【正文】 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(gè)輸入通道，通道號分別為 CH1， CH2，CH3， CH4。 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(dòng) 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。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。 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(gè)高速計(jì)數(shù)器（ HSC0~HSC5）工作模式有 12 種。 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。 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(dòng)，當(dāng) M2 為接通 8 OR Y004 狀態(tài)時(shí)， Y4 輸出，電機(jī)正轉(zhuǎn) 。 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)。 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。 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。 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。 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。 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(dòng)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。 (5) 按【↑】，【↓】鍵，將數(shù)據(jù)碼調(diào)整為“ ” 。 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。 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。 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。 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 。因而能方便地實(shí)現(xiàn)無速度傳感器化。這種控制方法的另一個(gè)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。因此，在國家十五計(jì)劃中，電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能方面的投入將高達(dá) 500億元左右，所以變頻調(diào)速系統(tǒng)在我國將有非常巨大的市場需求。能源的緊張不僅制約了相當(dāng)多發(fā)展 中國 家的經(jīng)濟(jì)增長，也為許多發(fā)達(dá)國家?guī)砹讼喈?dāng)大的問題。設(shè)計(jì)出系統(tǒng)穩(wěn)定，調(diào)整精度高，調(diào)整時(shí)間快的變頻調(diào)速系統(tǒng)，對現(xiàn)今工業(yè)設(shè)計(jì)和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展有很大幫助 。交流調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速由測速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換 為相應(yīng)的轉(zhuǎn)速模擬信號 ,輸入模擬量的輸入模塊，模擬量輸入模塊產(chǎn)生的數(shù)字信號送入 PLC。有資料表明，受資金、技術(shù)、能源價(jià)格的影響，中國能源利用效率比發(fā)達(dá)國家低很多。 許多變頻調(diào)速裝置還屬于開環(huán)控制方式，不能滿足有較高精度的控制精度，所以采用計(jì)算機(jī)控制調(diào)速是提高控制精度的不二法門。 矢量控制的基本點(diǎn)是控制轉(zhuǎn)子磁鏈，以轉(zhuǎn)子磁通定向，然后分解定子電流，使之成為轉(zhuǎn)矩和磁場兩個(gè)分量，經(jīng)過坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。 變頻調(diào)速系統(tǒng) 的技術(shù) 現(xiàn)狀 控制技術(shù)的發(fā)展完全得益于微處理機(jī)技術(shù)的發(fā)展，自從 1991 年 INTEL 公司推出 8X196MC 系列以來，專門用于電動(dòng)機(jī)控制的芯片在品種、速度、功能、性價(jià)比等方面都有很大的發(fā)展。控制運(yùn)算主要由 PLC 和變頻器來完成；執(zhí)行元件為變頻器和電機(jī)；反饋部分主要為速度反饋 。輸入通道用于將外部輸入的模擬量信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號，即稱為A/D 轉(zhuǎn)換，其分辨率為 12 位。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。若對通用變頻器選型、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及使用不當(dāng)，往往會使通用變頻器不能正常的運(yùn)行、達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，甚至引發(fā)設(shè)備故障，造成不必要的損失。在固定時(shí)間間隔內(nèi)采集脈沖差值，通過計(jì)算既可以獲得電動(dòng)機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速。 子程序： 設(shè)置 PID 控制的參數(shù) PID 回路運(yùn)算指令的功能指令編號為 FNC88，源操作數(shù) [S1],[S2],[S3]和目標(biāo)操作數(shù)均為 D， 16位運(yùn)算占 9個(gè)程序步。當(dāng) M2 9 ANB 為關(guān)斷狀態(tài)時(shí)， Y6 輸出，電機(jī)反轉(zhuǎn)。 T i 積 分 調(diào) 節(jié)K p 比 例 調(diào) 節(jié)T d 微 分 調(diào) 節(jié)被 控 對 象速 度 給 定反 饋 圖 42 PID 控制的結(jié)構(gòu)框圖 模擬 PID控制算法，以一系列采樣時(shí)刻點(diǎn)， kT代表連續(xù)時(shí) 間 t,以矩形法數(shù)值積分近似代替積分以一階后向差分近似代替微分，可以得到下面的離散 PID 表達(dá)式。只有理論，沒有結(jié)合實(shí)際是很難做出東西的。 3r/min 以內(nèi) 5 總結(jié)與體會 通過這次的 設(shè)計(jì) ，讓我受益匪淺。積分環(huán)節(jié)的引入可以提高被控系統(tǒng)的型別，消除和減少穩(wěn)態(tài)誤差，但會降 低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，且積分器的輸出只能隨著積分時(shí)間的增長而逐漸跟蹤輸入信號的變化，因而使系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)快速控制。 [S3]+24 的 0~3 位用于報(bào)警輸出。顯示在 GOT 上的監(jiān)視屏幕數(shù)據(jù)是在個(gè)人電腦上 用專用軟件 (GT Designer)創(chuàng)建的。 (4) 按【 向右】鍵，使光標(biāo)移至修改位。在系統(tǒng)中作為反饋裝置。 數(shù)字電路： 5V DC 30mA (源于基本單元的內(nèi)部電源 )。 第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 介紹了系統(tǒng)的組成及其工作原理 ，對 其外部硬件的接線和內(nèi)部模擬量數(shù)字量轉(zhuǎn)換模塊的主要參數(shù)進(jìn)行了說明 ，論證了本系統(tǒng)對于 PLC和變頻器的選型，介紹了變頻器的快速設(shè)置方法。用戶根據(jù)自己的實(shí)際工藝要求和運(yùn)用場合選擇不同類型控制方式和 變頻器。 轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)越性在于：轉(zhuǎn)矩控制是控制定子磁鏈，在本質(zhì)上并不需要轉(zhuǎn)速信息；控制上對除定子電阻外的所有電機(jī)參數(shù)變化魯棒性良好；所引入的定子磁鍵觀測器能很容易估算出同步速度信息。 ④ 將輸出電壓、電流進(jìn)行閉環(huán)控制，以提高動(dòng)態(tài)負(fù)載下的電壓控制精度和穩(wěn)定度，同時(shí)也一定程度上求得電流波形的改善。我國在用電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的總體裝備水平僅相當(dāng)于發(fā)達(dá)國家 50 年代水平。 When munication closedloop speed system Settings for running, photoelectric encoder will detect speed signal on the one hand by PLC and setting speed signal treatment, the operations of signal sent to control frequency converter, on the other hand will data realtime display. Key words: PLC Inverter PID control 目錄 摘要 ............................................................................................................................... I Abstract ........................................................................................................................II 1 緒論 ................................................................................................................... 1 概述 .............................................................................................................. 1 變頻調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展和現(xiàn)狀 ......................................................................... 2 變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展歷程 ............................................................ 2 變頻調(diào)速系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)狀 .............................................................. 4 變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方法及其比較 ....................................................... 5 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)想和主要內(nèi)容 ..................................................................... 5 2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ............................................................................................ 7 系統(tǒng)的組成及工作原理 .............................................................................. 7 外部硬件接線圖 .............................................................................. 8 模擬量輸入輸出模塊 FX2n4AD 與 FX2n4DA.................................. 9 硬件的選型 .................................................................................................... 11 控制對象 ..........................................................................