【正文】 U作為中央處理器和SPWM型號(hào)控制，是一種應(yīng)用廣泛的多功能、高性能的變頻器。它具有開(kāi)關(guān)頻率高，輸出更接近正弦波或者說(shuō)可以使電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)更接近圓形，可以對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)P（額定功率）15KW、T（額定轉(zhuǎn)矩）、I（額定電流）、U（額定電壓）380V、電動(dòng)機(jī)的過(guò)載倍數(shù)λ等進(jìn)行變頻器選型配置。變頻器最大輸出電流大于電動(dòng)機(jī)最大輸出電流。系統(tǒng)相關(guān)元件系統(tǒng)斷路器、快速熔斷器等的選擇。系統(tǒng)的進(jìn)線接觸器選用北低的B200（Ie=200A、Ue=600V）分段電流為200A，選擇130A的快速熔斷器。直流系統(tǒng)包括制動(dòng)單元/制動(dòng)電阻、快速開(kāi)關(guān)、平波電抗器等。制動(dòng)電阻根據(jù)變頻器的容量選用10歐的耐高溫電阻。交流系統(tǒng)包括過(guò)壓吸收、交流電抗器、主進(jìn)線接觸器等。， 的交流進(jìn)線電抗器。由于變頻器的輸出功率有25%要消耗在高頻諧波上，所以選變頻器的輸出功率要比電機(jī)的實(shí)際功率大許多。主電路。R、S、T為主回路電源輸入端子，連接三相電源。U、V、W為變頻器的輸出端子，接連改善功率因素的直流電抗器。P+，N—，為制動(dòng)單元。E（G）為接地端子?？刂贫俗印６俗?1為頻率設(shè)定公共端、端子12為頻率設(shè)定輸入端（輸入0至+10）、端子13為頻率設(shè)定電源（頻率設(shè)定電位器1至5k歐，10V相當(dāng)于最大頻率）、 CM 為公共端：FWD為正轉(zhuǎn)；斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)減速停止。HLD為三線運(yùn)行，停止命令。BX為電動(dòng)機(jī)滑行停止命令，BX—CM接通電動(dòng)機(jī)將滑行停止，變頻器不輸出任何報(bào)警信號(hào)；THR為外部報(bào)警后故障跳閘命令，它是常閉觸點(diǎn)輸入?？刂戚斎?。X1，X2，X3為多頻率選擇，X1，X2為輸出上升/下降頻率監(jiān)視輸出。此外，變頻器自身還有過(guò)壓，過(guò)流，欠壓，過(guò)載，缺相，過(guò)熱等保護(hù)功能。變頻器的選擇與電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式及容量有關(guān)，還與電動(dòng)機(jī)所帶負(fù)載的類型有關(guān)。富士“”型變頻器的額定容量28KW；額定輸出電壓380至400V；額定輸出電流39A；額定過(guò)載電流150%，額定輸出電流1分鐘；200%；額定輸出頻率50、60Hz。：功能碼名稱設(shè)定數(shù)據(jù)F00數(shù)據(jù)保護(hù)0F01頻率設(shè)定1：電壓輸入（0～10V）F02運(yùn)行操作1：外部接點(diǎn)輸入信號(hào)F03最高輸出頻率160HzF04基本頻率50HzF05額定電壓1380VF06最高輸出電壓380VF07加速時(shí)間120SF08減速時(shí)間110SF09轉(zhuǎn)矩提升1：自動(dòng)轉(zhuǎn)矩F10熱繼電器11：動(dòng)作F11OL設(shè)定值100%電動(dòng)機(jī)額定電流F12熱常數(shù)t1 F13電子熱繼電器0：11KW以下不動(dòng)作F14瞬時(shí)停電再起動(dòng)1：不動(dòng)作F15上限頻率限制70F16下限頻率限制0F17頻率偏置100%F18頻率偏置F20直流制動(dòng)開(kāi)始頻率F21直流制動(dòng)動(dòng)作值0F22直流動(dòng)作時(shí)間F23啟動(dòng)頻率F24啟動(dòng)頻率保持時(shí)間F25停止頻率F26電機(jī)運(yùn)行聲音F27電機(jī)運(yùn)行聲音音調(diào)0F30FMA端子電壓100%F31FMA端子功能選擇3：輸入電壓F33FMP端子1440F34FMP端子電壓調(diào)整0F35FMP端子電壓調(diào)整0F3630RY動(dòng)作模式0：跳閘是激磁動(dòng)作F40轉(zhuǎn)矩限制1（驅(qū)動(dòng)）999：不動(dòng)作F41轉(zhuǎn)矩限制1（制動(dòng)）999：不動(dòng)作F42動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩矢量控制10：不動(dòng)作變頻器的參數(shù)的設(shè)定十分重要，由于參數(shù)設(shè)定不當(dāng)，不能滿足生產(chǎn)的需要，將導(dǎo)致啟動(dòng)、制動(dòng)的失敗，或工作時(shí)常跳閘，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損換IGBT功率模塊或整流橋等器件。 PLC的選擇本設(shè)計(jì)所需要設(shè)置的功能有：變頻器上電、電機(jī)啟動(dòng)、停止、手動(dòng)/自動(dòng)方式轉(zhuǎn)換、點(diǎn)動(dòng)、手動(dòng)復(fù)位以及自變頻器報(bào)警等功能。根據(jù)第三章輸入輸出量的統(tǒng)計(jì)以及設(shè)計(jì)方案的功能設(shè)定要求，本設(shè)計(jì)采用西門(mén)子公司生產(chǎn)的S7200系列中的CPU224，外掛EM223。CPU224集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子可很容易地整體拆卸，是具有較強(qiáng)控制能力的控制器，滿足設(shè)計(jì)用量要求。EM223的模擬量輸入點(diǎn)數(shù)為4，輸出點(diǎn)數(shù)為1，現(xiàn)有的輸入輸出點(diǎn)數(shù)不僅完全滿足設(shè)計(jì)點(diǎn)數(shù)需要，也為以后的設(shè)計(jì)改進(jìn)留有了余地。通過(guò)擴(kuò)展模塊EM277可利用PROFIBUSDP協(xié)議實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信功能。在PLC與上位機(jī)的通信環(huán)節(jié)中，可以通過(guò)增加EM277擴(kuò)展模塊的方法實(shí)現(xiàn)PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。PROFIBUSDP是用于分布式的I/O設(shè)備高速通信的一種協(xié)議，該協(xié)議定義了主站和從站，支持單主或多主系統(tǒng)，各主站間為令牌傳遞，主站與從站間為主/從傳送，主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息。為了將EM277作為一個(gè)DP從站使用，用戶必須設(shè)定與主站地址相匹配的DP端口地址。EM277可用DP主站組態(tài)，以接收從主站來(lái)的輸出數(shù)據(jù)，并將輸入數(shù)據(jù)返回給主站。輸出和輸入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)駐留在S7200 CPU的變量存儲(chǔ)器（V存儲(chǔ)器）內(nèi)。當(dāng)用戶組態(tài)DP主站時(shí)，應(yīng)定義V存儲(chǔ)器內(nèi)的字節(jié)位置。從這個(gè)位置開(kāi)始為輸出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，它應(yīng)作為EM277的參數(shù)賦值信息的一個(gè)部分。用戶也要定義I/O組態(tài)，它是寫(xiě)入到S7200 CPU的輸出數(shù)據(jù)總量和從S7200 CPU返回的輸入數(shù)據(jù)總量。EM277從I/O組態(tài)確定輸入和輸出緩沖區(qū)的大小。本設(shè)計(jì)中使用的數(shù)據(jù)交換緩沖區(qū)為VB224VB228。兩字輸入單字輸出，以VD224作為S7200的輸入?yún)^(qū)，以VW228作為S7200的輸出區(qū)。： PLC輸入輸出地址分配序號(hào)信號(hào)名稱地址說(shuō)明1啟動(dòng)SB12停止SB23自動(dòng)運(yùn)行SB24檢修運(yùn)行SB35復(fù)位SB46變頻器正轉(zhuǎn)運(yùn)行Y5A Y5C7變頻器故障30C 30A8編碼器脈沖 A相脈沖9就緒線圈KM110正轉(zhuǎn)運(yùn)行信號(hào)線圈KM211反轉(zhuǎn)運(yùn)行信號(hào)線圈KM312就緒信號(hào)燈指示燈L113自動(dòng)正轉(zhuǎn)信號(hào)燈指示燈L114檢修反轉(zhuǎn)信號(hào)燈指示燈L115故障信號(hào)燈指示燈L116故障報(bào)警 喇叭LA17復(fù)位信號(hào)線圈KM4： 模擬量輸入輸出地址序號(hào) 信號(hào)名稱地址1給定流量信號(hào)AIW02稱重信號(hào)AIW23變頻器調(diào)節(jié)信號(hào)AIW4 ，它基本能夠?qū)崿F(xiàn)配料稱重系統(tǒng)的功能。 電氣原理圖 PLC接線圖本設(shè)計(jì)所設(shè)置的PLC功能有：變頻器上電、點(diǎn)動(dòng)控制（檢修反轉(zhuǎn)）、自動(dòng)控制、停機(jī)控制、變頻器故障報(bào)警、變頻器故正常運(yùn)行、故障復(fù)位等功能。變頻器上電變頻器電源輸入開(kāi)關(guān)由PLC控制，這樣可以省去人每次開(kāi)機(jī)都要頻繁的人工操作。，當(dāng)SB1閉合后，KM1將吸合，變頻器的電源輸入端KM1將吸合，實(shí)現(xiàn)變頻器上電。停機(jī)控制，SB2來(lái)完成。當(dāng)按下SB2時(shí)，通過(guò)編程的方法，運(yùn)用中間SB2常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)KM1的關(guān)斷。自動(dòng)控制，SB3來(lái)完成。自動(dòng)方式下，主要完成正常的正轉(zhuǎn)運(yùn)行，其中PID控制的輸入由系統(tǒng)的單閉環(huán)PID控制完成。電機(jī)點(diǎn)動(dòng)主要是檢測(cè)電機(jī)是否能正常啟動(dòng)，如果可以正常啟動(dòng)便可以按啟動(dòng)按鈕進(jìn)行生產(chǎn)工作。如果電機(jī)啟動(dòng)不了，報(bào)警器就會(huì)在限定的時(shí)間后開(kāi)始聲光報(bào)警。電動(dòng)控制主要由SB2控制的，當(dāng)SB2閉合時(shí)，KM2將吸合，變頻器的輸入端KM2吸合，電機(jī)將起動(dòng)運(yùn)行，處在點(diǎn)動(dòng)狀態(tài)中。起動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)由變頻器來(lái)執(zhí)行的。變頻器根據(jù)其參數(shù)設(shè)定去執(zhí)行電機(jī)的啟動(dòng)。起動(dòng)控制由SB3來(lái)控制，當(dāng)SB3閉合時(shí)，KM3吸合，變頻器變頻器輸入端KM3吸合，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始起動(dòng)。點(diǎn)動(dòng)控制（檢修反轉(zhuǎn)），SB4來(lái)完成。點(diǎn)動(dòng)檢修方式下，主要完成故障卡機(jī)時(shí)的的反轉(zhuǎn)運(yùn)行，可以通過(guò)PLC外部的電位器來(lái)輸入，不需要PID調(diào)節(jié)。故障復(fù)位 故障復(fù)位主要是當(dāng)變頻器故障發(fā)生以后，處理完故障，因剛按下故障復(fù)位，是變頻器的原故障信號(hào)發(fā)出點(diǎn)的狀態(tài)復(fù)位。故障復(fù)位由SB5來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)SB5閉合時(shí)，KM4將吸合，變頻器的復(fù)位輸入KM4端將吸合，變頻器內(nèi)部將自動(dòng)故障復(fù)位。變頻器故障、正常運(yùn)行自變頻器故障的輸入端來(lái)自變頻器的故障報(bào)警輸出端（30C、30A）。當(dāng)30C、30A閉合時(shí)，主電路相應(yīng)的開(kāi)關(guān)吸合，此時(shí)，主電路發(fā)出聲光報(bào)警。自變頻器正常運(yùn)行配合開(kāi)Y5A、Y5C關(guān)來(lái)完成。只有正常運(yùn)行，且無(wú)故障才能保障系統(tǒng)正常運(yùn)行。光電編碼器計(jì)數(shù)脈沖，且令PLC的高速計(jì)數(shù)器HSC2工作在模式一下，通過(guò)內(nèi)部指令以及對(duì)HSC2的初始化就能夠記下光電編碼器的脈沖，然后經(jīng)過(guò)換算就能求出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。綜上所述。 PLC接線圖 變頻器接線圖變頻器主要完成的功能有PID控制、起動(dòng)、檢修點(diǎn)動(dòng)、自動(dòng)運(yùn)行、故障復(fù)位等。起動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、自動(dòng)、故障復(fù)位的控制方法在前面的PLC接線圖中已經(jīng)講述，在此不再重復(fù)。 變頻器接線圖注：本設(shè)計(jì)的總圖見(jiàn)附頁(yè)。 軟件編程（見(jiàn)附錄）程序流程圖如下： 開(kāi) 始系 統(tǒng) 上 電啟動(dòng)皮帶配料系統(tǒng)手動(dòng)/自動(dòng)自動(dòng)配料條件允許運(yùn)行故障或報(bào)警皮帶運(yùn)行繼續(xù)運(yùn)行行結(jié)束手動(dòng)動(dòng)YNYN報(bào)警初始化解除故障NY 控制流程圖第五章 總結(jié)電子皮帶秤自動(dòng)配料系統(tǒng)采用當(dāng)前運(yùn)用廣泛、技術(shù)成熟先進(jìn)的單閉環(huán)PID控制理論，有效解決了以往皮帶秤配料系統(tǒng)存在的誤差較大、動(dòng)態(tài)特性不理想的問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的控制準(zhǔn)確度和可靠性，有效解決了動(dòng)態(tài)稱重配料系統(tǒng)的兩個(gè)重要指標(biāo)——快速性和準(zhǔn)確性難以統(tǒng)一的問(wèn)題。在整個(gè)控制系統(tǒng)中有兩個(gè)重要的控制思想在起著關(guān)鍵作用，那就是PID控制思想和變頻控制思想。PID控制思想就是按照偏差的負(fù)反饋控制方法，其最終的控制效果就是排除干擾，將偏差值快速減小到0，使系統(tǒng)穩(wěn)定地以給定值量運(yùn)行。變頻調(diào)速技術(shù)更是在當(dāng)代調(diào)速理論中日漸成熟，已成為現(xiàn)代工業(yè)調(diào)速領(lǐng)域中不可或缺的一部分。PLC不僅擁有PID控制模塊優(yōu)良的控制性能，還能實(shí)現(xiàn)其它豐富的控制功能。而變頻控制思想則是通過(guò)整流、逆變的方法將電源的頻率改變，使電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到優(yōu)良的啟動(dòng)、調(diào)速及停止功能。利用PLC實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的燒結(jié)機(jī)配料設(shè)備動(dòng)力協(xié)調(diào)控制，可靠性高，設(shè)計(jì)更改方便靈活，在現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力方面提高了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠性，方便了用戶使用。鑒于本人專業(yè)知識(shí)的局限，該設(shè)計(jì)存在許多不足之處也就在所難免，希望在后期學(xué)習(xí)過(guò)程中能不斷改進(jìn)，不斷完善，爭(zhēng)取做到精益求精。參考文獻(xiàn) [l]．電氣控制與可編程控制器/陳立定，吳玉香，蘇開(kāi)才編.—廣州：華南理工大學(xué)出版社，[2]．羅才生．皮帶秤[M]，北京：中國(guó)計(jì)量出版社，l992．[3]．申穎．王濰．基于調(diào)節(jié)器和WINDOWS平臺(tái)的皮帶秤配料系統(tǒng)團(tuán)，工業(yè)量，2000，2：2728．[4]．陳伯時(shí)．電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)[M]，上海大學(xué)，機(jī)械工業(yè)出版社，2003．[5].變頻器應(yīng)用教程/張燕賓編著.—北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[6].，徐洪亮，張宏主編.—北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[7].PLC編程實(shí)用指南/宋伯生編著.—北京：機(jī)械工業(yè)出版社，（）[8]．申穎．PID調(diào)節(jié)器在電子皮帶秤配煤系統(tǒng)中的應(yīng)用[M]，計(jì)量技術(shù)2001，4：5253．[9].王成．工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化[M]，北京：科學(xué)出版社，2003．[10].傳感器與應(yīng)用電路設(shè)計(jì)/趙繼文主編，何玉彬副主編.—北京：科學(xué)出版社，2002附錄主程序塊：SBR_0：INT_0：INT_1：地址分配：致 謝本論文是在***老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在課題進(jìn)展的全過(guò)程中，***精心指導(dǎo)，嚴(yán)格要求，在此向我的指導(dǎo)老師表示衷心的感謝。***學(xué)識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，對(duì)學(xué)生關(guān)心照顧，這些給我留下了深刻的印象。在此，我謹(jǐn)表示最誠(chéng)摯的敬意和最衷心的感謝！另外，***的研究生們給過(guò)我許多幫助和鼓勵(lì)，是他們的幫組和鼓勵(lì)，陪我度過(guò)最困難的階段，在此向他們表示感謝。在做設(shè)計(jì)論文期間學(xué)院的很多實(shí)驗(yàn)室老師都給過(guò)我很大的幫助和指導(dǎo)，在此表示真誠(chéng)的謝意。在此收筆之際，我想衷心祝福我的導(dǎo)師***教授及其他指導(dǎo)老師：身體健康，工作順利！祝福研究生學(xué)長(zhǎng)：學(xué)習(xí)順利，心情愉快。