【正文】 30 系列、 FUJI FVRG5／ P5系列， SANKEN SVF系列等大多數(shù)為開環(huán)恒壓比（ V／ F=常數(shù)）的控制方式．其優(yōu)點(diǎn)是控制結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，缺點(diǎn)是系統(tǒng)性能不高，比較適合應(yīng)用在風(fēng)機(jī)、水泵調(diào)這場合。這種控制方法的另一個好處是對再生引起的過電壓、過電流抑制較為明顯，從而可以實(shí)現(xiàn)快速的加減速。但是，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測，以及矢量變換的復(fù)雜 性，使得實(shí)際控制效果往往難以達(dá)到理論分析的效果，這是矢量控制技術(shù)在實(shí)踐上的不足。因而能方便地實(shí)現(xiàn)無速度傳感器化。如日本三菱電機(jī)開發(fā)用于電動機(jī)控制的 M3770 M7906單片機(jī)和美國德州儀器的 TMS320C240DSP 等都是頗具代表性的產(chǎn)品。 變頻調(diào)速 系統(tǒng)的 控制方法及其比較 開環(huán)恒壓比（ V／ F=常數(shù)）的控制方式 優(yōu)勢： 控制結(jié)構(gòu)簡單、成本較低 缺點(diǎn)： 具體來說，其控制曲線會隨著負(fù)載的變化而變化；轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢，電視轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時(shí)因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降穩(wěn)定性變差等 。 通過設(shè)定交流調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速傳輸?shù)?PLC， PLC 根據(jù)設(shè)定的轉(zhuǎn)速通過模擬量輸出模塊，輸出模擬信號控制變頻器的輸出頻率，變頻器的輸出控制交流電機(jī)調(diào)速控制。 第三章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 介紹了系統(tǒng) 上位機(jī)編程 軟件 SWOPCFXGP/WINC 及其GOT 編程軟件 GTdesigner2，說明了 FX2n 的 PID 控制指令，對 PLC 控制程序及其部分控制內(nèi)容做了簡單的介紹。 輸入的模擬量信號可以是電壓也可以是電流，輸入電壓或電流的選擇是由用戶通過不同的接線來完成的。 2）環(huán)境：與 PLC 基本單元一致，耐壓絕緣電壓 :AC 5000V, 1 分鐘（在所有端子和地之間） FX2n4DA模擬量輸出 模塊用于將可編程控制器中的 12位數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量輸出到外部，控制外部電氣設(shè)備。 PLC 及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的， 按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用 PLC 應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)， PLC 的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。 小型可編程控制器的選型 FX2N32MR 型 小型可編程控制器 是三菱電機(jī)小型 PLC 的強(qiáng)功能機(jī)， FX2n系列 PLC 由基本單元，擴(kuò)展單元，擴(kuò)展模塊，特殊功能模塊和編程器等構(gòu)成。另外，為了確保通用變頻器長期可靠的運(yùn)行，變頻器的地線的連接也是非常重要的。 (5) 按【↑】，【↓】鍵，將數(shù)據(jù)碼調(diào)整為“ ” 。 例如： 設(shè)采樣周期為 100ms 即是每隔 100ms 采集脈沖一次，光電開關(guān)每轉(zhuǎn)發(fā)出 8 個脈沖，那么就可以得到速度為 )( ???? mn （ 22） 其中 m? 為采樣周期內(nèi)接受到的脈沖數(shù)。 為了執(zhí)行 GOT 的各種功能，首先在 GT Designer 上通過粘貼一些開關(guān)圖形，指示燈圖形，數(shù)值顯示等被稱為對象的框圖來創(chuàng)建屏幕；然后通過設(shè)置 PLC CPU 中的元件（位，字）規(guī)定屏幕中的這些對象的動作；最后通過 RS232C 電纜或 PC 卡（存儲卡）將創(chuàng)建的監(jiān)視屏幕數(shù)據(jù)傳送到 GOT。 [S1]， [S2]分別用來存放給定值 SV 和當(dāng)前測量到的反饋值 PV， [S3]~[S3]+6 用來存放控制參數(shù)的值，運(yùn)算結(jié)果 MV 存放在[D]中。 PID 指令可以再在定時(shí)中斷，子程序，步進(jìn)梯形指令區(qū)和轉(zhuǎn)移指令中使用，但是在執(zhí)行 PID 指令之前應(yīng)使用脈沖執(zhí)行的 MOV 指令將 [S3]+7 清零。 10 ANI Y006 ” 11 OUT Y004 12 MPP 13 LDI M2 14 OR Y006 18 LD M1 “ M1選擇接通，則跳入開環(huán)控制子 19 CJ P1 程序 。 采用微分控制器能夠增大系統(tǒng)的阻尼，從而改變了系統(tǒng)的穩(wěn)定度，微分控制器的缺點(diǎn)是會放大信號的噪聲，使系統(tǒng)抗高頻干擾能力降低。 ?? ?????? kj ukekeTTdjeTiTkekpku 0 0)]}1()([)()({)( 0)1()()()( 0 uT kekeKdTjekikk pe kj ?????? ?? （ 43） 式中， 為采樣周期Tk pT dkdTikpki 。 在期間 通過與同學(xué) 們之間的 交流 和老師的指導(dǎo) ，使自己學(xué)到了 不少 知識。比如在調(diào)試的過程中，遇到問題往往是書本上的知識不能直接的解決的，只要在扎實(shí)的專業(yè)知識的前提下，我們才能把東西做好。 雖然我做的 變頻調(diào)速 閉環(huán)系統(tǒng) 并不難，但是在設(shè) 計(jì)的過程中我學(xué)到了書本上所沒有學(xué)到的東西。 經(jīng)過多次參數(shù)設(shè)定比較后，當(dāng)設(shè) 定 變頻器參數(shù) : 基頻 50 Hz,上限頻率 55 Hz,下限頻率 0. 2 Hz,上升時(shí)間、 下降時(shí)間 1 s 比例系數(shù) P為 10，積分時(shí)間 I為 ，微分時(shí)間 D為 時(shí)，系統(tǒng)能得到比較滿意的控制效果，最大超調(diào)只有兩度多，在系統(tǒng)穩(wěn)定后可以保持在177。 3）整定微分環(huán)節(jié)環(huán)節(jié) 先置微分時(shí)間 TD=0，逐漸加大 TD，同時(shí)相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時(shí)間，反復(fù)試湊至獲得滿意的控制效果和 PID控制參數(shù)。 PID 參數(shù)整定 比例系數(shù) Kp 的值的大小直接改變系數(shù)開環(huán)增益的值，增大 Kp 既能使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差減小，提高系統(tǒng)的控制精度，又可使系統(tǒng)的響應(yīng)速度加快，但與此同時(shí)卻會導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，甚至使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。 圖 34 PLC 的梯形圖編程 指令表語句與部分 語句 說明 0 LD M0 1 OUT Y000 2 LD Y000 “ M0 接通， Y0輸出，系統(tǒng)電源接通 3 OUT M10 且 M10輸出 ” 4 LD M3 5 AND Y000 6 MPS 7 LD M2 “ M3 接通，電機(jī)啟動，當(dāng) M2 為接通 8 OR Y004 狀態(tài)時(shí)， Y4 輸出，電機(jī)正轉(zhuǎn) 。 [S3]+7~[S3]+19被 PID 指令占用， [S3]+20~[S3]+23 用于 輸入，輸出變化量增加，減少的報(bào)警設(shè)定值。 中斷程序： 調(diào)用 PID 指令進(jìn)行運(yùn)算以及數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換。 GOT 及其設(shè)計(jì)軟件 GTdesigner2 介紹 GOT（ Graphic Operation Terminal人機(jī)介面）是電子操作面板，在其監(jiān)視屏幕上可進(jìn)行開關(guān)操作、指示燈、數(shù)據(jù)顯示、信息顯示和其他一些在原有由操作面板執(zhí)行的操作。 速 度采集： FX2N32MR 具有高速脈沖采集功能，采集頻率可以達(dá)到 30KHz，共有 6 個高速計(jì)數(shù)器（ HSC0~HSC5）工作模式有 12 種。 變頻器 有 兩種工作模式 如果所用的變頻器剛剛出廠的變頻器，則需對它進(jìn)行快速調(diào)試，試驗(yàn)中用到的變頻器都已經(jīng)完成了快速調(diào)試 要實(shí)現(xiàn)快速預(yù)置，首先按下【 MENU】鍵多次，直至切換到快速編程模式（ LCD顯示屏左上方顯示 QUICK）為止 (1) 按下【 DATA/ENTER】 鍵，立即切換到快速編程模式下的第一個功能碼“ A102” . (2) 按【↑】，【↓】鍵，找到所需修改的功能碼 “ C102” . (3) 按【 DATA/ENTER】 鍵，讀出該功能碼中的原油數(shù)據(jù)碼“ ” 。所選用的通用變頻器 應(yīng)是既滿足生產(chǎn)工藝要求，又要在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上合理。 最后一臺為測速發(fā)電機(jī) , 額定值為 DC 110 V、 200 mW、轉(zhuǎn)速 2 200 r / min。 擴(kuò)展模擬量輸入模塊接線圖 (如圖 23 所示） 4 A D 模 塊+ 2 4 V（ P L C ）C O M（ P L C ）+ 2 4 V 2 4 V瓷 片 電 容4 7 4測 速 發(fā) 電 機(jī)紅 線測 速 發(fā) 電 機(jī)黑 線V +（ 1 ）V I （ 1 ） 圖 23擴(kuò)展模擬量輸入模塊接線圖 擴(kuò)展模擬量輸出模塊及其變頻器接線圖 （如圖 24 所示） M三 相交 流電 源交 流 接觸 器K M 2RSTS F S R S CWVUF CF R變 頻 器C O M ( P L C )+ 2 4 VV + ( 1 )V 1 ( 1 ) 2 4 V4 D A 模 塊Y 6 ( PL C )C O M 2( P L C)Y 4 ( PL C )交 流 調(diào) 速 電動 機(jī) 圖 24 擴(kuò)展模擬量輸出模塊及其變頻器接線圖 硬件的選型 在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設(shè)計(jì)選型。 10%V，電流為 55mA(源于基本單元的外部電源 )。 MMG O TP L CD / A變 頻器測 速 發(fā)電 機(jī)A / D控 制 器反 饋被 控 對 象速 度 給定 圖 21 變頻調(diào)速系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖 外部硬件接線圖 M開關(guān)電源模塊開關(guān)電源模塊開關(guān)電源模塊開關(guān)電源模塊直 流 2 2 0 V 直 流 2 4 V 直 流 1 2 V 直 流 5 V控 制 操 作 屏P L C 主 控 制 器零 線變 頻 器Q S K M 1K M 2V F三相輸入電源 圖 22外部硬件接線圖 模擬量輸入輸出模塊 FX2n4AD 與 FX2n4DA FX2n4AD 模擬量輸入模塊是一種高精度的模擬量輸入模塊，只要選擇合適的傳感器及前置放大器，就可以用于溫度，壓力，流量，電壓和電流等模擬信號的監(jiān)視與控制， FX— 4AD 模擬量輸入模塊有 4 個輸入通道，通道號分別為 CH1， CH2，CH3， CH4。還對各種變頻調(diào)速的控制方法做了簡單的闡述和比較。因此，該系統(tǒng)必須具備以下三個主體部分：控制運(yùn)算部分、執(zhí)行和反饋部分。 基于 PLC 的變頻調(diào)速已被公認(rèn)為是最理想、最有發(fā)展前景的調(diào)速 方式之一，采用變頻器構(gòu)成變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)的主要目的，一是為了滿足提高勞動生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備自動化程度、提高生活質(zhì)量及改善生活環(huán)境等要求；二是為了節(jié)約能源、 降低生產(chǎn)成本。其他公司如日本富士電機(jī)推出的 FRN 5000G9／ P9 以及最新的 FRN5000Gll／ P11 系列出采取了類似無速度傳感器控制的設(shè)計(jì)，性能有了進(jìn)一步提高，然而變頻器的價(jià)格并不比以前的機(jī)型昂貴多少。直接轉(zhuǎn)矩控制與矢量控制不同，它不是通過控制電流、磁鏈等量來間接控制轉(zhuǎn)矩，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控量來控制。它使人們看到交流電動機(jī)盡管控制復(fù)雜，但同樣可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩、磁場獨(dú)立控制的內(nèi)在本質(zhì)。 ② 引人頻率補(bǔ)償控制，以消除速度控制的穩(wěn)態(tài)誤差 ③ 基于電機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型，用直流電流信號 重建相電流，如西門子 MicroMaster 系列 ,由此估算出磁鏈幅值，并通過反饋控制來消除低速時(shí)定子電阻對性能的影響。 而目前，我國變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展還處于起步階段，核心技術(shù)缺乏，與發(fā)達(dá)國家的技術(shù)差距較大，而變頻調(diào)速系統(tǒng)的 工藝過程復(fù)雜多 變，具有不確定性，因此對系統(tǒng)要求更為先進(jìn)的控制技術(shù)和控制理論 。我國各類在用電機(jī)中， 80%以上為 以下的中小型異步電動機(jī)。在高速增長的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，中國能源工業(yè)面臨經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境保護(hù)的雙重壓力。 Feedback part mainly for speed feedback. Through the setting of ac speed adjustment system speed transmission to PLC, according to the set speed through PLC simulation output module, output analog signal control inverter frequency, control the output of induction motor control. Inverter by are/reverse switch to control. The speed of the ac adjustable speed system by tachogenerator converted to speed analog signals, input analog quantities of input module, analogue