【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 流變換成直流電且對(duì)直流電進(jìn)行平滑濾波）和逆變電路（直流電路變換成各種頻率的交流電）兩部分。給異步電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路，稱為控制電路。控制電路完成對(duì)主電路的控制。控制電路由以下電路組成 ：頻率、電壓的運(yùn)算電路、主電路的電壓、電流檢測(cè)電路，電動(dòng)機(jī)的速度檢測(cè)電路，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的驅(qū)動(dòng)電路，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的保護(hù)電路。對(duì)于通用變頻器單元，變頻器一般是指包括整流電路和逆變電路部分的裝置。本系統(tǒng)中采用富士FVR—E11S型變頻器。此變頻器體積小，但性能高，%，低速范圍轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，具有各種智能化的功能，如自動(dòng)節(jié)能、自整定和RS485通信等，并增強(qiáng)了維護(hù)/保護(hù)功能，適用于供水系統(tǒng)、潛水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)、食品攪拌機(jī)、起重機(jī)、印染機(jī)械等種類場(chǎng)合。圖7 富士FVR—E11S型變頻器 PLC的硬件配置 PLC都是按點(diǎn)數(shù)設(shè)計(jì)的，點(diǎn)數(shù)和成本直接相關(guān)。因此在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，選擇合適PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)就成為一個(gè)重要的考慮因素。應(yīng)根據(jù)需要選擇點(diǎn)數(shù)，少了當(dāng)然不行，但過(guò)多就會(huì)造成浪費(fèi)。一般PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)在選擇時(shí)都要稍微多一點(diǎn)。最嚴(yán)格的要求是多出三分之一。本課題因考慮到能擴(kuò)展FP0—A21模擬量輸入/輸出模塊以及能與觸摸屏的通信問(wèn)題,選用了FP0—C32CT型PLC。FP0—C32CT型PLC共有32點(diǎn)（輸入16點(diǎn)，輸出16點(diǎn)），可單獨(dú)使用，也可以和擴(kuò)展單元任意組合，最多可配置3個(gè)擴(kuò)展模塊。I/O點(diǎn)可以從最少的10點(diǎn)擴(kuò)展到最多的128點(diǎn)，使用時(shí)可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合。主機(jī)和擴(kuò)展單元都有專用的擴(kuò)展口，在擴(kuò)展時(shí)可以直接連接，不需要連接電纜。 PLC輸入輸出端子的電路連接PLC和模擬量輸入/輸出模塊的工作電源以及輸入輸出端子都由24V直流電源供電，其中輸入輸出端子的電路連接方式如下圖所示(圖中的電源均為24V直流電源):圖8 FP0—C32CT端子接線圖 (I/O連接器)在此系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，PLC的輸出共用到4點(diǎn)，對(duì)應(yīng)如下：Y1————KA1 Y2————KA4Y3————KA2 Y4————KA3圖9 PLC輸出點(diǎn)與繼電器線圈接法示意圖此連接中還使用二極管與中間繼電器線圈并聯(lián)以保護(hù)PLC輸出點(diǎn)免受電流的沖擊。在實(shí)際接線中，繼電器KA的線圈的兩個(gè)接線端編號(hào)為114且不分正負(fù)極（柳工HH54P）。 模擬量輸入/輸出模塊的設(shè)置要正確進(jìn)行A/D或D/A轉(zhuǎn)換，還需要進(jìn)行模式設(shè)置。在FP0—A21上部，有如圖10所示的一個(gè)模式切換開(kāi)關(guān)，改變切換開(kāi)關(guān)的方向，可控制開(kāi)或關(guān)，對(duì)1～5個(gè)切換進(jìn)行不同的組合，可以等到不同的結(jié)果。表XXX列出了模擬模式切換開(kāi)關(guān)的設(shè)置組合。 圖10 A/D和D/A模式切換開(kāi)關(guān)表2 模擬模式切換開(kāi)關(guān)設(shè)置表[9]模式切換數(shù)幅值模擬模式切換開(kāi)關(guān)的設(shè)置1，3，50～50～20mA10～+10VK型熱電偶J型熱電偶T型熱電偶無(wú)平均有平均無(wú)平均有平均1000℃100～+1000℃750℃100～+750℃350℃100～350℃40～20mA10～+10V在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用10～+10V的有平均電壓模式，故模式設(shè)置為1，4，5為ON，2，3為OFF，如下圖所示： 圖11 模擬量輸入/輸出模塊設(shè)置示意圖 變頻器接線變頻器的接線由強(qiáng)電和弱電兩部分組成。變頻器的電源進(jìn)線和與電機(jī)的連接為強(qiáng)電連接部分，與PLC以及模擬量輸入/輸出模塊的連接為弱電連接部分。表3 此系統(tǒng)中變頻器所連接端子說(shuō)明端子記號(hào)端子名稱內(nèi)容說(shuō)明L1,L2,L3電源輸入連接工頻電源U,V,W變頻器輸出連接水泵電機(jī)11，12電壓模擬量輸入連接FP0—A21模擬量輸出端子PLCPLC端子防止外部電源竄擾連接FWD正轉(zhuǎn)運(yùn)行控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)運(yùn)行接地變頻器外殼接地用，必須接大地 觸摸屏接線觸摸屏的接線非常簡(jiǎn)單,包括直流24V電源進(jìn)線和一條與PLC的通信線。觸摸屏與PLC的通信線內(nèi)部構(gòu)成：在PLC連接端，通信線由三苾組成，標(biāo)號(hào)分別為S、R、G；在觸摸屏連接端，由一個(gè)25苾的接線端子組成，通信線中對(duì)應(yīng) S、R、G的三苾分別與7號(hào)針連接，同時(shí)必須把4號(hào)針和5號(hào)針短接，示意圖如下： 圖12 PLC—GP通信連接示意圖4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括PLC的編程、觸摸屏監(jiān)控界面的制作以及變頻器運(yùn)行模式的參數(shù)設(shè)置。 PLC編程 PLC編程軟件與語(yǔ)言介紹目前PLC程序的編寫(xiě)大部分是在計(jì)算機(jī)上運(yùn)用編程軟件編寫(xiě)的。松下FP系列PLC的編程軟件為FPWIN GR軟件。該軟件采用的是典型的Windows界面，菜單界面、編程界面、監(jiān)控界面等可同時(shí)以窗口形式重疊或平鋪顯示，甚至可以把兩個(gè)不同的程序在一個(gè)屏幕上同時(shí)顯示，可以通過(guò)Ctrl+Tab或Ctrl+F6鍵在各個(gè)窗口之間進(jìn)行移動(dòng)切換。各種功能切換和指令的輸入既可以使用鍵盤上的快捷操作鍵操作，也可用鼠標(biāo)單擊圖標(biāo)操作，使用很方便。其他功能也更趨合理，使用更加方便，特別是在軟件的“幫助”菜單中增加了軟件操作方法、指令列表、特殊內(nèi)部繼電器和數(shù)據(jù)寄存器一覽表等。圖13 FPWIN GR正常啟動(dòng)后的初始畫(huà)面PLC的編程語(yǔ)言一般有四種，即梯形圖語(yǔ)言、功能圖語(yǔ)言、助記符語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言。本設(shè)計(jì)應(yīng)用的是邏輯關(guān)系簡(jiǎn)明，應(yīng)用最廣泛的梯形圖編程語(yǔ)言，它主要是基于電氣操作原理圖設(shè)計(jì)的，形象、直觀、實(shí)用。它所使用的內(nèi)部繼電器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器等，都是由軟件實(shí)現(xiàn)的，使用方便、修改靈活，這是傳統(tǒng)的繼電器的硬件連接無(wú)法比擬的。梯形圖表示了信號(hào)的流向，從結(jié)構(gòu)的左上點(diǎn)開(kāi)始，各指令按照從左到右、從上到下的順序進(jìn)行掃描。在一行或一組指令中，每一條指令的輸入信號(hào)被作為其右邊指令是否執(zhí)行的條件，直到最右側(cè)為止，然后掃描下一行或下一組指令；在一行或一組指令中，如果掃描出任意一條指令的條件不滿足，則不再往右側(cè)掃描，原輸出信號(hào)不變，立即轉(zhuǎn)向下一行或下一組指令進(jìn)行。本設(shè)計(jì)應(yīng)用到很多的指令，包括有數(shù)據(jù)傳輸、算術(shù)運(yùn)算等高級(jí)指令，當(dāng)然最重要的還是時(shí)間處理指令—PID指令。這里只針對(duì)PID指令進(jìn)行詳細(xì)介紹。 PID程序舉例（S表示PID參數(shù)區(qū)（30字）的起始數(shù)） PID參數(shù)設(shè)置方法介紹[9]參數(shù)解釋1 控制模式…………………………………………………………………[S]用十進(jìn)制H常數(shù)選擇PID處理和自動(dòng)調(diào)整類型n 自動(dòng)調(diào)整通過(guò)測(cè)量過(guò)程響應(yīng)曲線可以測(cè)定PID 參數(shù)KP TI 和TD 的最佳值當(dāng)自動(dòng)調(diào)整執(zhí)行在自動(dòng)調(diào)整完成后在參數(shù)區(qū)中反映出估算結(jié)果可能會(huì)在自動(dòng)調(diào)整不執(zhí)行中發(fā)生這種情況由過(guò)程決定如果發(fā)生處理返回起始參數(shù)據(jù)操作需關(guān)于自動(dòng)調(diào)整的注意事項(xiàng)查閱下面n 正方向操作和反方向操作當(dāng)過(guò)程中發(fā)生改變時(shí)確定這些參數(shù)輸出是否將增加或減少n 正方向操作如果測(cè)量過(guò)程值減小輸出將增大如加熱n 反方向操作如果測(cè)量過(guò)程值減小輸出將減小如制冷n 微分類型PID 和比例微分類型PID當(dāng)設(shè)定值改變時(shí)輸出改變n 微分類型當(dāng)設(shè)置值改變時(shí)通常發(fā)生很大的變化所以收斂快n 比例微分類型當(dāng)設(shè)置值改變時(shí)通常發(fā)生很小的變化所以收斂慢2 設(shè)定值…………………………………………………………………[S+1]在下列范圍內(nèi)設(shè)定目標(biāo)值 K0～K100003 過(guò)程值…………………………………………………………………[S+2]用A/D 轉(zhuǎn)換器或其它設(shè)備輸入當(dāng)前過(guò)程控制值下列范圍內(nèi) K0～K100004 輸出值…………………………………………………………………[S+3]PID 調(diào)整結(jié)果被存儲(chǔ)用D/A 轉(zhuǎn)換器或其它設(shè)備將它輸出到過(guò)程中 K0～K100005 輸出下限值…………………………………………………………………[S+4]K0～K9999（上限值）6 輸出上限值…………………………………………………………………[S+5]K1～K10000（下限值） 規(guī)定輸出值（MV）范圍范圍規(guī)定值不能輸出限制如下所示0 ≤輸出下限值＜輸出上限值≤100007 比例增益…………………………………………………………………[S+6]規(guī)定用于PID 調(diào)整的系數(shù),設(shè)定值=實(shí)際比例增益設(shè)定范圍K1～K9999（～ ）如果控制模式規(guī)定選擇自動(dòng)調(diào)整，設(shè)定值將自動(dòng)調(diào)節(jié)并重寫(xiě)8 積分時(shí)間…………………………………………………………………[S+7]規(guī)定用