【正文】 態(tài)反指標為％=％＜5％,故滿足設(shè)計要求。（2）取轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)。2．ASR結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)穩(wěn)態(tài)無靜差及其他動態(tài)指標要求，按典2型系統(tǒng)設(shè)計轉(zhuǎn)速環(huán)，ASR選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 3．選擇ASR參數(shù)取，則 則 4．校驗近似條件 （1） 要求，現(xiàn)＞。 可見均能滿足要求。7．校驗過渡過程時間空載起動到額定轉(zhuǎn)速的過渡過程時間 可見能滿足設(shè)計要求。由于在起動過程中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種情況，整個動態(tài)過程就分成圖中標明的I、Ⅱ、Ⅲ三個階段。第Ⅱ階段是恒流升速階段。第I階段（0～t1）是電流上升階段。當Id≥Idl后，電動機開始起動。直到Id≈Idm，Ui≈Uim*，電流調(diào)節(jié)器很快就壓制了Id的增長，標志著這一階段結(jié)束。第Ⅱ階段（t1～t2）是恒流升速階段，是起動過程中的主要階段。與此同時，電動機的反電動勢E也按線性增長，對電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說，E是一個線性漸增的擾動量。當ACR采用PI調(diào)節(jié)器時，要使其輸出量按線性增長，其輸入偏差電壓ΔUi=Uim*Ui必須維持一定得恒值，也就是說，Id應(yīng)略低于Idm。當轉(zhuǎn)速上升到給定值n*=n0時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差減小到零，但其輸出卻由于積分作用還維持在限幅值Uim*，所以電動機仍在加速，是轉(zhuǎn)速超調(diào)。但是，只要Id仍大于負載電流Idl，轉(zhuǎn)速就繼續(xù)上升。此后，電動機開始在負載的阻力下減速，與此相應(yīng)，在t3～t4時間內(nèi)，IdIdl，直到穩(wěn)定。第 3 章 現(xiàn)代PLC控制技術(shù) PLC的組成和分類 從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式(模塊式)兩種。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、地板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。它是系統(tǒng)的大腦，不斷的采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出，包括三個子部分: (1)微處理器。 (2)存儲器。 (3)電源供應(yīng)。在這個過程中，電源供應(yīng)對直流電進行濾波和調(diào)節(jié)，以確保計算機正常運行。編程器/監(jiān)視器是用來同PLC電路進行通信的設(shè)備。在手持終端，通過小鍵盤來進行輸入，顯示設(shè)備通常是液晶顯示器(LCD)。 。如果需要，可以增加能將I/0模塊進行遠距離連接的電子系統(tǒng)。 PLC的工作原理 用戶程序的執(zhí)行取決于PLC是處于停止模式還是運行模式。當PLC處于停LL模式時，CPU不執(zhí)行程序。任務(wù)循環(huán)執(zhí)行一次稱為一個掃描周期。（1）讀輸入 :在件個掃描周期開始，CPU會讀取數(shù)字量輸入，并將這些值寫入過程映像輸入寄存器。使能了模擬量濾波功能后，PLC會在每一個周期刷新模擬量，執(zhí)行濾波功能并且在內(nèi)部存儲濾波值。 如果沒有使能模擬量輸入濾波，則當程序訪問模擬量輸入時，PLC都會直接從擴展模塊讀取模擬值。在模擬量輸入信號隨時間變化緩慢時使用模擬量輸入濾波，如果信號變化很快，不應(yīng)該選用模擬量濾波。對于RTD, TC和ASI主站模塊，不能使用模擬量濾波。 如果在程序中使用了中斷，與中斷事件相關(guān)的中斷服務(wù)作為程序的一部分被儲存。（3）處理通訊請求 在掃描周期的處理階段，CPU處理從通訊端口或者智能I/O模塊接收到的任何信息。（5）寫輸出 在每個掃描周期的結(jié)尾，CPU把存儲在輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)寫到數(shù)字輸出點。 PLC電機控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容和步驟PLC電機控制系統(tǒng)設(shè)計的一般流程如圖31所示。一般來說，機型選擇的基本原則應(yīng)是在功能滿足要求的情況下，保證可靠、維護使用方面以及最佳的性能價格比。采用晶閘管整流裝置對直流電機供電的直流調(diào)速系統(tǒng)，可編程的輸入除了考慮主令控制信號外，還需要考慮合閘信號、傳動裝置綜合故障信號、抱閘信號、風機故障信號等。因此首先要根據(jù)系統(tǒng)的控制規(guī)模，確保有足夠的I/O點數(shù)，并考慮有10%15%的I/O點數(shù)作為余量，以備后用。對于輸入模塊主要考慮兩點，一是根據(jù)現(xiàn)場輸入信號與PLC輸入模塊距離的遠近來選擇工作電壓；二是高密度的輸入模塊，能允許同時接通的點數(shù)，一般不得超過總輸入點數(shù)的60%.輸出模塊有繼電器、晶體管和晶閘管三種工作方式，其中繼電器輸出模塊最便宜，在輸出變化不快、開關(guān)要求不頻繁的場合，應(yīng)優(yōu)先選用。因此，在程序設(shè)計之前，只能對用戶的存儲容量進行大致估算。在這些專用場合，輸入和輸出容量己經(jīng)不是關(guān)鍵參數(shù)，更重要的是考慮它們的控制功能。 PLC軟件設(shè)計的一般步驟 軟件設(shè)計就是編寫滿足生產(chǎn)要求的梯形圖或助記符程序，設(shè)計應(yīng)按以下原則和步驟進行[2]。流程圖是編程的主要依據(jù)，要盡可能詳細。梯形圖仍是目前最普遍使用的編程語言。在編寫過程中，可以借鑒現(xiàn)成的標準程序，但必須弄懂這些程序段，否則將會給后續(xù)工作帶來困難和損失。電流輸入為4~20mA或20~20mA，分辯率20uA。 FX2N4AD占用FX2N擴展總線的8個點， 耗電為5V，30mA。 2）在BFM0中寫入十六進制4位數(shù)字H進行A/D模塊通道初始化，最低位數(shù)字控制CH1，最高位控制CH4。例如BFM0=H3310則說明CH1設(shè)定輸入范圍為10V~+10V，CH2設(shè)定輸入范圍為4~20mA，CHCH4兩通道關(guān)閉。FX2N4AD單元的標識碼為K2010。它有2個模擬量輸出通道，3種量程：DC 0~10V、0~5V和4~20mA,D/A轉(zhuǎn)換時間為4ms/通道。BFM 17的b0位從“1”變?yōu)椤?”時，通道2的D/A轉(zhuǎn)換開始；b1位從“1”變?yōu)椤?”時，通道1的D/A轉(zhuǎn)換開始；b2位從“1”變?yōu)椤?”時，D/A轉(zhuǎn)換的低8位數(shù)據(jù)被鎖存，其余各位沒有意義。系統(tǒng)參數(shù)：直流電動機Ra=， =，=48V， =200 r/min，電樞回路總電阻R=8Ω，電樞回路電磁時間常數(shù)Tl=5ms,機電時間常數(shù)Tm=200ms,電源電壓Us=60V,給定值和ASR,ACR的輸出限幅值均為10V，電流反饋系數(shù)β=，轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α=min/r,設(shè)計要求穩(wěn)態(tài)無靜差，動態(tài)過渡過程時間ts≤,電流超調(diào)量%≤5%，空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量%≤10%。這里選用一個電壓脈寬變換電路?？赡孀儞Q器又有雙極式，單極式和受限單極式等多種。其中，電源電壓選用不可控電力二極管整流提供，采用大電容C濾波。它的共發(fā)射極電路截止頻率。采用單相交流220V供電，變壓器二次電壓為67V，橋式整流二極管最大反向電壓大于電源幅值的2倍，最大整流電流按2倍額定電流考慮選25JPF40電力二極管。另外，當脈寬調(diào)速系統(tǒng)的電動機減速或停車時，貯存在電動機和負載轉(zhuǎn)動部分的動能將這里選4000，電壓按大于2倍電壓選擇。同時具有實現(xiàn)主電路與控制電路相隔離，故障后自動保護及延時等功能。反向驅(qū)動能力為3A，具有對GTR實現(xiàn)過電流保護，最小導(dǎo)通時間限制，最大導(dǎo)通時間限制，正反向驅(qū)動電源電壓監(jiān)視以及自身過熱保護[2][11]。2．電流檢測單元本系統(tǒng)要求電流檢測不但要反映電樞電流的大小而且還要反映電流極性，所以選用霍爾電流傳感器。這種系列的PLC的環(huán)境溫度、抗沖擊、抗噪聲等均滿足要求。PLC基本單元與FX2N4AD和FX2N2DA之間的數(shù)據(jù)通訊是由FROM(FNC78)/TO(FNC79)指令執(zhí)行的。 PLC構(gòu)成雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)（未考慮邏輯控制包括）：1個基本單元FX2N16MT，1個模擬量輸入模塊FX2N4AD和1個模擬量輸出模塊FX2N2DA,模擬量I/O模塊接在FX2N16MT基本單元右邊的擴展總線上，從最靠近基本單元開始順序編號為0，1，如圖41。直流測速發(fā)電機將調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成電壓值，經(jīng)過模擬量輸入單元送給PLC。通過電流互感器檢測到與電樞電流成正比的整流變壓器副邊交流電流，再經(jīng)整流后得到電流反饋電壓值，通過模擬量輸入單元送給PLC。PLC輸出的模擬信號，送給脈沖調(diào)制器，對電力晶體管進行控制，從而得到希望的方波輸出電壓。各自的含義及其與PLC地址編號如下表 1：表 1 輸入、輸出信號與PLC地址編號對照 輸 入 信 號 SBO 總電源啟動按鈕 X0 SB1 電機正轉(zhuǎn) X1 SB2 電機反轉(zhuǎn) X2 SB3 電機停轉(zhuǎn) X3 SJ 過電流保護 X4 I1 給定電壓 CH1 I2 電流反饋 CH2 I3 速度反饋 CH3 輸 出 信 號 KM0 總電源接觸器 YO KM1 電機正轉(zhuǎn)接觸器 Y1 KM2 電機反轉(zhuǎn)接觸器 Y2 DJ 模擬量輸出顯示 Y3 O 脈沖寬度調(diào)制器 PLC 軟件設(shè)計PLC有5種編程語言，分別是順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能塊圖（FBD）、指令表（IL）和結(jié)構(gòu)文本（ST）。梯形圖和繼電器控制系統(tǒng)的電路圖相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，所以本設(shè)計的軟件設(shè)計編程就用梯形圖。觸點代表邏輯輸入條件，線圈代表邏輯輸出結(jié)果，功能塊用來表示定時器、計數(shù)器或者數(shù)學(xué)運算等指令。 直流電機調(diào)速發(fā)展趨勢主要集中在控制理論的不斷完善和控制元件水平的不斷提高兩方面。在控制元件方面，電力電子器件向集成化、模塊化、數(shù)字化方向發(fā)展，功率變換器件也出現(xiàn)了以可關(guān)斷晶閘管(GTO)為代表的第二代和以IGBT為代表的第三代，但在生產(chǎn)工藝、器件容量、工作可靠性、經(jīng)濟性方面來講還遠不如晶閘管那樣成熟、可靠，隨著第二代、第三代功率變換器件的不斷自我完善，直流電機調(diào)速系統(tǒng)的性能也會得到進一步的完善。 5 致謝 我要衷心感謝我的父母，感謝他們二十多年來對我的關(guān)心、教育和理解。本論文是在**的精心指導(dǎo)下完成的，在課題的研究過程中，給與我悉心的關(guān)懷，給我提出許多寶貴的指導(dǎo)性意見，少走了些彎路，我受益匪淺。再次表示衷心的感謝，老師們的教導(dǎo)，我將終生難忘。在論文完成的過程中，耐心的給與我各種幫助，特別是在應(yīng)用軟件上。感謝電氣工程及其自動化的所有的老師和同學(xué)們，是你們和我一起度過了4年難忘的學(xué)習(xí)