【正文】 1 器件管腳圖及管腳功能圖53 LM331 器件管腳及管腳功能圖LM331 器件管腳名稱及管腳功能如下所示：表51 LM331 器件管腳名及管腳功能引腳號引腳名功能1Current Output電流輸出2Ref Current基準(zhǔn)電流3Frequency Output頻率輸出4GND接地5R/C接 RC 定時電路6Thresholod閾值7Comparator Input比較輸入8VS電源LM331 的內(nèi)部電路組成由輸入比較器、定時比較器、RS 觸發(fā)器、輸出驅(qū)動管、復(fù)零晶體管、能隙基準(zhǔn)電路、精密電流源電路、電流開關(guān)、輸出保護管等部分組成輸出驅(qū)動管采用集電極開路形式，因而可以靈活改變輸出脈沖的邏輯電平，以適配 TTL、DTL 和 CMOS 等不同的邏輯電路。只要根據(jù)顯示設(shè)備圖像區(qū)域的大小，在觸摸屏的對角點兩下就好了。此電動機結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、成本低、運行維護方便，它被廣泛地應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，作為電力拖動的原動機。(2)輸入電壓為10V~+10V,如果絕對值超過15V，則可對單元造成損壞。PLC是不知道具體電壓或者電流信號的大小的。在齒數(shù)確定的情況下，傳感器線圈輸出的電壓頻率正比于齒輪的轉(zhuǎn)速，其關(guān)系為 (53)式中，n為發(fā)動機轉(zhuǎn)速；z為觸發(fā)輪被等分的齒數(shù)；f為磁電式傳感器的輸出信號頻率。、來完成對高速、中速、低速具體數(shù)值的輸入。MCGS中的“停車”指令執(zhí)行時XOOO和X001都被置0，來達到停止的效果。MCGS操作界面如下所示：圖612 MCGS操作界面利用SC09編程電纜來實現(xiàn)PC機與PLC的通信。內(nèi)部屬性用于設(shè)置PLC的讀寫通道，以便后面進行設(shè)備通道連接，從而把設(shè)備中的數(shù)據(jù)送入實時數(shù)據(jù)庫中的指定數(shù)據(jù)對象或把數(shù)據(jù)對象的值送入設(shè)備指定的通道輸出。第8章 技術(shù)創(chuàng)新點及經(jīng)濟效益分析 技術(shù)創(chuàng)新點將MCGS移植到挖掘機中，大大提高了系統(tǒng)的可操作性和可控性。大型機的養(yǎng)護費用幾乎不變。 當(dāng)然，本次設(shè)計還存在一些不足之處，例如:轉(zhuǎn)速傳感器采集的信號總是會有些干擾；轉(zhuǎn)速控制實時性不太理想；PID參數(shù)不是太準(zhǔn)確。PLC控制系統(tǒng),可以很容易地集成到現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)并得到高性能的通信結(jié)構(gòu),所以它在近年來被廣泛地使用,并且深受歡迎。主要的問題是怎樣在應(yīng)用軟件中獲得反饋模型。4. 網(wǎng)絡(luò)反饋系統(tǒng)的實現(xiàn)步驟 輸入與輸出的運行樣本的采集采樣對網(wǎng)絡(luò)反饋系統(tǒng)的建立是極其重要的。高速采集模塊是FM3501。設(shè)置WinCC作為OPC DA的服務(wù)器,一個OPC客戶將被很好的建立關(guān)于VBA。通過實驗,PLC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的反饋系統(tǒng)在工業(yè)應(yīng)用中具有有效性和可行性的到了驗證。比較傳統(tǒng)的軟件模式和硬件發(fā)展,設(shè)備生產(chǎn)商只需要培養(yǎng)一個操作員。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的負荷和臨界值被保存下來。）用矢量模式,得代進公式,得 (2)可逆轉(zhuǎn)性分析,得 (3) (4)可供選擇的狀態(tài)變量如下輸入變量由上面的公式得出結(jié)果,得 (5) (6)然后雅可比矩陣 (7) (8)作為所以并且系統(tǒng)是可逆的。最后,該方法在實驗中被驗證,并將傳統(tǒng)的PI控制和反饋控制進行了對比。在文獻中介紹了利用工業(yè)控制計算機和數(shù)據(jù)采集卡實現(xiàn)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反饋控制。在本設(shè)計中采用了利用可編程控制器(PLC)作為控制系統(tǒng)核心，充分利用了現(xiàn)代電力電子技術(shù)、計算機原理和檢測技術(shù)，達到了對電動機的可靠控制。 維護分析柴油發(fā)動機的保養(yǎng)項目為：更換機油濾芯200元，柴油濾芯215元，空氣濾芯750元，機油620元，人員費230元，合計2015元。實驗?zāi)Ｐ痛罱ê笕缦聢D所示。否則就無法通信。由于設(shè)備命令的優(yōu)先級最高，所以可以提高速度，尤其對寫通道。程序流程圖如下所示：圖66 自動怠速程序流程圖怠速觸發(fā)之后給轉(zhuǎn)速值賦值，根據(jù)設(shè)計的要求我們把這個值賦成1200，以達到節(jié)省燃料、保養(yǎng)機器的效果。它們的地址分配根據(jù)工藝生產(chǎn)過程對有關(guān)變量的控制要求確定。磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的工作維護成本較低，運行過程無需供電，完全是靠磁電感應(yīng)來實現(xiàn)測量，同時磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的運轉(zhuǎn)也不需要機械動作，無需潤滑。FX2N4AD占用FX2N擴展總路線的8個點，這8點可以分配成輸入或輸出。 (52)對于電機而言，其磁極對數(shù)p已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率s變化不大，故電機的轉(zhuǎn)速n與電源的頻率f成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變電機的同步轉(zhuǎn)速，進而達到異步電機的調(diào)試目的。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。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。根據(jù)式(51)可計算出放大倍數(shù)約為5。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)。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)。(5)基于PLC的電動挖掘機變頻調(diào)速系統(tǒng)實驗平臺。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)。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。(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。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。還好有一直在進步的科技基礎(chǔ)作為支撐，使人們對挖掘機的改造和創(chuàng)新進入了一個新的時代。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。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入積分項。(8)起重臂長度：(9)斗桿有效長度： 主要功能(1)轉(zhuǎn)速控制。這些都是對挖掘機行進的最基本控制，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。 設(shè)計原理以下為挖掘機的控制系統(tǒng)示意圖。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)的過渡過程達到最為滿意的質(zhì)量指標(biāo)要求。(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。 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。可以根據(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。合理的容量選擇本身就是一種節(jié)能降耗措施。(6)轉(zhuǎn)換速度6~15ms。本設(shè)計中我們采用了JX71C磁電式轉(zhuǎn)速傳感器。(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。PLC程序如下所示。所以在程序中加入“看門狗”，可以對其運行狀況進行監(jiān)控，以防意外情況的發(fā)生。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。(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。 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。從而大大降低了設(shè)備故障的停機率。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。隨后,一個線性閉環(huán)調(diào)節(jié)器設(shè)計可以達到較高的控制性能。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)?；谶@些輸入,將得到1600組得到運行樣本。 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。 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。當(dāng)速度參照保持恒定時,經(jīng)過80秒時間，負荷降低到?jīng)]有負荷,經(jīng)過120秒時間,負荷增加到滿負荷，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。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。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。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)。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。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)。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。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）。 通信故障分析(1)檢查PLC是否上電。 SC09 編程電纜主要技術(shù)參數(shù)： (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)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]。如果在程序運行過程中出現(xiàn)錯誤或者運行時間超過500 ms，PLC停止工作。以下是詳細程序：圖64 PID參數(shù)賦值程序用PLC內(nèi)置的PID功能進行運算。(2)系統(tǒng)設(shè)計的原則任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象(生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程)的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。磁電式轉(zhuǎn)速傳感器由鐵芯、磁鋼、感應(yīng)線圈等部件組成的，測量對象轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)速傳感器的線圈會產(chǎn)生磁力線，齒輪轉(zhuǎn)動會切割磁力線，磁路由于磁阻變化，在感應(yīng)線圈內(nèi)產(chǎn)生電動勢。FX2N4AD模擬特殊模塊有四個輸入通道。因為本設(shè)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。其次，對于一些大型設(shè)備，在軟件的設(shè)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)。圖55交流電源的抗干擾設(shè)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。傳感器接口電路下圖所示。目前，應(yīng)用最多的還是工程整定法：如經(jīng)驗法、衰減曲線法、臨界比例帶法和反應(yīng)曲線法。相對于傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，用