【正文】 +t1+t2+t3)+θ=2(t D+t1)+t3+θ =2(+8)+84+25 =(s) ③脈沖數(shù)的計(jì)算 : 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 12 滾筒的周長為 LG=л D=?= (m). 按滾筒每轉(zhuǎn)一圈發(fā)出 n0=2021 個(gè)脈沖計(jì)算，一次提升的長度為 528m,應(yīng)轉(zhuǎn)的圈數(shù)為 N=528/= 圈，一次提升應(yīng)發(fā)出的總脈沖數(shù)為nS=N?n0=?2021=134522。 脈沖單元面板上主要端子的功能 (1) DELAY:延時(shí)時(shí)間設(shè)定調(diào)節(jié)螺釘。該時(shí)間在 100～ 500ms 之間任意可調(diào)。 (3) C=P, CP:經(jīng)過值、預(yù)置值比較輸出端。當(dāng) C=P時(shí)和 CP 時(shí)相應(yīng)的端子輸出為高電平。該輸入端開關(guān)接通時(shí)，脈沖單元復(fù)位，即停止輸出脈沖，并將經(jīng)過值和預(yù)置值寄 存器清零。當(dāng)該端輸入高電平時(shí)，脈沖頻率切換為高檔，反之切換為低檔 (6) OUT0和 OUT1:脈沖輸出端。 (8)輸入、輸出工作指示燈。 （ 10） 工作方式選擇 DIP 開關(guān)。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 14 表 31脈沖單元方式選擇 開關(guān) ON OFF SW1 輸出保持方式 Oneshot 輸出方式 SW2 中斷使能 中斷不使能 SW3 C=P 方式 C=0方式 SW4 單脈沖輸出方式 雙脈沖輸出方式 SW5～ SW8 未用 在本系統(tǒng)中應(yīng)具體設(shè)置為： SW1:取 OFF 狀態(tài)使之處于 Oneshot 輸出方式，即當(dāng) C=P 端輸出高電平時(shí)只接通一個(gè)掃描周期。 SW3:取 0N狀態(tài)使之處于 C=P 方式，經(jīng)過值計(jì)數(shù)器進(jìn)行加計(jì)數(shù)。 SW5～ SW8:未用。 表 32 脈沖單元共享存儲(chǔ)器表 讀 數(shù) 據(jù) 寫 數(shù) 據(jù) K0 經(jīng)過值（低 16位） 初始值（低 16位） K1 經(jīng)過值（高 8位帶符號(hào)數(shù)） 初始值（高 8位帶符號(hào)數(shù)） K2 不能讀 預(yù)置值（低 16位） K3 不能讀 預(yù)置值（高 8位帶符號(hào)數(shù)） 在本系統(tǒng)中 1 號(hào)脈沖單元 :KO 可以讀經(jīng)過值、寫初始值此處為 O， K2只能寫預(yù)置值本系統(tǒng)取為 134522。 占用 I/O 點(diǎn)及 I/O 分配 本系統(tǒng)可將 1號(hào)脈沖單元安裝在 0號(hào)槽， 2 號(hào)脈沖單元安裝在 1 號(hào)槽。 表 33 脈沖單元分配表 1號(hào)脈沖單元 輸入 說明 輸出 說明 X0 C=P標(biāo)志位 Y5 緊急停車輸出控制 X1 CP標(biāo)志位 Y6 脈沖輸出開始 X2 上、下溢出標(biāo)志位 Y7 正、反轉(zhuǎn)輸出控制 X3 未用 Y8 脈沖輸出頻率控制 X4 原點(diǎn)返回操作標(biāo)志位 Y9 原點(diǎn)返回操作控制 2號(hào)脈沖單 元 輸入 說明 輸出 說明 X10 C=P標(biāo)志位 Y15 緊急停車輸出控制 X11 CP標(biāo)志位 Y16 脈沖輸出開始 X12 上、下溢出標(biāo)志位 Y17 正、反轉(zhuǎn)輸出控制 X13 未用 Y18 脈沖輸出頻率控制 X14 原點(diǎn)返回操作標(biāo)志位 Y19 原點(diǎn)返回操作控制 表中說明 : (1)表中 C和 P的意義是 :C表示經(jīng)過值， P表示預(yù)置值。 (2)X2 是溢出標(biāo)志位，當(dāng)發(fā)生溢出時(shí) X2: ON。 脈沖單元在本系統(tǒng)中的工作過程 1 號(hào)脈沖單元 :首先向 CPU 單元的數(shù)據(jù)區(qū)送入脈沖單元的初始值和預(yù)置值，均為十進(jìn)制表示的脈沖數(shù)，即為脈沖單元的初始化作準(zhǔn)備，接下來是脈沖單元的初始化，即將初始值和預(yù)置值寫入脈沖單元的共享存儲(chǔ)器中，當(dāng)有提升信號(hào)時(shí)，起動(dòng)按鈕按下同時(shí)，其上升沿接通 Y6 后， 1 號(hào)脈沖單元開始有脈沖輸出。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 16 2 號(hào)脈沖單元 :首先向 CPU 單 元的數(shù)據(jù)區(qū)送入脈沖單元的初始值和預(yù)置值，均為十進(jìn)制表示的脈沖數(shù)，即為脈沖單元的初始化作準(zhǔn)備，接下來是脈沖單元的初始化，即將初始值和預(yù)置值寫入脈沖單元的共享存儲(chǔ)器中，當(dāng)有提升信號(hào)時(shí)，起動(dòng)按鈕按下同時(shí)，其上升沿接通 Y16后， 2號(hào)脈沖單元開始按所選的頻率進(jìn)行脈沖輸出并及時(shí)進(jìn)行頻率的切換。 高速計(jì)數(shù)單元的設(shè)置與整定 方案的選擇及比較 在 FP3 型 PLC 中，有兩種高速計(jì)數(shù)單元，一種是在主板上的高速計(jì)數(shù)器，另一種是高速計(jì)數(shù)板 ，二者在使用上有較大的差別。 表 34高速計(jì)數(shù)器和高速計(jì)數(shù)板性能對(duì)照表 項(xiàng) 目 高速計(jì)數(shù)器 高速計(jì)數(shù)板 通道數(shù) 1 2 計(jì)數(shù)速度 一相： 10KHZ 一相： 20KHZ 兩相： 5KHZ 兩相 四時(shí)： 5KHZ 目標(biāo)值設(shè)定數(shù) 不限 每通道 2個(gè) 輸入方式 4種 3種 輸入點(diǎn)數(shù) 3點(diǎn)（ X0、 X X2） 10點(diǎn) 輸出點(diǎn)數(shù) 不限 每通道 2點(diǎn) 編 程 使用特殊指令 F162～F165編程，實(shí)現(xiàn)各種功能，如速度控制、輸出波形控制、輸出通斷控制等 不使用特殊指令編程，而是利用經(jīng)過 值與目標(biāo)值相等作為輸出控制條件，使輸出通或斷，來實(shí)現(xiàn)外部控制 在本系統(tǒng)中采用一個(gè)高速計(jì)數(shù)器和一個(gè)高速計(jì)數(shù)板來計(jì)數(shù)，其中 HSC在波形輸出控制方式中用 F164(SPDO)指令根據(jù)高速計(jì)數(shù)器的經(jīng)過值控制輸出波形 ON/OFF，以實(shí)現(xiàn)速度的及時(shí)切換。且用 F1(DMV)指令將 DT9108 和河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 17 DT9109 中的經(jīng)過值時(shí)時(shí)拷貝到 PID 單元中的給定值寄存器 DT100 中，作為速度的給定。 (2)占用的 I/0 端子 :X0、 X1 是脈沖輸入端， X2 是復(fù)位端， HSC 的軟件復(fù)位用指令 [FO（ MV） H8 DT9052]實(shí)現(xiàn)，也可由外部復(fù)位開關(guān)進(jìn)行復(fù)位。 DT9044 和 DT9046 存放低 16 位， DT9045和 DT9047 存放高 16 位。 (4)高速計(jì)數(shù)器所用到的指令 ① [FO(MV) S D]:16 位數(shù)據(jù)傳輸指令，其中 S：被傳送原數(shù)據(jù)（地址）， D：傳送數(shù)據(jù)的目的地址，即 S→ D，該指令用來向高速計(jì)數(shù)器傳輸數(shù)據(jù)。 ③ [F162(HCOS) S Yn]:其中 S：存高速計(jì)數(shù)器經(jīng)過值的首地址，設(shè)置范圍： K8388608～ K8388607， D：指定的外部輸出繼電器（ Y0～ Y7），當(dāng)（ DT9044， DT9045） =（ S， S+1） → Yn=ON,執(zhí)行條件是 R903A=OFF(n=0～ 7)。當(dāng)高速計(jì)數(shù)器的經(jīng)過值與規(guī)定目標(biāo)值一致時(shí)，則規(guī)定的外部輸出繼電器接通并保持。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 18 其作用是規(guī)定一個(gè)外部繼電器為高速計(jì)數(shù)器的輸出，當(dāng)高速計(jì)數(shù)器的經(jīng)過值與規(guī)定目標(biāo)值一致時(shí)，則規(guī)定的外部輸出繼電器斷開。可用于兩種類型的輸出控制，即脈沖輸出控制方式和波形輸出控制方式，本系統(tǒng)采 用是后一種。 表 35 Pattern 參數(shù)表 DT300 H47 設(shè)定四擋七點(diǎn)控制方式 DT301 H1 初始波形 Y4Y3Y2Y1Y0= 00001 DT302 DT303 K420（ M1） 井底車場(chǎng)初加速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù) DT304 H2 二檔波形 Y4Y3Y2YlY0= 00010 DT305 DT306 K7643（ M2） 井底車場(chǎng)等速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù) DT307 H3 三檔波形 Y4Y3Y2Y1Y0= 00100 DT308 DT309 K13758（ M3） 井筒加速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù) DT310 H4 四檔波形 Y4Y3Y2YlY0=01000 DT311 DT312 K120764（ M4） 井筒等速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù) DT313 H3 三檔波形 Y4Y3Y2Y1Y0= 00100 DT314 DT315 K126879（ M5） 井筒減速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù) DT316 H2 二檔波形 Y4Y3Y2YlY0= 00010 DT317 DT318 K134102（ M6） 井口等速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù) DT319 H1 初始波形 Y4Y3Y2YlY0= 00001 DT320 DT321 K134522（ M7） 井口減速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù) DT322 H5 結(jié)吏波形 Y4Y3Y2Y1Y0=10000 表中 M M M M M M M7 分別為七檔變速對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)，H H H H H5 分別為速度的控制代碼。由參數(shù)表可知， 整個(gè)控制過程可分為七段，其輸出點(diǎn) Y0, Y1, Y2, Y3 是速度切換控制信號(hào)，而 Y4 是停車信號(hào)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)值 M1 時(shí)，輸出切換為OOO1OH，此時(shí) Y4, Y3, Y2, YO 為低電平， Y1為高電平，進(jìn)行的是井底平車場(chǎng)的等速運(yùn)行，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)值 M2時(shí)，輸出切換為 OOl00H，此時(shí) Y4, Y3, Y1, YO 為低電平， Y2 為高電平，進(jìn)行的是井筒加速運(yùn)行，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn) 速達(dá)到目標(biāo)值 M3 時(shí)，輸出切換為 O1OOOH，此時(shí) Y4, Y2, Y1, YO為低電平， Y3 為高電平，進(jìn)行的是井筒等速運(yùn)行，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)值 M4時(shí)，輸出再一次切換為 OOl00H,此時(shí) Y4, Y3, Y1, YO 為低電平， Y2為高電平，進(jìn)行的是井筒減速運(yùn)行，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)值 M5 時(shí)，輸出再一次切換為 OOO1OH，此時(shí) Y4, Y3, Y2, YO 為低電平， Y1 為高電平，進(jìn)行的是井口平車場(chǎng)等速運(yùn)行，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)值 M6 時(shí)，輸出再一次切換為 0OOO1H，此時(shí) Y4, Y3, Y2, Y1 為低電平， Y0 為高電平 ，進(jìn)行的是井口平車場(chǎng)減速運(yùn)行，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)值 M7時(shí)，輸出切換為 10000H，此時(shí)、 Y3, Y2, Y1, YO 為低電平， Y4 為高電平，控制停車。 (2)計(jì)數(shù)范圍 :8388608～ +8388608。 (4)通道選擇 :選擇 CHO 通道和 CH1 通道。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 20 表 36 特殊寄存器表 寄存器名 用途 CH0 DT910 DT9105 目標(biāo)值 0寄存器 DT910 DT9107 目標(biāo)值 1寄存器 DT910 DT9109 經(jīng)過值寄存器 DT91 DT9111 捕捉值寄存器 CH1 DT911 DT9113 目標(biāo)值 0寄存器 DT911 DT9115 目標(biāo)值 1寄存器 DT911 DT9117 經(jīng)過值寄存器 DT911 DT9119 捕捉值寄存器 DT9120 控制字寄存器 DT9121 狀態(tài)監(jiān)視寄存器 手動(dòng)方式時(shí)速度的給定 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)除了可以完成自動(dòng)運(yùn)行外，還要求提升機(jī)可以在司機(jī)控制下進(jìn)行手動(dòng)運(yùn)行和檢修方式運(yùn)行。這時(shí)工作于變壓器狀態(tài)，當(dāng)自整角機(jī)激磁繞組送入恒定的交流電壓 U1 時(shí)，從自整角機(jī)的兩個(gè)相繞組取出電壓 U2，這兩個(gè)相 繞組可用等值繞組代替，它與激磁繞組軸線的位置角為 ф 。當(dāng)轉(zhuǎn)過 1800時(shí)，軸線再次閉合，但輸出電壓為最大負(fù)值。取 (010)的自整角機(jī)輸出電壓 ,經(jīng) PLC 中 A/ D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，就是對(duì)應(yīng) (0Vm)手動(dòng)給定的速度值。 PID 控制分模擬和數(shù)字兩種類型，數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)器是由模擬 PID 調(diào)節(jié) 器發(fā)展而來的，其控制算法是按給定值與實(shí)際值之間偏差的比例、積分、微分控制的，其參數(shù)河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 21 可以在現(xiàn)場(chǎng)在線整定。 PID 單元的設(shè)置與整定 數(shù)字 PID 的控制算法 在模擬控制系統(tǒng)中， PID 的控制算法的表達(dá)式為 : ktu ?)( p[e(t)+TiT ? )(te dt+TD dttde)( ]………………………… (41) 由于數(shù)字 PID 的控制是采樣控制，它是根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值來計(jì)算控制量的，因此，在 PLC 控制系統(tǒng)中，需要對(duì)上式進(jìn)行離散化，即用數(shù)字形式的差分方程來代替連續(xù)系統(tǒng)的微分方程，此時(shí)積分項(xiàng)和微分項(xiàng)可用求和及求增量式表示為 : u(k)=kp[e(k)–iTT ??kDie(i)+TDT keke )1()( ??]………………… (42). 式中 T:采樣周期必須足夠小，才能保證系統(tǒng)有一定的精度。 K: 采樣序號(hào) k=0、 2?。 PID 參數(shù)的設(shè)置 FP3 型 PLC 配備了用于數(shù)字 PID 控制的功能單元，只需用 [F355 PID DTXX]指令調(diào)用，并填入?yún)?shù)表即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字 PID 控制 :其中 DTXX 規(guī)定 PID算法的首存儲(chǔ)區(qū)地址， XX 可在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)隨機(jī)設(shè)定。 微分型 :一般情況下，當(dāng)設(shè)定值改變時(shí)，執(zhí)行過程會(huì)有很大的改變，但周期阻尼振蕩快。 ②反向運(yùn)行和正向運(yùn)行。 反向運(yùn)行 :如查測(cè)量過程值減小，則輸出將增大。 ③自動(dòng)轉(zhuǎn)換 :PID 參數(shù) Kp, Ti, Td的最佳值可由測(cè)量程序 測(cè)量反饋。 本系統(tǒng) S 取為 H8000，即 :微分型、正向運(yùn)行、執(zhí)行時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換的模式類型。而電流調(diào)節(jié)器的目標(biāo)值是由速度調(diào)節(jié)器的輸出值作為給定值。