【正文】 并給出了一個變頻調速系統(tǒng)的數學模型,且其可逆轉性得到了檢驗。通常用STEP7 ，數據采集和控制算法進行編程，速度采樣程序和存儲程序被編程為有規(guī)律的中斷程序A，中斷周期為100毫秒。OPC能有效的提供完整的數據和通信能力。這個逆變器的類型是西門子的MMV。運行數據是這些速度的開環(huán)，閉環(huán)的相對應速度和設置的參考的速度。參考信號應該包括原始系統(tǒng)所有的工作范圍,并確保近似。該模型簡化為一個三級非線性模型。反饋系統(tǒng)控制在工程應用中不能達到期望值。在這篇文章中，首先對神經網絡反饋方法進行了介紹,并且描述了采用矢量控制的變頻調速系統(tǒng)的數學模型。因此,如何加強系統(tǒng)的控制性能是非常迫切的事情。變頻調速系統(tǒng),包括一個異步電動機和通用逆變器，用來代替直流調速系統(tǒng)。 參考文獻[1] [M].北京:中國電力出版社,2008:144～153[2] [M].北京:人民郵電出版社,2010 :1～7[3] [M].北京:人民郵電出版社,:27～34[4] [M].北京:機械工業(yè)出版社,:17～18[5] 宋志安,. 北京:國防科技出版社,2007:38～41[6] [M].北京:機械工業(yè)出版社,1998:7083.[7] [M].（第五版）北京:機械工業(yè)出版社,1999:96～101[8] GX Developer Version 8 使用說明.[M] 2007:1～80[9] [M].北京:機械工業(yè)出版社,2008:26～28[10] [M].沈陽:遼寧科學技術出版社, ：5～6[11] FX2N4AD Special Functionblok User’s .[12] Programming Controller Melsec FX series Programming electric,1994 . 附錄附錄A： 外文資料翻譯。所以我國電動挖掘機的變頻調速技術還有很大的提升空間。 運行效率分析柴油機的維修較為復雜，且通用件少，費用高?，F在以每小時耗電量80千瓦時來分析，花費61元。本實驗中我想到了將搭載MCGS軟件的PC機移植到挖掘機的操作系統(tǒng)當中，這就大大提高了控制系統(tǒng)的可擴展性，如果有需要的話我們可以用功能更加強大的上位機軟件替換MCGS，同時也便于操作系統(tǒng)的更新換代，要知道觸摸屏的更新換代是硬件上的投入，而PC機是軟件上的更新和維護，經濟性比較而言就可想而知了，而且軟件上的更新和維護可以最大限度地保持硬件系統(tǒng)的完整性和封閉性，長遠來說可以延長挖掘機的使用壽命，降低維護費用。(4)檢查對某一寄存器的操作是否超出范圍。當第一次啟動設備工作時，把PLC中的數據讀回來，之后本設備會將變化的值往下寫，這種操作的目的是，用戶PLC程序中有些通道的數據在計算機第一次啟動，或計算機中途死機時不能復位。串口父設備用來設置通信參數和通信端口。設定方法如下。圖611 “看門狗”程序 MCGS程序設計將MCGS的變量與PLC中的軟元件一一對應起來，然后再實現變量與軟元件相互間的讀出和寫入。選擇通道一，開始AD轉換，最后將轉換結果送到D2存儲單元，程序如下。自動怠速的思想是：對油門踏板和操作桿進行壓力檢測，如果都沒有壓力施加并且保持60秒則怠速觸發(fā)，給轉速值賦值1200轉/分，發(fā)動機進入自動怠速狀態(tài)。其中手動模式對高速、中速、低速三種速度進行了互鎖，保證只有一種命令被執(zhí)行，防止操作和程序出錯。還包括為了聯鎖非聯鎖等切換處理的有關信號。GX Developer是三菱PLC的編程軟件。磁電式轉速傳感器的工作方式決定了它有很強的抗干擾性，能夠在煙霧、油氣、水汽等環(huán)境中工作。數字量輸入輸出信號就是開關量信號，1或者0?；陔妷夯螂娏鞯妮斎?輸出的選擇通過用戶配線來完成，可選用的模擬值范圍是10V到10V DC(分辨率5mV), 20到20mA(分辨率：20μA)。最大值2047，最小值2048。通過改變電壓的頻率從而改變了電動機的轉速。(2)額定頻率為：50Hz.(3)功率：90kw(4)環(huán)境溫度：不超過40℃，最低環(huán)境空氣溫度為15℃。 存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量應小于存儲器容量。 硬件選型 PLC選型在PLC系統(tǒng)設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是PLC設計選型。觸摸屏、控制板、USB線之間的連接圖如下：圖56觸摸屏的相關電路設計下面是LTN141AT08觸摸屏的相關參數：(1)操作電壓：10V(2)操作溫度：10176。 供電電路設計本實驗的動力電源為交流380V，而PLC所需要的電源為直流24V，搭載MCGS的PC機所需電源為220V，為了節(jié)約空間和能源我們將從380V交流電源著手，變換成各部件所需的電源。因為FX 2N4AD接受的是電壓值，所以我們必須將頻率值轉化為電壓值，很幸運我們在市面上找到了LM331芯片，此芯片可以將頻率值轉化為電壓值，并且頻率值和電壓值承線性關系，剛好滿足我們實驗中的需要。再生制動一般是和傳統(tǒng)液壓制動協(xié)調配合提供制動力的，再生制動力是為了回收能量，再生制動力越大，回收的能量越多，具體再生制動力大小是受速度、電池容量、電機等因素約束的。 (1)整定比例控制將比例控制作用由小變到大，觀察各次響應，直至得到反應快、超調小的響應曲線。圖41系統(tǒng)控制方案 輸出電壓與轉速差的轉換模型輸出電壓與轉速差一般承線性關系，設為K1 （41） 變頻器模型建立在工程實踐中，可以針對具體情況，將變頻器的傳遞函數設定為一個小慣性環(huán)節(jié)或一個比例環(huán)節(jié)，本文將其處理為慣性環(huán)節(jié)，則控制電壓和輸出電壓,之間的傳遞函數為：取Ts= , (42) 電動機模型建立電機中電流和電壓間的傳遞函數：TL和TC均為小時間常數。三菱變頻器[4]有幾大特點。(4)用Protel軟件進行各部分電路圖的設計。(3)總體方案設計圖。通過轉速傳感器來測量電動機的實時轉速，然后經過相關芯片將傳感器采集的頻率值轉換成電壓值，再經過AD轉換成數字量，輸入到PLC中進行處理和運算，并且顯示在人機交互界面上。(2)怠速功能。變頻器輸入的動力電源為三相交流380V電源，而PLC的供電電源為直流24V，兩者之間差距巨大，電動機的電控系統(tǒng)很容易被動力電源所影響。自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調節(jié)過程中可能出現震蕩甚至失穩(wěn)。其輸入和輸出誤差信號成比例關系。MCGS 的這種結構形式使其成為一個與設備無關的系統(tǒng)，對于不同的硬件設備，只需定制相應的設備構件，放置到設備窗口中，并設置相關的屬性，系統(tǒng)就可對這一設備進行操作，而不需要對整個系統(tǒng)結構作任何改動。K)公司生產的挖掘機的油泵調節(jié)系統(tǒng)具有合流特性，使油泵具有最大的工作效率；日本神鋼公司在新型的909090909型液壓挖掘機上采用智能型控制系統(tǒng)，即使無經驗的駕駛員也能進行復雜的作業(yè)操作。國內電動挖掘機生產廠商通過不懈努力，正在一步步掌握電動挖掘機的核心科技。 國內發(fā)展及現狀我國挖掘機發(fā)展起步較晚。 40附錄B： PLC程序 54附錄C： 電氣原理圖 57石家莊鐵道大學畢業(yè)設計第1章 緒論 課題來源以及重要意義挖掘機作為施工機械中的中流砥柱多年來為施工單位所依賴，挖掘機馬力強勁，功能多樣，有著較強的不可替代性。 自從PLC誕生以來，人們對電氣系統(tǒng)的控制就更加方便和安全了，本設計在PLC控制的基礎上配合變頻調速裝置，運用先進的PID控制技術，不但成功解決了對挖掘機整體的控制問題，而且效果超越了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)。在2009年初國務院審核通過的裝備制造業(yè)調整振興規(guī)劃中，首次對工程機械用配套零部件提出了發(fā)展規(guī)劃要求和政策支持，部分國外液壓件企業(yè)紛紛在中國合資建廠，這也給國內配套件企業(yè)拉近與行業(yè)先進水平的距離提供了良好的平臺。例如，美國馬利昂公司生產的斗容量為50150 m3的剝離用挖掘機，斗容量為l32 m3的步行式拉鏟挖掘機；BE公司生產的斗容量為168. 2 m3的步行式拉鏟挖掘機，斗容量為l07 m3的挖掘機等。MCGS設備窗口是 MCGS 系統(tǒng)的重要組成部分，負責建立系統(tǒng)與外部硬件設備的連接，使得 MCGS 能從外部設備讀取數據并控制外部設備的工作狀態(tài)，實現對工業(yè)過程的實時監(jiān)控。必須對PID參數進行調整，才能使控制效果達到最優(yōu)。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而增大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。實驗中要求測量實時轉速并且輸入到PLC進行處理，但是這一過程并不簡單。本設計中轉速控制分為手動控制和自動控制。設計中要求怠速控制在1200轉/分，這樣節(jié)省了能源又保養(yǎng)了機器。包括：變量泵轉速電路設計、供電電路設計、抗干擾設計、PLC和變頻器的相關接口電路、觸摸屏電路設計。 技術路線(1)通過去圖書館查閱關于電動挖掘機的相關資料，上網收集國內外電動挖掘機轉速控制的最新資訊，對國內外電動挖掘機的研究現狀進行分析，以明確哪些技術已經成熟哪些方面還有比較大的進步空間。相對于傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，用PLC實現運動控制更有優(yōu)越性：價格更低、速度更快、體積更小、操作更方便。用戶只需要通過簡單的模塊化組態(tài)就可構造自己的應用系統(tǒng)，如可以靈活組態(tài)各種智能儀表、數據采集模塊，無紙記錄儀、無人值守的現場采集站、人機界面等專用設備。目前，應用最多的還是工程整定法：如經驗法、衰減曲線法、臨界比例帶法和反應曲線法。實驗采用三菱FX 2N48MT的PLC，以及三菱FRA740的變頻器，相關電路連接如下圖所示。傳感器接口電路下圖所示。LM331 的動態(tài)范圍寬，可達 100dB； 線性度好, 最大非線性失真小于 % ，；變換精度高，數字分辨率可達12位； 外接電路簡單,只需接入幾個外部元件就可方便構成 V/F 或 F/V 等變換電路，并且容易保證轉換精度。圖55交流電源的抗干擾設計目前國外已成功研制了專門抑制噪聲的隔離變壓器，這是一種繞組和變壓器整體都有隔離層的多層隔離變壓器。校準的作用是使觸摸屏的有效區(qū)正確對應顯示設備所顯示圖像的區(qū)域，也就是定出觸摸屏的有效邊界，所以這種校準叫邊到邊校準。其次，對于一些大型設備，在軟件的設計上需要CPU有足夠的運算速度和處理能力，比如做防搖系統(tǒng)，這時需要考慮采用雙CPU冗余系統(tǒng)。FX2N48MT技術指標：(1)輸入電壓：DC24V（10%范圍內）(2)輸入電流：DC24V,7mA(3)響應時間：10ms(4)輸入信號形式：無電壓觸點，或NPN集電極開路輸出晶體管(5)輸入電路絕緣：光耦合絕緣實物圖如下：圖57 三菱FX2N48MT PLC 電動機的選型根據實際需要，發(fā)動機的功率應該在90KW上下，所以我們選擇了Y315L18 90KW三相異步電動機。因為本設計中選用的電動機功率為90KW，,所以我們最終選擇了三菱FR—A740變頻器。圖510三菱FX2N4DA和三菱FX2N4AD性能指標：(1)4個輸入點可同時使用。FX2N4AD模擬特殊模塊有四個輸入通道。模擬量模塊是將壓力、液位、溫度等信號轉化為 15V，420mA（也有別的信號的，如010V，05V等）然后交給PLC進行處理的。磁電式轉速傳感器由鐵芯、磁鋼、感應線圈等部件組成的，測量對象轉動時，轉速傳感器的線圈會產生磁力線，齒輪轉動會切割磁力線，磁路由于磁阻變化，在感應線圈內產生電動勢。輸出特性由磁電式傳感器工作原理可知，其產生的交流電壓信號的頻率與齒輪轉速和齒數成正比。(2)系統(tǒng)設計的原則任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現被控對象(生產設備或生產過程)的工藝要求，以提高生產效率和產品質量。手動調節(jié)是三菱變頻器一項很實用的功能。以下是詳細程序：圖64 PID參數賦值程序用PLC內置的PID功能進行運算。MCGS軟件中的“前進”和“后退”分別對應寫入X000和X001軟元件，實現前進后退功能。如果在程序運行過程中出現錯誤或者運行時間超過500 ms，PLC停止工作。同時具有轉速報警數據和轉速歷史數據的記錄功能，可以為故障檢測和監(jiān)測提供較為全面合理的數據。 SC09 編程電纜主要技術參數： (1)RS422端口和RS232端口均具有保護電路，可帶電任意插拔(2)波特率：0～230kbps(3)電纜長度：3米，全屏蔽，帶接地線(4)帶有通信指示燈，通信時LED閃爍 (5)