【正文】 并將邏輯或算術(shù)運算等結(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)備存儲區(qū)除了 I/O 映象區(qū)以外，系統(tǒng) RAM 存儲區(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、計時器、計數(shù)器、變址寄存器、累加器等）的存儲區(qū)。不同類型的 PLC 其存儲容量各不相同，一般來說，隨著 PLC 機型增大其存儲容量也相應(yīng)增大。　　除了上述通用 I/O 外，還有特殊 I/O 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。一般交流電壓波動在正負 10%（15%）之間，因此可以直接將 PLC 接入到交流電網(wǎng)上去。驅(qū)動現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)的電源一般由用戶提供。在運行狀態(tài)，可編程控制器通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。由于計算機執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入輸出關(guān)系來看，處理過程似乎是同時完成的。當(dāng)可編程序控制器處于停止（STOP）狀態(tài)時，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。可編程序控制器的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中按步序號順序排列。體型圖某一輸出繼電器的線圈“通電”時，對應(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，執(zhí)行一次圖 所示的掃描操作所需的時間稱為掃描周期，其典型值為 1~100ms。如圖 所示。所以輸入如果是脈沖信號，它的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。例如：算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳達等。輸入模塊的 CPU 濾波電路用來濾除由輸入端引入的干擾噪聲，消除因外接輸入觸點動作是產(chǎn)生的抖動引起的不良影響，濾波電路的時間常數(shù)決定了輸入濾波時間的長短，其典型值為 10ms 左右。要求輸入—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，應(yīng)核對提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計外接供電電源。a．控制單元的冗余（1）重要的過程單元：CPU（包括存儲器）及電源均應(yīng) 1B1 冗余。3）根據(jù)需要對重要的 I/O 信號，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用。改變這些開關(guān)或按扭的通斷狀態(tài)，即可對主機輸入所需要的開關(guān)量。24 個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 三相異步電動機的工作原理及結(jié)構(gòu)3．1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu) 三相異步電動機的種類很多，但各類三相異步電動機的基本結(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 三相電動機外殼包括機座、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 異步電動機定子鐵心是電動機磁路的一部分，由 ～ 厚表面涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓而成，如圖 32 所示。三相繞組由三個彼此獨立的繞組組成，且每個繞組又由若干線圈連接而成。中、小型三相電動機多采用圓漆包線，大、中型三相電動機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 異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組分為繞線形與籠形兩種，由此分為繞線轉(zhuǎn)子異步電動機與籠形異步電動機。100kW 以下的異步電動機一般采用鑄鋁轉(zhuǎn)子。三相異步電動機的定子與轉(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，在繞組中從始端流向末端，電流為負值tiU?sin?)120i(??tiWtii ??0t?UiWi時，在繞組中從末端流向首端。 當(dāng) 時，即經(jīng)過 1/4 周期后， 由零變成正的最大值， 仍為負值， 已變成負值，如圖 38（b）所示，這時合成磁場的方位與 時相比，已按逆時針方向轉(zhuǎn)過了 90176。即轉(zhuǎn) 1 周，如圖38（a）所示。因此，三相電動機定子旋轉(zhuǎn)磁場每分鐘的轉(zhuǎn)速 n定子電流頻率 f 及磁極對數(shù) p 之間的關(guān)系是 3．3 三相電動機的轉(zhuǎn)動原理圖 39 為三相異步電動機轉(zhuǎn)動原理示意圖。設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場按順時針方向旋轉(zhuǎn)，且某時刻為上為北極 N 下為南極 S，如圖 310 所示。電動機內(nèi)必須有一個以 n0 旋轉(zhuǎn)的磁場。三相電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 始終不會加速到旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 n1。當(dāng)異步電動機處于電動狀態(tài)運行時，電磁轉(zhuǎn)矩 和轉(zhuǎn)速 n 同向。銘牌上注明這臺三相電動機的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，是選擇、安裝、使用和修理（包括重繞組）三相電動機的重要依據(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機繞組上的線電壓，用 UN 表示。4．額定電流 額定電流是指三相電動機在額定電源電壓下，輸出額定功率時，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)速表示三相電動機在額定工作情況下運行時每分鐘的轉(zhuǎn)速，用 nN表示，一般是略小于對應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速 n1。 8．定額 定額是指三相電動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，即允許連續(xù)使用的時間，分為連續(xù)、短時、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，否則會損壞三相電動機。3．3 機械手電機的選用Y2 系列三相異步電動機具有結(jié)構(gòu)新穎、造型美觀、噪音低、振動小、絕緣等級高等特點，產(chǎn)品現(xiàn)已達到九十年代國際先進水平，是 Y 系列電機的更新產(chǎn)品。電動機 3 主要用來控制機械手抓的加緊和放松，所承載負載最小，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 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” 。2 平波回路在整流器整流后的直流電壓中，含有電源 6 倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。4 制動電路異步電動機在再生制動區(qū)域使用時（轉(zhuǎn)差率為負） ，再生能量儲存于平波回路電容器中，使直流電壓升高。在圖 41 點劃線內(nèi)，僅以控制 A 部分構(gòu)成控制電路時，無速度檢測電路，為開環(huán)控制。3 驅(qū)動電路為驅(qū)動主電路器件的電路。保護回路主要包括：（1） 逆變器保護1）瞬時過電流保護。逆變器輸出電流超過額定值，且持續(xù)通達規(guī)定的時間以上，為了防止逆變器期間、線路等損壞要停止運轉(zhuǎn)。采用逆變器使電動機快速時，由于再生功率直流電路電壓將升高，有時超過容許值。但瞬時停電時間在 10s 以上時，通常會使控制電路誤動作，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)機異常。過載檢出裝置與逆變器保護共用，但考慮低速運轉(zhuǎn)的過熱時，在異步電動機內(nèi)埋入溫度檢出器，或者利用裝在逆變器內(nèi)的電子熱保護來檢出過熱。（3）其他保護 1）防止失速過電流。減速時產(chǎn)生的再生能量使主電路直流電壓上升，為了防止再生過電壓保護電路動作，在直流電壓下降之前要進行控制，抑制頻率下降，防止失速再生過壓。V/f 控制變頻器結(jié)構(gòu)非常簡單，但是這種變頻器采用開環(huán)控制方式，不能達到較高的控制性能，而且，在低頻時，必須進行轉(zhuǎn)矩補償，以改變低頻轉(zhuǎn)矩特性。通過控制各矢量的作用順序和時間以及零矢量的作用時間，又可以形成各種 PWM 波，達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)系下分析交流電動機的數(shù)學(xué)模型，控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，通過檢測定子電阻來達到觀測定子磁鏈的目的，因此省去了矢量控制等復(fù)雜的變換計算，系統(tǒng)直觀、簡潔，計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)控制方式可以同時控制多個變頻器，因此在多個變頻器級聯(lián)時進行控制比較適合。(3) 專家系統(tǒng)　 專家系統(tǒng)是利用所謂“專家”的經(jīng)驗進行控制的一種控制方式，因此，專家系統(tǒng)中一般要建立一個專家?guī)欤娣乓欢ǖ膶＜倚畔ⅲ硗膺€要有推理機制，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 個學(xué)習(xí)周期，因此快速性相對較差，而且，學(xué)習(xí)控制的算法中有時需要實現(xiàn)超前環(huán)節(jié)，這用模擬器件是無法實現(xiàn)的，同時，學(xué)習(xí)控制還涉及到一個穩(wěn)定性的問題，在應(yīng)用時要特別注意。(3) 遠程控制的實現(xiàn)　　計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使“天涯若咫尺” ，依靠計算機網(wǎng)絡(luò)對變頻器進行遠程控制也是一個發(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，對于環(huán)境的保護越來越受到人們的重視。(1) 數(shù)字控制變頻器的實現(xiàn)　　現(xiàn)在，變頻器的控制方式用數(shù)字處理器可以實現(xiàn)比較復(fù)雜的運算，變頻器數(shù)字化將是一個重要的發(fā)展方向，目前進行變頻器數(shù)字化主要采用單片機MCS51 或 80C196MC 等，輔助以 SLE4520 或 EPLD 液晶顯示器等來實現(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，使電動機的升速時間得到控制，以避免升速過快對電機使用壽命的影響以及升速過慢影響工作效率。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)控制的理論對某一個控制要求進行個別參數(shù)的最優(yōu)化。　　無速度傳感器矢量控制是通過坐標(biāo)變換處理分別對勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進行控制，然后通過控制電動機定子繞組上的電壓、電流辨識轉(zhuǎn)速以達到控制勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流的目的。目前在變頻器中實際應(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，有時還加有電流反饋，對頻率和電流進行控制，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，并對急速的加減速和負載變動有良好的響應(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。對于 恒速運轉(zhuǎn)中的過電流，也進行同樣的控制。2）超頻（超速）保護。因此采用風(fēng)機熱繼電器或器件散熱片傳感器，檢出異常后停止逆變器。逆變器負載側(cè)接地設(shè)計，為了保護逆變器，有時要有接地過電流保護功能。4）瞬時停電保護。過負載是由于負載的GD（慣性）過大或因負載過大使電機堵轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的。變流器的輸出電流達到異常值，也同樣停止逆變器運轉(zhuǎn)。4 速度檢測電路以裝在異步電動機軸上的速度檢測器（TG、PLG 等）的信號為速度信號，送入運算回路，根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉(zhuǎn)?？刂齐娐分饕ǎ? 運算電路將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率?？刂齐娐方o異步電動機供電（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。裝置容量小時，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。對于需要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電路信號，即防止因變頻器主電路的過電壓，過電流引起的損壞外就，還應(yīng)保護異步電動機及傳動系統(tǒng)等。 變頻器的構(gòu)成異步電動機用變頻器調(diào)速運轉(zhuǎn)時的結(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 效 應(yīng) 管 )、 SIT(靜 電 感 應(yīng) 晶 體 管 )