【正文】 必要時將變頻器放入鐵箱內(nèi)進行電波屏蔽，屏蔽用鐵箱要接地。 (3) 電波干擾：指控制電纜成為天線，由外來電波在電纜中產(chǎn)生電勢。 措施：一般將控制電纜與主回路電纜或其他動力電纜分離鋪設(shè)，分離距離通常在30cm 以上（最低為 10cm），分離困難 時，將控制電纜穿過鐵管鋪設(shè)。 (2) 靜電感應(yīng)干擾：指周圍電氣回路產(chǎn)生的磁通變化在電纜中感應(yīng)出的電勢。 措施：加大與干擾源電纜的距離，達到導(dǎo)體直徑 40 倍以上時，干擾程度就不大明顯。因此，變頻器在安裝使用時，必須對控制回路采取抗干擾措施。 查閱了變頻器使用說明后，結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計要求，經(jīng)過仔細考慮，就變頻器和 PLC 的如何連接， 請參考附錄 A 的系統(tǒng)原理圖 [13]。 (4)輸入信號中 RL、 RM、 RH、 RT、 AU、 JOG、 CS 等端子以及輸出信號中 RUN、 SU、IPF、 OL、 FU、 A、 B、 C 等端子是多功能端子，又稱為可編程端子。 (2)控制回路端子的接線應(yīng)使用屏蔽線或雙絞線，而且必須與主回路、強電回路（含200V 繼電器程序回路）分開布線。 或高功率因數(shù)轉(zhuǎn)換器（ FRHC） P 、 P1 連接改善功率因數(shù) DC電抗器端子 拆開端子 PP1 間的短路片，連接選件改善功率因數(shù)用電抗器（ FRBEL） PR、 PX 連接內(nèi)部制動回路端子 用短路片將 PXPR 間短路時（出廠設(shè)定）內(nèi)部制動回路便生效（ 7． 5kW 以下裝有） 接地 變頻器外殼接地用，必須接大地 知道了變頻器的端子功能后，就可以將變頻器同電機連接起來了，接線圖如圖 39所示 。在保持異常顯示和異常輸出時或當(dāng)使用高功率因數(shù)轉(zhuǎn)換器（ FRHC）時，必須拆下RR1 和 SS1 之間的短路片，并提供外部電源到此端子。內(nèi)置 PID 控制、工頻切換順序、停電減速停止控制等新功能 [12]。它內(nèi)置 RS485，也可通過插卡實現(xiàn) CClink、 DeviceNet TM、 Profibus DP 和 Modbus plus 聯(lián)網(wǎng)。隨機附帶一個簡易操作面板（ FRDU04），也可使用選件 FRPU04（ LCD顯示帶菜單功能）。三菱 FRA540 變頻器是帶有中間直流環(huán)節(jié)的交流調(diào)速用的變頻器。連接圖詳見附錄 A 系統(tǒng)原理圖 。 當(dāng)然，集成模塊中除了 LED 顯示器外，譯碼器也是必不可少的部分。 共陰驅(qū)動如圖 38 所示 。根據(jù)內(nèi)部連接的不同， LED 顯示器有共陰和共陽之分共陰 LED 顯示器適用于高電平驅(qū)動，共陽 LED 顯示器適用于低電平驅(qū)動。發(fā)光二極管既可以用高電平點亮，也可以用低電平驅(qū)動，分別可以圖 37 表示。具體如下： （ 1） 電機正轉(zhuǎn)，黃色二 極管發(fā)光； （ 2） 電機反轉(zhuǎn)，綠色二極管發(fā)光； （ 3） 電機停轉(zhuǎn)，紅色二極管發(fā)光； （ 4） 系統(tǒng)處于自動運行時，白色發(fā)光二極管工作，處于手動時則不工作 ； 從數(shù)字電子技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容中，我們知道發(fā)光二極管是用砷化鎵，磷化鎵等材料制造的特殊二極管。 顯示單元的設(shè)計 在本設(shè)計中，顯示電路采用四種不同顏色的發(fā)光二極管。 根據(jù)上面所述，系統(tǒng) I/O 地址定義如下表 33 所示。輸出端口有：電機正、反轉(zhuǎn)信號輸出端，電機運行狀態(tài)顯示，數(shù)字開關(guān)位選擇端口等。指令位可通過選通信號 Y4～ Y7 上的 LED 指示來確認。每按 一次左移鍵。 2）當(dāng) X0 置 ON 時，指定位是 103，也即 Y7 是 OFF 的，表示該位可以通過增加鍵 X1 24 減少鍵 X10 進行修改，修改范圍是 0～ 9。 表 32 方向開關(guān)指令應(yīng)用說明 指令名稱 助記符 代碼 操作數(shù) 程序步 S D1 D2 n 方向 開關(guān)指令 A、 R、 W、S FNC75 X、 Y、 M、S T、 C、 D、V、 Z Y K、 H、n=03 ARWS9步 (2) 指令梯形圖如圖 36 所示 。指令梯形圖如圖 35 所示 。 2）數(shù)字開關(guān)與 PLC 的連接如圖 33 所示。 表 31 數(shù)字開關(guān)指令應(yīng)用說明 指令名稱 助記符 代碼 操作數(shù) 程序步 S D1 D2 n 數(shù)字開關(guān)指令 DSW FNC72 X Y T、 C、 D、Y、 Z K、 H、n=12 DSW9步 (2)指令梯形圖如圖 32 所示 D S W X 0 1 0 Y 0 1 0 D 0 K 1SD 2D 1n 圖 32 數(shù)字開關(guān)使用指令圖 (3)指令說明 1）該指令是用來讀入一組或兩組 4 位數(shù)字開關(guān)的設(shè)置值。下面我就這部分的設(shè)計和選擇做一個較詳細的說明 [11]。綜合考慮課題的設(shè)計任務(wù)，可選擇三菱 FX2N 系列 [10] 21 外部 I/O 設(shè)備指令 PLC 指令主要完成起 PLC 通過一些簡單的 外部設(shè)備進行數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)顯示。 當(dāng)今 PLC 市場，其種類很多，在基本功能相同的同時，各國所生產(chǎn)的優(yōu)點卻不盡相同，比如日本主要在小型 PLC 生產(chǎn)和研發(fā)上占有優(yōu)勢，生產(chǎn)商三菱，歐母龍等。 20 初 始 化監(jiān) 視 器 （ WDT）與 編 程 交 換 信 息與 DPU 交 換 信 息與 外 設(shè) 交 換 信 息執(zhí) 行 用 戶 程 序輸 入 輸 出 處 理啟 動 圖 31 PLC 工作過程 PLC 的工作過程是以循環(huán)掃描的方式執(zhí)行用戶程序來完成控制任務(wù)，其中包括程序 對各個過程輸入信號進行采樣，對采樣的信號進行運算和處理，并把運算結(jié)果輸出到生 產(chǎn)過程之中。當(dāng)點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲器容量、機架、母板等也要相應(yīng)增加，因此，點數(shù)的增加對 CPU 選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。 輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。 (六 )經(jīng)濟性的考慮 選擇 PLC 時，應(yīng)考慮性能價格比。 (2)重要檢測點的多點 I/O 卡可冗余配置。 (2)在需要時也可選用 PLC 硬件與熱備軟件構(gòu)成的熱備冗余系統(tǒng)、 2 重化或 3 重化冗余容錯系統(tǒng)等。需要復(fù)雜控制功能時，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲器。為防止外部高壓電源因誤操作而引入 PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。重要的應(yīng)用場合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。 可根據(jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本， 考慮是否需要擴展機架或遠程 I/O 機架等。對輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時間較長等特點；可控硅輸出 模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負荷場合，但價格較貴，過載能力較差。 (二 )輸入輸出模塊的選擇 輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。從應(yīng)用角度出發(fā)，通常可按控制功 能或輸入輸出點數(shù)選型?，F(xiàn)在，盡管 PLC 的功能，如運行速度、接口種類、數(shù)據(jù)處理能力已經(jīng)獲得了很大的提高，但 PLC 一直保持了最初設(shè)計的原則，那就是簡單之上的原則 [8]。如果配置增加，可能會包括一個操作員界面、監(jiān)控計算機、通信模塊、 軟件以及一些可選的特殊功能模塊。它用一串指令形式存放在存儲器中，然后根據(jù)存儲的控制內(nèi)容，經(jīng)過模擬、數(shù)字等輸入輸出部件，對生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)過程進行控制。啟動開關(guān)與變頻器的正轉(zhuǎn)起動 STF 端 /反轉(zhuǎn)起動 STR 端連接，頻率設(shè)定電位器與變頻器的 5 端相連，如圖 26 所示為外部控制操作的基本電路。 三菱變頻器的外部操作模式通過外接的啟動開關(guān)、頻率設(shè)定電位器等產(chǎn)生外部操作 信號，控制變頻器的運行。5% 電 源 容 量 9 KV M交 流 器平 波 電路逆 變 器控 制 電 路電 源異 步 電 機變 頻 器 圖 25 變頻器構(gòu)成示意圖 表 23 FRA540 技術(shù)參數(shù) 變頻器型號 FRA540 適用電機容量 輸出額定容量 KV因為電動機的功率是 ，所以所選用變頻器的額定容量也必須大于 ，我們選擇了三菱公司 A500 系列的FRA540－ 變頻器。變頻器類型的選擇要根據(jù)負載的要求進行。由電機原理可知電機的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，通過變頻器可實現(xiàn)電機平滑的無級調(diào)速。在變頻調(diào)速中使用最多的 VVVF 裝置是電壓型變頻器，由整流器、濾波環(huán)節(jié)和逆變器三部分組成。目前通用變頻器己經(jīng)在機械、冶金、石化、醫(yī)藥、造紙等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。 表 22 電動機相關(guān)參數(shù) 極數(shù) 標(biāo)稱功率（ KW） 機座號 額定轉(zhuǎn)矩 電流（ A） 6 132S 變頻器 選型 變頻器自 80 年代進入實際應(yīng)用以來，主要以交流電動機的節(jié)能應(yīng)用為主，但是進入 90 年代后，變頻器得到了迅猛發(fā)展。 YVP 系列變頻調(diào)速電動機 與 SPWM 變頻裝置構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)與其他調(diào)速方式相比，具有節(jié)能效果明顯、調(diào)速性能好、調(diào)速比寬、快速響應(yīng)性優(yōu)良、應(yīng)用范圍廣、性能價格比高等優(yōu)點，是目前交流調(diào)速方案中最先進的系統(tǒng)之一。為了適應(yīng)能在超低速下連續(xù)運行，電動機外部配置了強制通風(fēng)的冷卻風(fēng)扇。 表 21 異步電機分類 分類方式 類別及特點 系列產(chǎn)品用途 基本系列：生產(chǎn) 量大、適用范圍廣的一般用途電動機派生系列 :按照不同的使用要求，在基本系列的基礎(chǔ)上作部分變動，零部件與基本系列有較高的通用性和一定程度的統(tǒng)一性專用系列 :與一般用途不同，是為適應(yīng)某種特殊需要而專門設(shè)計制造的 電機尺寸或功率 大型電機：軸中心高 H630mm 中小型電機：軸中心高 H 在 8063omm范圍內(nèi) 小功率電機：折算至 1500r/min 時的最大連續(xù)定額不超過 1 13 異步電機選型 異步 電動機 (asynchronous motor) 又稱感應(yīng)電動機，是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與 轉(zhuǎn)子 繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生 電磁轉(zhuǎn)矩 ， 從而實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換為機械能量的一種 交流電機 。由于最終的能耗是與電機的轉(zhuǎn) 速成立方比，所以采用變頻后，投資回報就更快，廠家也樂意接受。而相對與直流調(diào)速系統(tǒng)，以變頻器為調(diào)速核心設(shè)備的系統(tǒng)正具有上述優(yōu)勢。這一點是我選擇它的主要原因之一。 又次之 — 可調(diào)的運行速度。而通過工頻啟動時，對電機或相連的機械部分軸或齒輪都會產(chǎn)生劇烈的振動。變頻調(diào)速能在零速啟動，并按照用戶的需要進行光滑地加速。用戶最直接的好處就是電機的維護成本將進一步降低，電機的壽命則相應(yīng)增加。當(dāng)電機通過工頻直接啟動時它將會產(chǎn)生 7 到 8 倍的電機額定電流，這個電流值將大大增加電機繞組的電應(yīng)力并產(chǎn)生熱量，從而降低電機的壽 命。然而相比較而言變頻器調(diào)速具有更多的優(yōu)勢，發(fā)展前景也十分廣闊，下面是最顯著的特點也是我在本次設(shè)計中選擇變頻器作為調(diào)速模塊核心設(shè)備的原因 [5]。綜合以上的分析和比 12 較，最終決定采用 PLC。 PLC 的可維護性： PLC 本身有很強的自診斷功能，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，根據(jù)自診斷很容易診斷出故障元件，即使非專業(yè)人員也能維修，如果故障由于程序設(shè)計不合理引起，由于它提供完善的調(diào)試工具，要找出故障也較為簡單。 PLC 的可靠性：進口 PLC 采用的 CPU 都是生產(chǎn)廠家專門設(shè)計的工業(yè)級專用處理器，其余各元件也是直接向生產(chǎn)廠家購買的，經(jīng)過嚴(yán)格 挑選的工業(yè)級元件，另外它的電源模塊也是集各大公司工業(yè)控制的經(jīng)驗而特別設(shè)計的，抗干擾性特別是抗電源干擾能力有很大提高，即使在電源很差和變頻調(diào)速的干擾下仍能正常工作。 可編程控制器（ PLC）： 所謂 PLC 系統(tǒng)就是采用目前市場上各大工業(yè)控制廠家生產(chǎn)的可編程控制器，根據(jù)要求選用不同的模塊，在此基礎(chǔ)上設(shè)計程序以達到所設(shè)計的功能。而 PLC 采用微電子技術(shù)，大量開關(guān)動作由無觸點的半導(dǎo)體電路來完成，它體積小，可靠性高。 （ 4）可靠性和可維護性：繼電器邏輯控制所有大量的機械觸點，連線多。 （ 3）設(shè)計與施工：使用繼電器控制邏輯完成一項控制工程，其設(shè)計，施工須依次進行，周期長，而且修改困難。時間繼電器一般分外為空氣阻尼式，半導(dǎo)體等，其定時精度不高，且受環(huán)境和溫度的影響，調(diào)整時間困難等問題。而 PLC 的控制邏輯中，每個繼電器受制約接通的時間是短暫的。而 PLC 采用存儲邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序，其連線少，體積小，功耗小。 而繼電器控制邏輯采用硬接線邏輯，利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)及延時繼電器的滯后動作等組合成控制邏輯，其連線多而復(fù)雜，一旦系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能都很困難。特別是故障顯示只能顯示故障代碼，一旦發(fā)生故障，操作人員必須翻閱說明書方能發(fā)現(xiàn)故障所在，最終按說明書指示排除故障，這樣排除故障的時間相對較長。 單片機的可維護性：一旦單片機系統(tǒng)出現(xiàn)故障，很難診斷出故障元件，最簡單的方法是更換整個系統(tǒng)，這樣維修成本增加了。 單片機的可擴展性：由于單片機的線路是根據(jù)一定的功能要求特別設(shè)計的，所以要增加一個功能就要重新設(shè)計線路，而且對應(yīng)的程序都要重新設(shè)計。 單片機的可靠性：由于目前國內(nèi)市場上的單片機芯片的品質(zhì)良莠不齊，很