【正文】 為定子，旋轉(zhuǎn)部分稱為轉(zhuǎn)子。當(dāng)磁極沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，磁極的磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，導(dǎo)條中就感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，假如磁極不動(dòng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條沿逆時(shí)針 方向旋轉(zhuǎn)，則導(dǎo)條中同樣也能感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)來(lái)。該電流與旋轉(zhuǎn)磁極的磁場(chǎng)相互作用，而使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到電磁力，電磁力的方向可用左手定則確定。 變頻調(diào)速原理 變頻器可以分為四個(gè)部分，如圖 所示。 給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，稱為主電路。 整 流 器 平 波 電 路 逆 變 器M控 制 電 路 圖 圖 ⑴ 整流器。 ⑵ 平波回路（中間直流環(huán)節(jié)）。無(wú)論電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)還是發(fā)電狀態(tài)，起 始 功率因數(shù)總不會(huì)等于 1。 ⑶ 逆變器。逆變器的結(jié)構(gòu)形式是利用 6 個(gè)半導(dǎo)體 開(kāi)關(guān)器件組成的三相橋式逆變器電路。 ⑷ 控制回路。其主要任務(wù)是完成對(duì)逆變器的開(kāi)關(guān)控制，對(duì)整流器的電壓控制，以及完成各種保護(hù)功能。 變頻調(diào)速的基本控制方式 ⑴ 普通控制型 V/f 通用變頻器 ① 普通控制型 V/f 通用變頻器是轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制，無(wú)需速度傳感器，控制電路比較簡(jiǎn)單；電動(dòng)機(jī)選擇通用標(biāo)準(zhǔn)異步電動(dòng)機(jī)，因此其通用性比較強(qiáng)，性價(jià)比比較高，是目前通用變頻器產(chǎn)品中使用較多的一種控制方式。 這樣的控制方法叫做磁鏈跟蹤控制。 ⑵ 矢量控制方式 矢量控制方式的基本思想是：仿照直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特點(diǎn)，使異步交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也能通過(guò)控制兩個(gè)互相獨(dú)立的直流磁場(chǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 無(wú)速度傳感器的矢量控制。主要性能是：在 1： 10 的速度范圍內(nèi)。工作模式可采用軟件功能 選擇。轉(zhuǎn)速的實(shí)際值可以利用由微型機(jī)支持的對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行模擬的仿真模型來(lái)計(jì)算。這種方式的主要特征更是：在速度設(shè)定值的全范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩上升時(shí)間大約為 15ms，速度設(shè)定范圍大于 1： 100；對(duì)于閉環(huán)控制而言， 轉(zhuǎn)速上升時(shí)間不大于 60ms。 圖 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 由圖 可知，本文通過(guò) PLC 控制變頻器達(dá)到變頻調(diào)速的目的 ，從而 實(shí)現(xiàn)交流 電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、起停、加速、減速控制以及速度的調(diào)節(jié) ， 并且能夠在在觸摸屏上進(jìn)行操作，控制電機(jī)調(diào)速。因此，在選用電動(dòng)機(jī)種類(lèi)時(shí)，若機(jī)械工作對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)無(wú)過(guò)高要求，應(yīng)優(yōu)先選用交流電動(dòng)機(jī)。在電機(jī)工作中起動(dòng)、制動(dòng)比較頻繁 ，為提高生產(chǎn)率，又要求電動(dòng)機(jī)具有較大的起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩以縮短起動(dòng)制動(dòng)時(shí)間，同時(shí)還有一定的調(diào)速要求，所以本設(shè)計(jì)采用籠型異步電動(dòng)機(jī)，其參數(shù)為： 型號(hào)： WDJ26； PLC 控制信號(hào) 觸摸屏 變頻器 M 基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 電壓 ： 380V； 接法 ： 角接； 轉(zhuǎn)速 ： 1430r/min。 開(kāi)環(huán)控制的 選擇 開(kāi)環(huán)控制是最簡(jiǎn)單的一種控制方式，他所具有的特點(diǎn)是，控制量與被控制量之間只有前向通路而沒(méi)有反向通路。由于開(kāi)環(huán)控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，成本低。 因此，本系統(tǒng)采用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。其功能較強(qiáng)，使用靈活，但其價(jià)格相對(duì)較貴。 本設(shè)計(jì)采用 的 變頻器 是 西門(mén)子公司面向世界推出的 21 世紀(jì)通用型變頻器MM420。 MM420 變頻器的特點(diǎn)如下： ⑴ 包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。 ⑶ 由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。 ⑸ 通過(guò) LCD 操作裝置，可提高操作性能 。由于 它 極強(qiáng)的的通信功能，在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其功能。它的指令豐富，指令功能強(qiáng)，易于掌握，操作方便， 內(nèi)置 有高速計(jì)數(shù)器 、 高速輸出 、 PID 控制器 、 RS485 通信 /編程接口 、 PPI 通信協(xié)議 、 MPI 通信協(xié)議和自由端口模式通信功能，最大可以擴(kuò)展到 248 點(diǎn)數(shù)字量 I/O 或 35 路模擬量 I/O，最多有 30 多 KB 的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。 它 有 強(qiáng)大的通訊能力、精確的控制性能 、 模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有 更 多的靈活性 ，操作方便。 靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器 帶有起始段和結(jié)束段的平滑特性 ， 防止運(yùn)行中不應(yīng)有的跳閘 ， 直流制動(dòng)和復(fù)合制動(dòng)方式提高制動(dòng)性能 。 MICROMASTER420 是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度的變頻器系列 ， 從單相電源電壓額定功率 120W 到三相電源電壓額定功率 11KW 可供選用 ， 由微處理器控制 ，用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT)作為功率輸出器件 。 其脈沖寬度調(diào)制的開(kāi)關(guān)頻率是可選的 ， 因而降低了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪聲 ，全面 完善的保護(hù)功能為變頻器和電動(dòng)機(jī)提供了良好的保護(hù) 。 由于 MICROMASTER420 具有全面而完善的控制功能 ， 在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后 ， 它也可用于更高級(jí)的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng) 。 變頻開(kāi)環(huán)調(diào)速 變頻開(kāi)環(huán)調(diào)速根據(jù)輸入端的控制信號(hào)經(jīng)過(guò)程序運(yùn)算后由通信端口控制變頻器運(yùn)行。 首先應(yīng)對(duì)變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如表 所示。 根據(jù) 系統(tǒng) 分析， 需要九個(gè)輸入量，輸出端由三 八通信線實(shí)現(xiàn) 其 I/O 分配 如表 所示。 基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 圖 變頻開(kāi)環(huán)調(diào)速 外部接線圖 數(shù)字量方式多段速控制 在 MM420 變頻器 通過(guò)數(shù)字量的輸入 DIN DIN DIN3 不同的組合方式可實(shí)現(xiàn)七種不同的輸出頻率，從而實(shí)現(xiàn)多段速的控制。 表 變頻器的參數(shù)設(shè)置 序號(hào) 變頻器參數(shù) 出廠值 設(shè)定值 功能說(shuō)明 32 P0700 2 2 選擇命令源（ 由端子排輸入 ） 33 P0701 1 17 固定頻率設(shè)值（二進(jìn)制編碼選擇 +ON命令） 34 P0702 12 17 固定頻率設(shè)值（二進(jìn)制編碼選擇 +ON命令） 35 P0703 9 17 固定頻率設(shè)值（二進(jìn)制編碼選擇 +ON命令） 36 P1001 固定頻率 1 37 P1002 固定頻率 2 38 P1003 固定頻率 3 39 P1004 固定頻率 4 40 P1005 固定頻率 5 41 P1006 固定頻率 6 42 P1007 固定頻率 7 基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 輸入輸出 分配 如表 所示 。 圖 外部接線圖 圖 數(shù)字量方式多段速控制 外部接線圖 由圖 可知通過(guò)切斷開(kāi)關(guān)的通斷來(lái)控制 PLC 輸出點(diǎn) 、 、 的不同組合來(lái)控制變頻器的不同的頻率。 變頻器參數(shù)設(shè)置 如表 所示 基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 表 變頻器的參數(shù)設(shè)置 序號(hào) 變頻器參數(shù) 出廠值 設(shè)定值 功能說(shuō)明 1 P0304 230 380 電動(dòng)機(jī)的額定電壓 ( 380V ) 2 P0305 電動(dòng)機(jī)的額定電流 ( ) 3 P0307 電動(dòng)機(jī)的額定功率 ( 60W ) 4 P0310 電動(dòng)機(jī)的額定頻率 ( 50Hz ) 5 P0311 0 1430 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速 ( 1430 r/min ) 6 P1000 2 3 固定頻率設(shè)定 7 P1080 0 0 電動(dòng)機(jī)的最小頻率 ( 0Hz ) 8 P1082 50 電動(dòng)機(jī)的最大頻率 ( 50Hz ) 9 P1120 10 10 斜坡上升時(shí)間 ( 10S ) 10 P1121 10 10 斜坡下降時(shí)間 ( 10S ) 11 P0700 2 2 選擇命令源（ 由端子排輸入 ） 12 P0701 1 17 固定頻率設(shè)值（二進(jìn)制編碼 選擇 +ON 命令） 13 P0702 12 17 固定頻率設(shè)值（二進(jìn)制編碼選擇 +ON 命令） 14 P0703 9 17 固定頻率設(shè)值（二進(jìn)制編碼選擇 +ON 命令） 觸摸屏及變頻器通信控制 外部接線如圖 所示 圖 28觸摸屏及變頻器通信控制 外部接線圖 基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 第三章 變頻調(diào)速 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 編程軟件的介紹 ⑴ 本系統(tǒng)采用的編程軟件是 STEP7 MicroWIN,該編程軟件可以方便的在Windows 環(huán)境下對(duì) PLC 編程、調(diào)試、監(jiān)控。 ⑵ 項(xiàng)目的組成 ① 程序塊 程序塊由可執(zhí)行的代碼和注釋組成，可執(zhí)行的代碼由主程序 (OB1)、可選的子程序和中斷程序組成。 ② 數(shù)據(jù)塊 數(shù)據(jù)塊由數(shù)據(jù) (變量存儲(chǔ)器的初始值 )和注釋組成。 ③ 系統(tǒng)塊 系統(tǒng)塊用來(lái)設(shè)置系統(tǒng)的參數(shù)，例如存儲(chǔ)器的斷電保持范圍密碼 STOP 模式時(shí) PLC的輸出狀態(tài)模擬量與數(shù)字量輸入濾波值脈沖捕捉位等，系統(tǒng)模塊中的信息需要下載到PLC。程序編譯下載到 PLC 時(shí)，所有符號(hào)地址被轉(zhuǎn)換為絕對(duì)地址，符號(hào)表中的信息不會(huì)下載到 PLC。 ⑥ 交叉引用表 交叉引用表列舉出程序中使用的各操作數(shù)在哪一個(gè)程序塊的哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)，以及使用它們的指令助記符。在運(yùn)行模式下編譯程序時(shí)，可以查看程序當(dāng)前正 在使用的跳變觸點(diǎn)的編號(hào)。在交叉引用表中雙擊某操作數(shù)，可以顯示出包含該操作數(shù)的那一部分程序。 表 系統(tǒng)輸出指令表 K1 K2 K3 輸出頻率 OFF OFF OFF OFF ON OFF OFF 固定頻率 1 OFF ON OFF 固定頻率 2 ON ON OFF 固定頻率 3 OFF OFF ON 固定頻率 4 ON OFF ON 固定頻率 5 OFF ON ON 固定頻率 6 ON ON ON 固定頻率 7 基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) ⑵ 基于 PLC 通信方式變頻開(kāi)環(huán)調(diào)速 基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 程序分析 由上邊的程序可知在實(shí)現(xiàn)通信的過(guò)程中使用了 USS 指令 如圖 所示。在使用任何其他 USS 協(xié)議指令之前，必須先執(zhí)行 USS_INIT 指令，才能繼續(xù)執(zhí)行下一條指令。僅限為通訊狀態(tài)的每次改動(dòng)執(zhí)行一次 USS_INIT 指令。欲改動(dòng)初始化參數(shù)，執(zhí)行一條新 USS_INIT 指令。 BAUD（波特率）：將波特率設(shè)為 1200、 2400、 4800、 9600、 19200、 38400、 57600或 115200。 按啟動(dòng)按扭 變頻器啟動(dòng)，電機(jī)開(kāi)始運(yùn)行。 按動(dòng)減速開(kāi)關(guān) ，變頻器降低運(yùn)行頻率 轉(zhuǎn)速降低 。按停止開(kāi)關(guān) ，變頻器慣性停 止。 ⑶ PLC 觸摸屏及變頻器通信控制 基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 第四章 觸摸屏 的設(shè)計(jì) 觸摸屏 的介紹 隨著多媒體信息查詢的與日俱增，人們?cè)絹?lái)越多地談到觸摸屏，因 為觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設(shè)備，它是目前最簡(jiǎn)單、方便、自然 而且又適用于中國(guó)多媒體信息查詢國(guó)情的輸入設(shè)備 。利用這種技術(shù)，只要用手指輕輕地指碰計(jì)算機(jī)顯示屏上的圖符或文字就能實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)操作，從 而使人機(jī)交互更為直截了當(dāng) 。 從技術(shù)原理來(lái)區(qū)別觸摸屏，可分為五個(gè)基本種類(lèi)：矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏、電阻技術(shù)觸摸屏、電容技術(shù)觸摸屏、紅外線技術(shù)觸摸屏、表面聲波技術(shù)觸摸屏。觸摸屏紅外屏價(jià)格低廉，但其外框易碎，容易產(chǎn)生光干擾，曲面情況下失真；電容屏設(shè)計(jì)理論好，但 其圖象失真問(wèn)題很難得到根本解決；電阻屏的定位準(zhǔn)確，但其價(jià)格頗高，且怕刮易損。 觸摸屏具有以下幾方面的特點(diǎn)： ⑴ 操作簡(jiǎn)便 :： 只需手指清觸電腦屏幕上的有關(guān)部門(mén)按鈕，便可進(jìn)入信息世界，有關(guān)信息可包括文字、動(dòng)畫(huà)、音樂(lè)、錄象、游戲等。 ⑶ 信息豐富 ： 信息存儲(chǔ)量幾乎不受限制，任何復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息，都可納入多媒體系統(tǒng)，而且信息種類(lèi)豐富，可以達(dá)到視聽(tīng)皆備，多變的展示效果令人振奮。 基于 PLC 的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) ⑸ 安全可靠 :長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)無(wú)任何影響，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，正常操作不會(huì)出錯(cuò)、死機(jī)；維護(hù)容易 ,系統(tǒng)包括一個(gè)與演示系統(tǒng)界面完全相同的管理 維護(hù) 系統(tǒng)，可方便地對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行增、刪、改等管理操作。 ⑺ 動(dòng)態(tài)聯(lián)網(wǎng) 系統(tǒng)可根據(jù)用戶需要，建立各種網(wǎng)絡(luò)連接，例如與電信 營(yíng)業(yè)網(wǎng)、電信帳務(wù)網(wǎng)聯(lián)接，動(dòng)態(tài)查詢電話受理進(jìn)程及個(gè)人電話帳單， 亦可與企業(yè)內(nèi)部 INTEANET、INTERNET 互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接。 1996 年，太古公司推出了擁有自主產(chǎn)權(quán)的觸摸查詢一體機(jī) KIOSK，成為國(guó)內(nèi)第一家、全球第 13 家 KIOSK制造商。 技術(shù)的發(fā)展也包括應(yīng)用軟件技術(shù)的成熟。而且隨著應(yīng)用軟件方面的進(jìn)步，相繼推出了公共信息查詢系統(tǒng)和金融、郵政、城市信息港摸信息終端 KIOSK 應(yīng)用系統(tǒng)等，也使得觸摸產(chǎn)品的應(yīng)用范圍從簡(jiǎn)單的查詢擴(kuò)大到集查詢業(yè)務(wù)上網(wǎng)于一體，行業(yè)范圍從公共事業(yè)、政府到事業(yè)單位、一般企業(yè) ，甚至個(gè)人的掌上電腦，都是觸摸產(chǎn)品的天地。由于目前各類(lèi)屏各具優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)用范圍、應(yīng)用規(guī)模俱受制約，用戶可能只考慮使用的方便及壽命，生產(chǎn)商們卻必須不斷推陳出新，將更高性能更低價(jià)格的產(chǎn)品供應(yīng)給用戶。就象紅外屏的新生一樣，聲波屏的改進(jìn)已經(jīng)有了一個(gè)可喜景象，由于聲