【導(dǎo)讀】目錄錯誤!未定義書簽。未定義書簽。.29

　　

【正文】 流電動機(jī)，分別對速度、磁場兩個分量進(jìn)行獨立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈，以轉(zhuǎn)子磁通定向， 然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實現(xiàn)正交或解耦控制。然而轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測，以及矢量變換的復(fù)雜性，實際效果不如理想的好。 第四代以直接轉(zhuǎn)矩控制，又稱 DTC 控制。其實質(zhì)不是間接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量來實現(xiàn)的。具體方法是： （ 1）控制定子磁鏈 —— 引入定子磁鏈觀測器，實現(xiàn)無速度傳感器方式； （ 2）自動識別（ ID） —— 依靠精確的電機(jī)數(shù)學(xué)模型，對電機(jī)參數(shù)自動識別； （ 3）算出實際值 —— 對定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈、轉(zhuǎn)子速度進(jìn)行實時控 制； （ 4）實現(xiàn) Band— Band 控制一一按磁鏈和轉(zhuǎn)矩的 Band 一 Band 控制產(chǎn)生 PWM信號，對逆變器開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制； （ 5）具有快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)（＜ 2ms＝，很高的速度精度（177。 2%，無 PG反饋），高轉(zhuǎn)矩精度（＜土 3%）； （ 6）具有較高的起動轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)矩精度，尤其在低速時（包括 0速度時），可輸出 15O%－ 200%轉(zhuǎn)矩。 二、控制方式的合理選用 控制方式是決定變頻器使用性能的關(guān)鍵所在。目前市場上低壓通用變頻器品牌很多，包括歐、美、日及國產(chǎn)的共約 5O多種。選用變頻器時不要認(rèn)為檔次越高越好，其實只要按負(fù)載的特性 ，滿足使用要求就可，以便做到量才使用、經(jīng)濟(jì)實惠。附表中參數(shù)供選用時參考。 控制方式 U/f=C 控制 電壓空間矢量控制 矢量控制 直接轉(zhuǎn)矩控制 反饋裝置 不帶 PG 帶 PG或 PID調(diào)節(jié)器 不要 不帶 PG 帶 PG 或編碼器 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 25 速比 I 1:40 1:60 1:100 1:100 1:1000 1:100 起動轉(zhuǎn)矩（在3Hz） 150% 150% 150% 150% 零轉(zhuǎn)速時 為 150% 零轉(zhuǎn)速時為 150%~200% 靜態(tài)速度精度/% 177。（ ~） 177。（ ~） 177。 177。 177。 177。 適用場合 一般風(fēng)機(jī)、泵類等 較高精度調(diào)速，控制 一般工業(yè)上的調(diào)速或控制 所有調(diào)速或控制 伺服拖動、高精傳動、轉(zhuǎn)矩控制 負(fù)荷起動、起重負(fù)載轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，恒轉(zhuǎn)矩波動大負(fù)載 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 26 第 3 章 PLC 的選擇及作用 PLC的介紹 可編程控制器 (Programmable Controller)是計算機(jī)家族中的一員，它是在繼電器控制和計算機(jī)控制的基礎(chǔ)上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展成以微處理器為核心，把自動化技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。早期的可編程控制 器在功能上只能進(jìn)行邏輯控制，因而稱為稱作可編程邏輯控制器 (Programmable Logic Controller)，簡稱 PLC。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，在以前的基礎(chǔ)上還可以進(jìn)行算數(shù)運(yùn)算，模擬量控制，用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱 PC。但是為了避免與個人計算機(jī) (Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱 PLC。 PLC 的發(fā)展： 在追求高質(zhì)量高效率的信息時 代生活中，網(wǎng)絡(luò)的暢通無所不在。 伴隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。我國在 80年代初才開始使用 PLC,目前從國外引進(jìn)的 PLC 中使用較為普遍的有日本立石公司 C系列，三菱公司 F系列，松下電工 FP1 系列，美國 GE 公司 GE 系列和德國西門子公司 S 系列等。同時，國內(nèi)也在消化和引進(jìn) PLC 技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制了PLC 產(chǎn)品。目前國內(nèi)使用的 PLC 主要還是靠引進(jìn)和合資企業(yè)產(chǎn)品，但逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化是國內(nèi)發(fā)展的必然趨勢。就第一臺 PLC 誕生至今， PLC 大致已經(jīng)經(jīng)歷了四次更新?lián)Q呆 ： 第一臺 PLC，多數(shù)用 1 位機(jī)開發(fā)，采用磁芯存儲器存儲，僅具有邏輯控制，定時，計數(shù)功能。 第二臺 PLC，使用了 8 位微處理器及半導(dǎo)體存儲器，其產(chǎn)品逐步系列化，功能也有所增強(qiáng)，已能實現(xiàn)數(shù)字運(yùn)算，傳送，比較等功能。 第三臺 PLC，采用了高興能微處理器及位片式 CPU，工作速度大幅度提高，同時促使其多功能和聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展，并具有較強(qiáng)的自診斷能力。 第四臺 PLC，不僅全面使用 16 位， 32 位微處理器作為 CPU，內(nèi)存容量也更大?？梢灾苯佑糜谝恍┮?guī)模較大的復(fù)雜控制系統(tǒng)；編程語言除了可使用傳統(tǒng)的梯形 圖，湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 27 流程圖等外，還可使用高級語言；外設(shè)也更多樣化。 今后， PLC 的發(fā)展將會朝以下幾個方向進(jìn)行： A. 方便靈活和小型化 B. 大容量和高功能 PLC 的基本結(jié)構(gòu) PLC 采用典型的計算機(jī)結(jié)構(gòu)，由中央處理單元、存儲器、輸入 /輸出接口和其他一些電路組成。其圖一為結(jié)構(gòu)示意圖。 圖二為邏輯結(jié)構(gòu)圖。地址總線控制總線照明指示燈電磁裝置其他執(zhí)行裝置輸入接口中央處理單元存儲器輸入輸出存儲器輸出接口編程單元數(shù)據(jù)總線控制總線地址總線傳感器按鈕模擬量 輸入行程 開關(guān)開關(guān)行程行程 開關(guān)開關(guān)行程電源單元 輸入接口輸出接口鍵盤與顯示器鍵盤與顯示器鍵盤與顯示器鍵盤與顯示器中央處理單元中央處理單元中央處理單元中央處理單元外存儲器其他接口計算機(jī)其他設(shè)備盤式存儲器輸出接線端子輸入 接線端子其他接口其他接口其他接口 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 28 的發(fā)展階段及發(fā)展方向 全世界幾乎 80%以上不同品牌的 PLC 是不能通用的。一個品牌就要使用對應(yīng)的編程器。有多 少種品牌的 PLC，就要有多少種編程器。（國內(nèi)現(xiàn)在出了一些國產(chǎn) PLC，是仿制國外一些品牌 PLC 的，這些是可以使用被仿制品牌的編程器的。）手提編程器價格昂貴，而且編程使用指令操作（不能用梯形圖），可讀性不高，非常不方便。所以，做工程的人大多會使用電腦來對 PLC 編程。需要說明的是，使用電腦編程還需要有配套的程序下載連線。也是每個品牌都有專門線的（互不通用）。但是這種連線比起手持編程器來說，不知道便宜多少。 任何一款手提電腦都可以用來做 PLC 編程，前提是 1 支持串行通訊 2 安裝相應(yīng)品牌 PLC 的編程軟件。 的特點與應(yīng)用領(lǐng)域 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線 。 可編程序控制器的特點 PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。它具有高可靠性、抗干擾能力強(qiáng)、功能強(qiáng)大、靈活，易學(xué)易用、體積小，重量輕，價格便宜的特點 。 可編程序控制器與繼電器控制系統(tǒng)的比較 維修方便，可在現(xiàn)場修改程序；維修方便，最好是插件式；可靠性高于繼電器控制柜；體積小于繼電器控制柜；可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機(jī)；在成本上可與繼電器控制競賽；輸入可以是交流 115V；輸出為交流 115V/2A 以上，能直接驅(qū)動電磁閥；在擴(kuò)展時，原有系統(tǒng)只要很小變更；用戶程序存儲容量至少能擴(kuò)展到 4K 字節(jié)。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 29 可編程序控制器的應(yīng)用領(lǐng)域 PLC 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、 建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。例 如注塑機(jī)、印刷機(jī) 、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等 。 在現(xiàn)代自動控制系統(tǒng)應(yīng)用中所面臨的問題 全世界幾乎 80%以上不同品牌的 PLC 是不能通用的。一個品牌就要使用對應(yīng)的編程器。有多少種品牌的 PLC，就要有多少種編程器。（國內(nèi)現(xiàn)在出了一些國產(chǎn) PLC，是仿制國外一些品牌 PLC 的，這些是可以使用被仿制品牌的編程器的。）手提編程器價格昂貴，而且編程使用指令操作（不能用梯形圖），可讀性不高，非常不方便。所以，做工程的人大多會使用電腦來對 PLC 編程。需要說明的是，使用電腦編程還需要有配套的程序下載連線。也是每 個品牌都有專門線的（互不通用）。但是這種連線比起手持編程器來說，不知道便宜多少 。 我國常用的性能比較研究 目前我國 主要使用和研究用 松下，西門子，三菱，歐姆龍，臺達(dá)，富士 等。 各個應(yīng)用 PLC 的廠家都會保護(hù)自己的程序不被別人抄寫，和設(shè)備廠家為了能控制使用和回收貨款 .在程序內(nèi)設(shè)定一些參數(shù)進(jìn)行控制。各廠家都有各自的加密方式：三菱 PLC的解密最簡單，其中以西門子 S7200CN 的加密最復(fù)雜，只有拆機(jī)從芯片破解 。 PLC 的一般結(jié)構(gòu) 從結(jié)構(gòu)上分， PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式 PLC 包括 CPU板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置 。 CPU是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套 PLC 至少有一個 CPU，它按 PLC 的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 30 源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定 的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。 CPU 主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成， CPU 單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的組成單元。在使用者看來，不必要詳細(xì)分析 CPU的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。 CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮 下工作。 CPU 速度和內(nèi)存容量是 PLC 的重要參數(shù)，它們決定著 PLC 的工作速度， IO 數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 I/O 模塊 PLC 與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（ I/O）完成的。 I/O 模塊集成了PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入 PLC 系統(tǒng)，輸出模塊相反。 I/O 分為開關(guān)量輸入（ DI），開關(guān)量輸出（ DO），模擬量輸入（ AI），模擬量輸出（ AO）等模塊。 常用的 I/O 分類如下： 開關(guān)量：按電壓水平分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 模擬量：按信號類型分，有電流型（ 420mA,020mA）、電壓型（ 010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。 除了上述