【正文】 PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶 程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和 PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。大中?PLC 都有 PID 模塊，目前許多小型PLC 也具有此功能模塊。世界 上各主要 PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 39 頁(yè) 第 7 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 人、電梯等場(chǎng)合。 PLC 廠家都生產(chǎn)配套的 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 開(kāi)關(guān)量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。另外，采用掃描用戶程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。 輸 出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后， PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。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。在整個(gè)運(yùn)行期間， PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可 *得電源系統(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。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。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、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。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。近年來(lái) PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC等各 種工業(yè)控制中。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)?？沙淌竭壿嬁刂破骷? 其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè) 整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸 出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。由于全自動(dòng)恒壓變流量供水控制系統(tǒng)節(jié)能效果顯著，因此系統(tǒng)投資回收期短（一般在 18 個(gè)月以 下），而系統(tǒng)的長(zhǎng)期收益和其帶來(lái)的社會(huì)效益也是非?？捎^的。 由于變量泵工作在變頻運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)其出口流量小于額定流量時(shí)，泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速小于額定轉(zhuǎn)速，這樣就減少了軸承的磨損和發(fā)熱，延長(zhǎng)了泵和電機(jī)的機(jī)械使用壽命，大大減少了設(shè)備的維護(hù)工作量和費(fèi)用。若 n1=80%n 時(shí)， Q1=100%Q； P1=%P，即可節(jié)電 %。變頻器接受 PID 調(diào)節(jié)器的電流信號(hào)對(duì)水泵進(jìn)行速度控制，綜合給定信號(hào)與反饋信號(hào)后，經(jīng) PID 調(diào)節(jié)，向變頻器輸出運(yùn)轉(zhuǎn)頻率指令。傳統(tǒng)供水方式采用水塔、高位水箱、氣壓罐等設(shè)施實(shí)現(xiàn)，隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)恒壓供水提供了可靠的技術(shù)保障。利用變頻器與可編程控制器及 PID 調(diào)節(jié)器相結(jié)合而構(gòu)成的控制系統(tǒng)，可以調(diào)節(jié)水泵輸出量，取代水塔，水箱、氣壓罐等，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。壓力傳感器監(jiān)測(cè)管網(wǎng)出水壓力，并將其轉(zhuǎn)換為控制器可接受的模擬信號(hào)，系統(tǒng)接受信號(hào)后自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 當(dāng)然以上的公式和計(jì)算方法為理論值，在實(shí)際運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)影響節(jié)能效率的因素有很多如：管損、水泵運(yùn)行狀態(tài)、變頻器選型情況（變頻器輸出頻率精度、變頻器控制方式等）、控制程序合理性、 PID 參數(shù)穩(wěn)定性等。 系統(tǒng)由于實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng) 恒壓控制，無(wú)需專(zhuān)門(mén)的操作人員操作，大大降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了人力資源，同時(shí)大大提升了系統(tǒng)自動(dòng)化控制和管理的水平。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 39 頁(yè) 第 3 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第二章 PLC 簡(jiǎn)介 PLC 即可編程控制器（ Programmable logic Controller，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 PLC 的特點(diǎn) 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。從 PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。加上 PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。 體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。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)。 存儲(chǔ)器 存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。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。 輸入采樣階段 在輸入采樣階段， PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段， PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 (梯形圖 )。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)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時(shí)間對(duì)整個(gè)運(yùn)行來(lái)說(shuō)可以忽略，那么二者之間就沒(méi)有什么區(qū)別了。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 運(yùn)動(dòng)控制 PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。 過(guò)程控制 過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。 PID處理一般是運(yùn)行專(zhuān)用的 PID子程序。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 PLC 的構(gòu)成 從結(jié)構(gòu)上分， PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。 CPU的控制器控制 CPU 工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。 CPU 速度和內(nèi)存容量是 PLC 的重要參數(shù)，它們決定著 PLC 的工作速度， IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 I/O分為開(kāi)關(guān)量輸入（ DI），開(kāi)關(guān)量輸出（ DO），模擬量輸入（ AI），模擬量輸出（ AO）等模塊。 按 I/O 點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量， I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。 底板或機(jī)架 大多數(shù)模塊式 PLC 使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使 CPU 能訪問(wèn)底 板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 39 頁(yè) 第 9 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 人機(jī)界面 最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來(lái)越廣泛，由 計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。多數(shù) PLC 具有 RS232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。 過(guò)去，變頻器一般被包含在電動(dòng)發(fā)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器等電氣設(shè)備中。除了這 2 個(gè)部分之外，變頻器還有可能包含變壓器和電池。 主電路 主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類(lèi) :電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。 （ 3）逆變器：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時(shí)間使 6個(gè)開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到 3相 交流輸出。 （ 2）電壓、電流檢測(cè)電路：與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。 （ 5）保護(hù)電路 :檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。 另外，變頻器還可以在航空航天業(yè)中。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(guò)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(dòng)機(jī)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 39 頁(yè) 第 12 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 2) 變頻器的負(fù)載類(lèi)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(shí)的方式方法。 ；這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時(shí)有可能發(fā)生。 6) 對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如高溫，高海拔，此時(shí)會(huì)引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一擋。 II. 環(huán)境溫度。 。淮安熱電就出現(xiàn)這樣的問(wèn)題。變頻器在工作中由于整流和變頻，周?chē)a(chǎn)生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對(duì)附近的儀表、儀器有一定的干擾。 2) 變頻器和電機(jī)的距離確定電纜和布線方法； 。同時(shí)應(yīng)避免電機(jī)電纜與其它電纜長(zhǎng) 距離平行走線，這樣才能減少變頻器輸出電壓快速變化而產(chǎn)生的電磁干擾。 3) 變頻器控制原理圖 ：電抗器的作用是防止變頻器產(chǎn)生的高次諧波通過(guò)電源的輸入回路返回到電網(wǎng)從而影響其他的受電設(shè)備，需要根據(jù)變頻器的容量大小來(lái)決定是否需要加電抗器；濾 波器是安裝在變頻器的輸出端，減少變頻器輸出的高次諧波，當(dāng)變頻器到電機(jī)的距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)該安裝濾波器。 4) 變頻器的接地 變頻器正確接地是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，抑制噪聲能力的重要手段。變頻器與控制柜之間電氣相通。目前，全國(guó)出現(xiàn)不少專(zhuān)做空調(diào)節(jié)電的公司，其中主要技術(shù)是變頻調(diào)速節(jié)電。 壓縮機(jī)類(lèi)負(fù)載 壓縮機(jī)也屬于應(yīng)用廣泛類(lèi)負(fù)載。充分利用現(xiàn)代科技手段、依靠軟件研發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)各類(lèi)控制與服務(wù)功能。 呼叫應(yīng)答系統(tǒng) 變頻器生產(chǎn)商、經(jīng)銷(xiāo)商、應(yīng)用系統(tǒng)集成商、普通用戶、會(huì)員用戶在尋求技術(shù)問(wèn)題的解答、產(chǎn)品需求、項(xiàng)目需求、維護(hù)等服務(wù)時(shí)，可通過(guò)網(wǎng)上在線語(yǔ)音、文字和手機(jī)的交流及互動(dòng)的通訊系統(tǒng)。 變頻器維護(hù)保養(yǎng) 由于電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的快速發(fā)展，變頻器改型換代速度也比較快， 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 39 頁(yè) 第 15 頁(yè) ┊ ┊ ┊