【正文】 響 應(yīng) 速 度 的 要 求 ， PLC 是 為 工 業(yè) 自 動(dòng) 化 設(shè) 計(jì) 的 通 用 控 制 器 ， 如 果 要 跨 范 圍 使 用PLC， 或 者 某 些 功 能 或 信 號(hào) 有 特 殊 的 速 度 要 求 時(shí) 。 對(duì) 于 控 制 復(fù) 雜 ， 要 求 實(shí) 現(xiàn) PID 運(yùn) 算 、 閉 環(huán) 控 制 、 通 信 網(wǎng) 絡(luò) 等 功 能 ， 可 視 控 制規(guī) 模 大 小 及 復(fù) 雜 程 度 ， 選 用 中 檔 和 高 檔 PLC。相 應(yīng) 的 功 能 要 求 ， 一 般 小 型 PLC 具 有 邏 輯 運(yùn) 算 、 定 時(shí) 、 計(jì) 數(shù) 等 功 能 ， 對(duì) 于 只 須開 關(guān) 量 控 制 的 設(shè) 備 都 可 以 滿 足 。 集 中式 不 需 要 設(shè) 備 驅(qū) 動(dòng) 遠(yuǎn) 程 I/O 硬 件 ， 系 統(tǒng) 反 應(yīng) 快 、 成 本 底 ； 遠(yuǎn) 程 I/O 式 使 用 于 大 型系 統(tǒng) ， 系 統(tǒng) 的 裝 備 分 布 范 圍 很 廣 ， 遠(yuǎn) 程 I/O 可 以 分 散 安 裝 在 現(xiàn) 場(chǎng) 裝 置 附 近 ， 聯(lián) 線短 ， 但 需 要 增 設(shè) 驅(qū) 動(dòng) 器 和 遠(yuǎn) 程 I/O 電 源 ； 多 臺(tái) PLC 聯(lián) 網(wǎng) 的 分 布 式 使 用 于 多 臺(tái) 設(shè) 備分 別 獨(dú) 立 控 制 ， 有 要 互 相 聯(lián) 系 的 場(chǎng) 合 ， 可 以 選 擇 用 小 型 PLC， 但 必 須 要 附 加 通 信模 塊 。 由 于 本 系 統(tǒng) 要 求 PLC 有 較 強(qiáng) 可 擴(kuò) 展 性 、 方 便 的 可 維 護(hù) 性 、 I/O18 低 速19 慢 進(jìn) 按 鈕20 慢 退 按 鈕21 變 頻 器 運(yùn) 行 繼 電 器22 變 頻 器 故 障 繼 電 器23 變 頻 器 急 停 繼 電 器24 安 全 回 路 按 鈕25 變 頻 輸 入 電 源 接 觸 器26 變 頻 輸 出 電 源 接 觸 器27 變 頻 正 轉(zhuǎn) 繼 電 器28 變 頻 反 轉(zhuǎn) 繼 電 器29 變 頻 器 急 停 繼 電 器30 報(bào) 警 指 示 燈31 運(yùn) 行 指 示 燈32 停 車 指 示 燈33 前 進(jìn) 指 示 燈34 后 退 指 示 燈35 慢 進(jìn) 指 示 燈36 慢 退 指 示 燈37 前 停 車 指 示 燈38 后 停 車 指 示 燈39 前 過 卷 指 示 燈40 后 過 卷 指 示 燈41 電 鈴 小 范 圍 報(bào) 警42 蜂 鳴 器 大 范 圍 報(bào) 警43 即 將 開 車輸出指 示 燈蘭 州 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書19模 塊 的 比 例 差 距 大 等 因 素 ， 故 選 擇 模 塊 式 PLC。 PLC 主 要 有 整 體 式 和 模 塊 式 兩 種 結(jié) 構(gòu) 形 式 。 洞 內(nèi) 洞 外 I/O 點(diǎn) 如 下 表 所 示 ：表 31： 洞 內(nèi) 開 關(guān) 量 輸 入 和 輸 出編 號(hào) 名 稱 模 式 描 述1 前 停 車 行 程 開 關(guān)2 前 過 卷 行 程 開 關(guān)3 前 減 速 行 程 開 關(guān)4 放 料 開 始 行 程 開 關(guān)5 放 料 結(jié) 束 行 程 開 關(guān)6 運(yùn) 行 按 鈕7 停 車 按 鈕8 正 常 /慢 動(dòng) 選 擇 開 關(guān)9 選 擇 前 進(jìn) 按 鈕10 選 擇 后 退 按 鈕11 方 向 解 除 按 鈕12 急 停 按 鈕13 聯(lián) 絡(luò) /自 由 選 擇 開 關(guān)14 高 速15 中 速16 低 速三 向 選 擇 開 關(guān)17 慢 進(jìn) 按 鈕18 慢 退 按 鈕19 放 料 到 位輸入繼 電 器蘭 州 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書17表 32： 洞 外 開 關(guān) 量 輸 入 和 輸 出20 報(bào) 警 指 示 燈21 運(yùn) 行 指 示 燈22 停 車 指 示 燈23 前 進(jìn) 指 示 燈24 后 退 指 示 燈25 慢 進(jìn) 指 示 燈26 慢 退 指 示 燈27 前 停 車 指 示 燈28 后 停 車 指 示 燈29 前 過 卷 指 示 燈30 后 過 卷 指 示 燈31 電 鈴 小 范 圍 報(bào) 警32 蜂 鳴 器 大 范 圍 報(bào) 警33 即 將 開 車輸出指 示 燈34 放 料 （ 來 自 放 礦 系 統(tǒng) ） 繼 電 器編 號(hào) 名 稱 模 式 描 述1 自 動(dòng) /手 動(dòng) 選 擇 開 關(guān)2 急 停 按 鈕3 后 停 車 行 程 開 關(guān)4 后 減 速 行 程 開 關(guān)5 后 過 卷 行 程 開 關(guān)6 后 過 卷 復(fù) 位 按 鈕7 前 過 卷 復(fù) 位 按 鈕8 運(yùn) 行 按 鈕9 停 車 按 鈕10 正 常 /慢 動(dòng) 選 擇 開 關(guān)11 方 向 解 除 按 鈕12 上 位 /本 地 選 擇 開 關(guān)13 選 擇 前 進(jìn) 按 鈕14 選 擇 后 退 按 鈕15 聯(lián) 絡(luò) /自 由 選 擇 開 關(guān)16 高 速17 中 速輸入三 向 選 擇 開 關(guān)蘭 州 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書18PLC 的 選 擇 主 要 從 PLC 的 機(jī) 型 、 容 量 、 I/O 模 塊 、 電 源 模 塊 、 特 殊 功 能 模 塊 、通 信 聯(lián) 網(wǎng) 能 力 等 方 面 加 以 綜 合 考 慮 。 PLC 選 型I/O 點(diǎn) 數(shù) 的 選 擇 ,要 在 滿 足 控 制 要 求 的 前 提 下 力 爭(zhēng) 使 用 的 I/O 點(diǎn) 數(shù) 少 ， 但 必 須留 有 一 定 的 余 量 。 蘭 州 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書16圖 39 編 碼 器 原 理 圖 決 定 選 擇 編 碼 器 的 型 號(hào) 為 ： E6B2CWZ6C 設(shè) 計(jì)MODICON QUANTUM 自 動(dòng) 化 平 臺(tái) 以 其 卓 越 性 能 、 全 系 列 、 兼 容 的 控 制 產(chǎn) 品 為 控 制需 求 提 供 最 恰 當(dāng) 的 解 決 方 案 。如 果 光 柵 格 S0 等 于 S1 時(shí) ， 也 就 是 S0 和 S1 弧 度 夾 角 相 同 ， 且 S2 等 于 S0 的1/2， 那 么 可 得 到 此 次 角 度 碼 盤 運(yùn) 動(dòng) 位 移 角 度 為 S0 弧 度 夾 角 的 1/2， 除 以 所 消 毫的 時(shí) 間 ， 就 得 到 此 次 角 度 碼 盤 運(yùn) 動(dòng) 位 移 角 速 度 。 如 果 角 度 碼盤 做 變 速 運(yùn) 動(dòng) ， 把 它 看 成 為 多 個(gè) 運(yùn) 動(dòng) 周 期 （ 在 下 面 定 義 ） 的 組 合 ， 那 么 每 個(gè) 運(yùn) 動(dòng)周 期 中 輸 出 波 形 圖 中 的 S0： S1： S2 比 值 與 實(shí) 際 圖 的 S0： S1： S2 比 值 仍 相 同 。 A,B 兩 點(diǎn) 對(duì) 應(yīng) 兩 個(gè) 光 敏 接受 管 ， A,B 兩 點(diǎn) 間 距 為 S2,角 度 碼 盤 的 光 柵 間 距 分 別 為 S0 和 S1。 在 接 合 數(shù) 字 電 路 特 別 是 單片 機(jī) 后 ， 增 量 式 旋 轉(zhuǎn) 編 碼 器 在 角 度 測(cè) 量 和 角 速 度 測(cè) 量 較 絕 對(duì) 式 旋 轉(zhuǎn) 編 碼 器 更 具 有 廉價(jià) 和 簡(jiǎn) 易 的 優(yōu) 勢(shì) 。（ 4） 增 量 式 旋 轉(zhuǎn) 編 碼 器 原 理由 于 我 們 所 用 的 是 增 量 式 旋 轉(zhuǎn) 編 碼 器 ， 所 以 對(duì) 其 工 作 原 理 進(jìn) 行 詳 細(xì) 介 紹 。（ 3） 混 合 式 絕 對(duì) 值 編 碼 器混 合 式 絕 對(duì) 值 編 碼 器 ， 它 輸 出 兩 組 信 息 ： 一 組 信 息 用 于 檢 測(cè) 磁 極 位 置 ， 帶 有 絕對(duì) 信 息 功 能 ； 另 一 組 則 完 全 同 增 量 式 編 碼 器 的 輸 出 信 息 。 它 的 特 點(diǎn) 是 ：可 以 直 接 讀 出 角 度 坐 標(biāo) 的 絕 對(duì) 值 ；沒 有 累 積 誤 差 ；電 源 切 除 后 位 置 信 息 不 會(huì) 丟 失 。絕 對(duì) 式 編 碼 器 與 增 量 式 編 碼 器 不 同 之 處 在 于 圓 盤 上 透 光 、 不 透 光 的 線 條 圖 形 ， 絕 對(duì)編 碼 器 可 有 若 干 編 碼 ， 根 據(jù) 讀 出 碼 盤 上 的 編 碼 ， 檢 測(cè) 絕 對(duì) 位 置 。 目 前國 內(nèi) 已 有 16 位 的 絕 對(duì) 編 碼 器 產(chǎn) 品 。 這 種 編 碼 器 的 特 點(diǎn) 是 不 要 計(jì) 數(shù) 器 ， 在 轉(zhuǎn) 軸 的任 意 位 置 都 可 讀 出 一 個(gè) 固 定 的 與 位 置 相 對(duì) 應(yīng) 的 數(shù) 字 碼 。 其 缺 點(diǎn) 是 無 法 輸 出 軸 轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 絕 對(duì) 位置 信 息 。 從 而 可 方 便 地 判 斷 出 旋 轉(zhuǎn) 方 向 ， 而 Z 相 為 每 轉(zhuǎn) 一 個(gè) 脈沖 ， 用 于 基 準(zhǔn) 點(diǎn) 定 位 。 根 據(jù) 其 刻 度 方法 及 信 號(hào) 輸 出 形 式 ， 可 分 為 增 量 式 、 絕 對(duì) 式 以 及 混 合 式 三 種 。 ATV61 變 頻 器 也 支 持 大 多 數(shù) 工 業(yè) 通 信 總 線 。ATV61 變 頻 器 有 許 多 可 配 置 的 邏 輯 與 模 擬 輸 入 / 輸 出 見 下 圖 變 頻 器 的 結(jié) 構(gòu) ，以 便 針 對(duì) 應(yīng) 用 情 況 來 優(yōu) 化 變 頻 器 。在 本 系 統(tǒng) 中 異 步 電 機(jī) 的 額 定 電 壓 為 交 流 380 ， 額 定 功 率 為 132 ， 那 么 開VKW關(guān) 元 件 的 工 作 電 流 為 ： ?（ A）通 過 查 閱 變 頻 器 技 術(shù) 資 料 我 們 選 擇 額 定 電 流 為 245 的 變 頻 器 。(3) 變 頻 器 容 量 選 擇選 擇 變 頻 器 的 容 量 一 般 應(yīng) 以 數(shù) 為 單 位 ， 但 由 于 交 流 電 動(dòng) 機(jī) 的 額 定 電 壓 為 某KVA一 固 定 值 ， 相 應(yīng) 的 變 頻 器 開 關(guān) 元 件 的 耐 壓 值 也 就 確 定 了 ， 開 關(guān) 元 件 的 工 作 電 流 就 成為 影 響 變 頻 器 容 量 的 唯 一 參 數(shù) ， 這 樣 變 頻 器 容 量 的 選 擇 就 可 以 轉(zhuǎn) 化 為 其 電 流 的 選 擇 。從 總 體 控 制 結(jié) 構(gòu) 上 看 ,兩 者 都 采 用 轉(zhuǎn) 矩 和 磁 鏈 分 別 控 制 ,轉(zhuǎn) 矩 控 制 環(huán) (或 電 流 的轉(zhuǎn) 矩 分 量 環(huán) )都 處 于 轉(zhuǎn) 速 環(huán) 的 內(nèi) 環(huán) ,可 以 抑 制 磁 鏈 變 化 對(duì) 轉(zhuǎn) 速 子 系 統(tǒng) 的 影 響 ,從 而 使轉(zhuǎn) 速 和 磁 鏈 子 系 統(tǒng) 實(shí) 現(xiàn) 了 近 似 的 解 耦 。p由 式 可 知 ， 轉(zhuǎn) 速 與 頻 率 成 正 比 ， 只 要 改 變 頻 率 即 可 改 變 電 動(dòng) 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 速 ，nf f當(dāng) 頻 率 在 0～ 50Hz 的 范 圍 內(nèi) 變 化 時(shí) ， 電 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 調(diào) 節(jié) 范 圍 非 常 寬 。 也 就 是 說 ， 每 一 相 都 相 當(dāng) 于 一 套 直 流 可 逆 調(diào) 速 系 統(tǒng) 的 反 并 聯(lián) 可逆 線 路 ， 如 圖 35。 有 時(shí) 為了 突 出 其 變 頻 功 能 ， 也 稱 作 周 波 變 換 器 （ Cycloconveter） 。（ 4） 采 用 不 可 控 的 二 極 管 整 流 器 ， 電 源 側(cè) 功 率 因 素 較 高 ， 且 不 受 逆 變 輸 出 電 壓大 小 的 影 響 。（ 2） 輸 出 電 壓 波 形 雖 是 一 系 列 的 PWM 波 ， 但 由 于 采 用 了 恰 當(dāng) 的 PWM 控 制 技 術(shù) ，正 弦 基 波 的 比 重 較 大 ， 影 響 電 機(jī) 運(yùn) 行 的 低 次 諧 波 受 到 很 大 的 抑 制 ， 因 而 轉(zhuǎn) 矩 脈 動(dòng) 小 ，提 高 了 系 統(tǒng) 的 調(diào) 速 范 圍 和 穩(wěn) 態(tài) 性 能 。圖 33 交 直 交 PWM 變 壓 變 頻 器PWM 變 壓 變 頻 器 的 應(yīng) 用 之 所 以 如 此 廣 泛 ， 是 由 于 它 具 有 如 下 的 一 系 列 優(yōu) 點(diǎn) ：（ 1） 在 主 電 路 整 流 和 逆 變 兩 個(gè) 單 元 中 ， 只 有 逆 變 單 元 可 控 ， 通 過 它 同 時(shí) 調(diào) 節(jié) 電壓 和 頻 率 ， 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 。圖 32 交 直 交 （ 間 接 ） 變 壓 變 頻 器 由 于 這 類 變 壓 變 頻 器 在 恒 頻 交 流 電 源 和 變 頻 交 流 輸 出 之 間 有 一 個(gè) “中 間 直 流環(huán) 節(jié) ”， 所 以 又 稱 間 接 式 的 變 壓 變 頻 器 。 從 整 體 結(jié) 構(gòu) 上 看 ， 電 力 電 子 變 壓 變 頻 器 可 分 為 交 直 交 和 交 交 兩 大 類 。 最 早 的 VVVF 裝 置 是 旋 轉(zhuǎn)變 頻 機(jī) 組 ， 即 由 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 拖 動(dòng) 交 流 同 步 發(fā) 電 機(jī) ， 調(diào) 節(jié) 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 速 就 能 控 制交 流 發(fā) 電 機(jī) 輸 出 電 壓 和 頻 率 。變 頻 調(diào) 速 裝 置 主 要 有 兩 大 類 ； ① 一 類 是 矢 量 控 制 的 變 頻 調(diào) 速 裝 置 , 高 精 度 、高 性 能 , 可 以 和 直 流 調(diào) 速 相 媲 美 , 但 其 控 制 技 術(shù) 復(fù) 雜 , 價(jià) 格 高 , 因 而 應(yīng) 用 還 不 廣泛 ； ② 另 一 類 是 通 用 變 頻 調(diào) 速 裝 置 , 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 , 效 率 高 、 功 率 因 數(shù) 高 , 應(yīng) 用 廣 泛 , 其 中 尤 以 脈 寬 調(diào) 制 (PWM)變 頻 調(diào) 速 裝 置 最 為 普 遍 , 一 般 僅 作 開 環(huán) 和 在 調(diào) 速 要 求 不 高的 場(chǎng) 合 使 用 。 變 頻 器 可 以 依 據(jù) 控 制 輸 出 電 壓 的開 關(guān) 模 式 來 分 類 。具 體 被 控 制 的 部 分 取 決 于 各 個(gè) 變 頻 器 的 設(shè) 計(jì) 。 另