【正文】 求能自己讀懂書上已設(shè)計好的梯形圖，了解PLC在實際應(yīng)用中的若干問題，具有熟練編程，調(diào)試及實際操作的能力。實訓(xùn)裝置和學(xué)習(xí)場所的實訓(xùn)室布局如下圖1所示。如果沒有一個良好的、可靠的電源 系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 PLC 的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存 儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O 以及警戒定時器的狀態(tài)， 并能診斷用戶程序中的語法錯誤。等所有的用戶程序執(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)運行，直到停止運行。這樣，即使某個 CPU 出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。 存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序 存儲器?，F(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求 電路集成，作用 PLC 通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。 ⑥ 通信模塊 如以太網(wǎng)、RS48ProfibusDP 通訊模塊等。由于觸點接觸不 良，容易出現(xiàn)故障。 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。例如 三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無故障時間高達 30 萬小時。從 PLC 的機外電路來說，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同 等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故 障也就大大降低。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。 ② 硬件配套齊全，功能完善，適用性強 PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標準化、 系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進行 系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC 有較強的帶負載能力，可直接驅(qū)動一般的電磁閥和交流接觸器， 可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲 透到了位置控制、溫度控制、CNC 等各種工業(yè)控制中。③ 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。 梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接 近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。 ④ 系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量小，維護方便，容易改造 PLC 的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計法。 對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。 建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。5 PLC 的工作原理：當 PLC 投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和 輸出刷新三個階段。 在整個運行期間， PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行 和輸出刷新階段。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必 須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先 左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的 結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即 I/O 指令則可以直接存取 I/O 點。 (3) 輸出刷新階段黃河水院自動化工程系畢業(yè)論文 當掃描用戶程序結(jié)束后，PLC 就進入輸出刷新階段。 這時， 才是 PLC 的真正輸出。隨著 PLC 技術(shù)的進步，它的應(yīng)用如今，PLC 不僅用于開關(guān)量控制，還用于模擬量及數(shù)字量的控制，可采集與存儲數(shù)據(jù)，還可對控制 系統(tǒng)進行監(jiān)控；還可聯(lián)網(wǎng)、通訊，實現(xiàn)大范圍、跨地域的控制用 PLC 進行開關(guān)量控制實 例是很多的。目前 PLC 在國內(nèi)外已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、 機械制造、輕紡。交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況主要分為： 開關(guān)量邏輯控制、模擬量控制、運動量控制、數(shù)據(jù)采集及處理、信號監(jiān)控、通信及聯(lián)網(wǎng)。7 PLC 發(fā)展趨勢 由于 PLC 的性能優(yōu)越，兼具計算機的功能完備，靈活性強，通用性好和繼電接觸器 控制簡單易懂，維修方便等雙重優(yōu)點，形成以微電腦為核心的電子控制設(shè)備。 現(xiàn)今，國內(nèi)外的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)已由勞動力密集型態(tài)轉(zhuǎn)移至技術(shù)密集型態(tài)，低成本、省力 化及自動化已成為大家一直追求的目標。近年來大量的運用于電力系統(tǒng)訓(xùn)練、故障檢測、配電自動化及電廠遙 控、系統(tǒng)監(jiān)控中。近年來，單片機的出現(xiàn)，促進了 PLC 向 緊湊型發(fā)展，體積減小，價格降低，可靠性不斷提高。 (2) 朝著大型、高速、多功能方向發(fā)展。 通過豐富的智能外圍接口，可以獨立完成位置控制、閉環(huán)調(diào)節(jié)等特殊功能；通過網(wǎng)絡(luò)接 口，可級連不同類型的 PLC 和計算機，從而組成控制范圍很大的局部網(wǎng)絡(luò)，適用于大型 自動化控制系統(tǒng)，如霍尼韋爾的 9000 系列等。在未來的 工業(yè)生產(chǎn)中，PLC 技術(shù)、機器人技術(shù)和 CAD/CAM 技術(shù)將成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的三大 支柱。變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù) 與微電子技術(shù)， 通過改變電機工作電源的頻率和幅度的方式來控制交流電動機的電力傳動元件。主要是由“整流器” 、“平波回路” 、“逆變器” 組成。而控制電路的作用是給異步電動機供電（電 壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號的回路。期間可 通過控制電路調(diào)節(jié)控制電流的大小、傳輸速率和逆變情況等。 由式可知，轉(zhuǎn)速 n 與頻率 f 成正比，只要改變頻率 f 即可改變電動機的轉(zhuǎn)速，當頻 率 f 在 0～50Hz 的范圍內(nèi)變化時，電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。10 變頻器的控制方式低壓通用變頻輸出電壓為 380～650V，輸出功率為 ～400kW，工作頻率為 0～ 400Hz，它的主電路都采用交—直—交電路。 (1) U/f=C 的正弦脈寬調(diào)制（SPWM）控制方式： 其特點是控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動 的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 (2) 電壓空間矢量（SVPWM）控制方式 它是以三相波形整體生成效果為前提， 以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為 目的，一次生成三相調(diào)制波形，以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進行控制的。 (3) 矢量控制（VC）方式 矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動機在三相坐標系下的定子電流 Ia、Ib、Ic、 通過三相－二相變換， 等效成兩相靜止坐標系下的交流電流 Ia1Ib1， 再通過按轉(zhuǎn)子磁場 定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的直流電流 ImIt1（Im1 相當于直流電動機 的勵磁電流；It1 相當于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流），然后模仿直流電動機的控制方法， 求得直流電動機的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標反變換，實現(xiàn)對異步電動機的控制。它不需要將交流電動機等效為直流電動機，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多 復(fù)雜計算；它不需要模仿直流電動機的控制，也不需要為解耦而簡化交流電動機的數(shù)學(xué) 模型。其共 同缺點是輸入功率因數(shù)低，諧波電流大，直流電路需要大的儲能電容，再生能量又不能 反饋回電網(wǎng)，即不能進行四象限運行。由于矩陣式 交—交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié)，從而省去了體積大、價格貴的電解電容。該技術(shù)目前雖尚未 成熟，但仍吸引著眾多的學(xué)者深入研究。 11 變頻器的應(yīng)用 變頻器技術(shù)的發(fā)展趨勢經(jīng)歷大約三十年的研發(fā)與應(yīng)用實踐， 隨著新型電力電子器件 和高性能微處理器的應(yīng)用以及控制技術(shù)的發(fā)展，變頻器的性能價格比越來越高，體積越 來越小，而廠家仍然在不斷地提高可靠性實現(xiàn)變頻器的進一步小型輕量化、高性能化和 多功能化以及無公害化而做著新的努力。 變頻器主要用于交流電動機（異步電機或同步電機）轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，是公認的交流電 動機最理想、最有前途的調(diào)速方案，除了具有卓越的調(diào)速性能之外，變頻器還有顯著的節(jié)能作用，是企業(yè)技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想調(diào)速裝置。 交流電動機變頻調(diào)速已成為當代電機調(diào)速的潮流，它以體積小、重量輕、轉(zhuǎn)矩大、 精度高、功能強、可靠性高、操作簡便、便于通信等功能優(yōu)于以往的任何調(diào)速方式，如 變極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、滑差調(diào)速、串級調(diào)速、整流子電動機調(diào)速、液力偶合調(diào)速，乃至直流調(diào)速。 運動控制系統(tǒng)的發(fā)展變頻器是運動控制系統(tǒng)中的功率變換器， 運動控制系統(tǒng)是作為 機電能量變換器的電氣傳動技術(shù)的發(fā)展。因此，變頻器作為系統(tǒng)的重要功率變換部件，提供可控的高性能變壓變頻的交 流電源而得到迅猛發(fā)展。通過 PLC 與變頻器的組合對機械產(chǎn)品進行控制，其優(yōu) 點是擁有較強的抗干擾能力、傳輸速率高、傳輸距離遠且節(jié)省部件經(jīng)費，從而減少資金 消耗。 13變頻器和 PLC 進行配合時所需注意的事項：(1) 開關(guān)指令信號的輸入變頻器的輸入信號中包括對運行/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、微動等運行狀態(tài)進行操作的開 關(guān)型指令信號。 在使用繼電器接點時，常常因為接觸不良而帶來誤動作；使用晶體管進行連接 時，則需考慮晶體管本身的電壓、電流容量等因素，保證系統(tǒng)的可靠性。例如，當輸入信號電路采用繼電器等感性負載時，繼電器開閉產(chǎn) 生的浪涌電流帶來的噪音有可能引起變頻器的誤動作，應(yīng)盡量避免。 當輸入開關(guān)信號進入變頻器時，有時會發(fā)生外