【正文】 速、低速具體數值的輸入。其中手動模式對高速、中速、低速三種速度進行了互鎖，保證只有一種命令被執(zhí)行，防止操作和程序出錯。下圖為程序流程圖:圖62 轉速自動控制的程序流程圖程序思想是將輸入轉速加一個數值得到中間變量，再減同一個數值得到另一個中間變量，然后用轉速瞬時值與這兩個中間變量進行區(qū)間比較，從而觸發(fā)相應的輔助繼電器MMM5。圖63 轉速自動控制程序觸發(fā)MMM5分別對應著給PID參數賦不同的值，以便根據瞬時轉速與輸入轉速的大小關系對轉速進行調整。圖65 PID處理程序 發(fā)動機自動怠速怠速是指車在不給油門的情況下，保持發(fā)動機的正常運轉的最低轉速，怠速不能太高也不能太低，太高會浪費燃油，也會使發(fā)動機升溫太快，太低會使?jié)櫥蛪毫Σ粔?，造成潤滑不良，時間長了會損害發(fā)動機，所以要按電動機的說明書來調節(jié)怠速。自動怠速的思想是：對油門踏板和操作桿進行壓力檢測，如果都沒有壓力施加并且保持60秒則怠速觸發(fā)，給轉速值賦值1200轉/分，發(fā)動機進入自動怠速狀態(tài)。程序流程圖如下所示：圖66 自動怠速程序流程圖怠速觸發(fā)之后給轉速值賦值，根據設計的要求我們把這個值賦成1200，以達到節(jié)省燃料、保養(yǎng)機器的效果。前進和后退進行互鎖，防止出現(xiàn)故障。MCGS中的“停車”指令執(zhí)行時XOOO和X001都被置0，來達到停止的效果。選擇通道一，開始AD轉換，最后將轉換結果送到D2存儲單元，程序如下。圖610 DA轉換程序 軟件抗干擾設計在系統(tǒng)實際運行時，程序執(zhí)行往往會發(fā)生不合理中斷、循環(huán)和跳轉等情況，引起系統(tǒng)運行錯誤，嚴重時會引起重大事故?！翱撮T狗”程序為PLC內部的一個定時器，默認定時為500 ms，在程序開始運行時清零。所以在程序中設置“看門狗”可以有效的降低程序內部干擾對系統(tǒng)產生的不良影響，提高系統(tǒng)運行的可靠性。圖611 “看門狗”程序 MCGS程序設計將MCGS的變量與PLC中的軟元件一一對應起來，然后再實現(xiàn)變量與軟元件相互間的讀出和寫入。由于設備命令的優(yōu)先級最高，所以可以提高速度，尤其對寫通道。本設計中的主要程序如下所示：Write（X000=前進）Write（X001=后退）Write（X007=自動控制）Write（X010=手動控制）Write（DB0=轉速給定值）Write（X004=高速）Write（X005=中速）Write（X006低速）Read（DB1=轉速瞬時值）Read（M2=怠速觸發(fā)） MCGS操作界面設置MCGS的引入是獨創(chuàng)性成果之一，雖然成本要比觸摸屏高一點，但是它具有更好的擴展性和更低的后期維護升級費用，長遠來講還是比較經濟劃算的。MCGS操作界面如下所示：圖612 MCGS操作界面利用SC09編程電纜來實現(xiàn)PC機與PLC的通信。設定方法如下。彈出（系統(tǒng)屬性）對話框，選擇硬件，單擊（設備管理）。SC09 編程電纜為 RS232 接口（俗稱 COM 口）到 RS422 接口的轉換電纜，通用于三菱 A 系列和 FX 系列PLC ，支持所有通信協(xié)議，用于電腦與 PLC 的編程通信和各種上位機監(jiān)控軟件，該電纜的 RS422 端口和 RS232 端口均內置保護電路，可帶電任意帶電插拔。系統(tǒng)默認設置D8120=H0086表示9600，7，偶校驗，1位停止位，無命令頭和命令尾，整個命令不加校驗和，無協(xié)議的通信方式，F(xiàn)X2N系列PLC在掉電后D8120恢復成H0086。串口父設備用來設置通信參數和通信端口。否則就無法通信。初始工作狀態(tài)：用于設置設備的起始工作狀態(tài)，設置為啟動時，在進入MCGS運行環(huán)境時，MCGS即自動開始對設備進行操作，設置為停止時，MCGS不對設備進行操作，但可以用MCGS的設備操作函數和策略在MCGS運行環(huán)境中啟動或停止設備。內部屬性用于設置PLC的讀寫通道，以便后面進行設備通道連接，從而把設備中的數據送入實時數據庫中的指定數據對象或把數據對象的值送入設備指定的通道輸出。當第一次啟動設備工作時，把PLC中的數據讀回來，之后本設備會將變化的值往下寫，這種操作的目的是，用戶PLC程序中有些通道的數據在計算機第一次啟動，或計算機中途死機時不能復位。(3)指定操作該繼電器區(qū)或寄存器區(qū)的什么地方即輸入通道地址，如要以字操作的方式讀或寫DW15，則在輸入通道地址中寫15。(5)設置一次連續(xù)增加多少個PLC通道。(2)是否使用標準的三菱PLC編程電纜。(4)檢查對某一寄存器的操作是否超出范圍。實驗模型搭建后如下圖所示。事實證明使用基于PLC的變頻調速系統(tǒng)對電動機控制效果良好，滿足實驗要求。第8章 技術創(chuàng)新點及經濟效益分析 技術創(chuàng)新點將MCGS移植到挖掘機中，大大提高了系統(tǒng)的可操作性和可控性。本實驗中我想到了將搭載MCGS軟件的PC機移植到挖掘機的操作系統(tǒng)當中，這就大大提高了控制系統(tǒng)的可擴展性，如果有需要的話我們可以用功能更加強大的上位機軟件替換MCGS，同時也便于操作系統(tǒng)的更新?lián)Q代，要知道觸摸屏的更新?lián)Q代是硬件上的投入，而PC機是軟件上的更新和維護，經濟性比較而言就可想而知了，而且軟件上的更新和維護可以最大限度地保持硬件系統(tǒng)的完整性和封閉性，長遠來說可以延長挖掘機的使用壽命，降低維護費用。另外MCGS具有轉速報警數據和轉速歷史數據的記錄功能，可以為故障檢測提供全面的數據。電動液壓挖掘機，采用變頻調速節(jié)能技術，讓運行成本降的更低，帶來超值的效益。以此為基礎進行分析：20噸機型(CAT320C)在發(fā)動機最佳運行狀態(tài)時，每小時耗油量24升?，F(xiàn)在以每小時耗電量80千瓦時來分析，花費61元。 維護分析柴油發(fā)動機的保養(yǎng)項目為：更換機油濾芯200元，柴油濾芯215元，空氣濾芯750元，機油620元，人員費230元，合計2015元。由于大型機的保養(yǎng)費更高，每小時所需的養(yǎng)護費用也更高。大型機的養(yǎng)護費用幾乎不變。 運行效率分析柴油機的維修較為復雜，且通用件少，費用高。電動系統(tǒng)都為通用件，無需備件貯備，當天構件安裝就能恢復生產，無需長期停工。第9章 結論與展望通過這段時間論文的寫作對我國的電動挖掘機的發(fā)展也有了初步了解，分析了電動挖掘機工作的過程和原理，確定了系統(tǒng)的總體設計方案，對實驗中用到的各個器件進行了嚴格的選型，設計了相應的硬件電路，認真編譯了PLC程序，最后在實驗室搭建了基于PLC的電動挖掘機變頻調速系統(tǒng)。在畢業(yè)設計的過程當中我學到了豐富而有趣的專業(yè)知識，這些知識將在我今后的學習工作過程中應用廣泛，對我?guī)椭薮?，而這短短的幾個月的畢業(yè)設計時間也會成為我人生中一段寶貴的記憶。所以我國電動挖掘機的變頻調速技術還有很大的提升空間。在本設計中采用了利用可編程控制器(PLC)作為控制系統(tǒng)核心，充分利用了現(xiàn)代電力電子技術、計算機原理和檢測技術，達到了對電動機的可靠控制。采用 PLC 設計后的挖掘機結構緊湊、維修簡單、故障率低。 當然，本次設計還存在一些不足之處，例如:轉速傳感器采集的信號總是會有些干擾；轉速控制實時性不太理想；PID參數不是太準確。 參考文獻[1] [M].北京:中國電力出版社,2008:144～153[2] [M].北京:人民郵電出版社,2010 :1～7[3] [M].北京:人民郵電出版社,:27～34[4] [M].北京:機械工業(yè)出版社,:17～18[5] 宋志安,. 北京:國防科技出版社,2007:38～41[6] [M].北京:機械工業(yè)出版社,1998:7083.[7] [M].（第五版）北京:機械工業(yè)出版社,1999:96～101[8] GX Developer Version 8 使用說明.[M] 2007:1～80[9] [M].北京:機械工業(yè)出版社,2008:26～28[10] [M].沈陽:遼寧科學技術出版社, ：5～6[11] FX2N4AD Special Functionblok User’s .[12] Programming Controller Melsec FX series Programming electric,1994 . 附錄附錄A： 外文資料翻譯。然而,對多變量、非線性和強耦合的異步電機的控制性能卻不足,不能很好地滿足客戶的調速要求。通過構建一種基于神經網絡的逆系統(tǒng),并結合變頻調速系統(tǒng),系統(tǒng)被完成了,并且為了得到性能優(yōu)良的系統(tǒng)采用了一個線性閉環(huán)調節(jié)器。實驗結果表明變頻調速系統(tǒng)的性能得到了很大的提高，并且神經網絡反饋控制的可行性得到了驗證。變頻調速系統(tǒng),包括一個異步電動機和通用逆變器，用來代替直流調速系統(tǒng)。在文獻中介紹了利用工業(yè)控制計算機和數據采集卡實現(xiàn)了神經網絡反饋控制。但是工業(yè)控制計算機在工業(yè)應用上也有一些不足，比如運行不穩(wěn)定,不可靠及更惡劣的通信能力。PLC控制系統(tǒng),可以很容易地集成到現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)并得到高性能的通信結構,所以它在近年來被廣泛地使用,并且深受歡迎。因此,如何加強系統(tǒng)的控制性能是非常迫切的事情。其基本的想法是:對于一個給定的系統(tǒng),原系統(tǒng)的逆系統(tǒng)是由一個動態(tài)神經網絡引起的,對象信號和反饋信號的組合系統(tǒng)被轉化成一種線性關系的解耦標準系統(tǒng)。該方法的優(yōu)點是在工程上很容易實現(xiàn)。把神經網絡反饋結合到可編程序控制器(PLC)上就可以很容易地彌補不足的問題，解決在PLC控制系統(tǒng)上的非線性耦合。在這篇文章中，首先對神經網絡反饋方法進行了介紹,并且描述了采用矢量控制的變頻調速系統(tǒng)的數學模型。最后,該方法在實驗中被驗證,并將傳統(tǒng)的PI控制和反饋控制進行了對比。隨后,一個線性閉環(huán)調節(jié)器運行并將達到較高的控制性能。主要的問題是怎樣在應用軟件中獲得反饋模型。反饋系統(tǒng)控制在工程應用中不能達到期望值。反饋系統(tǒng)集成了具有非線性逼近能力的反饋系統(tǒng)，其中具有非線性逼近能力的反饋系統(tǒng)能夠避免使用反饋方法帶來的麻煩。反饋系統(tǒng)的控制方法只需要較少的系統(tǒng)信息，比如與系統(tǒng)相關的命令，并且容易獲得運行網絡的反饋模型。然后,一個線性閉環(huán)調節(jié)校準器將工作。該模型簡化為一個三級非線性模型。）用矢量模式,得代進公式,得 (2)可逆轉性分析,得 (3) (4)可供選擇的狀態(tài)變量如下輸入變量由上面的公式得出結果,得 (5) (6)然后雅可比矩陣 (7) (8)作為所以并且系統(tǒng)是可逆的。原系統(tǒng)簡化為一個輸入和輸出系統(tǒng)訂立的(2)。4. 網絡反饋系統(tǒng)的實現(xiàn)步驟 輸入與輸出的運行樣本的采集采樣對網絡反饋系統(tǒng)的建立是極其重要的。參考信號應該包括原始系統(tǒng)所有的工作范圍,并確保近似。第二階段是混亂信號的輸入，當每10秒鐘出現(xiàn)預處理信號時，隨機信號輸入,并得到閉環(huán)響應。 網絡的建設靜態(tài)神經網絡和動態(tài)神經網絡的完美組合將能構建一個反饋系統(tǒng)。隱藏神經元的激勵函數是單調平滑雙曲正切函數。運行數據是這些速度的開環(huán)，閉環(huán)的相對應速度和設置的參考的速度。神經網絡的負荷和臨界值被保存下來。5. 實驗和結果 系統(tǒng)硬件硬件系統(tǒng)包括上層監(jiān)督計算機安裝，,西門子S7300PLC，變頻器，異步電動機和光電編碼器。高速采集模塊是FM3501。這個逆變器的類型是西門子的MMV。在這個系統(tǒng)上ACB15模塊被增加在逆變器上。在WinCC與PLC之間的數據轉換不是很大,所以選擇MPI協(xié)議。PPO1或PPO3的數據類型可供選擇。OPC能有效的提供完整的數據和通信能力。比較傳統(tǒng)的軟件模式和硬件發(fā)展,設備生產商只需要培養(yǎng)一個操作員。矩陣實驗室的神經網絡運行需要系統(tǒng)各種各樣數據的時候，這些數據不能從PLC或WinCC直接讀取。設置WinCC作為OPC DA的服務器,一個OPC客戶將被很好的建立關于VBA。通常用STEP7 ，數據采集和控制算法進行編程，速度采樣程序和存儲程序被編程為有規(guī)律的中斷程序A，中斷周期為100毫秒。神經網絡算法標準化對運行采樣來說是必要的以便加快信號收集速度，在最終運行之前輸入和輸出信號乘以一個放大系數。結果表明,神經網絡控制的跟蹤性能均優(yōu)于傳統(tǒng)的常規(guī)PI控制。很明顯,在穩(wěn)定性能上，網絡反饋控制的負載擾動優(yōu)于傳統(tǒng)的PI控制的負載擾動。并給出了一個變頻調速系統(tǒng)的數學模型,且其可逆轉性得到了檢驗。通過實驗,PLC神經網絡的反饋系統(tǒng)在工業(yè)應用中具有有效性和可行性的