【正文】 工作溫度：20～75℃ (6)重量：150克 SC09編程電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下所示：圖613 SC09 編程電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu) MCGS軟件與PLC的通信 PLC設(shè)置FX系列PLC支持無協(xié)議的RS232和RS485通信協(xié)議兩種通信方式，通過改變D8120的值來改變通信方式[9]。內(nèi)部屬性：用來組態(tài)要具體操作哪些寄存器。 通信故障分析(1)檢查PLC是否上電?？梢娺@方面的研究前景廣闊。目前0／升，／千瓦時（變壓器功率在315千伏安以下，變壓器容量不小于315千伏安的工業(yè)電價更低）。電動機保養(yǎng)項目有：每年需給電動機軸承加注二硫化鉬潤滑脂一次200元，每月給電氣元件吹灰清理一次1200元，按年工作5000個小時，1400／5000＝。事實證明電動挖掘機的變頻調(diào)速系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速的控制當(dāng)中比傳統(tǒng)的控制方式更具優(yōu)勢，這方面的研究前景廣闊。PLC 與交流變頻調(diào)速(VVVF)控制技術(shù)結(jié)合提升了電動挖掘機的效率，有利于挖掘機的節(jié)能減排，具有一定的經(jīng)濟效益和社會效益。采用PLC、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)在實際系統(tǒng)可以實現(xiàn)。可編程序控制器(PLC)控制系統(tǒng)是專為工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用而設(shè)計的,它的穩(wěn)定性和可靠性好。在線性化及其解耦控制正常的非線性系統(tǒng)能實現(xiàn)采用這種方法。當(dāng)在“幾何領(lǐng)域”討論這些問題時，反饋系統(tǒng)控制方法并不像微分幾何方法，其特點是直接，簡單，易于理解。原系統(tǒng)的層疊式的反饋系統(tǒng),會形成一個偽線性系統(tǒng)。根據(jù)隱函數(shù)定理，公式(3)的反饋系統(tǒng)可以表達(dá)為: (9)當(dāng)反饋系統(tǒng)連續(xù)連接到原系統(tǒng)時，偽線性復(fù)合系統(tǒng)形成類型。靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)是由2個輸入層的神經(jīng)元，3個輸出層的神經(jīng)元和12個隱蔽層的神經(jīng)元組成。選擇S73152DP PLC控制器,它有一個PROFIBUSDP接口和一個MPI接口。MMV變頻器作為從動裝置連接到PROFIBUS網(wǎng)絡(luò),并安裝到CB15 PROFIBUS模塊上。所以O(shè)PC技術(shù)可以用來獲得在WinCC和Excel之中所需的數(shù)據(jù)。當(dāng)速度參照保持恒定時,經(jīng)過80秒時間，負(fù)荷降低到?jīng)]有負(fù)荷,經(jīng)過120秒時間,負(fù)荷增加到滿負(fù)荷，所以在傳統(tǒng)控制下的速度響應(yīng)曲線和網(wǎng)絡(luò)反饋控制下的速度響應(yīng)曲線如下圖所示。附錄B： PLC程序‘附錄C： 電氣原理圖。 實驗結(jié)果當(dāng)速度參照是100秒每周期的方波信號時,逆變器運行的是矢量模式。這樣可以縮短開發(fā)周期,節(jié)省人力資源,并簡化了整個控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。 軟件編程 通信介紹MPI(多點接口)是一種簡單、便宜的通訊策略，運用在運行慢，非大型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的場合。并得到原系統(tǒng)的反饋模型。基于這些輸入,將得到1600組得到運行樣本。相關(guān)的系統(tǒng)是.當(dāng)變頻器運行模式的變化,在矢量磁鏈的可以忽略的磁鏈(考慮到是恒定,等于等級)。這樣就可能，運用反饋控制方法去控制一個復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。2. 神經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)控制方法基本的反饋控制方法就是:對于一個給定的系統(tǒng)、一種由反饋方法建立的完整的反饋系統(tǒng),并結(jié)合反饋系統(tǒng)與原系統(tǒng)的特點,提出了一種解耦的線性關(guān)系,以標(biāo)準(zhǔn)化體系,并命名為偽線性系統(tǒng)。隨后,一個線性閉環(huán)調(diào)節(jié)器設(shè)計可以達(dá)到較高的控制性能。工業(yè)控制計算機的優(yōu)勢有較高的計算速度，龐大的記憶能力以及與其他軟件良好的兼容性等。該數(shù)學(xué)模型的變頻調(diào)速系統(tǒng)提出了矢量控制方式,其可逆轉(zhuǎn)性得到證實。通過合理的設(shè)備選型、參數(shù)設(shè)置和軟件設(shè)計，提高了電動挖掘機的運行可靠性。從而大大降低了設(shè)備故障的停機率。按每500小時為一個保養(yǎng)周期，2015／500＝4元，平均每小時約需4元左右。 經(jīng)濟效益分析 能源分析目前國際油價處于較高的價格，造成成品油價格處于高位，但從長遠(yuǎn)來看隨著經(jīng)濟的發(fā)展和石油能源的不可再生性，油價還將處于上升趨勢。MCGS界面轉(zhuǎn)速傳感器交流電動機 變頻器PLCAD、DA模塊SC9編程電纜圖71 試驗系統(tǒng)搭建圖 實驗結(jié)果分析能實現(xiàn)最基本的功能，比如電動機的啟動和停止、電動機的正反轉(zhuǎn)、電動機的變頻調(diào)速。(4)指定操作該通道地址中的哪一位(07)或一次操作1個字16位或2個字32位，或浮點。 本設(shè)備屬性和內(nèi)部屬性設(shè)置要使MCGS能正確操作PLC設(shè)備，請按如下的步驟來使用和設(shè)置本構(gòu)件的屬性：采集周期：為運行時，MCGS對設(shè)備進(jìn)行操作的時間周期，單位為毫秒，一般在靜態(tài)測量時設(shè)為1000ms，在快速測量時設(shè)為200ms。選擇（端口），找到你安裝的USB口，單擊右鍵顯示（屬性）點擊，顯示屬性對話欄，選擇（端口設(shè)置）將這個對話框里的高級設(shè)置的COM口設(shè)置成與PLC編程軟件里的設(shè)置一樣就可以了。這些設(shè)備命令的格式如下，Read(寄存名+地址=DATA) 讀數(shù)據(jù)；Write(寄存名+地址=DATA)寫數(shù)據(jù)。所以在程序中加入“看門狗”，可以對其運行狀況進(jìn)行監(jiān)控，以防意外情況的發(fā)生。PLC程序如下：圖67 自動怠速程序 行進(jìn)控制本實驗對挖掘機的行進(jìn)進(jìn)行了簡單的設(shè)計。PLC程序如下所示。下圖為軟元件使用情況表。(1)程序設(shè)計語言目前，PLC程序設(shè)計主要采用梯形圖、功能塊圖、指令表等6種語言類型，其中梯形圖是應(yīng)用最為廣泛的語言之一，其原因在于它是一種沿用了繼電器、線圈等圖形與符號的圖形編程語言，通常由一系列指令組成，其最大特點是程序直觀、形象。磁電式傳感器主要由旋轉(zhuǎn)的觸發(fā)輪（被等分的齒輪盤,上面有多齒或缺齒）和相對靜止的感應(yīng)線圈兩部分組成。本設(shè)計中我們采用了JX71C磁電式轉(zhuǎn)速傳感器。三菱FX2N4DA是一款模擬量模塊。(6)轉(zhuǎn)換速度6~15ms。 AD/ DA模塊選型綜合對輸入通道個數(shù)、兼容性以及預(yù)留升級的考慮最終的AD模塊我們選擇了三菱FX2N4AD，DA模塊選擇了三菱FX2N4DA。合理的容量選擇本身就是一種節(jié)能降耗措施。FX2N48MT也符合要求?？梢愿鶕?jù)系統(tǒng)輸入輸出表計算所需點數(shù)，表如下所示：表52 系統(tǒng)的輸入和輸出表軟元件號功能軟元件號功能X000前進(jìn)Y0前進(jìn)電機X001后退Y1后退電機X002踏板壓力檢測M2怠速觸發(fā)X003操作桿壓力監(jiān)測M3轉(zhuǎn)速過小X004高速M4轉(zhuǎn)速適中X005中速M5轉(zhuǎn)速過大X006低速D0轉(zhuǎn)速給定值X007自動模式D1轉(zhuǎn)速瞬時值X010手動模式D2轉(zhuǎn)速輸出值Y2快速Y3中速Y4慢速系統(tǒng)輸入輸出點數(shù)不超過20，F(xiàn)X2N48MT所提供的點數(shù)為48，在有一定預(yù)留量的前提下滿足要求。C到70176。 抗干擾設(shè)計為了將電控系統(tǒng)和供電電網(wǎng)的電源隔離開，消除因公共電阻引起的耦合，減少負(fù)載波動的影響，同時也為了安全，常常在電源變壓器之前增加一個1：1隔離變壓器。 (51) LM331是美國NS公司生產(chǎn)的性能價格比較高的集成芯片,可用作精密頻率電壓轉(zhuǎn)換器、A/ D 轉(zhuǎn)換器、線性頻率調(diào)制解調(diào)、長時間積分器及其他相關(guān)器件。(4)=900；=1600；=2400僅RH為ON時 僅RM為ON時 僅RL為ON時 以上參數(shù)均通過變頻器的PU面板輸入。(3)整定微分環(huán)節(jié)先置微分時間Td=0，逐漸加大Td，同時相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時間，反復(fù)試湊至獲得滿意的控制效果和PID控制參數(shù)。圖42系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖由以上關(guān)系可得，系統(tǒng)總閉環(huán)傳遞函數(shù)為： 為了計算簡單不妨將KK2的值取成1，最終得到： （44） PID 參數(shù)整定PID參數(shù)整定[6]方法就是確定調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)P、積分時間Ti和和微分時間Td，改善系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性，使系統(tǒng)的過渡過程達(dá)到最為滿意的質(zhì)量指標(biāo)要求。具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強的突出特點。 設(shè)計原理以下為挖掘機的控制系統(tǒng)示意圖。第3章 總體設(shè)計方案 設(shè)計思想在本設(shè)計中，我們對挖掘機基于PLC的變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究，致力于將PLC、變頻器、電動機的優(yōu)勢有機結(jié)合，從而達(dá)到耗能更少，控制更方便的目的。這些都是對挖掘機行進(jìn)的最基本控制，由于本設(shè)計是基于PLC的，相信比傳統(tǒng)的控制方案效果更好。而且減少燃耗、降低噪音，這對發(fā)動機使用壽命也有好處。(8)起重臂長度：(9)斗桿有效長度： 主要功能(1)轉(zhuǎn)速控制。這就是說，在控制器中引入比例項是不夠的，比例項的作用僅僅是放大誤差的幅值，目前需要引入的是積分項，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例加微分的控制器就能提前使抑制誤差的作用等于零，避免出現(xiàn)嚴(yán)重超調(diào)。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入積分項。常規(guī)的PID控制器設(shè)計容易、適用面廣、可靠性高，是現(xiàn)在應(yīng)用很廣泛的一類基本的控制器，對于參數(shù)固定并且非線性不嚴(yán)重的被控對象有很好的控制效果。 20世紀(jì)50年代初期和中期相繼研發(fā)出拖式全回轉(zhuǎn)液壓挖掘機和履帶式全液壓挖掘機。在此同時，涌現(xiàn)出幾十位我國第一代液壓挖掘機的研究、開發(fā)人員。在世界資源嚴(yán)重匱乏、石油天然氣價格猛增的今天，對機械設(shè)備的動力來源改造越來越多地被提上課題，人們在努力尋找一種可再生的新型能源替代石油天然氣等不可再生而且會造成環(huán)境污染的能源，于是我們看到了大街上的出租車公交車的動力都由傳統(tǒng)的石油燃料轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏推渌稍偕茉?，這樣不僅大大提高了能源利用率而且減輕了環(huán)境的負(fù)擔(dān)。還好有一直在進(jìn)步的科技基礎(chǔ)作為支撐，使人們對挖掘機的改造和創(chuàng)新進(jìn)入了一個新的時代。這為我國液壓挖掘機行業(yè)的形成邁出了重要的一步。20世紀(jì)40年代，有了在拖拉機上裝配液壓反鏟的懸掛式挖掘機。韓國大宇公司在DH280型挖掘機上采用了EPOS電子功率優(yōu)化系統(tǒng)，根據(jù)發(fā)動機負(fù)荷的變化，自動調(diào)節(jié)液壓泵所吸收的功率，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速始終保持在額定轉(zhuǎn)速附近，即發(fā)動機始終以全功率運轉(zhuǎn)，這樣既充分利用了發(fā)動機的功率、提高挖掘機的作業(yè)效率，又防止了發(fā)動機因過載而熄火。(2)PID控制本實驗的核心程序中用到了PID控制[1]，很好地解決了轉(zhuǎn)速控制這個問題。在積分控制中，控制器的輸出和輸入信號的積分成正比關(guān)系，對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則這個系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的。解決辦法就是使誤差接近零的時候，抑制誤差的作用也是零。第2章 主要技術(shù)指標(biāo)和主要功能 技術(shù)指標(biāo)(1)電動機電源[2]：交流380V(2)控制系統(tǒng)電源：直流24V，負(fù)極搭鐵，主體單線制(3)溫度：環(huán)境溫度(4)電動機：90kW(5)起動機：由發(fā)動機確定(6)鏟斗容量：27m3(7)起重臂傾角：45176。這時候發(fā)動機的能量白白浪費，為此，我們希望發(fā)動機轉(zhuǎn)速能自動下降，處于低怠速狀態(tài)。對挖掘機進(jìn)行啟動、停止、前進(jìn)、后退的控制。(5)基于PLC的電動挖掘機變頻調(diào)速系統(tǒng)實驗平臺。(6)根據(jù)總體方案和各部件的選型搭建的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行分析。MCGS(Monitor and Control Generated System，監(jiān)視與控制通用系統(tǒng))是北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司研發(fā)的一套基于Windows平臺的，用于快速構(gòu)造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，主要完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測、前端數(shù)據(jù)的處理與控制，可運行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000/xp等操作系統(tǒng)。由圖35所示系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)，可得系統(tǒng)總的閉環(huán)傳遞函數(shù)如下圖所示。然后減小積分時間，加大積分作用，并相應(yīng)調(diào)整比例系數(shù)，反復(fù)試湊至得到較滿意的響應(yīng)，確定比例和積分的參數(shù)。(3)Pr79=4 表示選擇了外部/PU組合操作模式2，用外部輸入設(shè)定運行頻率。根據(jù)式(51)可計算出放大倍數(shù)約為5。至于PC機所需要的220V交流電可以用380V的一相和接地線構(gòu)成[7]。C(3)使用壽命：一百萬次(4)連接材質(zhì)：FPC(5)反應(yīng)時間10毫秒(6)透光度：80%(7)儲藏溫度：20176。I/O點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%～20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。實物圖如下：圖58 Y315L18 90KW三相異步電動機 變頻器的選型一般情況