【正文】 簡(jiǎn)稱(chēng)PLC)它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)、定時(shí)等功能。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱(chēng)混淆，仍將可編程控制器簡(jiǎn)稱(chēng)為PLC。目前這種以微處理器為核心，集自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)為一體的控制器已被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域。一部數(shù)字電子計(jì)算機(jī)若是執(zhí)行PC功能，亦被視為PC，但不包括鼓式或類(lèi)似的機(jī)械式順序控制器。它采用可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或者模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 PLC的組成及各部分的作用PLC實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：　 （1）電源　　PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶(hù)程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。等所有的用戶(hù)程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行?！　〈娣艖?yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為用戶(hù)程序存儲(chǔ)器。 現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用PLC通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。簡(jiǎn)言之，變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過(guò)流/過(guò)壓/過(guò)載保護(hù)等功能。變頻器實(shí)際上就是一個(gè)整流逆變器。一般功率較大的變頻器用可控硅，并設(shè)一個(gè)可調(diào)頻率的裝置，使得轉(zhuǎn)數(shù)在一定的范圍內(nèi)可調(diào)。 變頻器的結(jié)構(gòu)構(gòu)成其中控制電路完成對(duì)主電路的控制，整流電將交流電變換成直流電，直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。 它與單相或三相交流電源相連接，產(chǎn)生脈動(dòng)的直流電壓。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓（電流）。有以下三種作用：，供逆變器使用。以所確定的時(shí)間使6個(gè)開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出。它將信號(hào)傳送給整流器、中間電路和逆變器，同時(shí)它也接收來(lái)自這些部分的信號(hào)。（2）電壓、電流檢測(cè)電路：與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。（5）保護(hù)電路：檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。（1） 磁場(chǎng)以n 0轉(zhuǎn)速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線(xiàn)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子 電流（2） 通電的轉(zhuǎn)子繞組相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生電磁力（3） 電磁力使轉(zhuǎn)子繞組以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)，方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向相同旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)實(shí)際上是三個(gè)交變磁場(chǎng)合成的結(jié)果。這一點(diǎn)，由定子三相繞組的布置來(lái)保證（2） 在時(shí)間上互差2π/3 rad相位角（或1/3周期）。因此，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n必須低于定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0，兩者之差稱(chēng)為轉(zhuǎn)差:Δn＝n0－n轉(zhuǎn)差與定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速（常稱(chēng)為同步轉(zhuǎn)速）之比，稱(chēng)為轉(zhuǎn)差率：s＝n0nN / n0同步轉(zhuǎn)速n0由下式?jīng)Q定：n0＝60f / p式中，f為輸入電流的頻率，p為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)。所以，要改變p，必須將定子繞組制為可以換接成兩種磁極對(duì)數(shù)的特殊形式。變極調(diào)速的主要優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、機(jī)械特性較硬、效率高、既適用于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，又適用于恒功率調(diào)速；其缺點(diǎn)是：有極調(diào)速，且極數(shù)有限，因而只適用于不需平滑調(diào)速的場(chǎng)合。(1)定子調(diào)壓調(diào)速當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定時(shí)，隨著電機(jī)定子電壓的降低，主磁通減少，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減少，轉(zhuǎn)子電流減少，轉(zhuǎn)子受到的電磁力減少，轉(zhuǎn)差率s增大，轉(zhuǎn)速減小，從而達(dá)到速度調(diào)節(jié)的目；同理，定子電壓升高，轉(zhuǎn)速增加。調(diào)壓調(diào)速既非恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，也非恒功率調(diào)速，比較適合于風(fēng)機(jī)泵類(lèi)特性的負(fù)載。轉(zhuǎn)子變電阻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備和線(xiàn)路簡(jiǎn)單，投資不高，但其機(jī)械特性較軟，調(diào)速范圍受到一定限制，且低速時(shí)轉(zhuǎn)差功率損耗較大，效率低，經(jīng)濟(jì)效益差。(3)電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)以恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的異步電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)，通過(guò)改變電磁轉(zhuǎn)差離合器的勵(lì)磁電流進(jìn)行速度調(diào)節(jié)。離合器的電樞與異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸相連并以恒速旋轉(zhuǎn)，磁極與工作機(jī)械相連。電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，能平滑調(diào)速，采用閉環(huán)控制后可擴(kuò)大調(diào)速范圍，運(yùn)用于通風(fēng)類(lèi)或恒轉(zhuǎn)矩類(lèi)負(fù)載；其缺點(diǎn)是低速時(shí)損耗大，效率低。如何能夠?qū)⑾挠谵D(zhuǎn)子電阻上的功率利用起來(lái)，同時(shí)又能提高調(diào)速性能？串極調(diào)速就是在這樣的指導(dǎo)思想下提出的。串極調(diào)速的工作原理實(shí)際上是在轉(zhuǎn)子回路中引入了一個(gè)與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率相同的可控的附加電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)控制這個(gè)附加電動(dòng)勢(shì)的大小，來(lái)改變轉(zhuǎn)子電流的大小，從而改變轉(zhuǎn)速。3．改變頻率f （變頻調(diào)速）當(dāng)極對(duì)數(shù)p不變時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子電源頻率成正比，因此，連續(xù)的改變供電電源的頻率，就可以連續(xù)平滑的調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。VD1~VD6組成三相不可控整流橋，220V系列采用單相全波整流橋電路；380V系列采用橋式全波整流電路。（3）限流電路：由于儲(chǔ)能電容較大，接入電源時(shí)電容兩端電壓為零，因而在上電瞬間濾波電容CF的充電電流很大，過(guò)大的電流會(huì)損壞整流橋二極管，為保護(hù)整流橋上電瞬間將充電電阻RL串入直流母線(xiàn)中以限制充電電流，當(dāng)CF充電到一定程度時(shí)由開(kāi)關(guān)SL將RL短路。逆變管V1~V6組成逆變橋?qū)⒅绷麟娔孀兂深l率、幅值都可調(diào)的交流電，是變頻器的核心部分。3）V1~V6進(jìn)行逆變過(guò)程是同一橋臂兩個(gè)逆變管不停地交替導(dǎo)通和截止，在換相過(guò)程中也需要D1~D6提供通路。（7）制動(dòng)單元電機(jī)在減速時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速將可能超過(guò)此時(shí)的同步轉(zhuǎn)速（n=60f/P）而處于再生制動(dòng)（發(fā)電）狀態(tài)，拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能將反饋到直流電路中使直流母線(xiàn)（濾波電容兩端）電壓UD不斷上升（即所說(shuō)的泵升電壓），這樣變頻器將會(huì)產(chǎn)生過(guò)壓保護(hù)，甚至可能損壞變頻器，因而需將反饋能量消耗掉，制動(dòng)電阻就是用來(lái)消耗這部分能量的。 變頻器的電氣控制原理圖第三章 變頻調(diào)速在物料攪拌系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) （1）系統(tǒng)要求用戶(hù)能夠直觀瀏覽現(xiàn)場(chǎng)的工藝流程； （2）要求用戶(hù)能夠在PC界面上啟動(dòng)和停止現(xiàn)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)皮帶的電機(jī)； （3）電機(jī)運(yùn)行頻率可以由用戶(hù)根據(jù)生產(chǎn)的需要自行設(shè)置，電機(jī)具有自行速度調(diào)節(jié)功能； （4）變頻器的故障信號(hào)能夠及時(shí)反映在操作界面上； （5）物料倉(cāng)內(nèi)有無(wú)物料狀態(tài)檢測(cè)，能夠提示用戶(hù)； （6）打開(kāi)和關(guān)閉物料倉(cāng)的電磁閥； （7）電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速顯示功能。1．PLC構(gòu)成的單機(jī)系統(tǒng)這種系統(tǒng)的被控對(duì)象往往是一臺(tái)機(jī)器或一條生產(chǎn)流水線(xiàn)。它一般不需要與其他的PLC或汁算機(jī)進(jìn)行通信。 2．PLC構(gòu)成的集中控制系統(tǒng)該控制系統(tǒng)多用于各種對(duì)象所處的地理位置比較近，且相互之間的動(dòng)作有一定聯(lián)系的場(chǎng)合。但是，當(dāng)某一個(gè)對(duì)象的控制程序需要改變時(shí)，必須停運(yùn)PLC，其他的控制對(duì)象也必須停止運(yùn)行。對(duì)于大型的集中控制系統(tǒng)，通常采用冗余系統(tǒng)克服上述缺點(diǎn)。3．PLC構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng) 分布式控制系統(tǒng)又稱(chēng)為分散控制系統(tǒng)，即每一個(gè)控制對(duì)象設(shè)置一臺(tái)PLC，各臺(tái) PLC之間可通過(guò)信號(hào)傳遞進(jìn)行內(nèi)部連鎖、響應(yīng)和發(fā)令等，或由上位機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)通信總線(xiàn)進(jìn)行通信。分散控制系統(tǒng)多用于多臺(tái)機(jī)械生產(chǎn)線(xiàn)的控制，各生產(chǎn)線(xiàn)之間有數(shù)據(jù)連接。 硬件系統(tǒng)框圖 PLC程序設(shè)計(jì)1. 工藝流程的分析2. （1） 首先根據(jù)混合物料A 和物料B 的比例給電子皮帶秤中的稱(chēng)重傳感器和電磁流量計(jì)一個(gè)給料信號(hào)。　 （3） 物料A 輸送到變頻調(diào)速電機(jī)M1所帶動(dòng)的傳送帶上, 通過(guò)M1帶動(dòng)的傳送帶把物料A 送到帶有稱(chēng)重傳感器P的電子皮帶稱(chēng)上, 然后由帶有恒速電機(jī)的電子皮帶秤將物料A 輸送到攪拌器中去?！?（5）在輸送物料A 的同時(shí)打開(kāi)電磁閥, 物料B開(kāi)始向攪拌器中輸送?！?（7） 將物料A 和物料B 輸送到攪拌器中后對(duì)其進(jìn)行攪拌。 通過(guò)電子皮帶秤和電磁流量計(jì)的反饋信號(hào)適時(shí)的調(diào)節(jié)M1電機(jī)和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，以控制物料A和物料B的輸送量。本次選用S7200 CPU 224 PLC，研制了一套符合攪拌系統(tǒng)生成工藝要求的PLC控制裝置。按系統(tǒng)的要求，系統(tǒng)控制開(kāi)關(guān)按鈕包括手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、急停按鈕、手動(dòng)下料、輸送開(kāi)關(guān)和復(fù)位按鈕等。此外，還包括手動(dòng)送料A、手動(dòng)送料B、手動(dòng)攪拌等輸入信號(hào)、系統(tǒng)輸入共八個(gè)輸入端子。因此選用S7200 CPU 224 PLC，本機(jī)共有14輸入端子，10輸出端子。如表31所示：輸入/輸出元件地址分配表輸入輸出控制元件編程地址控制元件編程地址手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換變頻電動(dòng)機(jī)急停按鈕恒速電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)循環(huán)攪拌電動(dòng)機(jī)停止循環(huán)繼電器手動(dòng)送料A下料閥手動(dòng)送料B調(diào)節(jié)閥手動(dòng)攪拌模塊故障報(bào)警復(fù)位按鈕 表31 I/O分配表 PLC外部接線(xiàn)圖出狀態(tài)時(shí)，啟動(dòng)電源，打開(kāi)Y1閥，使液體A進(jìn)入，