【正文】 改變 I/O比例，模塊內(nèi)部無電源，由基本單元或擴展單元供電。 本文以空載形式介紹。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細分析工藝過程的特點、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 PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 PLC 和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。FX2n— 4DA 消耗 FX2n 主單元或有源擴展單元 5V 電源槽的 30mA 電源。 FX— 4DA 有四個輸出通道，可以輸出 10V 到 10V直流電壓（分辨率： 5mV）或 0~20mA(分辨率： 20uA)的模擬量輸出。 性能指標： 1）電源：模擬電路： 24V177。模擬量電壓值范圍是 — 10V~10V，分辨率為 果為電流輸入，則電流輸入范圍為 4~20mA 或 20mA~+20Ma,分辨率為 20uA。 可編程控制器 PLC 接收 4~20mA 的轉(zhuǎn)速給定信號和轉(zhuǎn)速反饋信號，A/D轉(zhuǎn)換變 成 12 位數(shù)字信號，然后在 PLC主機內(nèi)完成 PI 運算，經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換器輸出0~20mA 電流信號，在逆變器內(nèi)部，把該信號對映變成不同頻率，不同電壓的交流信號控制交流電機的轉(zhuǎn)速，最后用測速發(fā)電機完成速度反饋，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。 第四章 系統(tǒng)的調(diào)試及其數(shù)據(jù)分析 對設(shè)計的系統(tǒng)進行了現(xiàn)場的運行和調(diào)試，并利用現(xiàn)場得到的結(jié)果進行修正，說明了閉環(huán)反饋參數(shù)的計算方法及其誤差產(chǎn)生的原因。 本文內(nèi)容安排如下 ： 第一章 緒論 介紹了本課題的研究目的和意義，還有變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀。變頻器的轉(zhuǎn)向由正 /反轉(zhuǎn)開關(guān)進行控制。電機的正反轉(zhuǎn)，加減速以 及快速制動等。 比較適合應(yīng)用在風機、水泵調(diào)這 種 場合 。 PID 結(jié)構(gòu)簡樸、穩(wěn)定性好、 工作 可 靠、使用中不必弄清系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 就計算機技術(shù)在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用情況而言，可編程控制器 (PLC)是目前作為工業(yè)控制最理想的機型，它是采用計算機技術(shù)、按照事先編好并儲存在計算機內(nèi)部一段程序來完成設(shè)備的操作控制。其他公司也以直接轉(zhuǎn)矩控制為努力目標，如安川 VS－ 676H5 高性能無速度傳感器矢量控制系列，雖與直接轉(zhuǎn)矩控制還有差別，但它也已做到了 100ms 的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)和正負%（無 PG） ,正負 ％（帶 PG）的速度控制精度，轉(zhuǎn)矩控制精度在正負 3％左右。這種控制方法被應(yīng)用于通用變頻器的設(shè) 計之中，是很自然的事，這種控制被稱為無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制。 第三階段： 1985 年德國魯爾大學(xué) Depenbrock 教授首先提出直接轉(zhuǎn)矩控制理論（ Direct Torque Control 簡稱 DTC）。此外．它必須直接或間接地得到轉(zhuǎn)子磁鏈在空間上的位置才能實現(xiàn)定子電流解耦控制，在這種矢量控制系統(tǒng)中需要配留轉(zhuǎn)子位置或速度傳感器，這顯然給許多應(yīng)用場合帶來不便。它是七十年代初由西德 等人首先提出，以直流電動機和交流電動機比較的方法分析闡述了這一原理，由此開創(chuàng)了交流電動機等效直流電動機控制的先河。 之后， 1991 年由富士電機推出大家熟知的 FVR 與 FRNG7／ P7 系列的設(shè)計中，不同程度融入了 ②3 ． ④ 項技術(shù)，因此很具有代表性。典型機種如 1989 年前后進入中國市場的 FUJI（富士） FRN5OOOG5/P SANKEN（三墾）MF系列等。具體來說，其控制曲線會隨著負載的變化而變化；轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢，電視轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆 變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降穩(wěn)定性變差等。 在科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐的諸多領(lǐng)域中 調(diào)速系統(tǒng) 占有著極為重要的地位 特別是在 國防、汽車、 冶金、機械、石油等工業(yè)中，具有舉足輕重的作用。 目前，國內(nèi)變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究非?；钴S，但是在產(chǎn)業(yè)化方面還不是很理想，市場的大部分還是被國外公司所占據(jù)。我國電機的總裝機容量已達 4 億千瓦，年耗電量達 6000 億 千瓦時，約占工業(yè)耗電量的 80%。如果進行單位 GNP 能耗（噸標準煤 /千美元）的國家比較（ 90 年代中期），中國分別是瑞士、意大利、日本、法國、德國、英國、美國、加拿大的 倍、 倍、 倍、 、 倍、 倍、 倍、和 倍。 能源 工業(yè) 作為國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，對于社會、經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高都極為重要。 在今年的政府工作會 議上，溫家寶總理也提出了要大力發(fā)展低碳化經(jīng)濟 。 Actuators for converter and motor。當交流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)定為開環(huán)運行時，檢測到的轉(zhuǎn)速信號 PLC 不進行處理，直接進行顯示；當交流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)定為閉環(huán)運行時，光電編碼器將檢測到的轉(zhuǎn)速信號一方面由 PLC 與設(shè)定轉(zhuǎn)速信號進行運算處理，處理過的信號送去控制變頻器，另一方面將數(shù)據(jù)實時顯示。 通過設(shè)定交流調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速傳輸?shù)?PLC， PLC 根據(jù)設(shè)定的轉(zhuǎn)速通 過模擬量輸出模塊，輸出模擬信號控制變頻器的輸出頻率， 控制交流電機調(diào)速控制。 本次設(shè)計 介紹了一種 基于 PLC 的變頻器調(diào)速系統(tǒng)。在高速增長的經(jīng)濟環(huán)境下，中國能源工業(yè)面臨經(jīng)濟增長與環(huán)境保護的雙重壓力。目前，國內(nèi)變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究非?；钴S，但是在產(chǎn)業(yè)化方面還不是很理想，市場的大部分還是被國外公司所占據(jù)。將現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的 PLC和變頻器綜合起來 ,主要功能實現(xiàn)了 :變壓變頻調(diào)速 ,電機的正反轉(zhuǎn)，加減速以及快速制動等。變頻器的轉(zhuǎn)向由正 /反轉(zhuǎn)開關(guān)進行控制。 關(guān)鍵詞 ： PLC 變頻器 PID 控制 Abstract Energy industry as the foundation of the national economy, for the development of society and economy and the improvement of people39。 Feedback part mainly for speed feedback. Through the setting of ac speed adjustment system speed transmission to PLC, according to the set speed through PLC simulation output module, output analog signal control inverter frequency, control the output of induction motor control. Inverter by are/reverse switch to control. The speed of the ac adjustable speed system by tachogenerator converted to speed analog signals, input analog quantities of input module, analogue input module produces digital signals into PLC. By the open loop/closedloop switch control system in the open loop or loop by mode. When munication speed regulation system Settings for the open loop runtime, detected speed signal processing, PLC not directly display。 能源集中的地方也往往成為全世界所關(guān)注的熱點地區(qū)。在高速增長的經(jīng)濟環(huán)境下，中國能源工業(yè)面臨經(jīng)濟增長與環(huán)境保護的雙重壓力。 1995 年，中國火電廠煤耗為 412 克標準煤 /kWh，是國際先進水平的 倍。我國各類在用電機中， 80%以上為 以下的中小型異步電動機。因此，為了加快國內(nèi)變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，就需要對國際變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展趨勢和國內(nèi)的市場需求有一個全面的了 解，深入研 究變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展。 而目前，我國變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展還處于起步階段，核心技術(shù)缺乏，與發(fā)達國家的技術(shù)差距較大，而變頻調(diào)速系統(tǒng)的 工藝過程復(fù)雜多 變，具有不確定性，因此對系統(tǒng)要求更為先進的控制技術(shù)和控制理論 。對變頻器 U／ F控制系統(tǒng)的改造主要經(jīng)歷了三個階段； 第一階段： 1. 八十年代初日本學(xué)者提出了基本磁通軌跡的電壓空間矢量（或稱磁通軌跡法）。 ② 引人頻率補償控制，以消除速度控制的穩(wěn)態(tài)誤差 ③ 基于電機的穩(wěn)態(tài)模型，用直流電流信號 重建相電流，如西門子 MicroMaster 系列 ,由此估算出磁鏈幅值，并通過反饋控制來消除低速時定子電阻對性能的影響。三菱日立，東芝也都有類似的產(chǎn)品。它使人們看到交流電動機盡管控制復(fù)雜，但同樣可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩、磁場獨立控制的內(nèi)在本質(zhì)。僅管如此，矢量控制技術(shù)仍然在努力融入通用型變頻器中， 1992 年開始，德國西門子開發(fā)了 6SE70 通用型系列，通過 FC、 VC、 SC 板可以分別實現(xiàn)頻率控制、矢量控制、伺服控制。直接轉(zhuǎn)矩控制與矢量控制不同，它不是通過控制電流、磁鏈等量來間接控制轉(zhuǎn)矩，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控量來控制。然而，這種控制依賴于精確的電機數(shù)學(xué)模型和對電機參數(shù)的自動識別（ Identification 向你 ID),通過 ID 運行自動確立電機實際的定子阻抗互感、飽和因素、電動機慣量等重要參數(shù)，然后根據(jù)精確的電動機模型估算出電動機的實際轉(zhuǎn)矩、定子碰鏈和轉(zhuǎn)子速度，并由磁鏈和轉(zhuǎn)矩的 Band－ Band 控制產(chǎn)生 PWM 信號對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進行控制。其他公司如日本富士電機推出的 FRN 5000G9／ P9 以及最新的 FRN5000Gll／ P11 系列出采取了類似無速度傳感器控制的設(shè)計，性能有了進一步提高，然而變頻器的價格并不比以前的機型昂貴多少。采用 PLC 控制，硬件簡潔、軟件靈活性強、調(diào)試方便、維護量小， PLC 技術(shù)己經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種電機控制。 基于 PLC 的變頻調(diào)速已被公認為是最理想、最有發(fā)展前景的調(diào)速 方式之一，采用變頻器構(gòu)成變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)的主要目的，一是為了滿足提高勞動生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備自動化程度、提高生活質(zhì)量及改善生活環(huán)境等要求；二是為了節(jié)約能源、 降低生產(chǎn)成本。 優(yōu)勢： 成本較低，在國內(nèi)的應(yīng)用廣泛 缺點： 設(shè)計要求考慮的問題和對待問題所要采用的措施相當復(fù)雜 ，對設(shè)計人員的要求非常高，與 PLC 相比穩(wěn)定性略差。因此，該系統(tǒng)必須具備以下三個主體部分：控制運算部分、執(zhí)行和反饋部分。交流調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速由測速發(fā)電機轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的轉(zhuǎn)速模擬信號輸入模擬量的輸入模塊，模擬量輸入模塊產(chǎn)生的數(shù)字信號送入 PLC。還對各種變頻調(diào)速的控制方法做了簡單的闡述和比較。 2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 系 統(tǒng)的組成及工作 原理 系統(tǒng)主要由 四 個 部分構(gòu)成，即 速度給定， 可編程邏輯控制器件 PLC、變頻器 ，電機 和測速發(fā)電機 ，其中速度給定由 GOT 完成，控制器由 PLC 負責，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和變頻器，電機組成了系統(tǒng)的被控對象，而測速發(fā)電機（光電編碼器）和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊構(gòu)成了系統(tǒng)的反饋。 MMG O TP L CD / A變 頻器測 速 發(fā)電 機A / D控 制 器反 饋被 控 對 象速 度 給定 圖 21 變頻調(diào)速系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖 外部硬件接線圖 M開關(guān)電源模塊開關(guān)電源模塊開關(guān)電源模塊開關(guān)電源模塊直 流 2 2 0 V 直 流 2 4 V 直 流 1 2 V 直 流 5 V控 制 操 作 屏P L C 主 控 制 器零 線變 頻 器Q S K M 1K M 2V F三相輸入電源 圖 22外部硬件接線圖 模擬量輸入輸出模塊 FX2n4AD 與 FX2n4DA FX2n4AD 模擬量輸入模塊是一種高精度的模擬量輸入模塊，只要選擇合適的傳感器及前置放大器，就可以用于溫度，壓力，流量，電壓和電流等模擬信號的監(jiān)視與控制， FX— 4AD 模擬量輸入模塊有 4 個輸入通道，通道號分別為 CH1， CH2，CH3， CH4。 特點： 1）提供 12 位高精度分辨率（包括符號位） 2） 4 通道電壓輸入（ 10~+10V）或電流輸入（ 20~+20mA）。 10%V，電流為 55mA(源于基本單元的外部電源 )。 FX2n4DA 和FX2n 主單元之間通過緩沖器交換數(shù)據(jù)， FX2n— 4DA共有 32個緩沖器，每個緩沖器16位。 擴展模擬量輸入模塊接線圖 (如圖 23 所示） 4 A D 模 塊+ 2 4 V（ P L C ）C O M（ P L C ）+ 2 4 V 2 4 V瓷 片 電 容4 7 4測 速 發(fā) 電 機紅 線測 速 發(fā) 電 機黑 線V +（ 1 ）V I （ 1 ） 圖 23擴展模擬量輸入模塊接線圖 擴展模擬量輸出模塊及其變頻器接線圖 （如圖 24 所示） M三 相交 流電 源交 流 接觸 器K M 2RSTS F S R S CWVU