng)然也可以

50、將三相 50HZ的工頻電源直接經(jīng)三相變頻器轉(zhuǎn)成變頻電壓而輸出給電動機(jī)，這種系統(tǒng)稱為交—交變頻系統(tǒng)。</p><p>　　一、基頻以下恒磁通（恒轉(zhuǎn)矩）變頻調(diào)速</p><p>　　恒磁通變頻調(diào)速實質(zhì)上就是調(diào)速時要保證電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩恒定不變。這是因為電磁轉(zhuǎn)矩與磁通是成正比的。如果磁通太弱，鐵心利用不充分，同樣的轉(zhuǎn)子電流下，電磁轉(zhuǎn)矩就小，電動機(jī)的負(fù)載能力下降，要想負(fù)載能力恒定就得加大轉(zhuǎn)子電流，

51、這就會引起電動機(jī)過電流發(fā)熱而燒毀；如果磁通太強，電動機(jī)會出于過勵磁狀態(tài)，使勵磁電流過大，同樣會引起電動機(jī)過電流發(fā)熱。所以變頻調(diào)速一定要保持磁通恒定。</p><p>　　從上式可知，每極磁通φ1 的值是由E1和F1共同決定，對E 1 和F1進(jìn)行適當(dāng)控制，就可以使氣隙磁通φ1 保持額定值不變。由于 14 .4 4 N1F 對某一電動機(jī)來講是一個固定常數(shù)，所以只要保持E 1 F1為常數(shù)，即保持電動勢與頻率之比為常數(shù)進(jìn)

52、行控制。</p><p>　　當(dāng)E1和F1 的值較高時，定子的漏阻抗壓降相對比較小，如忽略不計，即可認(rèn)為U1和 E1是相等，這就是恒壓頻比控制方程式： U1/F1=常數(shù) </p><p>　　當(dāng)頻率較低時，U1和 E1都變得小，此時定子電流卻基本不變，所以定子的阻抗壓降，特別是電阻壓降，相對此時的 U1來說是不能忽略的?？梢栽诘退贂r人為地提高定子相電壓 U1以補償定子的阻抗壓降的影響，使

53、氣隙磁通φ1 保持額定值基本不變?；\型異步電動機(jī)的變頻調(diào)速必須按照一定的規(guī)律同時改變其定子電壓和頻率提供電源，即所謂變頻器（VVVF）調(diào)速控制。</p><p>　　二、基頻以上恒功率（恒電壓）變頻調(diào)速</p><p>　　恒功率變頻調(diào)速又稱為弱磁通變頻調(diào)速。這是考慮有基頻F1N 開始向上調(diào)速的情況，頻率有額定值F1N 向上增大，如果按照U1/F1常數(shù)規(guī)律控制，電壓也必須由額定值 U1N向

54、上增大，但實際上電壓 U1受額定電壓 U1N的限制不能再升高，只能保持U1=U1N不變。根據(jù)公式φ ≈ U 1/4 .4 4 F1 N1分析主磁通φ1隨著F1 的上升而應(yīng)減小，這與直流電動機(jī)弱磁調(diào)速的情況一樣，屬于近似的恒功率調(diào)速方式。證明如下</p><p>　　在 F1>F1N、U1>U1N時，E 1=4 .4 4 F1N 1φ1</p><p>　　可見，隨F1升高，即

55、轉(zhuǎn)速升高，Ω1增大，主磁通φ1必須相應(yīng)下降，才能保持電壓恒定，而電磁轉(zhuǎn)矩越低這樣 T 1 與Ω1 可以近似為乘積不變，PN = T *Ω1≈ 常數(shù)，隨著轉(zhuǎn)速的提高，要使電壓恒定，磁通就自然下降，當(dāng)轉(zhuǎn)子電流變時，其電磁轉(zhuǎn)矩就會減小，而電磁功率卻保持恒定不變，其控制條件為E2/F1≈常數(shù)。</p><p>　　變頻調(diào)速平滑性好，效率高，機(jī)械特性硬調(diào)速范圍廣，只要控制端電壓隨頻率變化的規(guī)律，可以適用不同負(fù)載特性的要求。

56、</p><p>　　第 3 章 RS—485 串行通訊</p><p>　　3.1 RS—485 串行通訊的特點</p><p>　　1、RS -485 的電氣特性：邏輯“ 1”以兩線間的電壓差為+（2～6）V 表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2～6）V 表示。接口信號電平較低，就不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與 TTL 電平兼容，可方便與 TTL

57、電路連接。</p><p>　　2、RS -485 的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10MBps 。</p><p>　　3、RS -485 接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強，即抗噪聲干擾性好。</p><p>　　4 、RS -485 接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺，實際上可達(dá)3000米。RS -485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個收發(fā)

58、器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的 RS -485 接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　因 RS -485 接口具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站能力等上述優(yōu)點就使其成為首選的串行接口。因為 RS -485 接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)一般只需二根連線，所以 RS -485 接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。RS -485 接口連接器采用 DB-9 的9芯插頭座，與智能終端 RS -485 接口采用

59、DB-9（孔），與鍵盤連接的鍵盤接口 RS -485 采用DB-9（針）。</p><p>　　3.2 RS—485 串行接口標(biāo)準(zhǔn)</p><p><b>　　一、平衡傳輸</b></p><p>　　RS -485 數(shù)據(jù)信號采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對雙絞線，將其中一線定義為 A ，另一線定義為 B。通常情況下，發(fā)送驅(qū)動器 A

60、 、B 之間的正電平在+2～+6V ，是一個邏輯狀態(tài)，負(fù)電平在-2V～-6V ，是另一個邏輯狀態(tài)。另有一個信號地 C，在 RS -485 中還有一“使能”端， “使能”端是用于控制發(fā)送驅(qū)動器與傳輸線的切斷與連接。當(dāng)“使能”端起作用時，發(fā)送驅(qū)動器處于高阻狀態(tài)，稱作“第三態(tài)”，即它是有別于邏輯“ 1”與“0”的第三態(tài)。</p><p>　　二、RS -485 電氣規(guī)定</p><p>　　RS

61、 -485 采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS -485 可以采用二線與四線方式，二線制可實現(xiàn)真正的多點雙向通信。RS -485 總線，在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用 RS -485 串行總線標(biāo)準(zhǔn)。RS -485 采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至200mv 的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復(fù)。 RS -485 采用半雙工工作方式，任何時候只能有

62、一點處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控制。RS -485 用于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。應(yīng)用 RS -485 可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺驅(qū)動器和 32臺接收器。RS -485 的共模輸出電壓是-7V 至+ 12V 之間， RS -485 滿足所有 RS-422 的規(guī)范，所以 RS -485 的驅(qū)動器可以用在 RS-422 網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。RS-485 其最大傳輸距離約為1219 米，最大傳輸速率

63、為10MBps 。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100KBps 速率以下，才可能使用規(guī)定最長的電纜長度。只有</p><p>　　三、RS -485 的網(wǎng)絡(luò)安裝注意要點</p><p>　　RS -485 支持 32 個節(jié)點，因此多節(jié)點構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時，應(yīng)注意如下幾點：</p><p>　　*

64、 采用一條雙絞線電纜作總線，將各個節(jié)點串接起來，從總線到每個節(jié)點的引出線長度應(yīng)盡量短，以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低。</p><p>　　* 應(yīng)注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點就會發(fā)生信號的反射。下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性：總線的不同區(qū)段采用了不同電纜，或某一段總線上有過多收發(fā)器緊靠在一起安裝，再者是過長的分支線引出到總線。</p><p>　　總之，應(yīng)該提供一

65、條單一、連續(xù)的信號通道作為總線。</p><p>　　3.3 RS—485 數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議</p><p>　　RS -485 是主從式多機(jī)通訊協(xié)議 ，此協(xié)議定義了一個控制器能認(rèn)識使用的消息結(jié)構(gòu),而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。它描述了一控制器請求訪問其它設(shè)備的過程，如何回應(yīng)來自其它設(shè)備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。</p><p

66、>　　此協(xié)議決定了每個控制器須要知道它們的設(shè)備地址，識別按地址發(fā)來的消息，決定要產(chǎn)生何種行動。如果需要回應(yīng)，控制器將生成反饋信息按本協(xié)議發(fā)出。</p><p>　　一、 數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸</p><p>　　控制器通信使用主—從技術(shù)，即僅一設(shè)備（主設(shè)備）能初始化傳輸（查詢）。其它設(shè)備（從設(shè)備）根據(jù)主設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)反應(yīng)。</p><p>　　主設(shè)備可

67、單獨和從設(shè)備通信，也能以廣播方式和所有從設(shè)備通信。如果單獨通信，從設(shè)備返回一消息作為回應(yīng)，如果是以廣播方式查詢的，則從設(shè)備不作任何回應(yīng)。協(xié)議建立了主設(shè)備查詢的格式：設(shè)備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、一錯誤檢測域。</p><p>　　從設(shè)備回應(yīng)消息也由協(xié)議構(gòu)成，包括確認(rèn)要行動的域、任何要返回的數(shù)據(jù)和一錯誤檢測域。如果在消息接收過程中發(fā)生一錯誤(無相應(yīng)的功能碼)，或從設(shè)備不能執(zhí)行其命令，從設(shè)備將建立一

68、錯誤消息并把它作為回應(yīng)發(fā)送出去。</p><p>　　在對等網(wǎng)絡(luò)上，控制器使用對等技術(shù)通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。這樣在單獨的通信過程中，控制器既可作為主設(shè)備也可作為從設(shè)備。 </p><p>　　在消息位，本協(xié)議仍提供了主—從原則，盡管網(wǎng)絡(luò)通信方法是“對等”。如果一控制器發(fā)送一消息，它只是作為主設(shè)備，并期望從設(shè)備得到回應(yīng)。同樣，當(dāng)控制器接收到一消息，它將建立一從設(shè)備回應(yīng)格

69、式并返回給發(fā)送的控制器。</p><p><b>　　二、 查詢—回應(yīng)</b></p><p><b>　　1、查詢</b></p><p>　　查詢消息中的功能代碼告之被選中的從設(shè)備要執(zhí)行何種功能。數(shù)據(jù)段包含了從設(shè)備要執(zhí)行功能的任何附加信息。錯誤檢測域為從設(shè)備提供了一種驗證消息內(nèi)容是否正確的方法。</p>

70、<p><b>　　2、回應(yīng)</b></p><p>　　如果從設(shè)備產(chǎn)生一正常的回應(yīng)，在回應(yīng)消息中的功能代碼是在查詢消息中的功能代碼的回應(yīng)。數(shù)據(jù)段包括了從設(shè)備收集的數(shù)據(jù)。如果有錯誤發(fā)生，功能代碼將被修改以用于指出回應(yīng)消息是錯誤的，同時數(shù)據(jù)段包含了描述此錯誤信息的代碼。錯誤檢測域允許主設(shè)備確認(rèn)消息內(nèi)容是否可用。</p><p><b>　　三、 消息

71、幀</b></p><p><b>　　1、 幀格式</b></p><p>　　傳輸設(shè)備將消息轉(zhuǎn)為有起點和終點的幀，這就允許接收的設(shè)備在消息起始處開始工作，讀地址分配信息，判斷哪一個設(shè)備被選中（廣播方式則傳給所有設(shè)備），判斷何時信息已完成。錯誤消息也能偵測到并能返回結(jié)果。</p><p>　　消息發(fā)送至少要以10ms時間的停頓間隔

72、開始。傳輸?shù)牡谝粋€域是設(shè)備地址。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不斷偵測網(wǎng)絡(luò)總線，包括停頓間隔時間內(nèi)。當(dāng)?shù)谝粋€域（地址域）接收到，每個設(shè)備都進(jìn)行解碼以判斷是否發(fā)往自己的。在最后一個傳輸字符之后，一個至少10ms時間的停頓標(biāo)定了消息的結(jié)束。一個新的消息可在此停頓后開始。</p><p>　　整個消息幀必須作為一連續(xù)的流轉(zhuǎn)輸。如果在幀完成之前有超過5ms時間的停頓時間，接收設(shè)備將刷新不完整的消息并假定下一字節(jié)是一個新消息的地址域。同樣地，如

73、果一個新消息在小于5ms的時間內(nèi)接著前個消息開始，接收的設(shè)備將認(rèn)為它是前一消息的延續(xù)。這將導(dǎo)致一個錯誤，因為在最后的 CRC 域的值不可能是正確的。一典型的消息幀如下所示：起始間隔 設(shè)備地址 功能代碼 數(shù)據(jù)數(shù)量及數(shù)據(jù) CRC 校驗 結(jié)束</p><p><b>　　2、 地址域</b></p><p>　　消息幀的地址域包含一個字符 8BIT。可能的從設(shè)備地址是 0.

74、..24 7 (十進(jìn)制)。單個設(shè)備的地址范圍是 1...24 7。主設(shè)備通過將要聯(lián)絡(luò)的從設(shè)備的地址放入消息中的地址域來選通從設(shè)備。當(dāng)從設(shè)備發(fā)送回應(yīng)消息時，也把自己的地址放入回應(yīng)的地址域中，以便主設(shè)備知道是哪一個設(shè)備作出回應(yīng)。</p><p>　　地址 0 是用作廣播地址，以使所有的從設(shè)備都能認(rèn)識。</p><p>　　3、 如何處理功能域</p><p>　　消息

75、幀中的功能代碼域包含了一個字符 8BITS 。可能的代碼范圍是十進(jìn)制的</p><p>　　1...255。當(dāng)然，有些代碼是適用于所有控制器，有此是應(yīng)用于某種控制器，還有些保留以備后用。</p><p>　　當(dāng)消息從主設(shè)備發(fā)往從設(shè)備時，功能代碼域?qū)⒏嬷畯脑O(shè)備需要執(zhí)行哪些行為。例如去讀取當(dāng)前檢測參量的值或開關(guān)狀態(tài)，讀從設(shè)備的診斷狀態(tài)，允許調(diào)入、記錄、校驗在從設(shè)備中的程序等。</p>

76、;<p>　　當(dāng)從設(shè)備回應(yīng)時，它使用功能代碼域來指示是正?；貞?yīng)(無誤)還是有某種錯誤發(fā)生（稱作異議回應(yīng)）。對正?；貞?yīng)，從設(shè)備僅回應(yīng)相應(yīng)的功能代碼。對異議回應(yīng)，從設(shè)備返回一等同于正常代碼的代碼，但功能代碼的最高位為邏輯1。</p><p>　　例如：一從主設(shè)備發(fā)往從設(shè)備的消息要求讀一組保持寄存器，將產(chǎn)生如下功能代碼：</p><p>　　0 0 0 0 0 0 1 1 （十

77、六進(jìn)制 03H）</p><p>　　對正?；貞?yīng)，從設(shè)備僅回應(yīng)同樣的功能代碼。對異議回應(yīng)，它返回：</p><p>　　1 0 0 0 0 0 1 1 （十六進(jìn)制 83H）</p><p>　　除功能代碼因異議錯誤作了修改外，從設(shè)備將一獨特的代碼放到回應(yīng)消息的數(shù)據(jù)域中，這能告訴主設(shè)備發(fā)生了什么錯誤。</p><p>　　主設(shè)備應(yīng)對程序得到

78、異議的回應(yīng)后，典型的處理過程是重發(fā)消息，或者診斷發(fā)給從設(shè)備的消息并報告給操作員。</p><p>　　從主設(shè)備發(fā)給從設(shè)備消息的數(shù)據(jù)域包含附加的信息：從設(shè)備用于進(jìn)行執(zhí)行由功能代碼所定義的行為所必須的數(shù)據(jù)。</p><p>　　如果沒有錯誤發(fā)生，從設(shè)備返回的數(shù)據(jù)域包含請求的數(shù)據(jù)。如果有錯誤發(fā)生，此域包含一異議代碼，主設(shè)備應(yīng)用程序可以用來判斷采取下一步行動。</p><p&g

79、t;　　在某種消息中數(shù)據(jù)域可以是0長度。例如，主設(shè)備要求從設(shè)備回應(yīng)通信事件記錄，從設(shè)備回應(yīng)不需任何附加的信息。數(shù)據(jù)域最長為70字節(jié)。</p><p>　　錯誤檢測域包含一字節(jié) 8BITS 。錯誤檢測域的內(nèi)容是通過對消息內(nèi)容進(jìn)行循環(huán)冗長檢測方法得出的。CRC 域附加在消息的最后，故 CRC 字節(jié)是發(fā)送消息的最后一個字節(jié)。具有競爭力。</p><p>　　第 4 章 系統(tǒng)的硬件開發(fā)</p

80、><p>　　4.1 變頻器的選擇</p><p>　　變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(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)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不

81、可控整流器，逆變部分為 IGBT 三相橋式逆變器，且輸出為 PWM 波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。</p><p>　　變頻器選型時要確定以下幾點：</p><p>　　1、采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。</p><p>　　2、變頻器的負(fù)載類型；如葉片泵或容積泵等，特別注意負(fù)載的性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時的方式方法。</p&g

82、t;<p>　　3、變頻器與負(fù)載的匹配問題；</p><p>　　1）電壓匹配；變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。</p><p>　　2）電流匹配；普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機(jī)的額定電流相符。對于特殊的負(fù)載如深水泵等則需要參考電機(jī)性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。</p><p>　　3）轉(zhuǎn)矩匹配；這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速

83、裝置時有可能發(fā)生。</p><p>　　4 、在使用變頻器驅(qū)動高速電機(jī)時，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于高速電機(jī)的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的選型。</p><p>　　5、變頻器如果要長電纜運行時，此時要采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。</p

84、><p>　　6、對于一些特殊的應(yīng)用場合，如高溫，高海拔，此時會引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一擋。</p><p>　　4.2 變頻器參數(shù)設(shè)置</p><p>　　變頻器的設(shè)定參數(shù)多，每個參數(shù)均有一定的選擇范圍，使用中常常遇到因個別參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致變頻器不能正常工作的現(xiàn)象。</p><p>　　控制方式： 即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID 控

85、制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據(jù)控制精度，需要進(jìn)行靜態(tài)或動態(tài)辨識。</p><p>　　最低運行頻率： 即電機(jī)運行的最小轉(zhuǎn)速，電機(jī)在低轉(zhuǎn)速下運行時，其散熱性能很差，電機(jī)長時間運行在低轉(zhuǎn)速下，會導(dǎo)致電機(jī)燒毀。而且低速時，其電纜中的電流也會增大，也會導(dǎo)致電纜發(fā)熱。</p><p>　　最高運行頻率：一般的變頻器最大頻率到60HZ，有的甚至到400HZ，高頻率將使電機(jī)高速運轉(zhuǎn)，這對普通電

86、機(jī)來說，其軸承不能長時間的超額定轉(zhuǎn)速運行，電機(jī)的轉(zhuǎn)子是否能承受這樣的離心力。</p><p>　　載波頻率: 載波頻率設(shè)置的越高其高次諧波分量越大，這和電纜的長度，電機(jī)發(fā)熱，電纜發(fā)熱變頻器發(fā)熱等因素是密切相關(guān)的。</p><p>　　電機(jī)參數(shù)：變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率，這些參數(shù)可以從電機(jī)銘牌中直接得到。</p><p>　　跳頻：在某

87、個頻率點上，有可能會發(fā)生共振現(xiàn)象，特別在整個裝置比較高時；</p><p>　　在控制壓縮機(jī)時，要避免壓縮機(jī)的喘振點。</p><p>　　4.2.1 功能與參數(shù)范圍</p><p>　　用戶在功能預(yù)置時，首先確定系統(tǒng)所需要的功能，然后再預(yù)置功能所要求的</p><p>　　參數(shù)。變頻器操作手冊中將各種功能化分為多個功能組,這些功能組的名稱即

88、是功能代碼的范圍，詳見表 4 - 1。</p><p><b>　　1．功能碼</b></p><p>　　表示各種功能的代碼稱為功能碼，如三菱FR—540 系列變頻器中，“PR79”為功能碼，表示操作模式選擇功能。</p><p><b>　　2．參數(shù)碼</b></p><p>　　表示各種功能所

89、需要的參數(shù)代碼，稱為參數(shù)碼。如”PR.79”功能碼確定后，</p><p>　　再置“2”即“PR.79=2”說明選擇了外部操作模式，“2”即為參數(shù)碼。</p><p>　　表 4 - 1 功能做代碼范圍</p><p>　　4.2.2 頻率給定功能</p><p>　　在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，要調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，首先向變頻器提供改變頻率<

90、;/p><p>　　的信號。這個信號稱為頻率給定信號。</p><p><b>　　1．面板給定方式</b></p><p>　　通過變頻器操作面板的鍵盤進(jìn)行頻率參數(shù)的給定設(shè)置，稱為面板給定方式。</p><p>　　這種方式不需要外部接線，屬于數(shù)字量給定方式，頻率設(shè)置精度較高。面板操作設(shè)定頻率如圖 4 - 1 所示。具體操

91、步驟如下：</p><p>　?。?1）按“MODE”鍵切換到頻率設(shè)定模式；</p><p>　?。?）用“增/減”鍵將給定頻率至所需的數(shù)值；</p><p>　?。?）用“SET”鍵寫入給定頻率。</p><p>　　圖4-1 面板操作設(shè)定頻率</p><p><b>　　2．外部給定方式</b&

92、gt;</p><p>　　用變頻器的輸入端子輸入頻率給定信號來調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率的方式，稱為</p><p>　　外部給定方式。這種方式屬于模擬量給定方式。這種方式與數(shù)字量給定方式相比，</p><p><b>　　其頻率精度略低。</b></p><p>　?。?1）電壓信號給定</p><p&g

93、t;　　以直流電壓大小作為給定信號，稱為電壓給定信號，用“Ug”表示。</p><p>　　給定范圍：UG 0～5V 、UG 0～10V 。</p><p>　　電壓給定信號功能設(shè)定：PR.73</p><p>　　參數(shù)設(shè)定范圍：PR.73=00～5V </p><p>　　PR.73= 10～10V </p><p>

94、;<b>　?、?電位器給定</b></p><p>　　電壓信號源由變頻器內(nèi)部直流電源“ 10、10E” 端子（5V或10V）提供，如圖 4 -3 所示。給定信號從電位器滑動觸頭經(jīng)變頻器輸入端子2 輸入。這種方式下，調(diào)節(jié)電位器可達(dá)到調(diào)節(jié)頻率的目的。</p><p><b>　　② 直接電壓給定</b></p><p>　

95、　如圖 4 -2 所示，由外部控制儀表或傳感器輸出的控制電壓直接向變頻器頻率設(shè)定端子“2”、“5”輸入直流電壓信號。</p><p><b>　　③ 輔助給定</b></p><p>　　輔助給定信號與主給定信號相迭加，取其代數(shù)和，起到調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率的輔助作用。端子“ 1”為輔助給定端子。</p><p>　　圖4-2 直接電壓（電流）

96、給定</p><p><b>　　（2）電流信號給定</b></p><p>　　以直流電流的大小作為給定信號，稱電流信號給定。</p><p>　　將電流選擇端子“AU”與公共端子“SD”接通閉合，即選擇了電流信號給定方式。</p><p>　　在遠(yuǎn)距離控制中，由外部控制儀表或傳感器給定電流信號，范圍是 UG 4 ～&

97、lt;/p><p>　　20mA 。其中“零信號”為 4 mA ，它是為了檢查電路是否正常工作。在進(jìn)行測量時，</p><p>　　如果有 4 mA 電流，說明電流給定電路工作正常，如圖 4 -3（A）所示。</p><p>　　圖4-3 零信號與無信號</p><p>　　4.2.3 具體參數(shù)設(shè)置</p><p>

98、　　初始化操作 P LC 通過 RS -485 總線與 FR-540 變頻器進(jìn)行通信時，必須設(shè)定變頻器的參數(shù)，見表 4 -2 設(shè)定參數(shù)前，將變頻器進(jìn)行初始化操作。變頻器參數(shù)設(shè)定完成后，請將變頻器斷電。</p><p>　　表4 -2 變頻器的通信參數(shù)</p><p>　　表 4 -3 控制指令</p><p>　　3、變頻器站號 規(guī)定與計算機(jī)（P LC）通信的站號，

99、在 H00～H1F（00～3 1）</p><p><b>　　之間設(shè)定。</b></p><p>　　4 、指令代碼 有計算機(jī)（P LC）發(fā)給變頻器，指明程序工作（例如：運行、</p><p>　　監(jiān)視）狀態(tài)。因此，通過響應(yīng)的指令代碼，變頻器可工作在運行和監(jiān)視等狀態(tài)。</p><p>　　5、數(shù)據(jù) 表示與變頻器傳輸?shù)臄?shù)

100、據(jù)，例如：頻率和參數(shù)等。依照指令代碼，</p><p>　　確認(rèn)數(shù)據(jù)的定義和設(shè)定范圍。</p><p>　　6、等待時間 規(guī)定為變頻器從收到 P LC 來的數(shù)據(jù)到傳輸應(yīng)答數(shù)據(jù)之間的等待時間。根據(jù)計算機(jī)的響應(yīng)時間在 0～150ms 之間來設(shè)定等待時間，最小設(shè)定單位為10ms 。若設(shè)定值為 1，則等待時間為10ms ；如設(shè)定值為2，則等待時間為20ms 。</p><p

101、>　　7、總和校驗 總和校驗代碼是指被校驗的 ASCⅡ碼數(shù)據(jù)的總和，即為二進(jìn)制</p><p>　　數(shù)的位數(shù)。一個字節(jié)最低為 8 位，表示兩個 ASCⅡ碼，以十六進(jìn)制形式表示。</p><p>　　4.3 PLC 的選擇</p><p>　　4.3.1 PLC 的選擇</p><p>　　在選擇 P LC 時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點、

102、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定 P LC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 P LC 和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。</p><p>　　一、輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算</p><p>　　I/O 點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加 10%～20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出

103、點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商 P LC 的產(chǎn)品特點，對輸入輸出點數(shù)進(jìn)行圓整。</p><p>　　二、存儲器容量的估算</p><p>　　存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計

104、選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。</p><p>　　1）存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大P LC 為從站，組成簡易 P LC 網(wǎng)絡(luò)；</p><p>　　2） 1 臺 P LC 為主站，其他同型號 P LC 為從站，構(gòu)成主從式 P LC 網(wǎng)絡(luò)；</p><p>　　3）P LC 網(wǎng)絡(luò)通過特定網(wǎng)絡(luò)接口

105、連接到大型 UGS中作為 UGS 的子網(wǎng)；</p><p>　　4）專用 P LC 網(wǎng)絡(luò)（各廠商的專用 P LC 通信網(wǎng)絡(luò)）。為減輕 CPU 通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的（如點對點、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)）通信處理器。</p><p><b>　　三、編程功能</b></p><p>　　離線編程方式：P LC 和編

106、程器公用一個 CPU，編程器在編程模式時，CPU 只</p><p>　　為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU 對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU 和編程器有各自的 CPU，主機(jī) CPU 負(fù)責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根

107、據(jù)新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型 P LC 中常采用。</p><p>　　五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（IEC6 113 123），同時，還應(yīng)支持多種語言編程形式，如 C，BASIC 等，以滿足特殊控制場合的控制要求。</p>

108、<p>　　4.3.2 I/O 點數(shù)的分配</p><p>　　使用 P LC，通過 RS -485 總線控制變頻器使電動機(jī)和傳輸帶實現(xiàn)以下動作。按下啟動按鈕物料電機(jī)向物料箱內(nèi)裝料，當(dāng)物料裝滿后傳輸帶電機(jī)啟動并低速運行， 10S 后傳輸帶電機(jī)高速運行迅速送物料，當(dāng)碰到行程開關(guān) SQ1 則低速運行，當(dāng)碰到行程開關(guān) SQ2 則說明物料已經(jīng)到達(dá)目的地，開始卸料。當(dāng)按下反轉(zhuǎn)按鈕時傳輸帶電機(jī)高速反轉(zhuǎn)使物料箱迅速

109、返回，當(dāng)物料箱到達(dá)原點時傳輸</p><p>　　表4-4 I/O 點數(shù)的分配</p><p>　　4.4 通信系統(tǒng)硬件組成</p><p>　　在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，最為常見的是 P LC 和變頻器的組合應(yīng)用，并且產(chǎn)生了多種多樣的 P LC 控制變頻器的方法，其中采用 RS -485 通訊方式實施控制的方案得到廣泛的應(yīng)用：因為它抗干擾能力強、傳輸速率高、傳

110、輸距離遠(yuǎn)且造價低廉。它只需在 P LC 主機(jī)上安裝一塊 RS -485 通訊板或掛接一塊 RS -485 通訊模塊； 在 P LC 的面板下嵌入一塊造價僅僅數(shù)百元的“功能擴(kuò)展存儲盒”，編寫極其簡單的 P LC 梯形圖指令，即可實現(xiàn) 8 臺變頻器參數(shù)的讀取、寫入、各種運行的監(jiān)視和控制，通訊距離可達(dá)50m 或 500m。這種方法非常簡捷便利，極易掌握。它們之間的關(guān)系如圖 4 -4 所示。</p><p>　　圖4-

111、4 三菱PLC采用擴(kuò)展儲存器通訊控制變頻器的系統(tǒng)配置</p><p>　　圖4-5 FX2N-485-BD通訊板外形圖</p><p>　　圖4-6 三菱變頻器PU插口外形及插針號(從變頻器正面看)</p><p>　　1)、 FX2N 系列 P LC 1 臺；</p><p>　　2)、 FX2N-4 85-BD 通訊模板