【正文】 ，響應較快，可工作在比額定轉速高出很多的工況條件下，這些特性均非起重機的特定要求。同時由于變頻控制軟件的優(yōu)化使用，使電機可以避開共振點，解決了系統(tǒng)在大調速區(qū)間內可能發(fā)生的共振問題。主要反映在功率因數(shù)、效率、輸出力矩、電機溫升、噪音及振動等方面。一次循環(huán)過程可歸納為公共處理、程序執(zhí)行、掃描周期計算處理、 I/0 刷新和外設端口服務五個工作階段，一次循環(huán)所用的時間稱為一個工作周期 (或掃描周期 )，其長短與用戶程序的長短以及 PLC 機本身性能有關，其數(shù)據(jù)級 ms級，典型值為幾十 ms。 Siemens S7200 PLC 的工作原理： 各種 PLC 具體工作原理大同小異都采用掃描工作方式。其內部集成了 D/A 轉換器、放大器等多種功能的電路，可用18 于復雜的控制場合。 當需要完成某些特殊功能的控制任務時， CPU 主機可以擴展特殊功能模塊 .如要求 進行 PROFIBUSDP現(xiàn)場總線連接時，就需要 EM277 PROFIBUSDP 模塊，在這里主要介紹模擬量輸出模塊 EM232。輸出擴展模塊 EM222有三種 :8點 DC 晶體管輸出， 8點 AC輸出、 8 點繼電器輸出。 當 CPU的 I/O點數(shù)不夠用或需要進行特殊功能的控制時，就要 進行 I/0擴展，I/O擴展包括 I/0點數(shù)的擴展和功能模塊的擴展。 CPU222 它有 8 輸入 /6輸出， I/0 共計 14 點。從 CPU 模塊的功能來看，CPU 模塊為 CPU222。 (2) Siemens S7200 主要功能模塊介紹 1. CPU 模塊 S7200 的 CPU 模塊包括一個中央處理單元、電源以及數(shù)字 I/0 點，這些都被集成在一個緊湊、獨立的設備中。 可以根據(jù)對象的不同，選用不同的型號和不同數(shù)量的模塊。 主機 編程器或編程軟件 電源 輸入模塊 輸出模塊 CPU 存儲器 通信模塊 17 圖 可編程控制器基本結構示意圖 Siemens S7200 結構及工作原理 (1)S7200 系列 PLC 介紹 S7200 系列 PLC 功能強、速度快、具有模塊化、具有極高的可靠性、極豐富的指令集、 實時特性、良好的通信能力等 。如圖 所示， PLC 內部采用 總線結構，進行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。 PLC 技術簡介 PLC 概述 可編程程序控制器 (Programmable Controler)，也稱為 PLC(programmable Logic controler)，即是可編程邏輯控制器。通常選額定功率大一級的變頻器。考慮到運行機構的工作頻率較少，為節(jié)省成本 ，在調速中運行機構共用一臺變頻器。 PLC 接受電機的旋轉編碼器經數(shù)模轉換卡送達的反饋信號，避免吊鉤的下滑。變頻器的選擇， 應以選擇變頻器的額定電流為基準，一般以電動機的額定電流，負載率， 變頻器運行的效率為依據(jù)。 起升機構 起升機構屬位能負載機構。橋式起重機變頻調速系統(tǒng)主要由上位機 (工業(yè)觸摸屏系統(tǒng) )、下位機 (PLC 控制系統(tǒng) )、變頻調速系統(tǒng)組成。22 ??? MTMT L TiLLi ??? () 由此可得式 ()和式 ()為矢量變換控制所用得方程式， 并畫出矢量變換的控制結構如圖 所示 : iT1 i1 θ / θ /1 + θ 1 ω 3 θ 3 + θ IM1 來自位置脈沖檢測 圖 K/P ψ 2 運算器 LM/T2 247。2 232 riT ???? () 又因為 0239。213 TMMM iriLiL ??? = 239。23130 TMMM iriLiL ??? ?? = ? ? 239。而 22 ?? ?M () ∴221 1 ?MM L PTi ?? () 再從式 ()第四行得 239。239。239。2239。2r () 將式 ()代入式 ()的方程中，可解得 1Mi 、即 2M? = 239。21 MMM iPLiPL ? =P 2M? () 所以有 0= 239。21239。239。 ????????????0011TMuu=?????????????????/2/233/2/20111001011000rLLPLrPLPLLPLrLLPLLPLrMMMMMM??????????????????TMTMiiii211 () 矢量變換控制方程 在矢量控制中，被控制的物理量是定子電流，因此必須從數(shù)學模 型中找到定子電流各分量與其它物理量的關系。這樣，對照原型電機的電壓矩陣方程式 ()即可得到異步電動機變換到 ? 、 ? 軸的電壓方程式 (2. 16) ??????????????0011??uu=??????????????????/2/2/2/2/2/211110000PLrLPLLLPLrLPLPLPLrPLPLrMMMMMM??????????????????2211????iiii () 13 接著可得到異步電動機變換到 MT軸上的電壓方程式 (2. 17). ????????????0011TMuu=????????????????????/2/2/233/23/2/230111001011PLrLPLLLPLrLPLPLLPLrLLPLLPLrMMMMMMMM????????????????????TMTMiiii211 () 為了進一步簡化方程式 (2. 15)，可選擇 M 軸與電機 轉子磁鏈 2? 的方向重合，T軸逆時針轉 900，與 2? 垂直。 ML 為互感。這四個繞組上分別加上電源電壓 UD眾 UQ、 Ud、 Uq，則原型電機的電壓方程為 : ??????????????qdQDuuuu=????????????????????qqqddQqDdqqdddQqDdQqQDdDDDPLRLPLLLPLRLPLPLPLRPLPLR????0000??????????????qdQDiiii () 坐標變換后的異步電動機數(shù)學模型 由上可知，等效到α、β坐標系上的異步電動機和原型電機結構完全一致，因此原型電機的電壓方程也適用于兩相異步電動機。轉子上有分布繞組， dd 為直流繞組 。 依據(jù)電機的雙軸理論，定子有兩個集中繞組， DD 為直軸繞組 。不考慮頻率和溫度變化對電阻的影響。忽略磁路飽和，各繞組的自感和互感是恒定的 。眾所周知，直角坐標與極坐標的變換關系為： 221 ?? iiI ?? ( ) ??? iitg 1?? ( ) 由于 ? 取不同 值時， ?tg 的變換的變化范圍是 0～∞，這個變化幅度太大，在實際電路中難以實現(xiàn)，因此在實際電路中，電流的相位角 ? 通常采用其正弦值和余弦值來表示 1cos ii??? ( ) 1sin ii??? ( ) 直角 /極坐標變換符號為： ?i 1I ?i ? K/P VR 12 矢量變換下異步電動機的數(shù)學模型 原型電機的電壓方程 異步電動機的數(shù)學模型是一個高階 、非線性、強藕合的多變量系統(tǒng)。 直角坐標與極坐標變換 (K/P 變換 ) 在矢量變換控制系統(tǒng)中，有時需要將直角坐標變換成極坐標，用參量的幅值及相位來表示矢量。設 M 軸與 ? 軸之間的夾角為 w，則 ? ～ ? 坐標系上的分量和坐標系上的分量之間的變換關系如下 。 ????????ii = ????????????????BAii320311 （ ） ??????BAii = ??????????? 320211????????ii （ ） 三相 /兩相變換符號為， iA iα iB iβ iC 對于異步電動機電壓和磁通的坐標變換表達式均與電流的變換式相同。 ????????ii =32 ? ?? ? ? ?? ????????? ??? ?? 000000 120s i n120c os120s i n 120c os0s i n0c os ??????????CBAiii =?????????????????????????CBAiii232132210132 （ ） 應用 坐標變換方法可求得式 (()的逆變換，即兩相 /三相坐標變換表達式。 三相 /兩相變換 ((3/2 變換 ) A, B, C 三相坐標是以電動機定子三相繞組軸線為軸的靜止平面坐標系，現(xiàn)設置一個 ~? ? 兩相坐標系中的交流分量 。 矢量變換規(guī)律 如上所示，通過坐標系的變換，可以得到交流三相繞組的等效繞組，現(xiàn)在的問題是如何求出 Ai 、 Bi 、 Ci 與和 iM、 iT之間的準確等效關系，也就是按等效原則進行坐標變換，而且要求這些變換都必須是可逆的。等效的電動機繞組模型如圖 所示。由這樣繞組組成的電動機其控制原理與直流電動機控制原理相同。若有兩個互相垂直的 M 繞組和 T 繞組與旋轉磁場同步旋轉，繞組中分別通以直流電流 iM 和 iT，產生的磁動勢可以與三相合成磁動勢等效且炳個磁動勢有相同的幅值、轉速和方向。 變頻