【正文】 ...... 22 第四章：技術(shù)難點及其 解決辦法 ........................................... 23 變頻器對微機(jī)控制板的干擾 ....................................................... 23 PLC對變頻器的控制 ............................................................. 24 第五章：項目小結(jié) .................................................... 25 致謝 ............................................................. 26 參考文獻(xiàn) .......................................................... 27 附 錄 ........................................................... 28 附錄一：三菱變頻器 FRA540 ......................................................... 28 附錄二 : 伺服電機(jī) MSMA系列 .......................................................... 31 附錄三：程序 ....................................................................... 32 。 顯示 PU（ FRDU04/FRPU04） 運(yùn)行狀態(tài) 可選擇輸出頻率 ,電機(jī)電流 (正常值或峰值 )輸出電壓 ,設(shè)定頻率 ,運(yùn)行速度 ,電機(jī)轉(zhuǎn)矩 ,過負(fù)荷整流輸出電壓 (正常值或峰值 ),電子過電流保護(hù)負(fù)荷率 ,輸入功率 ,輸出功率 ,負(fù)荷儀表 ,基準(zhǔn)電壓輸出中選擇一個。運(yùn)行的互鎖切換 輸出停止 變頻器輸出瞬時切斷（頻率，電壓） 報警復(fù)位 解除保護(hù)功能動作時的保持狀態(tài) 運(yùn)行功能 上，下限頻率設(shè)定，頻率跳變運(yùn)行，外部熱繼器輸入選擇，極性可逆選擇，瞬時停電再啟動運(yùn)行，工頻電源 變頻器切換運(yùn)行，正轉(zhuǎn) /反轉(zhuǎn)限制，運(yùn)行模式選擇， PID控制，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行（ RS485） 輸出信號 運(yùn)行狀態(tài) 可從變頻器正在運(yùn)行，頻率到達(dá)，瞬時電源故障，頻率檢測，第二頻率檢測，正在 PU模式下運(yùn)行，運(yùn)負(fù)荷報警，電子過電流保 護(hù)預(yù)報警，零電流檢測，輸出電流檢測， PID下限， PID 上限， PID 正 /負(fù)作用，工頻電源 變頻器切換， MC1， 2， 3，動作準(zhǔn)備，風(fēng)扇故障和散熱片過熱預(yù)報警中選擇五個不同的信號通過集電極開路輸出。10℃ ）， 數(shù)字量輸入時設(shè)定輸入頻率的 %以內(nèi) 電壓 /頻率特性 基底頻率可在 0~120Hz任意設(shè)定，可選擇恒轉(zhuǎn)矩或變轉(zhuǎn)矩曲線。我們在設(shè)計的過程中也遇到了很多自己解決不了的問題，而李老師也給予我們要注意的問題的提示和一些細(xì)節(jié)的解決方案。在設(shè)計過程中，我們始終 保持良好的團(tuán)隊精神，互相學(xué)習(xí)和交流經(jīng)驗，終于順利完成了設(shè)計任務(wù)。 （ 3） 閱讀大量的參考資料，綜合運(yùn)用學(xué)過的知識。 此次設(shè)計，還有以下幾點的體會： （ 1） 計之前要有一個宏觀系統(tǒng)的思路。在選擇構(gòu)成項目的各種構(gòu)件時，考慮到了技術(shù)因素和經(jīng)濟(jì)因素。緒論分析了 PLC 在張力控制的應(yīng)用。作為變頻調(diào)速系統(tǒng)中的控制核 心部分的變頻器，可以通過變頻器的控制面板或端子進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置 ,啟動或停止變頻器運(yùn)行 ,讀取各種變頻器運(yùn)行數(shù)據(jù)等等。如果非要用模擬量控制時，建議一定采用屏蔽電纜，并在傳感器側(cè)或者變頻器側(cè)實現(xiàn)遠(yuǎn)端一點接地。另外在輻射干擾嚴(yán)重的場合，如周圍存在 GSM、或者小靈通機(jī)站時，可以對微機(jī)控制板添加金屬網(wǎng)狀屏蔽罩進(jìn)行屏蔽處理。 電機(jī)等強(qiáng)電控制系統(tǒng)的接地線必須通過接地匯流排可靠接地，微機(jī)控制板的屏蔽地，最好單獨(dú)接地。3% RH 精 度： % 。 主要技術(shù)指標(biāo) : 型 號： WYTAT2 工作電壓： DC24V177。 （ 5） 角度傳感器 本 傳感變送器采用新型的 SMR(磁敏電阻 )元件作為敏感元件，利用內(nèi)部磁迴路的機(jī)械結(jié) 21 構(gòu) , 把角度的機(jī)械轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為電信號變化，實現(xiàn)無電接觸點的測量角度，角位移的變化，并經(jīng)精密集成放大電路 ,在確定的角度區(qū)間，線性輸出 4～ 20mA 電流信號或 0～ 5V， 15V 電壓信號，實現(xiàn)傳感器和變送器一體化 .本產(chǎn)品帶有基準(zhǔn)和滿度的調(diào)節(jié)，方便修正和調(diào)節(jié)測量范圍。 ⑤ 電機(jī)防護(hù)等級達(dá) IP65,環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。 其 特征 如下： ① 采用松下公司獨(dú)特算法，使速度頻率響應(yīng)提高 2 倍，達(dá)到 500HZ；定位超調(diào)整定時間縮短為以往產(chǎn)品的 1/4。 6 個獨(dú)立的 30kHz 高速計數(shù)器， 2 路 獨(dú)立的 20kHz 高速脈沖輸出，具有 PID 控 19 制器。 (2)傳感器的性能 選用傳感器時，要考慮傳感器的下述性能，即精度，穩(wěn)定性，響應(yīng)速度，模擬信號或者數(shù)字信號，輸出量及其電平，被測對象特性的影響，校準(zhǔn)周期，過輸人保護(hù)。傳感器的選則用原則： 傳感器千差萬別，即便對于相同種類的測定量也可采用不同工作原理的傳感器，因此，要根據(jù)需要選用最適宜的傳感器。 傳感器的分類 傳感器 的檢測對象非常多，主要有數(shù)量、長度、面積、立體、位置、含量、線性變位、旋轉(zhuǎn)變位、畸變、壓力、轉(zhuǎn)矩、流量、流速、加速度、振動、成分配比、水分、離子濃度、混濁度、粒狀體、比重／密度、傷痕、濕度、熱量、溫度、火災(zāi)、煙、有害氣體和氣味等 29 種。測量原理是非接觸（利用霍爾效應(yīng)）。 傳感器 傳感器的定義 將各種非電量變換為電量的裝置就是傳感器。如圖中的 H1， H2 間距所示。 加減速時間 :加 減速時間一般是指變頻器從某一頻率加速到高頻段和從一高頻段減速到低頻段所需的時間。 電壓 /頻率特性 :即 V/F 曲線 ,分為恒定轉(zhuǎn)矩方式和平方轉(zhuǎn)矩方式 ,恒定轉(zhuǎn)矩方式一般應(yīng)用在輸送帶 ,起重機(jī) ,擠壓機(jī)等設(shè)備上 ,平方轉(zhuǎn)矩方式常用在風(fēng)機(jī) ,氣泵等流體負(fù)載。開環(huán)控制無速度檢出反饋 ,常用于精度要求不太高的通用變頻器。否則 ,即使電動機(jī)與變頻器的容量相匹配 ,也應(yīng)該選擇容量更大的變頻器。所選的電動機(jī)容量應(yīng)與變頻器相符 ,同時還應(yīng)注意變頻器的額定輸出電流是 否滿足電動機(jī)的額定電流。 （ 1）電壓等級 一般的通用變頻器可分為交流 200V 和 400V 兩種 ,另外某些高、中壓大功率變頻器電壓等級可以達(dá)到上千伏。但由于感應(yīng)電動勢 E不便測量和控制，而電源電壓 V≈ E,故只要使 fV=常數(shù) 便可使條件近似滿足。 (3) 變頻器控制方式及基本原理 在本實驗中，采用的是變頻變壓 (VVVF)方式，主要是通過調(diào)節(jié)電源頻率來調(diào)速。下圖為一個簡單的三相逆變電路，在這個 電路中，六個開關(guān)組成一個三相橋式電路，依次打開和關(guān)斷這六個開關(guān)，就可以在輸出端得到相位相差 120 度的交流電?？刂齐娐愤€有 A/D 和 D/A 接口，使變頻器能與外部設(shè)備配合使用。逆變器的輸出就是變頻器的輸出。一般情況下，整流輸出含有高頻電壓諧波分量 (其頻率為電源電壓頻率的六倍 )或電流紋波，影響了直流輸出的質(zhì)量，這就要用到中間電路進(jìn)行平滑?？梢詫﹄妱訖C(jī)進(jìn)行連續(xù)調(diào)速 ,最高速度不受電源的影響 。 12 變頻器的定義 : 變頻器是在保證電機(jī)原有性能的情況下，通過改變電機(jī)的供電頻率和電壓的方式，實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)的現(xiàn)代電力電子設(shè)備。 變頻器 隨著生產(chǎn)力的提高，工業(yè)進(jìn)程化的加快，電動機(jī)作為動力拖動的主要驅(qū)動源，在工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域中被廣泛使用，據(jù)不完全統(tǒng)計，其消耗的電能約占了總工業(yè)耗電量的 60%左右，在經(jīng)歷了 70 年代的中期的能源危機(jī)后，人 們充分認(rèn)識到了節(jié)能工作的重要性。其中位置控制方式極具特色，用戶可以采用電子線路、單片機(jī)、 PC 機(jī)及其他方式非常簡便而廉價地實現(xiàn)數(shù)控功能。特別是實際轉(zhuǎn)矩的顯示給設(shè)計、選型提供了極大方便。 11 伺服電機(jī) 項目中使用的 MINAS 系列交流伺服電機(jī)，是日本松下電器公司于 1990 年投入批量化生產(chǎn)的全新全數(shù)字化（位置、速度、電流三環(huán)全數(shù)字化）的交流 伺服。 （ 3）安裝： S7200 PLC 設(shè)備設(shè)計成安裝簡便，可以利用安裝孔把模塊固定在一個標(biāo)準(zhǔn)的（ DIN）的導(dǎo)軌上，體積小巧的 S7200可以使你更為有效地安排空間。 ② 數(shù)字量擴(kuò)展模塊： EM222（繼電器輸出）具有 8個數(shù)字量輸出點，它通過總線電纜與 與編程器計算機(jī)等通訊 讀入現(xiàn)場信號 執(zhí)行用戶程序 自診斷 輸出 結(jié)果 9 圖 PLC 運(yùn)行流程圖 10 CPU 相連，不需額外提供電源。而更重要的是，能夠讓操作人員在現(xiàn)場就能方便地輸入?yún)?shù)進(jìn)行測試。 T=（讀入 1 點時間輸入點數(shù)）＋（運(yùn)算速度程序步數(shù)）＋（輸出 1 點時間輸出點數(shù)）＋故障診斷時間 PLC 與繼電器控制的重要區(qū)別之一就是工作方式不同。 ⑷ 程序執(zhí)行階段： CPU 將指令逐步調(diào)出執(zhí)行 ⑸ 輸出刷新階段：當(dāng)所有的指令執(zhí)行完畢時，集中把輸入狀態(tài)寄存器的狀態(tài)通過輸出部 件轉(zhuǎn)換成控制設(shè)備所能接受的電壓或電流信號，以驅(qū)動被控設(shè)備。自診斷程序。這樣在對于 I/O 響應(yīng)要求不高的場合 PLC 雖具有微機(jī)的許多 特點，但它的工作方式與微機(jī)有很大的區(qū)別。如果沒有一個良好的、 可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 PLC 的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。該存儲區(qū)又分為具有失電保持的存儲區(qū)域和無失電保持的存儲區(qū)域，前者在 PLC 斷電時，由內(nèi)部的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會遺失；后者當(dāng) PLC斷電時，數(shù)據(jù)被清零。它和硬件一起決定了該 PLC 的性能。使用編程器就能很容易地對其所存儲的內(nèi)容進(jìn)行修改。 B) EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) 這是一種可擦除的只讀存儲器。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。 PLC 的一般結(jié)構(gòu) 用 PLC 實施控制，是按照一定的算法進(jìn)行輸入輸出變換，并將變換以物理實現(xiàn)。 PLC 可進(jìn)行數(shù)字量 /模擬量控制、位置控制。目前 PLC 的整機(jī)平均無故障工作時間一般可達(dá) 2～ 5萬小時，甚至更長。 （ 2）使用和維護(hù)方便 ① 硬件配置方便： PLC 的硬件都是專門生產(chǎn)廠家接一定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格生產(chǎn)的，市場上可方便買到 ② 方便安裝：內(nèi)部不需要接線和焊接，只要編寫程序就可以了。 4 (2) 豐富的 I/O 接口模塊 :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。 ④ 采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。但在運(yùn)行方式上， PLC 的軟件邏輯也與繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯存在根本性的區(qū)別。由于 PC 易于與個人計算機(jī)（ Personal Computer）混淆，人們?nèi)粤?xí)慣用 PLC 作為可編程序控制器的簡稱。 圖 : 項目中使用角度傳感器代替上圖張力檢測器，其輸出反饋回 PLC，而用伺服電機(jī)代替磁粉制動器控制放卷輥。這樣就要求在料膜的處理過程，要保持恒定的張力。通過對傳送卷膜、卷紙的可動輥與水平面的夾角的測量，來判斷張力大小是否發(fā)生變化。 本設(shè)計使用了伺服電機(jī)，三菱變頻器、普通電機(jī)、西門子可編程控制器（ PLC）、角度傳感器。張力控制的作用就是在料膜動態(tài)處理過程中，保持恒定的張力，抑制外來干擾引 起的張力抖動。 1 緒論 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)的自動化程度不斷地提高，微處理器、計