【正文】 并將邏輯或算術(shù)運(yùn)算等結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。PLC 的軟件分為兩部分: 系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。它包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷程序等。（A）I/O 映象區(qū)由于 PLC 投入運(yùn)行后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)。（B）系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū)除了 I/O 映象區(qū)以外，系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)還包括 PLC 內(nèi)部各類軟設(shè)備（邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、變址寄存器、累加器等）的存儲(chǔ)區(qū)。不同類型的 PLC 其存儲(chǔ)容量各不相同，一般來(lái)說(shuō)，隨著 PLC 機(jī)型增大其存儲(chǔ)容量也相應(yīng)增大?！　〕松鲜鐾ㄓ?I/O 外，還有特殊 I/O 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。一般交流電壓波動(dòng)在正負(fù) 10%（15%）之間，因此可以直接將 PLC 接入到交流電網(wǎng)上去。驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電源一般由用戶提供。在運(yùn)行狀態(tài)，可編程控制器通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。由于計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入輸出關(guān)系來(lái)看，處理過(guò)程似乎是同時(shí)完成的。當(dāng)可編程序控制器處于停止（STOP）狀態(tài)時(shí)，只執(zhí)行以上的操作。在輸入處理階段，可編程序控制器把所有外部輸入電路的接通/斷開（ON/OFF）狀態(tài)讀入輸入寄存器?？删幊绦蚩刂破鞯挠脩舫绦蛴扇舾蓷l指令組成，指令在存儲(chǔ)器中按步序號(hào)順序排列。體型圖某一輸出繼電器的線圈“通電”時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出映像寄存器為“1”狀態(tài)。掃描周期可編程序控制器在 RUN 工作狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行一次圖 所示的掃描操作所需的時(shí)間稱為掃描周期，其典型值為 1~100ms。如圖 所示。所以輸入如果是脈沖信號(hào)，它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。例如：算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳達(dá)等。輸入模塊的 CPU 濾波電路用來(lái)濾除由輸入端引入的干擾噪聲，消除因外接輸入觸點(diǎn)動(dòng)作是產(chǎn)生的抖動(dòng)引起的不良影響，濾波電路的時(shí)間常數(shù)決定了輸入濾波時(shí)間的長(zhǎng)短，其典型值為 10ms 左右。要求輸入—輸出信號(hào)之間的滯后時(shí)間盡量短的系統(tǒng)，可以選用掃描速度快的可編程序控制器或采取其他措施。2．輸入輸出模塊的選擇輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一?？筛鶕?jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本。如果 PLC 本身帶有可使用電源時(shí)，應(yīng)核對(duì)提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。a．控制單元的冗余（1）重要的過(guò)程單元：CPU（包括存儲(chǔ)器）及電源均應(yīng) 1B1 冗余。3）根據(jù)需要對(duì)重要的 I/O 信號(hào)，可選用 2 重化或 3 重化的 I/O 接口單元。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費(fèi)用。改變這些開關(guān)或按扭的通斷狀態(tài)，即可對(duì)主機(jī)輸入所需要的開關(guān)量。24 個(gè)輸出接插件可外接其它需要控制的設(shè)備。另外 PLC 的 24VDC 和 24GND 已引出到面板，供外接輸入器件（如傳感器）的工作電源用第三章 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)3．1 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 三相異步電動(dòng)機(jī)的種類很多，但各類三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是相同的，它們都由定子和轉(zhuǎn)子這兩大基本部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間具有一定的氣隙。（1）外殼 三相電動(dòng)機(jī)外殼包括機(jī)座、端蓋、軸承蓋、接線盒及吊環(huán)等部件。端蓋：用鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型，它的作用是把轉(zhuǎn)子固定在定子內(nèi)腔中心，使轉(zhuǎn)子能夠在定子中均勻地旋轉(zhuǎn)。 （2）定子鐵心 異步電動(dòng)機(jī)定子鐵心是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，由 ～ 厚表面涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓而成，如圖 32 所示。三相繞組由三個(gè)彼此獨(dú)立的繞組組成，且每個(gè)繞組又由若干線圈連接而成。中、小型三相電動(dòng)機(jī)多采用圓漆包線，大、中型三相電動(dòng)機(jī)的定子線圈則用較大截面的絕緣扁銅線或扁鋁線繞制后，再按一定規(guī)律嵌入定子鐵心槽內(nèi)。（2）轉(zhuǎn)子繞組 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組分為繞線形與籠形兩種，由此分為繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)與籠形異步電動(dòng)機(jī)。100kW 以下的異步電動(dòng)機(jī)一般采用鑄鋁轉(zhuǎn)子。三相異步電動(dòng)機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙，一般僅為 ～。如圖 所示，U 1U2, V1V2, W1W2為三相定子繞組，在空間彼此相隔 120176。圖 三相交流電流波形圖 設(shè) 為了分析方便，假設(shè)電流為正值時(shí)，在繞組中從始端流向末端，電流為負(fù)值tiU?sin?)120i(??tiWtii ??0t?UiWi時(shí)，在繞組中從末端流向首端。 當(dāng) 時(shí)，即經(jīng)過(guò) 1/4 周期后， 由零變成正的最大值， 仍為負(fù)值， 已變成負(fù)值，如圖 38（b）所示，這時(shí)合成磁場(chǎng)的方位與 時(shí)相比，已按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)了 90176。即轉(zhuǎn) 1 周，如圖38（a）所示。因此，三相電動(dòng)機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每分鐘的轉(zhuǎn)速 n定子電流頻率 f 及磁極對(duì)數(shù) p 之間的關(guān)系是 3．3 三相電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理圖 39 為三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理示意圖。設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，且某時(shí)刻為上為北極 N 下為南極 S，如圖 310 所示。電動(dòng)機(jī)內(nèi)必須有一個(gè)以 n0 旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。三相電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 始終不會(huì)加速到旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 n1。當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩 和轉(zhuǎn)速 n 同向。銘牌上注明這臺(tái)三相電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，是選擇、安裝、使用和修理（包括重繞組）三相電動(dòng)機(jī)的重要依據(jù)，銘牌的主要內(nèi)容如下。3．額定電壓 額定電壓是指接到電動(dòng)機(jī)繞組上的線電壓，用 UN 表示。4．額定電流 額定電流是指三相電動(dòng)機(jī)在額定電源電壓下，輸出額定功率時(shí)，流入定子繞組的線電流，用 IN 表示，以安（A）為單位。6．額定轉(zhuǎn)速 額定轉(zhuǎn)速表示三相電動(dòng)機(jī)在額定工作情況下運(yùn)行時(shí)每分鐘的轉(zhuǎn)速，用 nN表示，一般是略小于對(duì)應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速 n1。 8．定額 定額是指三相電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，即允許連續(xù)使用的時(shí)間，分為連續(xù)、短時(shí)、周期斷續(xù)三種。定子繞組的連接只能按規(guī)定方法連接，不能任意改變接法，否則會(huì)損壞三相電動(dòng)機(jī)。3．3 機(jī)械手電機(jī)的選用Y2 系列三相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)新穎、造型美觀、噪音低、振動(dòng)小、絕緣等級(jí)高等特點(diǎn)，產(chǎn)品現(xiàn)已達(dá)到九十年代國(guó)際先進(jìn)水平，是 Y 系列電機(jī)的更新產(chǎn)品。電動(dòng)機(jī) 3 主要用來(lái)控制機(jī)械手抓的加緊和放松，所承載負(fù)載最小，因此可選用Y263M14，功率 120W。 20 世 紀(jì) 80 年 代 ， 作 為 變頻 技 術(shù) 核 心 的 PWM 模 式 優(yōu) 化 問(wèn) 題 吸 引 著 人 們 的 濃 厚 興 趣 ， 并 得 出 諸 多 優(yōu) 化 模 式 ，其 中 以 鞍 形 波 PWM 模 式 效 果 最 佳 。此電源輸出的電壓或電源及頻率，由控制回路指令進(jìn)行控制。圖 42示出了典型的電壓逆變器的例子，其住電路由三部分構(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(shí)產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路” ，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器” 。2 平波回路在整流器整流后的直流電壓中，含有電源 6 倍頻率的脈動(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)。4 制動(dòng)電路異步電動(dòng)機(jī)在再生制動(dòng)區(qū)域使用時(shí)（轉(zhuǎn)差率為負(fù)） ，再生能量?jī)?chǔ)存于平波回路電容器中，使直流電壓升高。在圖 41 點(diǎn)劃線內(nèi)，僅以控制 A 部分構(gòu)成控制電路時(shí)，無(wú)速度檢測(cè)電路，為開環(huán)控制。3 驅(qū)動(dòng)電路為驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路。保護(hù)回路主要包括：（1） 逆變器保護(hù)1）瞬時(shí)過(guò)電流保護(hù)。逆變器輸出電流超過(guò)額定值，且持續(xù)通達(dá)規(guī)定的時(shí)間以上，為了防止逆變器期間、線路等損壞要停止運(yùn)轉(zhuǎn)。采用逆變器使電動(dòng)機(jī)快速時(shí)，由于再生功率直流電路電壓將升高，有時(shí)超過(guò)容許值。但瞬時(shí)停電時(shí)間在 10s 以上時(shí)，通常會(huì)使控制電路誤動(dòng)作，主電路也不能供電，所以檢出后使逆變器停止工作。6）冷卻風(fēng)機(jī)異常。過(guò)載檢出裝置與逆變器保護(hù)共用，但考慮低速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)熱時(shí)，在異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)埋入溫度檢出器，或者利用裝在逆變器內(nèi)的電子熱保護(hù)來(lái)檢出過(guò)熱。（3）其他保護(hù) 1）防止失速過(guò)電流。減速時(shí)產(chǎn)生的再生能量使主電路直流電壓上升，為了防止再生過(guò)電壓保護(hù)電路動(dòng)作，在直流電壓下降之前要進(jìn)行控制，抑制頻率下降，防止失速再生過(guò)壓。V/f 控制變頻器結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，但是這種變頻器采用開環(huán)控制方式，不能達(dá)到較高的控制性能，而且，在低頻時(shí)，必須進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，以改變低頻轉(zhuǎn)矩特性。通過(guò)控制各矢量的作用順序和時(shí)間以及零矢量的作用時(shí)間，又可以形成各種 PWM 波，達(dá)到各種不同的控制目的。因此，基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制方式比轉(zhuǎn)差頻率控制方式在輸出特性方面能得到很大的改善。(4) 直接轉(zhuǎn)矩控制　 直接轉(zhuǎn)矩控制是利用空間矢量坐標(biāo)的概念，在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，通過(guò)檢測(cè)定子電阻來(lái)達(dá)到觀測(cè)定子磁鏈的目的，因此省去了矢量控制等復(fù)雜的變換計(jì)算，系統(tǒng)直觀、簡(jiǎn)潔，計(jì)算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。(6)其他非智能控制方式　　在實(shí)際應(yīng)用中，還有一些非智能控制方式在變頻器的控制中得以實(shí)現(xiàn)，例如自適應(yīng)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、差頻控制、環(huán)流控制、頻率控制等。而且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方式可以同時(shí)控制多個(gè)變頻器，因此在多個(gè)變頻器級(jí)聯(lián)時(shí)進(jìn)行控制比較適合。(3) 專家系統(tǒng)　 專家系統(tǒng)是利用所謂“專家”的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行控制的一種控制方式，因此，專家系統(tǒng)中一般要建立一個(gè)專家?guī)?，存放一定的專家信息，另外還要有推理機(jī)制，以便于根據(jù)已知信息尋求理想的控制結(jié)果。學(xué)習(xí)控制不需要了解太多的系統(tǒng)信息，但是需要 1~2 個(gè)學(xué)習(xí)周期，因此快速性相對(duì)較差，而且，學(xué)習(xí)控制的算法中有時(shí)需要實(shí)現(xiàn)超前環(huán)節(jié)，這用模擬器件是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)，學(xué)習(xí)控制還涉及到一個(gè)穩(wěn)定性的問(wèn)題，在應(yīng)用時(shí)要特別注意。(3) 遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使“天涯若咫尺” ，依靠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)變頻器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制也是一個(gè)發(fā)展方向。 FRA540 變頻器變頻器的接線 。(4) 綠色變頻器　　隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，對(duì)于環(huán)境的保護(hù)越來(lái)越受到人們的重視。(1) 數(shù)字控制變頻器的實(shí)現(xiàn)　　現(xiàn)在，變頻器的控制方式用數(shù)字處理器可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的運(yùn)算，變頻器數(shù)字化將是一個(gè)重要的發(fā)展方向，目前進(jìn)行變頻器數(shù)字化主要采用單片機(jī)MCS51 或 80C196MC 等，輔助以 SLE4520 或 EPLD 液晶顯示器等來(lái)實(shí)現(xiàn)更加完善的控制性能。應(yīng)用專家系統(tǒng)既可以控制變頻器的電壓，又可以控制其電流。(2) 模糊控制　　模糊控制算法用于控制變頻器的電壓和頻率，使電動(dòng)機(jī)的升速時(shí)間得到控制，以避免升速過(guò)快對(duì)電機(jī)使用壽命的影響以及升速過(guò)慢影響工作效率。在變頻器的控制中采用智能控制方式在具體應(yīng)用中有一些成功的范例。(5) 最優(yōu)控制　　最優(yōu)控制在實(shí)際中的應(yīng)用根據(jù)要求的不同而有所不同，可以根據(jù)最優(yōu)控制的理論對(duì)某一個(gè)控制要求進(jìn)行個(gè)別參數(shù)的最優(yōu)化?！　o(wú)速度傳感器矢量控制是通過(guò)坐標(biāo)變換處理分別對(duì)勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，然后通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓、電流辨識(shí)轉(zhuǎn)速以達(dá)到控制勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流的目的。目前在變頻器中實(shí)際應(yīng)用的矢量控制方式主要有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式和無(wú)速度傳感器的矢量控制方式兩種。這種控制方式，在控制系統(tǒng)中需要安裝速度傳感器，有時(shí)還加有電流反饋，對(duì)頻率和電流進(jìn)行控制，因此，這是一種閉環(huán)控制方式，可以使變頻器具有良好的穩(wěn)定性，并對(duì)急速的加減速和負(fù)載變動(dòng)有良好的響應(yīng)特性。變頻器中常用的控制方式　1 非智能控制方式　　在交流變頻器中使用的非智能控制方式有 V/f 協(xié)調(diào)控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。對(duì)于 恒速運(yùn)轉(zhuǎn)中的過(guò)電流，也進(jìn)行同樣的控制。2）超頻（超速）保護(hù)。因此采用風(fēng)機(jī)熱繼電器或器件散熱片傳感器，檢出異常后停止逆變器。逆變器負(fù)載側(cè)接地設(shè)計(jì)，為了保護(hù)逆變器，有時(shí)要有接地過(guò)電流保護(hù)功能。4）瞬時(shí)停電保護(hù)。過(guò)負(fù)載是由于負(fù)載的GD（慣性）過(guò)大或因負(fù)載過(guò)大使電機(jī)堵轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的。變流器的輸出電流達(dá)到異常值，也同樣停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)。4 速度檢測(cè)電路以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸上的速度檢測(cè)器（TG、PLG 等）的信號(hào)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)?？刂齐娐分饕ǎ? 運(yùn)算電路將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率?？刂齐娐方o異步電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路，稱為控制電路。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路的構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡(jiǎn)單的平波電路。 1 整流器 最近大量使用的是二極管的變流器，如圖 42 所示，它把工頻電源變換為直流電源。對(duì)于需要精密速度或快速響應(yīng)的場(chǎng)合，運(yùn)算還應(yīng)包含由變頻器主電路和傳動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)出來(lái)的信號(hào)和保護(hù)電路信號(hào)，即防止因變頻器主電路的過(guò)電壓，過(guò)電流引起的損壞外就，還應(yīng)保護(hù)異步電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)等。 變頻器的構(gòu)成異步電動(dòng)機(jī)用變頻器調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的結(jié)構(gòu)圖如圖 41 所示。 20 世 紀(jì) 60 年 代 以 后 ，電 力 電 子 器 件 經(jīng) 歷 了 SCR(晶 閘 管 )、 GTO(門 極 可 關(guān) 斷 晶 閘 管 )、 BJT(雙 極 型 功率 晶 體 管 )、 MOSFET(金 屬 氧 化 物 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 )、 SIT(靜 電 感 應(yīng) 晶 體 管 )