【正文】 供 幾 十 甚 至 上 百 個(gè) 計(jì) 時(shí) 器 ， 其計(jì) 時(shí) 的 時(shí) 間 可 由 用 戶 根 據(jù) 控 制 時(shí) 間 要 在 編 寫 用 戶 程 序 時(shí) 設(shè) 定 ， 定 時(shí) 時(shí) 間 可 以 從 秒 至 若 干 小 時(shí) ， 時(shí) 間 長(zhǎng) 短 可 任 意 設(shè) 定 ， 也 可 以 由 操 作 人 員 在 工 業(yè) 現(xiàn) 場(chǎng) 通 過(guò) 編 程器 進(jìn) 行 修 改 或 重 新 設(shè) 定 ， 實(shí) 現(xiàn) 定 時(shí) 或 延 時(shí) 的 控 制 ， 通 過(guò) 編 程 既 可 以 實(shí) 現(xiàn) 通 電 延時(shí) 功 能 ， 也 可 以 實(shí) 現(xiàn) 斷 電 延 時(shí) 的 功 能 。 數(shù) 控 制計(jì) 數(shù) 控 制 也 是 控 制 系 統(tǒng) 不 可 缺 少 的 ， PLC 也 同 樣 為 用 戶 提 供 了 幾 十 甚 至 上有 個(gè) 計(jì) 數(shù) 器 ， 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 某 些 信 號(hào) 的 計(jì) 數(shù) 功 能 。 其 設(shè) 定 方 式 如 同 定 時(shí) 器 一 樣 ， 可 實(shí)現(xiàn) 增 計(jì) 數(shù) 控 制 ， 也 可 實(shí) 現(xiàn) 減 計(jì) 數(shù) 控 制 ， 若 用 戶 需 要 對(duì) 頻 率 較 高 的 信 號(hào) 進(jìn) 行 跟 蹤計(jì) 數(shù) ， 可 選 用 高 速 計(jì) 數(shù) 模 塊 。SS 科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）236． 閉 環(huán) 過(guò) 程 控 制運(yùn) 用 PLC 不 僅 可 以 對(duì) 模 擬 量 進(jìn) 行 開 環(huán) 控 制 ， 而 且 還 可 以 進(jìn) 行 閉 環(huán) 控 制 。 現(xiàn)代 大 中 型 的 PLC 及 部 分 小 型 的 PLC 配 備 有 專 門 的 PID 控 制 模 塊 ， 當(dāng) 控 制 過(guò) 程 中某 一 個(gè) 變 量 出 現(xiàn) 偏 差 時(shí) ， PLC 就 按 照 PID 算 法 計(jì) 算 出 正 確 的 輸 出 去 控 制 被 控 制量 ， 把 被 控 制 量 保 持 在 整 定 值 上 。 PLC 的 PID 控 制 已 廣 泛 地 應(yīng) 用 在 洗 煤 、 釀 酒 、反 應(yīng) 堆 、 鍋 爐 以 及 位 置 和 速 度 等 控 制 中 。7． 數(shù) 據(jù) 處 理現(xiàn) 代 PLC 都 具 有 數(shù) 據(jù) 處 理 的 能 力 。 它 不 僅 能 進(jìn) 行 算 術(shù) 運(yùn) 算 、 數(shù) 據(jù) 傳 送 ， 而且 還 能 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 比 較 、 數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn) 換 、 數(shù) 據(jù) 顯 示 和 打 印 以 及 數(shù) 據(jù) 通 信 等 .對(duì) 于 大 中型 PLC 還 可 進(jìn) 行 浮 點(diǎn) 運(yùn) 算 、 函 數(shù) 運(yùn) 算 等 。8． 通 信 和 聯(lián) 網(wǎng)PLC 的 控 制 已 從 早 期 的 單 機(jī) 控 制 發(fā) 展 到 了 多 機(jī) 控 制 ， 實(shí) 現(xiàn) 了 工 業(yè) 自 動(dòng) 化 ?，F(xiàn) 代 的 PLC 一 般 都 具 有 通 信 功 能 ， 應(yīng) 用 遠(yuǎn) 程 I/O 模 塊 ， 可 實(shí) 現(xiàn) 遠(yuǎn) 程 控 制 ， 應(yīng) 用通 信 模 塊 ， 可 實(shí) 現(xiàn) PLC 與 PLC、 PLC 與 計(jì) 算 機(jī) 之 間 的 通 信 。 也 可 以 構(gòu) 成 “集 中管 理 ， 分 散 控 制 ”的 分 布 式 控 制 系 統(tǒng) 。 因 此 ， PLC 是 實(shí) 現(xiàn) 工 業(yè) 生 產(chǎn) 自 動(dòng) 化 的 理想 工 業(yè) 控 制 裝 置 。本調(diào)速系統(tǒng)選用日本三菱公司生產(chǎn)的 FX2N32M PLC，屬于整體式 PLC。整體式 PLC 提供多種不同的 I/O 點(diǎn)數(shù)的基本單元和擴(kuò)展單元供用戶選用，基本有 CPU模塊，I/O 模塊和電源，擴(kuò)展單元內(nèi)有 I/O 模塊和電源。一般配有許多專用的特殊功能單元，如模擬量 I/O 單元、位置控制單元、和通信單元等使 PLC 的功能得到擴(kuò)展。 主要的控制功能有如下幾項(xiàng)：主令操作控制和保護(hù)監(jiān)視控制。FX2n 系 列 是 FX 系 列 PLC 家 族 中 最 先 進(jìn) 的 系 列 ， 其 功 能 最 強(qiáng) 、 速 度 最 快 。由 于 FX2n 系 列 具 備 如 下 特 點(diǎn) ： 最 大 范 圍 的 包 容 了 標(biāo) 準(zhǔn) 特 點(diǎn) 、 程 式 執(zhí) 行 更 快 、全 面 補(bǔ) 充 了 通 信 功 能 、 適 合 世 界 各 國(guó) 不 同 的 電 源 以 及 滿 足 單 個(gè) 需 要 的 大 量 特 殊功 能 模 塊 ， 它 可 以 為 你 的 工 廠 自 動(dòng) 化 應(yīng) 用 提 供 最 大 的 靈 活 性 和 控 制 能 力 。 為 大量 實(shí) 際 應(yīng) 用 而 開 發(fā) 的 特 殊 功 能 開 發(fā) 了 各 個(gè) 范 圍 的 特 殊 功 能 模 塊 以 滿 足 不 同 的 需要 － － 模 擬 I/O。 定 位 控 制 達(dá) 到 16 軸 ， 脈 沖 串 輸 出 或 為 J 和 K 型 熱 電 偶 或 Pt傳 感 器 開 發(fā) 了 溫 度 模 塊 。 對(duì) 每 一 個(gè) FX2n 主 單 元 可 配 置 總 計(jì) 達(dá) 8 個(gè) 特 殊 功 能 模塊 。 網(wǎng) 絡(luò) 和 數(shù) 據(jù) 通 信 連 接 到 世 界 上 最 流 行 的 開 放 式 網(wǎng) 絡(luò) CCLink， Profibus SS 科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）24Dp 和 DeviceNet 或 者 采 用 傳 感 器 層 次 的 網(wǎng) 絡(luò) 解 決 您 的 通 信 需 要 。其 它 功 能 內(nèi) 置 式 24V、 400mA 直 流 電 源 可 用 于 外 圍 設(shè) 備 ， 如 傳 感 器 或 其 它 元件 。 快 速 斷 開 端 子 塊 因 為 采 用 了 優(yōu) 良 的 可 維 護(hù) 性 快 速 斷 開 端 子 塊 ， 即 使 接 著 電纜 也 可 以 更 換 單 元 。 時(shí) 鐘 功 能 和 小 時(shí) 表 功 能 在 所 有 的 FX2NPLC 中 都 有 實(shí) 時(shí) 時(shí)鐘 標(biāo) 準(zhǔn) 。 時(shí) 間 設(shè) 置 和 比 較 指 令 易 于 操 作 。 小 時(shí) 表 功 能 對(duì) 過(guò) 程 跟 蹤 和 機(jī) 器 維 護(hù) 提供 了 有 價(jià) 值 的 信 息 。 持 續(xù) 掃 描 功 能 為 應(yīng) 用 所 需 求 的 持 續(xù) 掃 描 時(shí) 間 定 義 操 作 周 期 。輸 入 濾 波 器 調(diào) 節(jié) 功 能 可 以 用 輸 入 濾 波 器 平 整 輸 入 信 號(hào) （ 在 基 本 單 元 中 x000 到x017） 。 注 解 記 錄 功 能 元 件 注 解 可 以 記 錄 在 程 序 寄 存 器 中 。 在 線 程 序 編 輯 在 線改 變 程 序 不 會(huì) 損 失 工 作 時(shí) 間 或 停 止 生 產(chǎn) 運(yùn) 轉(zhuǎn) 。 RUN/STOP 開 關(guān) 面 板 上 運(yùn) 行 /停止 開 關(guān) 易 于 操 作 。 遠(yuǎn) 程 維 護(hù) 遠(yuǎn) 處 的 編 程 軟 件 可 以 通 過(guò) 調(diào) 制 解 調(diào) 器 通 信 來(lái) 監(jiān) 測(cè) 、上 載 或 卸 載 程 序 和 數(shù) 據(jù) 密 碼 保 護(hù) 使 用 一 個(gè) 八 位 數(shù) 字 密 碼 保 護(hù) 您 的 程 序 。 SS 科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）25圖 321　PLC 控制系統(tǒng)圖167。 PLC 控制程序設(shè)計(jì)控制程序流程圖如圖 331 所示。PLC 控制主程序完成系統(tǒng)初始化、自檢、故障診斷、調(diào)速系統(tǒng)控制及安全保護(hù)等工作。SS 科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）26系 統(tǒng) 開 機(jī) 運(yùn) 行 ， PLC 首 先 進(jìn) 行 初 始 化 ， 主 要 對(duì) 高 速 計(jì) 數(shù) 單 元 HSCO 和 HSC1進(jìn) 行 以 下 操 作 ： 寫 控 制 字 ， 定 義 工 作 模 式 ， 清 零 ， 寫 設(shè) 定 值 ， 設(shè) 置 定 時(shí) 中 斷 ，連 接 中 斷 ， 啟 動(dòng) 計(jì) 數(shù) 。 接 著 完 成 自 檢 及 提 升 機(jī) 初 始 位 置 顯 示 ， 當(dāng) 收 到 開 車 指 令時(shí) ， PLC 轉(zhuǎn) 入 S 形 速 度 給 定 控 制 ， 在 系 統(tǒng) 運(yùn) 行 過(guò) 程 中 ， 當(dāng) PLC 接 收 到 來(lái) 自 傳 感器 、 接 近 開 關(guān) 或 變 頻 器 故 障 等 外 部 控 制 信 號(hào) 時(shí) ， PLC 控 制 程 序 轉(zhuǎn) 到 相 應(yīng) 的 中 斷處 理 程 序 處 ， 完 成 超 速 保 護(hù) 、 過(guò) 卷 、 過(guò) 載 、 松 繩 等 保 護(hù) 及 提 升 機(jī) 位 置 、 速 度 監(jiān)控 、 變 頻 器 故 障 監(jiān) 控 等 。 當(dāng) 有 故 障 出 現(xiàn) 時(shí) 可 轉(zhuǎn) 到 相 應(yīng) 的 故 障 處 理 模 塊 進(jìn) 行 故 障處 理 ， 并 通 過(guò) 報(bào) 警 回 路 報(bào) 警 或 安 全 回 路 實(shí) 現(xiàn) 抱 閘 停 車 保 護(hù) 。SS 科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）27開 始程 序 初 始 化自 檢正 常 ？初 始 位 置 檢 測(cè) 完 成 ？開 車 ？ 封 鎖 輸 出聲 光 報(bào) 警 故 障 處 理進(jìn) 入 初 始 狀 態(tài)S形 速 度控 制 程 序超 速 ？松 繩 ？過(guò) 載 ？同 步 ？過(guò) 卷 ？停 止 ？結(jié) 束顯 示 礦 車實(shí) 際 位 置 同 步 校 正安 全 回 路 動(dòng) 作 安 全 回 路 動(dòng) 作報(bào) 警 回 路 動(dòng) 作安 全 回 路 動(dòng) 作NYYN YNYNYNY圖 331 控制流程圖SS 科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）28167。 提升機(jī)在快速、減速或急停時(shí)的再生發(fā)電能量處理問(wèn)題提升機(jī)屬于位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。位能負(fù)載調(diào)整的應(yīng)用價(jià)值主要在于抑制機(jī)械和電氣沖擊造成的有害影響，其變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要注意的主要方面是低速下的轉(zhuǎn)矩輸出能力、機(jī)械制動(dòng)配合關(guān)系以及位能功率的釋放問(wèn)題。位能負(fù)載的一個(gè)重要特征，就是在沒(méi)有轉(zhuǎn)速時(shí)也有負(fù)載轉(zhuǎn)矩存在，并且全部的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，因此，在低速和零速情況下，也要求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出能力能夠承擔(dān)全部負(fù)載轉(zhuǎn)矩。實(shí)際上，反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載只要一起動(dòng)，也是以全轉(zhuǎn)矩加在電動(dòng)機(jī)軸上的。兩者的差別是，當(dāng)極低頻率下電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩不足時(shí)，反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載不能起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，直到頻率升高到電磁轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)才能夠起動(dòng)。而位能負(fù)載在電磁轉(zhuǎn)矩不足時(shí)，會(huì)被負(fù)載轉(zhuǎn)矩拖著反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)如果頻率升高，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速差很可能超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)而導(dǎo)致過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作，使起動(dòng)失敗。電動(dòng)機(jī)被負(fù)載拖著轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，稱為下溜，在許多位能負(fù)載應(yīng)用中，下溜是不允許的，下溜嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)重大事故。另一方面，電動(dòng)機(jī)在通電后，因?yàn)樵谄潆姶沤Y(jié)構(gòu)中存在電磁慣性，需要一個(gè)過(guò)程，磁場(chǎng)不是一瞬間就能夠建立起來(lái)的。在磁場(chǎng)沒(méi)有完全建立起來(lái)以前，輸出轉(zhuǎn)矩是無(wú)法達(dá)到正常狀態(tài)的。因此，位能負(fù)載對(duì)于極低頻率下的電磁轉(zhuǎn)矩輸出能力要求比反抗性負(fù)載高，同時(shí)，它與機(jī)械制動(dòng)設(shè)備間還必須有良好的動(dòng)作配合關(guān)系。在電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)沒(méi)有建立起來(lái)、電磁轉(zhuǎn)矩不足以抗衡負(fù)載轉(zhuǎn)矩以前，機(jī)械制動(dòng)閘瓦不能松開，否則可能下溜；在機(jī)械制動(dòng)瓦沒(méi)有松開以前，輸出頻率又不能提升，否則，轉(zhuǎn)速差會(huì)在電動(dòng)機(jī)無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下持續(xù)增加，導(dǎo)致過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作。停止時(shí)也有配合問(wèn)題，在電動(dòng)機(jī)仍然有轉(zhuǎn)速時(shí)，機(jī)械制動(dòng)閘瓦不應(yīng)該抱住，否則，電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械制動(dòng)轉(zhuǎn)矩可能產(chǎn)生對(duì)抗，使系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)烈的機(jī)械沖擊，而在機(jī)械制動(dòng)閘瓦確實(shí)抱住之前，電磁轉(zhuǎn)矩又不應(yīng)該撤消，否則，仍然會(huì)出現(xiàn)下溜現(xiàn)象。理想的配合關(guān)系是：起動(dòng)時(shí)，變頻器輸出一個(gè)很低的頻率，此時(shí)機(jī)械制動(dòng)閘SS 科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）29瓦不能松開，直到磁場(chǎng)建立起來(lái)，輸出頻率所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩正好等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，再松開機(jī)械制動(dòng)閘瓦，此時(shí)，電動(dòng)機(jī)將處于零速度狀態(tài)，通過(guò)頻率逐步升高，電動(dòng)機(jī)開始起動(dòng)。這個(gè)理想配合關(guān)系實(shí)際上是很難實(shí)現(xiàn)，原因是負(fù)載轉(zhuǎn)矩是變化的，無(wú)法預(yù)先確定需要輸出多大的低頻率來(lái)建立磁場(chǎng)，而制動(dòng)閘瓦松開以前也不可能靠電動(dòng)機(jī)電流參數(shù)去測(cè)定負(fù)載轉(zhuǎn)矩，制動(dòng)閘瓦松開瞬間電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩是不可能真正平衡的。這種情況下，實(shí)際的做法是：制動(dòng)閘瓦松開前變頻器獲得的是零速指令，輸出一個(gè)零頻率電流建立電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)，但不產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，制動(dòng)閘瓦松開瞬間，會(huì)產(chǎn)生輕微下溜。下溜的速度與變頻器得到的零速信號(hào)就有了差速，變頻器檢測(cè) 到差速信號(hào)后，會(huì)迅速產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)電磁轉(zhuǎn)矩將其穩(wěn)住，然后再獲得運(yùn)行頻率指令，頻率升高開始起動(dòng)。停止時(shí)，先輸出零速度指令而不撤消運(yùn)行指令，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為零后，機(jī)械制動(dòng)閘瓦抱住，變頻器運(yùn)行指令才撤消。顯然，這樣來(lái)解決配合關(guān)系要求變頻器處于轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制模式，而且要有比較快的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。為了與機(jī)械制動(dòng)良好配合，位能負(fù)載調(diào)速系統(tǒng)采用 PLC 作為控制設(shè)備，但其邏輯控制原理并不很復(fù)雜。外部操作命令只有一個(gè)，即速度操作命令。當(dāng)速度操作命令不為零時(shí)，PLC立即給出變頻器運(yùn)行指令，但速度指令為零，要經(jīng)過(guò)延時(shí)以后，才輸出對(duì)應(yīng)的實(shí)際轉(zhuǎn)速指令給變頻器，同時(shí)輸出機(jī)械制動(dòng)解除指令給制動(dòng)控制電路。這個(gè)延時(shí)過(guò)程中，變頻器輸出零頻率運(yùn)行電流，為電動(dòng)機(jī)建立磁場(chǎng)。實(shí)際轉(zhuǎn)速指令給出后，變頻器輸出頻率迅速提升，實(shí)際轉(zhuǎn)速在輕微下溜后開始跟蹤由斜坡發(fā)生器提供的理想轉(zhuǎn)速曲線。運(yùn)行中途，當(dāng)外部速度操作命令改變轉(zhuǎn)速時(shí)，只要目標(biāo)轉(zhuǎn)速不為零，PLC 都不作特殊處理，直接將操作人為轉(zhuǎn)發(fā)給變頻器。當(dāng)外部速度操作命令給出零轉(zhuǎn)速時(shí)，PLC 轉(zhuǎn)發(fā)零轉(zhuǎn)速指令，但不撤消運(yùn)行命令，變頻器輸出頻率下降，實(shí)際轉(zhuǎn)速跟蹤理想轉(zhuǎn)速曲線。待變頻器通過(guò)速度反饋（通過(guò)速度檢測(cè)或者內(nèi)部速度推算）檢出零速度信號(hào)，并且將此信號(hào)傳送給 PLC時(shí)，PLC 即發(fā)出機(jī)械制動(dòng)閘瓦合上的指令給制動(dòng)控制電路，經(jīng)過(guò)延時(shí)后，PLC 撤SS 科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）30消變頻器運(yùn)行指令。在延時(shí)期間，電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和機(jī)械制動(dòng)轉(zhuǎn)矩同時(shí)起作用，這個(gè)延時(shí)的目的是確保機(jī)械制動(dòng)可靠作用后才撤消電磁轉(zhuǎn)矩。這兩段延時(shí)的時(shí)間，需要在調(diào)試時(shí)確定，以滿負(fù)載下不發(fā)生下溜現(xiàn)象為前提，延時(shí)時(shí)間越短越好。一般情況下，起動(dòng)延時(shí)時(shí)間為 ，取決于電磁慣性時(shí)間常數(shù)和機(jī)械制動(dòng)閘瓦的松開速度之差，松開速度越快，電磁慣性時(shí)間常數(shù)越大，延時(shí)需要越長(zhǎng)；停止延時(shí)時(shí)間大約為 ，取決于機(jī)械制動(dòng)閘瓦合上速度，合上速度越慢，延時(shí)需要越長(zhǎng)。位能負(fù)載的另一個(gè)特征是下放過(guò)程有大量的位能功率需要釋放，這類負(fù)載是對(duì)再生制動(dòng)能力要求最高的負(fù)載。因此，必須按照全制動(dòng)轉(zhuǎn)矩能力來(lái)配置制動(dòng)電路。在一個(gè)下放行程中，重物的全部位能都將被釋放出來(lái)，這個(gè)能量是可以計(jì)算的。除少量能量會(huì)損耗在電動(dòng)機(jī)和變頻器內(nèi)部外，大部分位能都會(huì)回饋到變頻器的直流母線上。如果提升