【正文】 為了阻止程序A運行時間超過100毫秒，減小程序的運行周期和系統(tǒng)錯誤，控制步驟和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法被編程為主程序B。西門子的PLC能兼容美國的協(xié)議。信號的欲處理的第一階段是從每0HZ到50HZ中得到10HZ，并得到開環(huán)響應(yīng)。作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性逼近能力,尤其是對于非線性的復(fù)雜系統(tǒng),它會是來解決問題的強大工具。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng), 在未來幾年里將是一種新型的控制方法。PLC變頻調(diào)速的網(wǎng)絡(luò)反饋系統(tǒng)的實現(xiàn)變頻調(diào)速系統(tǒng),包括一個異步電動機和通用逆變器、且PLC控制被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。電動挖掘機作為機電一體化的產(chǎn)品，集合了機械、電氣、電力電子、計算機等技術(shù)；所以從挖掘機技術(shù)的高低同時也可以看出我國科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展情況；而現(xiàn)在我國電動挖掘機正在迅猛發(fā)展，每年的產(chǎn)量也在大幅增加，同時技術(shù)水平也在不斷進步；但我們也清醒看到在一些關(guān)鍵部件與國外先進水平的差距，這里面既有屬于機械加工方面的，也有屬于電子控制方面的。電動挖掘機（20噸機型）采用110kW變頻電動機，恒功率模式驅(qū)動，由于電動機在對負載的自適應(yīng)性，能源的使用效率較高，在工作時的平均功率實測為80kW左右。(3)通信參數(shù)設(shè)置是否正確。 串口父設(shè)備設(shè)置FX232設(shè)備必須掛接在串口父設(shè)備下，串口父設(shè)備在通用設(shè)備構(gòu)件中。本設(shè)計在系統(tǒng)開始運行時啟動“看門狗”程序，如下圖所示。要求高怠速1200轉(zhuǎn)/分。(3)編程前的準(zhǔn)備工作編程前準(zhǔn)備工作包括信號地址分配、內(nèi)存單元地址分配及完成信號分配表信號地址的分配：輸入輸出信號包括實際過程中的輸入輸出信號。但是在被測物體的轉(zhuǎn)速超過磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的測量范圍時，磁路損耗會過大，使得輸出電勢銳減。FX2N4AD最大分辨率是12位。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把三相或單相交流電變換為直流電（DC），然后再把直流電（DC）變換為三相或單相交流電（AC）。最后，還需考慮到整機PLC系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)布置，確保主站和各個分站能可靠對接。 觸摸屏設(shè)計綜合價格和性能的考慮，最終選擇LTN141AT08型號的觸摸屏來替代原來電腦上的普通液晶屏幕。先將輸出的正弦波信號通過二極管進行整流，在轉(zhuǎn)速比較低的時候傳感器輸出的電壓信號幅值比較小，為了提高靈敏度，還要對輸出信號進行放大。實驗湊試法的整定步驟為先比例，再積分，最后微分。三菱FX2N系列是小型化，高速度，高性能以及各方面都是FX系列中高檔次的裝置，除輸入/輸出16~128點的獨立用途外，還可以適用于多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC，并且具有高速處理及大量滿足單個需要的可擴展特殊功能模塊等特點，為各種自動化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。包括：手動調(diào)速模塊、自動調(diào)速模塊、自動怠速模塊、PID調(diào)節(jié)模塊、AD和DA模塊、抗干擾模塊。自動模式則是根據(jù)轉(zhuǎn)速輸入值和轉(zhuǎn)速的測量值自動對轉(zhuǎn)速進行調(diào)整，使其被控制在合適范圍內(nèi)，這樣的話就給挖掘機司機減少了很多負擔(dān)，可以把更多的精力用在對挖掘機動力臂的控制上。在微分控制中，控制器的輸出和輸入誤差信號的微分成比例關(guān)系。運行過程中，設(shè)備構(gòu)件由設(shè)備窗口統(tǒng)一調(diào)度管理，通過通道連接，向?qū)崟r數(shù)據(jù)庫提供從外部設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)，從實時數(shù)據(jù)庫查詢控制參數(shù)，發(fā)送給系統(tǒng)其它部分，進行控制運算和流程調(diào)度，實現(xiàn)對設(shè)備工作狀態(tài)的實時檢測和過程的自動控制。比較有代表性的有：洛陽聚科特種工程機械有限公司生產(chǎn)的中小型電動挖掘機；四川邦立重機有限責(zé)任公司生產(chǎn)的CED2606型電動液壓挖掘機；山東山特重工機械有限公司生產(chǎn)的HXB55型礦用電動挖掘機。s key projects have been started, the demand of electric excavator will rise rapidly. As the heart of the excavator, Frequency control system directly affects the efficiency of the excavator, so it is important for energysaving and environmental protection to study the frequency control system of electric excavator.In this paper we analyzed the traditional control system in which engine is the power, an overall program is designed that motor and converter replace traditional enginepowered speed control system. Systematic modeling and PID parameter tuning are conducted. PLC output control signals to the inverter, the inverter will adjust the motor’s speed to an appropriate value, the speed ??sensor feedbacks speed signal to the PLC, a closed loop control system is formed. We designed a few blocks with the GX Developer programming software: Manual control, automatic control, automatic idle speed, PID regulation, AD, DA, watchdog modules. With Protel software we designed the PLC and inverter relevant interface circuit, power circuit, speed measuring circuit, antijamming circuit. A selection of PLC, AD and DA modules, inverter, motor, speed sensor is conducted. A Human Machine Interface is designed with MCGS configuration software, operation and maintenance are easy.A control system platform is built in the laboratory, a debugging is carried out on part of hardware and software, design requirements are achieve with good effect.Key words: electric excavator、stepper motor、inverter、PLC、configuration software.目錄第1章 緒論 1 課題來源以及重要意義 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 國內(nèi)發(fā)展及現(xiàn)狀 1 國外發(fā)展及現(xiàn)狀 2 關(guān)鍵技術(shù)與技術(shù)難點 3第2章 主要技術(shù)指標(biāo)和主要功能 5 技術(shù)指標(biāo) 5 主要功能 5 預(yù)期達到的成果及其形式 6第3章 總體設(shè)計方案 7 設(shè)計思想 7 技術(shù)路線 7 設(shè)計原理 7第4章 控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立和PID參數(shù)整定 10 控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立 10 輸出電壓與轉(zhuǎn)速差的轉(zhuǎn)換模型 10 變頻器模型建立 10 電動機模型建立 10 系統(tǒng)傳遞函數(shù) 11 PID 參數(shù)整定 12第5章 硬件設(shè)計 13 電路設(shè)計 13 變頻器和PLC的相關(guān)接口電路 13 變量泵轉(zhuǎn)速檢測電路 14 供電電路設(shè)計 15 抗干擾設(shè)計 16 觸摸屏設(shè)計 16 硬件選型 17 PLC選型 17 電動機的選型 19 變頻器的選型 19 AD/ DA模塊選型 20 轉(zhuǎn)速傳感器的選型 21第6章 軟件設(shè)計 24 軟件設(shè)計語言和準(zhǔn)備工作 24 程序模塊 25 轉(zhuǎn)速控制 25 發(fā)動機自動怠速 27 行進控制 28 AD轉(zhuǎn)換 29 DA轉(zhuǎn)換 29 軟件抗干擾設(shè)計 30 MCGS程序設(shè)計 30 MCGS操作界面設(shè)置 31 MCGS軟件與PLC的通信 32 PLC設(shè)置 32 串口父設(shè)備設(shè)置 32 本設(shè)備屬性和內(nèi)部屬性設(shè)置 32 通信故障分析 33第7章 實驗與結(jié)果分析 34 實驗系統(tǒng)搭建 34 實驗結(jié)果分析 34第8章 技術(shù)創(chuàng)新點及經(jīng)濟效益分析 35 技術(shù)創(chuàng)新點 35 經(jīng)濟效益分析 35 能源分析 35 維護分析 35 運行效率分析 36第9章 結(jié)論與展望 37 37 37參考文獻 38致謝 39附錄 40附錄A： 外文資料翻譯。變頻調(diào)速系統(tǒng)作為挖掘機的“心臟”，直接影響挖掘機的工作效率，所以研究電動挖掘機的變頻調(diào)速系統(tǒng)對節(jié)能和環(huán)保具有重要意義。挖掘機也不例外，國內(nèi)已經(jīng)有很多公司注意到了電動挖掘機的商機，開始努力研究并且批量生產(chǎn)以電力為動力來源的挖掘機，在這篇論文中，我們也將對電動挖掘機進行深入的研究和探索。20世紀(jì)80年代開始生產(chǎn)特大型挖掘機。但是本設(shè)計中的挖掘機，在不同的作業(yè)環(huán)境、負荷、干擾因素下，其參數(shù)是不斷變化的。(3)轉(zhuǎn)速的測量轉(zhuǎn)速的測量作為整個閉環(huán)控制系統(tǒng)中的重要一環(huán)，其準(zhǔn)確度和實時性直接影響到了PLC對后續(xù)變頻器的控制。通過檢測油門踏板和操作桿是否長時間沒有動作而作出是否怠速的命令，很智能化地解決了這個問題。PLC作為整個調(diào)速系統(tǒng)的“司令部”擔(dān)負著重要的責(zé)任，整個調(diào)速系統(tǒng)都是圍繞PLC展開的，首先PLC接收轉(zhuǎn)速傳感器采集來的轉(zhuǎn)速，經(jīng)過分析計算后輸出合適的參數(shù)信息給變頻器，變頻器根據(jù)PLC傳遞來的信息對輸入380V的電源進行頻率變換，而輸出電壓的頻率直接影響到了電動機的轉(zhuǎn)速，電動機帶動液壓泵進行作業(yè)，轉(zhuǎn)速傳感器通過對轉(zhuǎn)速的采集又反饋給PLC，這樣就形成了一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，控制更加精準(zhǔn)。通過與其他相關(guān)的硬件設(shè)備結(jié)合，可以快速、方便地開發(fā)各種用于現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設(shè)備。第5章 硬件設(shè)計 電路設(shè)計 變頻器和PLC的相關(guān)接口電路變頻器和PLC的相關(guān)接口電路設(shè)計作為本設(shè)計的核心部分，其合理程度直接關(guān)乎到了實驗結(jié)果的成敗，所以對于這部分一定要廣泛收集資料，認真考慮每一個細節(jié)問題。LM331 采用了新的溫度補償能隙基準(zhǔn)電路, 在整個工作溫度范圍內(nèi)和低到 電源電壓下都有極高的精度。C(8)表面硬度：3H(9)操作力度：20g到80g上圖為線路圖的連接，按照圖中連接好了之后，還要進行相應(yīng)的軟件安裝，軟件安裝的作用除了驅(qū)動觸摸屏之外，還要對觸摸屏進行校準(zhǔn)。綜上所述，我們選擇三菱公司PLC系列中的FX2N48MT。因為PLC、變頻器同為三菱品牌，所以系統(tǒng)會有良好的兼容性。首先給大家介紹一下模擬量模塊的工作原理。當(dāng)柴油機運行時，觸發(fā)輪與傳感器之間的間隙周期性變化，磁通量也會以同樣的周期變化，從而在線圈中感應(yīng)出近似正弦波的電壓信號。表61 軟元件使用列表軟元件號功能軟元件號功能X000前進Y0前進電機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 程序模塊 轉(zhuǎn)速控制本課題中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)涉及到了自動調(diào)節(jié)和手動調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同條件下駕駛員對轉(zhuǎn)速的自由控制，手動調(diào)節(jié)主要是調(diào)節(jié)變頻器的相關(guān)參數(shù)給高速、中速、低速賦予相應(yīng)的數(shù)值，而自動調(diào)節(jié)運用到了區(qū)間比較和PID的相關(guān)知識，對電動機的轉(zhuǎn)速控制有著更加良好的控制效果。前進和后退進行互鎖，防止出現(xiàn)故障。本設(shè)計中的主要程序如下所示：Write（X000=前進）Write（X001=后退）Write（X007=自動控制）Write（X010=手動控制）Write（DB0=轉(zhuǎn)速給定值）Write（X004=高速）Write（X005=中速）Write（X006低速）Read（DB1=轉(zhuǎn)速瞬時值）Read（M2=怠速觸發(fā)） MCGS操作界面設(shè)置MCGS的引入是獨創(chuàng)性成果之一，雖然成本要比觸摸屏高一點，但是它具有更好的擴展性和更低的后期維護升級費用，長遠來講還是比較經(jīng)濟劃算的。初始工作狀態(tài)：用于設(shè)置設(shè)備的起始工作狀態(tài)，設(shè)置為啟動時，在進入MCGS運行環(huán)境時，MCGS即自動開始對設(shè)備進行操作，設(shè)置為停止時，MCGS不對設(shè)備進行操作，但可以用MCGS的設(shè)備操作函數(shù)和策略在MCGS運行環(huán)境中啟動或停止設(shè)備。事實證明使用基于PLC的變頻調(diào)速系統(tǒng)對電動機控制效果良好，滿足實驗要求。由于大型機的保養(yǎng)費更高，每小時所需的養(yǎng)護費用也更高。采用 PLC 設(shè)計后的挖掘機結(jié)構(gòu)緊湊、維修簡單、故障率低。實驗結(jié)果表明變頻調(diào)速系統(tǒng)的性能得到了很大的提高，并且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反饋控制的可行性得到了驗證。把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反饋結(jié)合到可編程序控制器(PLC)上就可以很容易地彌補不足的問題，解決在PLC控制系統(tǒng)上的非線性耦合。然后,一個線性閉環(huán)調(diào)節(jié)校準(zhǔn)器將工作。隱藏神經(jīng)元的激勵函數(shù)是單調(diào)平滑雙曲正切函數(shù)。PPO1或PPO3的數(shù)據(jù)類型可供選擇。很明顯,在穩(wěn)定性能上，網(wǎng)絡(luò)反饋控制的負載擾動優(yōu)于傳統(tǒng)的PI控制的負載擾動。矩陣實驗室的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)