【導讀】制領域的主流控制設備。PLC的應用對提高工業(yè)生產(chǎn)自動化水平，提高生產(chǎn)精度和生。隨著現(xiàn)代生產(chǎn)技術和生產(chǎn)規(guī)模的不斷發(fā)展，生產(chǎn)活動的復雜性和連續(xù)性不斷增。加，PLC也成為了自動化領域的三大支柱技術之一。常被用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和設備的控制。電力拖動領域得到了廣泛的應用，可以說是工業(yè)動力基礎之一。進行變頻調(diào)速的實驗系統(tǒng)。最終完成一個能現(xiàn)場控制變頻調(diào)速電機的多功能控制系統(tǒng)。全文一共分為四個部分：第一部分主要是介紹了本論文的選題背景及研究意義；說明所選三菱變頻器FR-S520S。的組成，給出了所構建系統(tǒng)的方案、原理、硬件設計乃至相關梯形圖程序。PLC結合應用的廣闊前景。

　　

【正文】 者，試驗臺傳送工件質(zhì)量很小，運行速度低，而且是恒為 水平面往返運行，因此，簡化電路連接，去除了制動回路的連接。 (b)控制回路輸入信號連接 20 根據(jù)變頻調(diào)速原理，在變頻器的控制回路中，我們利用預設值的功能，簡化了控制的信號方式，直接采用 變頻器自帶的測試端口，也就是 STF、 STR、 RH、 RM、 RL 五個端口與 PLC 相連控制， 依據(jù)開關量的邏輯關系 控制輸出電流頻率 ， 進而 控制臺車的前進方向和速度。但是要注意，輸入信號 最后不要忘記將 PLC 的 COM 端與變頻器的SD 公共端相連。 (c)控制回路輸出信號連接 為了便于監(jiān)控電機的轉速和臺車的位置，我們利用三個電磁傳感器和一個速度傳感 器，將信息送回 PLC 作為閉環(huán)控制的參考量。 L 1NMUVWS T FS T RR HR MR LS D結 點 輸 入 公 共 端高 速低 速中 速正 轉 啟 動正 轉 啟 動多 段 速 選 擇P L CF X 2 N 2 4 M RC O MY 1Y 4Y 3Y 2Y 52 2 0 V5 0 H ZF R S 5 2 0 SA C圖 電機、變頻器、 PLC 的電器連接原理圖 系統(tǒng)控制程序設計： PLC 編程軟件介紹： 在本論文中，由于使用了，三菱公司生產(chǎn)的 PLC，所以直接采用了三菱自產(chǎn)的專用梯形圖編程軟件 MELSOFT 系列 GX Developer Vision ， 屬于 PLC 設計維護工具 。其具有以下特點： 21 （ 1）同時支持梯形圖及程序語言輸入兩種方式； （ 2）可通過專用數(shù)據(jù)線，直接通過 PC 端口將編輯好的程 序寫入 PLC 當中。 （ 3）具有 實時寫入功能及 PLC 程序調(diào)試等方便的功能。 PLC 程序設計 根據(jù)上面幾步的分析，及原理圖的描述，程 序所需要的輸入輸出變量已經(jīng)非常明朗。再加上預想所需的中間變量，基本 變量列表如下： 表 PLC 梯形圖程序所用變量列表 標記 變量類型 功能 備注 X0 X 系統(tǒng)總啟動開關 單鍵啟 /停 X1 X 正轉啟動 輸入 按下之后反轉自動斷開 X2 X 反轉啟動 輸入 按下之后正轉自動斷開 X3 X 高速旋轉 輸入 50HZ X4 X 中速旋轉 輸入 30HZ X5 X 低速旋轉 輸入 10HZ Y1 Y 正轉啟動 變頻器 控制量 開關量 Y2 Y 反轉啟動 變頻器 控制量 開關量 Y3 Y 高速旋轉變頻器控制量 開關量 Y4 Y 中速旋轉變頻器控制量 開關量 Y5 Y 低速旋轉變頻器控制量 開關量 本模型中設計了兩種模式工作的方案：手動模式和自動演示模式： （ 1）手動模式 本模式采用了表 中所描述的按鍵控制方式，每個按鍵都采取了單鍵開關的工作方案，以下是本程序的梯形圖截圖： 22 圖 PLC 系統(tǒng)中的總開關單鍵起?？刂齐娐罚?X000 總控制 圖 手 動控制中， X001~X005 的單鍵起?？刂齐娐? 類似于圖 的電路，整個控制面板的輸入控制量都采用了類似的控制電路，不同點只是在于中間變量和輸出控制的變化但中。單鍵起停，顧名思義，就是在同一個按鍵按下第一次的時候達到接通狀態(tài)，并且此后一直保持，直到再次按下時停止，達到在無硬件保持按鈕的情況下，從控制邏輯的方式上給出一種節(jié)省硬件的解決方案。 而對于最后對于變頻器 輸出控制邏輯程序，設計中采取了一定保護的效果，從邏輯上避免了工業(yè)現(xiàn)場的危險產(chǎn)生，這在實際設計中是很重要的一點。、 23 圖 采取了邏輯軟保護 的變頻器控制輸出邏輯部分 從圖 中可以清晰的看出，關于變頻調(diào)速系統(tǒng)的正轉反轉的邏輯保護控制，也就是說，在正轉屬于保持狀態(tài)的時候，在邏輯上反轉輸出的控制信號是不可能成立并輸出的，這樣便在一定程度上面解決了現(xiàn)場操作人員在工作時錯誤操作造成的設備損壞和乃至生命財產(chǎn)安全受到威脅的情況。 （ 2）自動演示模式 在這個模式下面，屏蔽了對于手動控制操作的可用性，直接采取了停止和啟動控制的方式，來演示電機臺車運行各個速段、各個方向的過程。以此表現(xiàn)出一種自動化控制的流程設計的思想。同時，如果流程需要進行改變，根據(jù)本程序， 可以很輕易的根據(jù)延時部分時間長短的控制，來達到工藝流程改變。 自動演示模式梯形圖如下： 24 圖 自動控制模式下，正轉啟動和三段速度依次運行梯形圖 其中， X001 及 X003 分別控制自動模式下的啟動和停止功能。本程序根據(jù)試驗臺的長度及電機轉速，計算出在最高速下，單方向旋轉 15 秒 能讓臺車從軌道中心移動至軌道一方的盡頭。 因此，設計了自動演示模式下但方向正移動行程前進 12 秒（ PLC中所選定時器以 100ms 為單位，因此定時 K=120，以下類似）。然后所設計程序控制臺車單方向按各速度段移動 3秒， 見圖 。 25 圖 自動控制模式下計時器重置程序段及反轉定時程序段 以上便是設計中手動及自動兩種模式下的 PLC 控制程序段。雖然所演示的功能都是工業(yè)控制當中最基礎的一些功能，但是在細小的地方上，我采取了一定的邏輯方式，從程序根本上解決了現(xiàn)場中常出現(xiàn)的幾個問題。希望在未來的應用及發(fā)展中能作出一定貢獻。 如果有跟多的時間。更復雜的控制程序可以給予這個基本的梯形圖上建立起來，甚至是工業(yè)上具有高精度的閉環(huán)控制。根據(jù)實際工程的需要，改進工藝、節(jié)約能源、提高整個社會的生產(chǎn)效率，都是可以達到的。 抗干擾措施： 可編程控制器的主要 應用場合是工業(yè)現(xiàn)場而不是實驗室，惡劣的工作環(huán)境，各種光、電、磁、聲的干擾對整個系統(tǒng)的 正常 運行存在著嚴重的影響，有必要考慮抗干擾措施。 雖然現(xiàn)代成熟的 PLC 設備都有自己很好的防干擾措施，有很強的可靠性。因此，主要的干擾來源從核心處理器方向注意到了整個系統(tǒng)的輸入輸出設備上來。 PC的輸入設備主要是傳感器、光電開關、按鈕等； PLC 的輸出設備主要有接觸器、電磁閥等等。由于這些設備分布的比較廣，因此，成為了系統(tǒng)干擾信號的主要來源、 雖然本次建立模型 在實驗室的平臺 當中 ， 沒有考慮任何的關于抗干擾的措施 ，但是在這里我總結了一 下通常情況下 PLC 控制系統(tǒng)抗干擾措施： (1) 輸入信號電纜、輸出信號電纜和供電電纜都要分開鋪設，防止相互干擾。 26 (2) 多芯電纜中的備用芯線也要一段接地，提高屏蔽作用，防止線間及外部的信號干擾。 (3) PLC 電柜應有獨立的接地，接地電阻小于 10 歐姆。 (4) 一般將 PLC 安裝于專門的電柜當中，但是要注意四周 需要至少留有 5cm 以上的空間，保持通風等。同時注意不要安裝在多塵、腐蝕、熱源、潮濕的地方附近。 (5) 必要時，信號輸入輸出所使用的線纜應選用太屏蔽層的線纜，一段注意接地。 (6) 為了避免干擾，線纜 使用時應注意，同一 電平等級的喜好才使用同一條多芯線纜傳輸； 數(shù)字信號和模擬信號在任何情況下都必須分開電纜傳輸； 低電平低信號 與其他信號線分開； 盡量素緞模擬量 I/O 信號線的長度，并采用雙芯品比線作為信號線。 以上所說的能在一定程度上保證系統(tǒng)的可靠性，但是在實際應用的情況下，還是要根據(jù)輸入輸出信號防干擾原則，來設計系統(tǒng)。 27 總 結 本文從實驗室的角度，綜合了工業(yè)現(xiàn)場的一些基本需求和情況，模擬了一個 PLC控制電機的變頻調(diào)系統(tǒng)。從控制面板直接控制變頻調(diào)速電機的各項性能，使電機按照輸入值來運行， 同時通過面板上的指示燈以及顯示功能，將實際運行屬性返回給控制者。用戶可以控制電機轉速、方向、啟動停止。為了表達這些要求，采取了 PLC 與變頻調(diào)速起的結合，實現(xiàn)了再控制室通過控制面板對電機系統(tǒng)的控制和調(diào)節(jié) 的基礎模型 。 本文重點研究解決了類似系統(tǒng)中具有多檔固定速度要求的控制問題，能應用與不需要專業(yè)操作的工作現(xiàn)場手動操作面板設計。 正是由于具有高可靠性的 PLC 控制變頻調(diào)速系統(tǒng) 在工業(yè)中的廣泛應用，這個建議模型的設計讓簡單的機構快速安裝變得較為容易。同時通過該綜合設計的實驗鍛煉，提高學生對 PLC 系統(tǒng)及變頻調(diào)速系統(tǒng)的了解 ，學習一種工程構建的基本方法，提高學生的發(fā)現(xiàn)能力、實踐能力以及創(chuàng)新能力，并且為學生在今后的實際工作中提供豐富的經(jīng)驗。 28 參考文獻 [1]鄧高壽 .潘宏俠 .PLC 在工業(yè)自動化控制領域中的應用及發(fā)展 [J].機械管理開發(fā) .2020(6)99102 [2]王兆義 .可編程控制器教程 [M].機械工業(yè)出版社 . [3]王兆義 .小型可編程控制器實用技術 .北京 :機械工業(yè)出版社 .1997 [4]趙新民等 .智能儀器設計基礎 [M].哈爾濱工業(yè)大學出版社， . [5]童詩白等 .模擬電 子技術基礎 [M].高等教育出版社， 1980. [6]方承遠 .工廠電氣控制技術 .第二版 .北京 :機械工業(yè)出版社 .2020 [7]陳伯時 .電力拖動自動控制系統(tǒng) .機械工業(yè)出版社 . [8]尚艷華 .電力拖動 .電子工業(yè)出版社 . 29 致 謝 本課題在選題及研究過程中得到朱成果老師的親切關懷和悉心指導。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，實事求是的實踐準則，深深地感染和激勵著我。 歷時數(shù)月，從論文選題到搜集資料，從開題報告、寫初稿到反復修改，期間經(jīng)歷了 喜悅、聒噪、痛苦和彷徨，在寫作論文的過程中心情是如此復雜。如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點成就感。朱老師不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，在此謹向朱老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 同時 ，我要感謝遼寧大學物理學院 06 級測控技術與儀器的所有同學，在畢業(yè)設計的過程中，我們互相幫助、互相支持、互相鼓勵，我們共同努力、共同進步，是你們的支持與鼓勵，讓我走到了今天。在此請你們接受我們發(fā)自內(nèi)心的感謝與真心的祝福，謝謝你們！希望我們未來都能快快樂 樂、平平安安走完這一生！ 最后我要感謝我的家人，在我最煩悶的時候，總是你們一個電話讓我心情再次平靜，讓我毫無后顧之憂的去完成我的學業(yè)與理想，我的今天少不了你們的支持，我今后的奮斗也是為了你們而前進。 韓東浩 2020 年 5月 于沈陽