【正文】 輸出映像寄存器各起什么作用？【參考答案】PLC的掃描工作原理在運行狀態(tài)下，PLC的工作流程主要包括內(nèi)部處理、通信處理、輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新5個階段，其掃描過程如圖61所示。圖61 PLC的掃描過程（1）內(nèi)部處理階段。內(nèi)部處理包括PLC自檢、對警戒時鐘WDT(Watch Dog Timer)清零等。CPU檢測PLC各器件的狀態(tài)，如出現(xiàn)異常再進(jìn)行診斷，并給出故障信號，或自行處理，這樣有助于及時發(fā)現(xiàn)或提前預(yù)報系統(tǒng)的故障，提高系統(tǒng)的可靠性。（2）通信處理階段。在CPU對PLC自檢、對警戒時鐘WDT清零結(jié)束后，PLC檢查是否有與編程器、智能模塊或上位機(jī)等的通信請求，如果沒有，則自動進(jìn)入下一循環(huán)周期。（3）輸入采樣階段。在此階段，PLC按順序逐個采集所有輸入端子上的信號，而不論輸入端子上是否接線。CPU將順序讀取的全部輸入信號寫入到輸入映像寄存器中。只有在采樣刷新時刻，輸入映像寄存器中的內(nèi)容才與輸入信號一致，其他時間范圍內(nèi)無論輸入接點狀態(tài)作如何變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容保持不變，直到下一個掃描周期的輸入處理階段，才讀入輸入接點的新狀態(tài)。（4）程序執(zhí)行階段。在執(zhí)行階段，CPU對用戶程序按順序進(jìn)行掃描，掃描順序總是從上到下，從左至右。并分別從輸入映像寄存器、輸出映像寄存器及其他寄存器中獲得所需的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，再將程序執(zhí)行結(jié)果寫入有關(guān)的元件寄存器中保存。（5）輸出刷新階段。當(dāng)CPU對全部用戶程序掃描結(jié)束后，將元件映像寄存器中所有輸出映像繼電器的狀態(tài)同時送到輸出鎖存器中，再通過信號隔離電路驅(qū)動功率放大電路，由輸出端子向外部輸出控制信號，驅(qū)動負(fù)載。輸出刷新階段也是集中批處理過程。輸入映像寄存器和輸出映像繼電器的作用在輸入采樣階段，CPU將順序讀取的全部輸入信號寫入到輸入映像寄存器中。在程序執(zhí)行階段，CPU對用戶程序按順序進(jìn)行掃描，并分別從輸入映像寄存器、輸出映像寄存器及其他寄存器中獲得所需的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，再將程序執(zhí)行結(jié)果寫入有關(guān)的元件寄存器中保存。在輸出刷新階段，當(dāng)CPU對全部用戶程序掃描結(jié)束后，將元件映像寄存器中所有輸出映像繼電器的狀態(tài)同時送到輸出鎖存器中，再通過信號隔離電路驅(qū)動功率放大電路，由輸出端子向外部輸出控制信號，驅(qū)動負(fù)載。6－3在特殊功能模塊中經(jīng)常要用到PLC的功能指令FROM和TO指令，解釋這兩條指令的含義?！緟⒖即鸢浮縁ROM和TO指令格式讀/寫特殊功能模塊指令格式如圖62。圖62 讀/寫特殊功能模塊指令讀特殊功能模塊指令FROM(FNC78)讀特殊功能模塊指令FROM的目標(biāo)操作數(shù)為KnY，KnM，KnS，T，C，D，V和Z。圖62中的X003為ON時，將編號為[m1](0～7)的特殊功能模塊內(nèi)編號為[m2](0～32767) 開始的n個緩沖寄存器的數(shù)據(jù)讀入PLC，并存入[D]開始的n個數(shù)據(jù)寄存器中。接在FX系列PLC基本單元右邊擴(kuò)展總線上的功能模塊，從最靠基本單元的那個開始，其編號依次為0～7。n是待傳送數(shù)據(jù)的字?jǐn)?shù)，n＝1～32(16位操作)或l～16(32位操作)。寫特殊功能模塊指令TO(FNC79)寫特殊功能模塊指令TO的源操作數(shù)可取所有的數(shù)據(jù)類型，[m1]、[m2]、[n]取值范圍與讀特殊功能模塊指令相同。圖62中的X000為ON時，將PLC基本單元中從[S]指定的元件開始的n個字的數(shù)據(jù)寫到編號為[m1]的特殊功能模塊中編號[m2]開始的n個緩沖寄存器中。M8028為ON時，在FROM和TO指令執(zhí)行過程中，禁止中斷；在此期間發(fā)生的中斷在FROM和TO指令執(zhí)行完后執(zhí)行。M8028為OFF時，在FROM和TO指令執(zhí)行過程中則允許中斷。6－4 FX2N－4AD和FX2N－4DA各自的識別碼為多少?【參考答案】FX2N－4AD的識別碼是：K2010FX2N－4DA的識別碼是：K30206－5試比較PLC控制系統(tǒng)與繼電器－接觸器控制系統(tǒng)的特點?！緟⒖即鸢浮縋LC在長期應(yīng)用中不斷得到完善，已形成以下顯著特點。（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。在惡劣工作環(huán)境中能夠保持高可靠性是PLC主要的特點，因為在軟件和硬件兩方面都進(jìn)行了完善的可靠性設(shè)計。軟件方面除了采用數(shù)字濾波技術(shù)和數(shù)字校驗等技術(shù)外，還設(shè)置了自檢和故障診斷程序。硬件方面采用電磁屏蔽、光電隔離、硬件濾波和接地等技術(shù)，選用優(yōu)質(zhì)器件，簡化安裝，對印刷電路板的設(shè)計、加工和焊接工藝嚴(yán)格要求。對模板和機(jī)箱進(jìn)行完善的電磁兼容性設(shè)計等（2）功能強(qiáng)大，擴(kuò)展靈活方便。PLC不僅具有基本的邏輯運算、定時、計數(shù)和順序控制功能，還有網(wǎng)絡(luò)通信、故障診斷與自檢、數(shù)值處理、A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換等能力。由于采用模塊化設(shè)計，可以方便的擴(kuò)展多種特殊功能模塊，如觸摸屏、高速計數(shù)、位置控制、運動控制等，可根據(jù)不同的需求方便地進(jìn)行組合，構(gòu)成滿足各種控制要求的自動化系統(tǒng)。（3）編程簡單，修改方便。PLC大多采用梯形圖進(jìn)行編程，因梯形圖符號及其含義與傳統(tǒng)的電器控制線路相似，形象直觀，易學(xué)易懂。（4）體積小，質(zhì)量小，功耗低。6－6什么是功能指令？功能指令共有幾大類？【參考答案】FX系列PLC除了基本指令和步進(jìn)指令外，還有許多功能指令。功能指令實際上就是許多功能不同的子程序。FX系列的功能指令可分為程序控制、傳送與比較、算術(shù)與邏輯運算、移位與循環(huán)、數(shù)據(jù)處理、高速處理、方便指令、外部輸入輸出處理、FX系列外部設(shè)備指令等幾類。6－9設(shè)計一個PLC實現(xiàn)的三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制的梯形圖，要求有過載保護(hù)，并寫出指令表?！緟⒖即鸢浮侩姎庠韴D三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的主回路原理圖如圖63所示。PLC控制電路原理圖如圖64所示。圖63三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的主回路原理圖圖64 PLC控制電路原理圖梯形圖指令表6－10有一臺電動機(jī)，要求當(dāng)按下啟動按鈕時，電動機(jī)運轉(zhuǎn)10s，停止5s，重復(fù)執(zhí)行6次操作，電動機(jī)自動停機(jī)。試畫出梯形圖，并寫出指令表。【參考答案】軟元件定義表61 軟元件定義表序號地址名稱備注1X0起動2Y0電機(jī)起動3T0運行延時4T1停止延時5C0循環(huán)計數(shù)6M0停止標(biāo)志梯形圖指令表6－11 用PLC實現(xiàn)兩臺三相異步電動機(jī)的控制?？刂埔鬄?，兩臺電動機(jī)互不影響地獨立操作；能同時控制兩臺電動機(jī)的啟動與停止；當(dāng)一臺過載時，兩臺電動機(jī)均停機(jī)。試畫出主電路和PLC外部接線圖，并用經(jīng)驗設(shè)計法設(shè)計出梯形圖程序?！緟⒖即鸢浮侩姎庠韴D兩臺三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的主回路原理圖如圖65所示。PLC控制電路原理圖如圖66所示。圖65 兩臺三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的主回路原理圖圖66 臺三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)PLC控制原理圖梯形圖指令表6－12 PLC的X000～X004接有輸入信號，Y000接有輸出信號，當(dāng)X000～X003中任何兩個輸入端同時有信號時Y000都有輸出，X004有信號時Y000封鎖輸出。根據(jù)上述要求用經(jīng)驗設(shè)計法設(shè)計控制程序?！緟⒖即鸢浮靠刂瞥绦虻奶菪螆D如下：6－14 試設(shè)計一個PLC控制系統(tǒng)，要求第一臺電動機(jī)啟動10s后，第二臺電動機(jī)自行啟動，運行5s后，第一臺電動機(jī)停止并同時使第二臺電動機(jī)自行啟動，再運行15s后，電動機(jī)全部停止。設(shè)計梯形圖并寫出指令表?！緟⒖即鸢浮刻菪螆D指令表6－15 試設(shè)計一梯形圖程序，計算數(shù)據(jù)寄存器D10和D20中儲存數(shù)據(jù)的差的絕對值?！緟⒖即鸢浮繑?shù)據(jù)寄存器D30 中存放D10和D20中儲存數(shù)據(jù)的差的絕對值。梯形圖程序如下：6－16 試設(shè)計一梯形圖程序，用來改變計數(shù)器的設(shè)定值。設(shè)C3的常數(shù)設(shè)定值為K10，當(dāng)X000為ON時設(shè)定值改為K20；當(dāng)X001為ON時設(shè)定值改為K60。X000和X001皆為脈沖信號?！緟⒖即鸢浮恐付〝?shù)據(jù)寄存器D0為計數(shù)器C3的設(shè)定值，此時，計數(shù)器C3的設(shè)定值為D0中的數(shù)據(jù)。梯形圖程序如下：第7章 電氣調(diào)速系統(tǒng)與變頻器習(xí)題與思考題7－2變頻調(diào)速的基本原理是什么？【參考答案】電機(jī)轉(zhuǎn)速的公式：中： n1 為電機(jī)的同步速從以上公式看，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的最佳方法是調(diào)節(jié)供電電源的頻率。調(diào)節(jié)供電電源頻率的裝置就稱為變頻器。用變頻器調(diào)速的優(yōu)勢是控制簡單，穩(wěn)定性好，效率高。變頻器的英文標(biāo)識為VSD，VFD，Converter，Inverter，Speed Drive等實際也稱為VVVF：即Variable Voltage Variable Frequency，原因是在改變電源頻率的同時，必須保證供電電壓同時改變。7－3基頻以下調(diào)速與基頻以上調(diào)速有什么不同？【參考答案】在進(jìn)行電機(jī)調(diào)速時，常須考慮的一個重要因素是：希望保持電機(jī)中每極磁通量為額定值不變。定子每相電動勢：由上式可知，只要控制好Es和f1，便可達(dá)到控制磁通的目的，對此，需要考慮基頻（額定頻率）以下和基頻以上兩種情況。基頻以下的變頻調(diào)速控制方式由上式可知，要保持不變，當(dāng)頻率f1從額定值f1N 向下調(diào)節(jié)時，必須同時降低Es：，即采用恒電動勢頻率比的控制方式。 如果是V/F控制，基頻以下是恒轉(zhuǎn)矩控制，電壓V和頻率f 是成正比關(guān)系基頻以上的變頻調(diào)速控制方式基頻以上的變頻調(diào)速時，頻率應(yīng)該從f1N 向上升高，但定子電壓Us卻不可能超過額定電壓UsN ，最多只能保持Us=UsN ，這將迫使磁通與頻率成反比的降低，相當(dāng)于直流電機(jī)若磁升速的情況。事實上，電壓不變，升高頻率的調(diào)速方式是近似恒功率調(diào)速方式。7－4 矢量控制的基本思想是什么？【參考答案】矢量控制也稱磁場定向控制，矢量控制的基本點是控制轉(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)矩和磁場兩個分量，經(jīng)過坐標(biāo)變換實現(xiàn)正交或解耦控制。但是，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測，以及矢量變換的復(fù)雜性，使得實際控制效果往往難以達(dá)到理論分析的效果，這是矢量控制技術(shù)在實踐上的不足。此外，必須直接或間接地得到轉(zhuǎn)子磁鏈在空間上的位置才能實現(xiàn)定子電流解耦控制，在這種矢量控制系統(tǒng)中需要配置轉(zhuǎn)子位置或速度傳感器，給許多應(yīng)用場合帶來不便。后來又提出了無速度傳感器矢量控制。矢量控制是一種高性能異步電動機(jī)控制方式，它基于電動機(jī)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型分別控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流，具有與直流電動機(jī)相類似的控制性能。7－5變頻器的主電路由哪幾部分組成？各部分都有什么作用？【參考答案】變頻器的結(jié)構(gòu)原理圖如圖71所示。圖71 變頻器結(jié)構(gòu)原理圖進(jìn)線端子變頻器的進(jìn)線電源可以是三相380500V，或三相200－240V，也可以是單相200－240V；也可以是690V。電源電壓在690V以下稱為低壓變頻器，1000V以上稱為中壓或高壓變頻器。進(jìn)線電源的相序不影響電機(jī)的轉(zhuǎn)向。EMC濾波器把電網(wǎng)中及變頻器等干擾源產(chǎn)生的電磁干擾加以抑制，從而達(dá)到EMC（電磁兼容）。整流橋大多數(shù)變頻器采取三相全波整流，整流器件為功率二極管。，例如電網(wǎng)電壓為400V，則這時直流母線電壓為540V左右。但隨著負(fù)載的波動，直流母線電壓也會波動。預(yù)充電回路上電瞬間，對儲能電容快速充電。為了保護(hù)儲能電容，需要在直流母線中串聯(lián)一個電阻。在變頻器上電時，整流橋通過該電阻向整流橋充電，充電結(jié)束后，用接觸器將該電阻旁路掉。該電阻稱為預(yù)充電電阻，該接觸器稱為預(yù)充電接觸器或預(yù)充電繼電器。儲能電容變頻器運行過程中需要相對穩(wěn)定的直流母線電壓，用儲能電容保證。該電容的形式為電解電容，對于中大功率變頻器，需要將多個電容并聯(lián)。當(dāng)變頻器處于過載的過程中，瞬間會把直流母線電壓拉低；處于發(fā)電（制動）過程中，瞬間會升高直流母線電壓，若太高變頻器則停止輸出。有些應(yīng)用中，為了提高變頻器的動態(tài)能力，或者在斷電瞬間保持變頻器斜坡停車，需要外加蓄電池或電容，需要考慮回路其它部件的承受能力。制動電阻及其保護(hù)制動晶體管制動電阻及其保護(hù)、制動晶體管組成制動單元，接在直流母線上。當(dāng)直流母線電壓超過某規(guī)定電壓時，制動晶體管導(dǎo)通，直流母線電容和電機(jī)向制動電阻釋放能量，使直流母線電壓降低，降低到另一規(guī)定電壓后，制動晶體管截止。所以制動電阻的作用是能耗制動。圖中Tfr為制動晶體管，PAPB連接制動電阻。逆變橋逆變橋是變頻器的核心部分，其作用是將直流電壓通過6個橋臂可控硅的反復(fù)輪流通斷形成所需要的幅值和頻率變化的三相交流輸出電壓。逆變橋的橋臂的可控硅的類型主要是IGBT—絕緣珊雙極型晶體管。電流互感器檢測變頻器電流，起顯示及保護(hù)作用。出線端子7－6 三菱FR－A540系列變頻器有哪幾種操作模式，各操作模式有什么不同？【參考答案】面板(PU)操作模式變頻器的操作可以直接在變頻器面板(PU)上進(jìn)行，也可以將操作面板摘下來，通過專用標(biāo)準(zhǔn)接口(RS－232或RS－485)用電纜連接進(jìn)行不同距離的操作。外部操作模式外部操作模式通常在出廠時已經(jīng)設(shè)定。也可通過功能與參數(shù)設(shè)定Pr79＝2來實現(xiàn)。這種模式用外接啟動開關(guān)和頻率設(shè)定電位器來控制變頻器的運行。組合操作模式外部操作模式與控制面板(PU)組合操作時，可按下列兩種方法中的任意一種操作來控制變頻器。（1）啟動信號用外部信號設(shè)定。啟動信號用外部信號設(shè)定，采用按鈕、繼電器、PLC指令等控制STF和STR。頻率信號由PU操作設(shè)定。這種模式的功能與參數(shù)設(shè)定通過Pr 79＝3來實現(xiàn)。（2）啟動信號用控制面板（PU）設(shè)定。啟動信號用控制面板(PU)設(shè)定，采用外部頻率設(shè)定電位器設(shè)定頻率。這種模式的功能與參數(shù)設(shè)定通過Pr 79＝4來實現(xiàn)。計算機(jī)通信模式通過RS－232或RS－485接口電路和通信電纜可將變頻器的PU接口與PLC、數(shù)字化儀表和計算機(jī)(稱為上位機(jī))相連接，實現(xiàn)數(shù)字化