【正文】 方式　　在實際應用中，還有一些非智能控制方式在變頻器的控制中得以實現(xiàn)，例如自適應控制、滑模變結構控制、差頻控制、環(huán)流控制、頻率控制等。 　　智能控制方式主要有神經網絡控制、模糊控制、專家系統(tǒng)、學習控制等。在變頻器的控制中采用智能控制方式在具體應用中有一些成功的范例。 (1)神經網絡控制　　神經網絡控制方式應用在變頻器的控制中，一般是進行比較復雜的系統(tǒng)控制，這時對于系統(tǒng)的模型了解甚少，因此神經網絡既要完成系統(tǒng)辨識的功能，又要進行控制。而且神經網絡控制方式可以同時控制多個變頻器，因此在多個變頻器級聯(lián)時進行控制比較適合。但是神經網絡的層數(shù)太多或者算法過于復雜都會在具體應用中帶來不少實際困難。 (2)模糊控制　　模糊控制算法用于控制變頻器的電壓和頻率，使電動機的升速時間得到控制，以避免升速過快對電機使用壽命的影響以及升速過慢影響工作效率。模糊控制的關鍵在于論域、隸屬度以及模糊級別的劃分，這種控制方式尤其適用于多輸入單輸出的控制系統(tǒng)。 (3)專家系統(tǒng)　 專家系統(tǒng)是利用所謂“專家”的經驗進行控制的一種控制方式，因此，專家系統(tǒng)中一般要建立一個專家?guī)欤娣乓欢ǖ膶＜倚畔?，另外還要有推理機制，以便于根據(jù)已知信息尋求理想的控制結果。專家?guī)炫c推理機制的設計是尤為重要的，關系著專家系統(tǒng)控制的優(yōu)劣。應用專家系統(tǒng)既可以控制變頻器的電壓，又可以控制其電流。 (4)學習控制　　學習控制主要是用于重復性的輸入，而規(guī)則的PWM信號(例如中心調制PWM)恰好滿足這個條件，因此學習控制也可用于變頻器的控制中。學習控制不需要了解太多的系統(tǒng)信息，但是需要1~2個學習周期，因此快速性相對較差，而且，學習控制的算法中有時需要實現(xiàn)超前環(huán)節(jié)，這用模擬器件是無法實現(xiàn)的，同時，學習控制還涉及到一個穩(wěn)定性的問題，在應用時要特別注意。 　　隨著電力電子技術、微電子技術、計算機網絡等高新技術的發(fā)展，變頻器的控制方式今后將向以下幾個方面發(fā)展。 (1)數(shù)字控制變頻器的實現(xiàn)　　現(xiàn)在，變頻器的控制方式用數(shù)字處理器可以實現(xiàn)比較復雜的運算，變頻器數(shù)字化將是一個重要的發(fā)展方向，目前進行變頻器數(shù)字化主要采用單片機MCS51或80C196MC等，輔助以SLE4520或EPLD液晶顯示器等來實現(xiàn)更加完善的控制性能。 (2)多種控制方式的結合　　單一的控制方式有著各自的優(yōu)缺點，并沒有“萬能”的控制方式，在有些控制場合，需要將一些控制方式結合起來，例如將學習控制與神經網絡控制相結合，自適應控制與模糊控制相結合，直接轉矩控制與神經網絡控制相結合，或者稱之為“混合控制”，這樣取長補短，控制效果將會更好。 (3)遠程控制的實現(xiàn)　　計算機網絡的發(fā)展，使“天涯若咫尺”，依靠計算機網絡對變頻器進行遠程控制也是一個發(fā)展方向。通過RS485接口及一些網絡協(xié)議對變頻器進行遠程控制，這樣在有些不適合于人類進行現(xiàn)場操作的場合，也可以很容易的實現(xiàn)控制目標。 (4)綠色變頻器　　隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，對于環(huán)境的保護越來越受到人們的重視。變頻器產生的高次諧波對電網會帶來污染，降低變頻器工作時的噪聲以及增強其工作的可靠性、安全性等等這些問題，都試圖通過采取合適的控制方式來解決，設計出綠色變頻器。第五章 機械手PLC控制系統(tǒng)設計 機械手的工藝過程機械手的結構和各部分動作示意圖，如圖下圖所示。機械手的工作均由電機驅動，它的上升、下降、左移、右移都是有電機驅動螺紋絲桿旋轉來完成的。機械手的初始位置停在原點，按下啟動后按扭后，機械手將下降——加緊工件——上升——右移——再下降——放松工件——在上升——左移八個動作，完成一個工作周期。機械手的下降、上升、右移、左移等動作轉換，是由相應的限位開關來控制的，而加緊、放松動作的轉換是有時間來控制的。為了確保安全，機械手右移到位后，必須在右工作臺上無工件時才能下降，若上次搬到右工作臺上的工件尚未移走，機械手應自動暫停，等待。為此設置了一個光電開關，以檢測“無工件”信號。 圖51 機械手的控制要求(1)單步工作方式：從原點開始，按照自動工作循環(huán)的步序，每按為了滿足生產要求，機械手設置了手動工作方式和自動工作方式，而自動工作方式又分為單步、單周期和連續(xù)工作方式。①手動工作方式：利用按鈕對機械手每一步動作進行控制。例如，按下“下降”按鈕，機械手下降；按下“上升”按鈕，機械手上升。手動操作可用于調整工作位置和緊急停車后機械手返回原點。②單周期工作方式：按下啟動按鈕，機械手按工序自動自動完成一個周期的動作，返回原點后停止。③連續(xù)工作方式：按下按鈕，機械手從原點，按步序自動反復連續(xù)工作，在連續(xù)工作方式下設置兩種停車狀態(tài)：正常停車：在正常工作狀態(tài)下停車。按下復位按鈕，機械手在完成最后一個周期的工作后，返回原點自動停機。緊急停車：在發(fā)生事故或緊急狀態(tài)時停車。按下緊急停車按鈕，機械手停止在當前狀態(tài)。當故障排除后，需手動回到原點。 PLC控制系統(tǒng)(1）輸入信號位置檢測信號：下限、上限、右限、左限共4個行程開關，需要4個輸入端子?！盁o工件檢測”信號：用光電開關作檢測元件，需要1個端子?！肮ぷ鞣绞健边x擇開關：有手動、單步、單周期和連續(xù)4種工作方式，需要4個輸如端子。手動操作：需要有下降、上升、右移、左移、加緊、放松6個按鈕，也需要6個輸入端子。自動工作：尚需啟動、正常停車、緊急停車3個按鈕，也需要3個輸入端子。以上共需要18個輸入信號。(2）輸出信號PLC的輸出用于控制機械手的下降、上升、右移、左移、加緊、放松以三個電動機轉速的控制等，共需要11個輸出點。機械手從原點開始工作，需要一個原點指示燈，也需要1個輸出點。所以，至少需要6個輸出點。由于機械手的控制屬于開關量控制，在功能上未提出特殊要求。因此任何型號的小型PLC均可滿足要求。根據(jù)所需的I/O總點數(shù)并留有一定的備用量，可選用FX2N48RM，其輸入和輸出各24點，繼電器輸出型。FX2N48RM的各項工作參數(shù)已在第二章介紹，在此不在做介紹。PLC的輸入輸出端子分配接線圖，如圖52所示。為了方便編程，可將手動和自動程序分別編出相對獨立的程序段，用跳轉指令進行選擇，控制系統(tǒng)程序結構框圖，如圖53所示。選擇手動方式時，X3接同，跳過自動程序，執(zhí)行手動程序；選擇自動工作方式時，X3斷開，執(zhí)行自動程序。（1）手動程序 手動操作不需要按工序順序進行動作，所以可按普通繼電器程序來設計。手動操作的梯形圖，如圖54所示，手動按鈕X20X25分別控制下:圖52 輸入/輸出分配接線圖圖53 總程序結構框圖圖54 手動程序降、上升、右移、左移、加緊和放松各個動作。為了保證系統(tǒng)的的安全與進行，設置了一些必要的連鎖。其中在左、右移動的電路中加入X11作上限連鎖，這是因為機械手只有處于上限位置時，才允許左、右移動。（1）自動程序 自動程序如圖55所示。 ①連續(xù)及單周期操作。當機械手在原點時，程序處于初始狀態(tài)S0，執(zhí)行下降動作。當下降到下限位開關時，X10接通，又接通下一個狀態(tài)S21，接著執(zhí)行下一步動作。當執(zhí)行完最后一步動作，即左移到原點碰到左限位開關時，X13接通，如果是單周期操作，則M0斷開，回到初始狀態(tài)，如果連續(xù)操作，則M0接通，狀態(tài)轉移至S20，又開始下一個周期的循環(huán)。在運行中，如按正常停車按鈕，則X1接通，M0復位，機械手的動作繼續(xù)執(zhí)行完一個周期后，回到初始狀態(tài)。如按緊急停車按鈕，則X2接通，狀態(tài)S0~S33全部復位，機械手工作停止。重新啟動時，先用手動來將機械手移回原點，才能再次進行自動操作。②單步操作。當自動操作程序采用步進指令設計時，單步操作程序 用“禁止狀態(tài)轉移”標志器M8040來實現(xiàn)，如圖56所示。該繼電器線圈接通時，禁止步進狀態(tài)轉移，線圈斷電時，允許狀態(tài)轉移。 在單步操作方式下，利用啟動按鈕X0作為單步操作信號，X4接通。不按啟動按鈕時，X0斷開，其常閉接點閉合，M8040接通，狀態(tài)轉移被禁止。圖55 自動程序圖56 用“禁止狀態(tài)轉移”設計的單步操作梯形圖當完成一步動作后，按下啟動按鈕，X0接通，其常閉接點將M8040斷開，狀態(tài)轉移到下一步。將如圖56所示的單步操作梯形圖連接在如圖55所示的自動程序上端，就得到了包括單步、單周期、連續(xù)操作在內的整個自動操作的梯形圖。至此，機械手的控制程序分段設計完畢。根據(jù)圖53所示的總程序結構框圖，將手動操作程序梯形圖和自動程序梯形圖嵌入，就得到整個程序的梯形圖。參考文獻[1]岳慶來主編 變頻器、可編程序控制器及觸摸屏綜合運用技術 機械工業(yè)出版社 2006[2]胡曉明主編 電氣控制及PLC 機械工業(yè)出版社 2006[3]程周主編 PLC技術與應用 福建科學技術出版社 2004[4]李中年主編 控制電氣及應用 清華大學出版社 2006[5]劉美俊編著 通用變頻器應用技術 福建科學技術出版社 2004[6]馮辛安主編 機械制造裝備設計 機械工業(yè)出版社 2005[7]廖常初主編 可編程序控制器應用技術 重慶大學出版社 2002[8]張繼和 張潤敏 梁海峰主編 電機控制與供電基礎 西南交通大學出版社 2000[9]邱士安主編 機電一體化技術 西安電子科技大學出版社 2005[10]田鳴主編 機械技術基礎 機械工業(yè)出版社 2005致謝本設計及論文是在我的指導老師的親切關懷和悉心指導下完成的。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，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。在此謹向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在此，我還要感謝在一起愉快的度過四年生活的2班各位同學，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們! 第 37 頁