【正文】 成了映像寄存器的數(shù)據(jù)更新，再斷開輸入映像寄存器的外部通信，也就是說不管外部輸入信號(hào)是什么，這個(gè)輸入的映像寄存器內(nèi)所保持的數(shù)據(jù)是保持不變的，一直要等到下一個(gè)I/O刷新周期才會(huì)重新執(zhí)行刷新數(shù)據(jù)的過程。在外設(shè)服務(wù)的階段,完成與外設(shè)口外界設(shè)備的通信處理，比如編程器或通信適配器。在運(yùn)行用戶程序的階段,依據(jù)用戶程序所給定的邏輯關(guān)系去進(jìn)行運(yùn)算,得到的結(jié)果可再放入元件映像寄存器中。隨后的一個(gè)周期中,即使PLC的輸入端口狀態(tài)發(fā)生了變化,但輸入的映像寄存器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)會(huì)保持不變。PLC在執(zhí)行用戶的程序時(shí)有時(shí)候需要獲取外部輸入信息,它不能直接從輸入端去讀取狀態(tài),而是從存儲(chǔ)的輸入映像寄存器中讀取數(shù)據(jù)。而映像寄存器我們又可以分為輸入和元件映像寄存器，輸入映像寄存器是放置了繼電器的斷和通的工作情況，也就是對應(yīng)繼電器的0或1狀態(tài)。在這個(gè)階段，如果提前假設(shè)需要使用的掃描周期值，那么CPU會(huì)直接進(jìn)行等待，一直到計(jì)算到這個(gè)值的時(shí)候再繼續(xù)往下掃描，如果沒有進(jìn)行設(shè)定，那么需要先計(jì)算掃描周期值。每一次循環(huán)過程可以分為五個(gè)步驟,循環(huán)掃描過程為執(zhí)行用戶程序，掃描周期計(jì)算輸入湖人輸出刷新外設(shè)端口。上電后,執(zhí)行系統(tǒng)程序所指定的工作,重復(fù)掃描并執(zhí)行用戶的程序。西門子公司的200系列是采用這種方式。 （3）疊裝式PLC 所謂疊裝式，就是把整裝和模塊式進(jìn)行組合。這種方式的好處是安裝很是方便，裝配也是很便利的，如果出現(xiàn)問題，很方便檢修，而且對于一些需要擴(kuò)展的場合，這樣擴(kuò)展也很方便。 （2）模塊式PLC 這種方式是把PLC的多個(gè)部分進(jìn)行分類成好多個(gè)獨(dú)立的模塊，包括、CPU模塊、定時(shí)模塊、電源模塊和I/O模塊等等。整體式的PLC常配有特殊功能單元，如位置控制單元、模擬單元等，使PLC的功能得到擴(kuò)展。而基本單元內(nèi)又同樣有CPU、I/O和電源。多半小型的PLC會(huì)采用該結(jié)構(gòu)。 （1）整體式PLC 整體式PLC是將電源、CPU和I/O部件集中于一個(gè)機(jī)箱內(nèi)。10%上，我們需要一個(gè)專門的供電電源，而不是直接把電網(wǎng)的交流電提供給PLC設(shè)備。c、電源 任何一個(gè)控制器都需要一個(gè)穩(wěn)定的電源，如果電源不穩(wěn)定，那么系統(tǒng)肯定不能進(jìn)行正常工作，所以一個(gè)穩(wěn)定的供電電源很重要。 為了更好的完成PLC的可靠性能，現(xiàn)在對一些比較重要的PLC還是用了雙核系統(tǒng)，構(gòu)成一個(gè)冗余備份，有些時(shí)候還采用的是多個(gè)CPU的PLC，這樣做的主要目的是為了防止PLC中的一個(gè)CPU出現(xiàn)故障后整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，多個(gè)CPU可以在單個(gè)故障時(shí)完成備用的工作，一般應(yīng)用在一些特殊要求的場合，成本也高。而在正常工作的時(shí)候，PLC會(huì)采用掃描的方式一次獲得各個(gè)端口的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，把相應(yīng)的數(shù)據(jù)放入到I/O映象區(qū)，然后再從程序寄存器中讀取用戶所編寫的程序，經(jīng)過內(nèi)部解析后執(zhí)行相應(yīng)的邏輯或者算數(shù)運(yùn)算，把得到的結(jié)果再送入到I/O映像區(qū)進(jìn)行存儲(chǔ)。 PLC的工作原理 PLC基本結(jié)構(gòu)PLC可以說是一種專門用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，基本上它的硬件結(jié)構(gòu)和微型計(jì)算機(jī)相同，如圖22所示： a. 中央處理單元(CPU) 中央處理單元也即CPU是PLC的核心。電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法可以分為兩大類：機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。這些接點(diǎn)在系統(tǒng)有問題的時(shí)候可以自動(dòng)向工作人員報(bào)警，然后進(jìn)行檢修，在一些很重要的場合中還可以通過這些開關(guān)完成輔助電源的接入。 交流異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制 三相異步電動(dòng)機(jī)的原理圖21 三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)電路對于斷路器的選擇，首先需要了解該斷路器的延遲曲線，工作等級(jí)等主要技術(shù)也行，而且還需要關(guān)注斷路器的好多其它特性，好多經(jīng)常被忽略的性質(zhì)如果認(rèn)真考慮，不僅可以完成電路的美化，而且在設(shè)計(jì)中還可以減少很多不必要的問題，是設(shè)計(jì)師們經(jīng)常需要考慮的問題，也可以利用這些性質(zhì)去設(shè)計(jì)保護(hù)電路。有時(shí)我們也把這種控制方式稱為空間電壓矢量控制，因?yàn)榇沛湹嫩欅E是由電壓矢量相加獲得。這種控制方式很簡單，都沒有速度的反饋，所以響應(yīng)速度也慢，電機(jī)可以使用標(biāo)準(zhǔn)的異步電機(jī)，通用性比較好，性價(jià)比也高，所以在常用的變頻器上多半采用這種方法。圖21 變頻器結(jié)構(gòu)簡圖 變頻器調(diào)速控制方式變頻調(diào)速是通過改變電機(jī)定子繞組供電的頻率來達(dá)到調(diào)速的目的。常用的變頻器主要包括主回路完成主要功能和控制回路完成系統(tǒng)的控制。本章小結(jié)本章先介紹了PLC和變頻器的概念，國內(nèi)外變頻調(diào)速技術(shù)的現(xiàn)狀，而后介紹了設(shè)計(jì)基于PLC的交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的意義，并提出了本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)。編寫梯形圖控制程序，并完成調(diào)試。 課題主要任務(wù)本論文設(shè)計(jì)基于PLC的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速控制。采用PLC控制，硬件簡潔、軟件靈活性強(qiáng)、調(diào)試方便、維護(hù)量小，PLC技術(shù)己經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)。因此，需更加安全可靠的控制系統(tǒng)，使可調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)行有更好的可靠性和安全性。（5）電機(jī)依靠轉(zhuǎn)子側(cè)串入電阻獲得低速，其運(yùn)行特性曲線較軟。（3）繼電器和接觸器的頻繁動(dòng)作，電弧會(huì)燒蝕觸點(diǎn)，影響接觸器的壽命，維修成本也較高。而且這種控制存在較多問題:（1）回路串電阻，會(huì)消耗電能，造成能源的浪費(fèi)。早期工業(yè)生產(chǎn)中，對于一些要求調(diào)速精度高的系統(tǒng)，采用了直流電動(dòng)機(jī)，但直流電動(dòng)機(jī)存在啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，換向電刷容易老化產(chǎn)生火花等問題。自動(dòng)控制領(lǐng)域的理論知識(shí)對于變頻調(diào)速有著很大的影響力，因?yàn)樽冾l調(diào)速中的轉(zhuǎn)矩控制，矢量控制，迷糊控制，重復(fù)控制，磁通控制等等新的控制理論是變頻調(diào)速性能好壞的一個(gè)決定因素；而微處理器的發(fā)展為控制提供了更大的方便，例如控制器的位數(shù)的提升，還有一些專用高速處理芯片DSP、FPGA等的發(fā)展，為變頻調(diào)速的更好精度、更加多功能和全自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)提供了越來越多的可能。近些年來大電流、高電壓的IGBT、GTR、IGCT、GTO 等器件的面世，使得高壓、大功率變頻器產(chǎn)品的生產(chǎn)和應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。伴隨工業(yè)自動(dòng)化的逐步提高和全球化能源短缺，變頻技術(shù)已大量地應(yīng)用在機(jī)械、化工、紡織、冶金、造紙、食品等行業(yè)，在水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備中應(yīng)用廣發(fā)，并取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。變頻器產(chǎn)品所用的高功率半導(dǎo)體功率器件的制造業(yè)國內(nèi)幾乎沒有。總體而言，我國變頻調(diào)速的技術(shù)水平相比國外先進(jìn)的水平差距還有1015年，雖然有一定的人力，物力，但力量分散。(a) 交交變頻器 （b）交直交變頻器圖11 變頻器的兩大類 國內(nèi)外變頻技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 國內(nèi)變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展概況雖然我們國家已經(jīng)是一個(gè)發(fā)展中國家，但是在科研實(shí)力上與發(fā)達(dá)國家有很大的距離，現(xiàn)在為止我們國家自主研發(fā)的變頻調(diào)速設(shè)備只是發(fā)達(dá)國家的幾十年前的水平。而交—直—交變頻器是首先把電網(wǎng)輸出的交流電能變換成為直流電，通過中間濾波環(huán)節(jié)后，再經(jīng)過逆變器，最后轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺冾l和變壓的交流電，故被稱為間接型變頻器。目前市場上主要有兩類變頻器：交直交和交交變頻器，圖11說明了兩種變頻器的簡要結(jié)構(gòu)。它具有抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格便宜，可靠性強(qiáng)，編程簡樸，易學(xué)易用等特點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域中深受工程操作人員的喜歡，因此PLC已在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域中被廣泛地使用。但是越好的調(diào)速系統(tǒng)控制越復(fù)雜，變化因素也很多，而且對理論知識(shí)要求也很高，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候就需要很好的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和自動(dòng)控制的理論基礎(chǔ)。 PLC及變頻器的簡介 在工業(yè)生產(chǎn)上對變頻調(diào)速要較多的要求，其中重要的因素主要有響應(yīng)的快慢、系統(tǒng)是否穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)特性是否好。 ladder diagramIII目錄目 錄1 緒論 1 PLC及變頻器的簡介 1 國內(nèi)外變頻技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 1 國內(nèi)變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展概況 1 國外變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展概況 2 課題研究的意義 2 課題主要任務(wù) 3本章小結(jié) 32 基于PLC的交流電機(jī)變頻調(diào)速的基本原理 4 變頻調(diào)速基本原理 4 變頻器基本結(jié)構(gòu) 4 變頻器調(diào)速控制方式 4 交流異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制 5 三相異步電動(dòng)機(jī)的原理 5 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 5 PLC的工作原理 5 PLC基本結(jié)構(gòu) 5 PLC的分類 6 PLC工作過程 7 基于PLC的變頻調(diào)速原理 8 PID控制 8 模糊控制 9本章小結(jié) 93 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 10 PLC和變頻器的型號(hào)選擇 10 PLC的型號(hào)選擇 10 變頻器的型號(hào)選擇 10 硬件連接 11 PLC控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)接線圖 11 開環(huán)控制PLC接線 12 閉環(huán)控制PLC接線 12 參數(shù)設(shè)計(jì) 13 變頻器參數(shù)設(shè)計(jì) 13 變頻器與PLC通信參數(shù)設(shè)計(jì) 16本章小結(jié) 164 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 17 開環(huán)PID控制PLC編程 17 開環(huán)PID編程原理 17 開環(huán)PID程序 17 閉環(huán)PID控制PLC編程原理 21 閉環(huán)控制PLC編程原理 21 閉環(huán)控制PLC程序 21