【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(yùn)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(gè)階段，其掃描過(guò)程如圖61所示。圖61 PLC的掃描過(guò)程（1）內(nèi)部處理階段。內(nèi)部處理包括PLC自檢、對(duì)警戒時(shí)鐘WDT(Watch Dog Timer)清零等。CPU檢測(cè)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(hào)，或自行處理，這樣有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)或提前預(yù)報(bào)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(duì)PLC自檢、對(duì)警戒時(shí)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(qǐng)求，如果沒(méi)有，則自動(dòng)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(gè)采集所有輸入端子上的信號(hào)，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(hào)寫入到輸入映像寄存器中。只有在采樣刷新時(shí)刻，輸入映像寄存器中的內(nèi)容才與輸入信號(hào)一致，其他時(shí)間范圍內(nèi)無(wú)論輸入接點(diǎn)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(gè)掃描周期的輸入處理階段，才讀入輸入接點(diǎn)的新?tīng)顟B(tài)。（4）程序執(zhí)行階段。在執(zhí)行階段，CPU對(duì)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(duì)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(shí)送到輸出鎖存器中，再通過(guò)信號(hào)隔離電路驅(qū)動(dòng)功率放大電路，由輸出端子向外部輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)負(fù)載。輸出刷新階段也是集中批處理過(guò)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(hào)寫入到輸入映像寄存器中。在程序執(zhí)行階段，CPU對(duì)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(duì)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(shí)送到輸出鎖存器中，再通過(guò)信號(hào)隔離電路驅(qū)動(dòng)功率放大電路，由輸出端子向外部輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)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。【參考答案】FROM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(shí)，將編號(hào)為[m1](0～7)的特殊功能模塊內(nèi)編號(hào)為[m2](0～32767) 開(kāi)始的n個(gè)緩沖寄存器的數(shù)據(jù)讀入PLC，并存入[D]開(kāi)始的n個(gè)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(gè)開(kāi)始，其編號(hào)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(shí)，將PLC基本單元中從[S]指定的元件開(kāi)始的n個(gè)字的數(shù)據(jù)寫到編號(hào)為[m1]的特殊功能模塊中編號(hào)[m2]開(kāi)始的n個(gè)緩沖寄存器中。M8028為ON時(shí)，在FROM和TO指令執(zhí)行過(guò)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(shí)，在FROM和TO指令執(zhí)行過(guò)程中則允許中斷。6－4 FX2N－4AD和FX2N－4DA各自的識(shí)別碼為多少?【參考答案】FX2N－4AD的識(shí)別碼是：K2010FX2N－4DA的識(shí)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(diǎn)?！緟⒖即鸢浮縋LC在長(zhǎng)期應(yīng)用中不斷得到完善，已形成以下顯著特點(diǎn)。（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(diǎn)，因?yàn)樵谲浖陀布煞矫娑歼M(jìn)行了完善的可靠性設(shè)計(jì)。軟件方面除了采用數(shù)字濾波技術(shù)和數(shù)字校驗(yàn)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(jiǎn)化安裝，對(duì)印刷電路板的設(shè)計(jì)、加工和焊接工藝嚴(yán)格要求。對(duì)模板和機(jī)箱進(jìn)行完善的電磁兼容性設(shè)計(jì)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(yùn)算、定時(shí)、計(jì)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(jì)，可以方便的擴(kuò)展多種特殊功能模塊，如觸摸屏、高速計(jì)數(shù)、位置控制、運(yùn)動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)。（3）編程簡(jiǎn)單，修改方便。PLC大多采用梯形圖進(jìn)行編程，因梯形圖符號(hào)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(shí)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(yùn)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(jì)一個(gè)PLC實(shí)現(xiàn)的三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制的梯形圖，要求有過(guò)載保護(hù)，并寫出指令表。【參考答案】電氣原理圖三相異步電動(dòng)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(dòng)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(tái)電動(dòng)機(jī)，要求當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)10s，停止5s，重復(fù)執(zhí)行6次操作，電動(dòng)機(jī)自動(dòng)停機(jī)。試畫(huà)出梯形圖，并寫出指令表?！緟⒖即鸢浮寇浽x表61 軟元件定義表序號(hào)地址名稱備注1X0起動(dòng)2Y0電機(jī)起動(dòng)3T0運(yùn)行延時(shí)4T1停止延時(shí)5C0循環(huán)計(jì)數(shù)6M0停止標(biāo)志梯形圖指令表6－11 用PLC實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制?？刂埔鬄?，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)互不影響地獨(dú)立操作；能同時(shí)控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與停止；當(dāng)一臺(tái)過(guò)載時(shí)，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)均停機(jī)。試畫(huà)出主電路和PLC外部接線圖，并用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)出梯形圖程序?！緟⒖即鸢浮侩姎庠韴D兩臺(tái)三相異步電動(dòng)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(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的主回路原理圖圖66 臺(tái)三相異步電動(dòng)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(hào)，Y000接有輸出信號(hào)，當(dāng)X000～X003中任何兩個(gè)輸入端同時(shí)有信號(hào)時(shí)Y000都有輸出，X004有信號(hào)時(shí)Y000封鎖輸出。根據(jù)上述要求用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)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(jì)一個(gè)PLC控制系統(tǒng)，要求第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)10s后，第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)自行啟動(dòng)，運(yùn)行5s后，第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)停止并同時(shí)使第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)自行啟動(dòng)，再運(yùn)行15s后，電動(dòng)機(jī)全部停止。設(shè)計(jì)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(jì)一梯形圖程序，計(jì)算數(shù)據(jù)寄存器D10和D20中儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的差的絕對(duì)值?！緟⒖即鸢浮繑?shù)據(jù)寄存器D30 中存放D10和D20中儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的差的絕對(duì)值。梯形圖程序如下：6－16 試設(shè)計(jì)一梯形圖程序，用來(lái)改變計(jì)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(shí)設(shè)定值改為K20；當(dāng)X001為ON時(shí)設(shè)定值改為K60。X000和X001皆為脈沖信號(hào)。【參考答案】指定數(shù)據(jù)寄存器D0為計(jì)數(shù)器C3的設(shè)定值，此時(shí)，計(jì)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?gòu)囊陨瞎娇?，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(shì)是控制簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，效率高。變頻器的英文標(biāo)識(shí)為VSD，VFD，Converter，Inverter，Speed Drive等實(shí)際也稱為VVVF：即Variable Voltage Variable Frequency，原因是在改變電源頻率的同時(shí)，必須保證供電電壓同時(shí)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(shí)，常須考慮的一個(gè)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(dòng)勢(shì)：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(duì)此，需要考慮基頻（額定頻率）以下和基頻以上兩種情況?；l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(shí)，必須同時(shí)降低Es：，即采用恒電動(dòng)勢(shì)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(shí)，頻率應(yīng)該從f1N 向上升高，但定子電壓Us卻不可能超過(guò)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(shí)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(chǎng)定向控制，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(chǎng)兩個(gè)分量，經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換實(shí)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(cè)，以及矢量變換的復(fù)雜性，使得實(shí)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(shí)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(shí)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(chǎng)合帶來(lái)不便。后來(lái)又提出了無(wú)速度傳感器矢量控制。矢量控制是一種高性能異步電動(dòng)機(jī)控制方式，它基于電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型分別控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流和勵(lì)磁電流，具有與直流電動(dòng)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(shí)直流母線電壓為540V左右。但隨著負(fù)載的波動(dòng)，直流母線電壓也會(huì)波動(dòng)。預(yù)充電回路上電瞬間，對(duì)儲(chǔ)能電容快速充電。為了保護(hù)儲(chǔ)能電容，需要在直流母線中串聯(lián)一個(gè)電阻。在變頻器上電時(shí)，整流橋通過(guò)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(chǔ)能電容變頻器運(yùn)行過(guò)程中需要相對(duì)穩(wěn)定的直流母線電壓，用儲(chǔ)能電容保證。該電容的形式為電解電容，對(duì)于中大功率變頻器，需要將多個(gè)電容并聯(lián)。當(dāng)變頻器處于過(guò)載的過(guò)程中，瞬間會(huì)把直流母線電壓拉低；處于發(fā)電（制動(dòng)）過(guò)程中，瞬間會(huì)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(dòng)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(dòng)電阻及其保護(hù)制動(dòng)晶體管制動(dòng)電阻及其保護(hù)、制動(dòng)晶體管組成制動(dòng)單元，接在直流母線上。當(dāng)直流母線電壓超過(guò)某規(guī)定電壓時(shí)，制動(dòng)晶體管導(dǎo)通，直流母線電容和電機(jī)向制動(dòng)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(dòng)晶體管截止。所以制動(dòng)電阻的作用是能耗制動(dòng)。圖中Tfr為制動(dòng)晶體管，PAPB連接制動(dòng)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(guò)6個(gè)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(cè)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(lái)，通過(guò)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(shí)已經(jīng)設(shè)定。也可通過(guò)功能與參數(shù)設(shè)定Pr79＝2來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種模式用外接啟動(dòng)開(kāi)關(guān)和頻率設(shè)定電位器來(lái)控制變頻器的運(yùn)行。組合操作模式外部操作模式與控制面板(PU)組合操作時(shí)，可按下列兩種方法中的任意一種操作來(lái)控制變頻器。（1）啟動(dòng)信號(hào)用外部信號(hào)設(shè)定。啟動(dòng)信號(hào)用外部信號(hào)設(shè)定，采用按鈕、繼電器、PLC指令等控制STF和STR。頻率信號(hào)由PU操作設(shè)定。這種模式的功能與參數(shù)設(shè)定通過(guò)Pr 79＝3來(lái)實(shí)現(xiàn)。（2）啟動(dòng)信號(hào)用控制面板（PU）設(shè)定。啟動(dòng)信號(hào)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(guò)Pr 79＝4來(lái)實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)通信模式通過(guò)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(jì)算機(jī)(稱為上位機(jī))相連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化