【正文】 利用I動(dòng)作消除偏差作用和用D動(dòng)作抑制振蕩作用。在該場(chǎng)合，為使P動(dòng)作的振蕩衰減和系統(tǒng)穩(wěn)定，可用PD控制。偏差小時(shí)，P動(dòng)作的作用減小。對(duì)有積分元件的負(fù)載系統(tǒng)可以單獨(dú)使用P動(dòng)作控制。用 PI控制時(shí)，能消除由改變目標(biāo)值和經(jīng)常的外來擾動(dòng)等引起的偏差。 PID調(diào)節(jié) PID調(diào)節(jié)原理僅用P動(dòng)作控制，不能完全消除偏差。還要確定電控系統(tǒng)應(yīng)有的其他功能，例如故障診斷與顯示報(bào)警、緊急情況的處理、管理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能等。以上兩個(gè)步驟得到的圖、表，綜合而完整地反映了被控對(duì)象的全部功能和對(duì)被控系統(tǒng)的全部要求，是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)，也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)所在，必須仔細(xì)分析和掌握。歸納出電氣執(zhí)行元件的動(dòng)作節(jié)拍圖。要了解工藝過程和機(jī)械運(yùn)動(dòng)與電氣執(zhí)行元件之間的關(guān)系和對(duì)電控系統(tǒng)的控制要求。 PLC應(yīng)用的開發(fā)步驟PLC的應(yīng)用設(shè)計(jì)，一般應(yīng)按下述幾個(gè)步驟進(jìn)行。第五章 系統(tǒng)開發(fā)本系統(tǒng)的程序開發(fā)主要是PLC的程序開發(fā)，我們采用的是根據(jù)系統(tǒng)的控制流程和控制目標(biāo)，在計(jì)算機(jī)上先編輯好PLC軟件，然后傳給PLC的方法，所用軟件是三菱GX Developer7版本。在滿量程壓力下，調(diào)整輸出量程電位器，使輸出電流為10mA(Ⅱ型)或20mA(Ⅲ型)或規(guī)定值；調(diào)整顯示量程電位器，使數(shù)字顯示值為滿量程壓力值。0～ ( 0～10 mA)校驗(yàn)與調(diào)整：通電預(yù)熱15分鐘后，分別在零壓力和滿量程壓力下，檢驗(yàn)輸出電流值。 壓力傳感器簡(jiǎn)介本系統(tǒng)采用錢江儀器儀表廠生產(chǎn)的YYBES型壓力變送器，YYBES型壓力變送器為四線制帶現(xiàn)場(chǎng)LED數(shù)字顯示的壓力變送器，其供電電源和輸出信號(hào)分別傳送。AO1可接電動(dòng)機(jī)頻率輸出。輸出方面，變頻器的輸出端子（U，V，W）按正確的相序連接至交流接觸器的輸入電源端子上。對(duì)于壓力信號(hào)，則通過AI1或AI2口輸入。動(dòng)力電纜和設(shè)備中的弱電信號(hào)（如PLC信號(hào)等）電路要保持分隔，以免干擾。它也嚴(yán)格執(zhí)行了國際及國內(nèi)有關(guān)電子工業(yè)控制裝置的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范 (IEC， EN， NFC，VDE)。同時(shí)，Altivar 38 有多種可選件（遠(yuǎn)程控制盤，制動(dòng)電阻，進(jìn)線電抗，RFI濾波器等） 變頻器輸入輸出接線圖 Altivar 38按照歐洲低壓 (73/23/CEE 和 93/68/CEE) 標(biāo)準(zhǔn)和 EMC (89/336/CEE) 規(guī)范設(shè)計(jì)。它有一個(gè)操作盤可用于修改編程、調(diào)整、控制或檢測(cè)功能，以便適應(yīng)和優(yōu)化應(yīng)用以滿足不同客戶的要求。變頻器在最初設(shè)計(jì)中就已經(jīng)考慮了電磁兼容性的要求。Altivar 38 通過對(duì)能耗進(jìn)行優(yōu)化可以降低運(yùn)行成本，同時(shí)提高了用戶的舒適程度。 Altivar 38 是一種用于三相異步電動(dòng)機(jī)的變頻器，由 360 V 至 460 V 三相電源供電，功率范圍 kW 至 315 kW。無反饋矢量控制在改善異步電動(dòng)機(jī)在低頻時(shí)的機(jī)械特性方面，己經(jīng)取得了令人滿意的結(jié)果，故對(duì)于一些在動(dòng)態(tài)特性方面無嚴(yán)格要求的場(chǎng)合，速度反饋可以不用。速度反饋用于反映拖動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和給定值之間的差異，并使之以最快的速度進(jìn)行校正，從而提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。如下圖所示，給定控制器將信號(hào)分解成兩個(gè)相互垂直且獨(dú)立的直流信號(hào)和，然后通過直/交變換將和變換成兩相直流電流信號(hào)和，又經(jīng)過2/3變換，得到三相交流控制信號(hào)，去控制逆變橋。對(duì)于電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中的三相交流系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，又可以等效變換成兩個(gè)互相垂直的直流信號(hào)，反饋到給定控制部分，用以修正基本控制信號(hào)和。現(xiàn)在許多新型的變頻器都提供了相應(yīng)的矢量控制的功能。這種方法稱為轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，因?yàn)槭峭ㄟ^提高U/F比而得到，故又稱為V/F控制或電壓補(bǔ)償。但是電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線改變，從而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩改變。因此，在變頻調(diào)速時(shí)，應(yīng)該禁止在額定頻率以上運(yùn)行。(2)大多數(shù)該類產(chǎn)品都和電動(dòng)機(jī)連成一體，成為整體產(chǎn)品。其含義:負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比。所以如何改變變頻后的機(jī)械特性就成了關(guān)注的焦點(diǎn)。 ＝1時(shí)的機(jī)械特性，臨界轉(zhuǎn)矩逐漸減少，電動(dòng)機(jī)的帶負(fù)載能力也隨之下降。因此，在降速停機(jī)時(shí)應(yīng)設(shè)定足夠的降速時(shí)間，使轉(zhuǎn)速緩慢下降，從而保護(hù)管道。對(duì)于泵類負(fù)載升速方式選擇半S型。使用變頻器后，由于其輸出頻率可以從很低頻率開始，頻率上升的快慢可以任意設(shè)定，從而可以有效地將啟動(dòng)電流限制在一定的范圍內(nèi)。這將對(duì)電源形成沖擊，引起電網(wǎng)電壓的波動(dòng)。兩者之間的差異可由轉(zhuǎn)差率表示，轉(zhuǎn)差率s=()/根據(jù)=60f/p可知，當(dāng)頻率f連續(xù)可調(diào)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速也連續(xù)可調(diào)，而異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，總是比同步轉(zhuǎn)速略低一點(diǎn)，所以當(dāng)連續(xù)可調(diào)時(shí)，也是連續(xù)可調(diào)。產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流的必要條件是轉(zhuǎn)子繞組切割定子磁場(chǎng)的磁力線。異步電動(dòng)機(jī)的定子主磁通是以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)實(shí)際是三個(gè)交變磁場(chǎng)合成的結(jié)果。異步電動(dòng)機(jī)的等效變換 異步電動(dòng)機(jī)的等效變換異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式： Tm=其中:P為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)，S為轉(zhuǎn)差率。這時(shí)電壓的平均值和占空比成正比，所以在調(diào)節(jié)頻率時(shí)，不改變直流電壓的幅值，而是改變輸出電壓脈沖的占空比，同樣可以實(shí)現(xiàn)變頻也變壓的效果。PAM需要同時(shí)調(diào)節(jié)兩個(gè)部分:整流部分和逆變部分，兩者之間還必須滿足一定的關(guān)系，故控制電路比較復(fù)雜，因此比較少用。VVVF實(shí)施的基本方法包括:脈幅調(diào)制(PAM)和脈寬調(diào)制(PWM)。因此變頻的同時(shí)也要變壓，常用VVVF表示。增加將導(dǎo)致鐵芯的飽和，進(jìn)而引起勵(lì)磁電流波形的畸變，這是不希望的結(jié)果，因此希望可以保持基本不變。由于中間直流環(huán)節(jié)是高阻抗輸出相當(dāng)于電流源，故稱電流型。由于中間直流環(huán)節(jié)是Cd低阻抗輸出相當(dāng)于是恒壓源，故稱電壓型。電壓型變頻器主回路由相控整流器，中間直流環(huán)節(jié)和逆變器三個(gè)部分組成。變頻器的輸入端接至頻率固定的三相交流電，輸出端輸出的是頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的三相交流電。 PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間(1)如果在一個(gè)掃描周期的I／O更新階段剛過就收到一個(gè)輸入信號(hào)，則該信號(hào)在本周期內(nèi)不能起作用，必須等到下一個(gè)掃描周期才能起作用，這時(shí)響應(yīng)時(shí)間最長(zhǎng)，它等于輸入延遲時(shí)間、二個(gè)掃描周期時(shí)間與輸出延遲時(shí)間三者之和，如下圖所示。從PLC收到一個(gè)輸入信號(hào)到PLC向輸出端輸出一個(gè)控制信號(hào)所需的時(shí)間，就是PLC的I／O響應(yīng)時(shí)間。從PLC的工作過程可知當(dāng)PLC工作在程序執(zhí)行階段時(shí)，既使輸入狀態(tài)發(fā)生變化，即輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容發(fā)生變化，CPU執(zhí)行的輸入信號(hào)也不會(huì)變化，而要到下—個(gè)周期的輸入、輸出更新階段，才能有效。但是，既使掃描時(shí)間沒有超過130ms，也可能對(duì)系統(tǒng)操作產(chǎn)生不良影響；掃描時(shí)間大于10ms時(shí)，高速定時(shí)器TIMH會(huì)出現(xiàn)故障；當(dāng)掃描時(shí)間超過100ms時(shí)，并且報(bào)警。 注意：當(dāng)沒有外設(shè)與PLC相連時(shí)t4＝0ms。首先，把上面算出的三個(gè)時(shí)間相加，即:t4＝(t1十t2十t3) 當(dāng)t4＜1時(shí)，則t4＝1ms；當(dāng)t4＞1時(shí)，進(jìn)行四舍五入。(4)執(zhí)行外設(shè)命令所需時(shí)間t4。這部分時(shí)間取決于在用戶程序中使用的指令的類型和條數(shù)。需要注意的是，若輸出通道數(shù)大于輸入通道數(shù)，則N應(yīng)取輸出通道數(shù)減1。因?yàn)镻LC的輸入通道數(shù)一般來說總是大于輸出通道數(shù)，因此，在計(jì)算這部分時(shí)間時(shí)，可以輸入通道數(shù)為準(zhǔn)，即認(rèn)為在輸入更新時(shí)間內(nèi)，輸出一定會(huì)更新完畢。各部分時(shí)間計(jì)算如下： (1)公共處理時(shí)間t1。三、PLC的掃描時(shí)間 PLC完成一個(gè)掃描周期所需要的時(shí)間，稱為掃描周期時(shí)間，簡(jiǎn)稱掃描時(shí)間。 PLC內(nèi)部工作過程。CPU對(duì)各個(gè)輸入端進(jìn)行掃描，并將輸入端的狀態(tài)送到輸入狀態(tài)寄存器中；同時(shí)，把輸出狀態(tài)寄存器的狀態(tài)通過輸出部件轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備能接受的電壓或電流信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備。 3．程序執(zhí)行階段 在這個(gè)階段，CPU將指令逐條調(diào)出并執(zhí)行，即按程序?qū)λ械臄?shù)據(jù)(輸入和輸出的狀態(tài))進(jìn)行處理，包括邏輯、算術(shù)運(yùn)算，再將結(jié)果送到輸出狀態(tài)寄存器。這部分時(shí)間是固定的，對(duì)P型機(jī)來說。 1．公共處理階段這部分在每次循環(huán)開始都要被執(zhí)行，包括復(fù)位系統(tǒng)定時(shí)器、檢查程序存貯器、檢查I／O總線、檢查掃描時(shí)間等。當(dāng)PLC加電后，首先進(jìn)行初始化處理，包括清除I／O及內(nèi)部輔助繼電器、復(fù)位所有定時(shí)器、檢查I/O單元的連接等。 總之，在使用PLC時(shí)，可以把輸入端等效為一個(gè)繼電器線圈，其相應(yīng)的繼電器接點(diǎn)(動(dòng)合或動(dòng)斷)可在內(nèi)部控制電路中使用，而輸出端又以等效為內(nèi)部輸出繼電器的一個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備。在PLC內(nèi)部，有若干能與外部設(shè)備直接相連的輸出繼電器(有繼電器、雙向硅、晶體管三種形式)，它也有無限個(gè)軟件實(shí)現(xiàn)的動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)，可在PLC內(nèi)部控制電路中使用；但對(duì)應(yīng)每一個(gè)輸出端只有一個(gè)硬件的動(dòng)合觸點(diǎn)與之相連，用以驅(qū)動(dòng)需要操作的外部負(fù)載；如圖2—3所示。在PLC內(nèi)部還設(shè)有定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、移位器、保持器、內(nèi)部輔助繼電器等，繼電器控制系統(tǒng)沒有的器件，它們的線圈及動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)只能在PLC內(nèi)部控制電路中使用，而不能與外部電路相連。PLC程序一般用梯形圖形式表示。2．內(nèi)部控制電路這部分的作用是運(yùn)算和處理由輸入部分得到的信息，并判斷應(yīng)產(chǎn)生哪些輸出。每個(gè)端子可等效為一個(gè)內(nèi)部繼電器線圈，線圈號(hào)即輸入接點(diǎn)號(hào)，這個(gè)線圈由接收到的輸入端的外部信號(hào)來驅(qū)動(dòng)，其驅(qū)動(dòng)電源可由PLC的電源部件提供(如直流24V)，也可由獨(dú)立的交流電源(如交流110V)供給。 可編程控制器的工作原理一、PLC的等效工作電路PLC是一種微機(jī)控制系統(tǒng)，其工作原理也與微機(jī)相同，但在應(yīng)用時(shí)，可不必用計(jì)算機(jī)的概念去做深入的了解，只需將它看成是由普通的繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、移位器等組成的裝置，從而把PLC等效成輸入、輸出和內(nèi)部控制電路三部分，； PLC的等效工作電路 1．輸入部分這部分的作用是接受被控設(shè)備的信息或操作命令等外部輸入信息。PLC上有I/O指示燈（LED），哪個(gè)I/O元件有故障，一目了然。6．采用積木式結(jié)構(gòu)或模塊式結(jié)構(gòu)，具有較大的靈活性和可擴(kuò)展性，擴(kuò)展靈活方便。4．使用于惡劣的工業(yè)環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)。PLC采用與繼電器電路相似的梯形圖編程，比較直觀，易懂易編，深受電氣技術(shù)人員和電工的歡迎，容易推廣應(yīng)用。PLC具有邏輯判斷、計(jì)數(shù)、定時(shí)、步進(jìn)、跳轉(zhuǎn)、移位、記憶、四則運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等功能，可以實(shí)現(xiàn)順序控制、邏輯控制、位置控制和過程控制等。由于可靠性是用戶選用的首位依據(jù)，因此，每個(gè)PLC生產(chǎn)廠都將可靠性作為第一指標(biāo)而加以研制，以單片機(jī)為核心，在硬件和軟件上采取大量的抗干擾措施，使PLC的平均無故障時(shí)間達(dá)到30萬小時(shí)以上，使用壽命更長(zhǎng)。在許多場(chǎng)合，可編程序控制器可以構(gòu)成各種綜合控制系統(tǒng)，例如構(gòu)成邏輯控制系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)、圖形工作站等等。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，PLC以微處理器為核心，適用于開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量的控制，它已進(jìn)入過程控制和位置控制等場(chǎng)合的控制領(lǐng)域?？删幊绦蚩刂破饕押蛿?shù)控技術(shù)及工業(yè)機(jī)器人并列為工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱。第三章 控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)3．1 低壓電器設(shè)備部分該基于PLC生活給水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有手動(dòng)模式和自動(dòng)模式，那我們的手動(dòng)模式主要是通過低壓電器設(shè)備來控制，該低壓電器設(shè)備的控制示意圖由兩部分組成，如下： 低壓電器電氣原理圖 主電路 低壓電器電氣原理圖 控制電路當(dāng)撥動(dòng)開關(guān)撥到“停止”時(shí)，其整個(gè)系統(tǒng)位于停止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)撥動(dòng)開關(guān)撥到“自動(dòng)”時(shí)，及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工作模式；當(dāng)撥動(dòng)開關(guān)撥到“手動(dòng)”時(shí)，及實(shí)現(xiàn)手動(dòng)工作模式；2SB、4SB、6SB分別手動(dòng)控制1 、2 、3 泵 啟動(dòng)；1SB、2SB、3SB分別手動(dòng)控制1 、2 、3 泵 停止；1HG、2HG、3HG分別是1 、2 、3 泵的工作指示燈；1KA分別是有液位控制的中間繼電器當(dāng)想手動(dòng)啟動(dòng)1 泵時(shí)，按下2SB，2SB接通→1KM接通→1水泵電機(jī)啟動(dòng)當(dāng)想手動(dòng)停止1 泵時(shí)，按下1SB，1SB斷開→1KM斷開→1水泵電機(jī)停止當(dāng)想手動(dòng)啟動(dòng)2 泵時(shí)，按下4SB，4SB接通→2KM接通→2水泵電機(jī)啟動(dòng)當(dāng)想手動(dòng)停止2 泵時(shí)，按下3SB，3SB斷開→2KM斷開→2水泵電機(jī)停止當(dāng)想手動(dòng)啟動(dòng)3 泵時(shí)，按下6SB，6SB接通→3KM接通→3水泵電機(jī)啟動(dòng)當(dāng)想手動(dòng)停止3 泵時(shí)，按下5SB，5SB斷開→3KM斷開→3水泵電機(jī)停止低壓電器設(shè)備主要元件及其作用：元件名作用1SB手動(dòng)模式 1 泵 停止按鈕2SB手動(dòng)模式 1 泵 啟動(dòng)按鈕3SB手動(dòng)模式 2 泵 停止按鈕4SB手動(dòng)模式 2 泵 啟動(dòng)按鈕5SB手動(dòng)模式 3 泵 停止按鈕6SB手動(dòng)模式 3 泵 啟動(dòng)按鈕1HG1 泵 工作模式指示燈2HG2 泵 工作模式指示燈3HG3 泵 工作模式指示燈4HG4 變頻泵 工作模式指示燈1KH1 電機(jī)熱電保護(hù)的熱繼電器2KH2 電機(jī)熱電保護(hù)的熱繼電器3KH3 電機(jī)熱電保護(hù)的熱繼電器4KH4 電機(jī)熱電保護(hù)的熱繼電器1KA水位控制的中間繼電器1FQ水位控制的浮力開關(guān)3．2 控制柜面板設(shè)計(jì)根據(jù)上面的低壓電器設(shè)備主要元件，： 控制柜面板示意圖3．3 PLC控制部分PLC基本是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工作模式，根據(jù)該系統(tǒng)的要求：：PID調(diào)節(jié)器 PLC端口分配示意圖注：s0為變頻器的故障輸出s1為在變頻器上的4水泵電機(jī)的控制接口第四章 軟硬件的基本原理介紹 PLC可編程控制器(三菱 FX2n32MR001)1969年，在美國出現(xiàn)第一臺(tái)可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller－PLC）以來，經(jīng)過30多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為一種最重要、高可靠性、應(yīng)用場(chǎng)合最多的工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)。例如：定時(shí)開關(guān)系統(tǒng)、消防聯(lián)動(dòng)、小流量和零流量自動(dòng)關(guān)機(jī)睡眠、上位機(jī)集中管理等。8 品種規(guī)格齊全，可任意組合配套，應(yīng)用范