【正文】 整個(gè)掃描過程分為內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序輸出幾個(gè)階段，全過程掃描一次所需要的時(shí)間稱為掃描周期 。在通信服務(wù)階段， PLC 與一些智能模塊通信、響應(yīng)編程器鍵入的命令、更新編程器的顯示內(nèi)容等。在 PLC 處于運(yùn)行 (RUN)狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。在此階段，順序讀入所有輸入端子的通電斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對(duì)應(yīng)的映像寄存器。接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行時(shí)，輸入映像寄存器與外界隔離，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，其映象寄存器的內(nèi)容不會(huì)發(fā)生改變，只有在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令時(shí)則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入有關(guān)器件寄存器中，對(duì)每個(gè)器件而言，器件映像寄存器中所存的內(nèi)容，會(huì)隨著程序執(zhí)行過程而變化。在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通過隔離電路驅(qū)動(dòng)功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號(hào)，驅(qū) 動(dòng)外部負(fù)載。 PLC 的掃描時(shí)間取決于掃描速度和用戶程序的長短，毫秒級(jí)的掃描時(shí)間對(duì)于一般工業(yè)常是可以接受的， PLC 的響應(yīng)滯后是允許的。如選用高速 CPU，提高掃描速度，采用快速響應(yīng)模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊以及不同的中斷處理等措施減少滯后時(shí)間。對(duì)用戶來說選擇一個(gè) PLC，合理的 編制程序是縮短響應(yīng)的關(guān)鍵。 其中梯形圖語言形象直觀，類似電氣控制系統(tǒng)中繼電器控制電路圖，邏輯關(guān)系明顯；指令語句表編程語言雖然不如梯形圖編程語言直觀，但有鍵入方便的特點(diǎn)；功能圖編程語言和高級(jí)編程語言需要比較多的硬件設(shè) 備，工程當(dāng)中特殊場(chǎng)合下不是經(jīng)常用到。 梯形圖語言沿襲了繼電器控制電路的形式，梯形 圖編程語言是在電氣控制系統(tǒng)中常用的繼電器，接觸器邏輯控制基礎(chǔ)上簡化了符號(hào)演變而來的，形象，直觀、實(shí)用，電氣技術(shù)人員容易接受，是目前用的最多的一種 PLC 編程語言。相應(yīng)為“ 1”狀態(tài)，表示繼電器線圈通電或者常開接點(diǎn)閉合或者常閉接點(diǎn)斷開。梯形圖中并沒有真實(shí)的物理電流流動(dòng)，而僅僅是概念電流 (虛電流 )，或者稱假想電流。假想電流是執(zhí)行用戶程序時(shí)滿足輸出執(zhí)行條件的形象理解。 變頻器 介紹 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 控制裝置。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制 4個(gè)部分組成。 變頻調(diào)速基本原理 異步電機(jī)的 VVVF 調(diào)速系統(tǒng)一般簡稱變頻調(diào)速系統(tǒng)。 交流調(diào)速系統(tǒng)的控制量最基本上是轉(zhuǎn)矩、速度、位置，根據(jù)不同的用途適當(dāng)組合可構(gòu)成各種閉環(huán)系統(tǒng)。 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率 ： nn 00s n?? 式 (3－ 2) ）（ s???? 1pf160s)1(n n 0 式 (3－ 3) 由上式可知，異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法有如下幾種 ： 變同步轉(zhuǎn)速 n0： 變極 p、變頻 f1。 由電機(jī)學(xué)可知，轉(zhuǎn)差功率 ： pPPCuemS S 2??? 式 (3－ 4) 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 式中 Pem－ 電磁功率 ； PCu2－ 轉(zhuǎn)子銅耗。 在變頻調(diào)速領(lǐng)域，異步電機(jī)的控制方式多種多樣，但從轉(zhuǎn)矩的響應(yīng)性和過渡特性來看，變頻調(diào)速的控制方式分為以下幾種 ： (1)V壓控制 V壓控制是交流電機(jī)最簡單的一種控制方法，通過控制過程中始終保持 V 用為常數(shù)，來保證轉(zhuǎn)子磁通的恒定。這種控制方式多用于調(diào)速精度不高的場(chǎng)所。與 V用控制相比，調(diào)速精度要求較高，且系統(tǒng)容易穩(wěn)定，即能在寬廣的調(diào)速范圍 內(nèi)，將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)及效率控制在最佳狀態(tài)。 (3)矢量控制 矢量控制是一種建立在轉(zhuǎn)子磁鏈定向的基礎(chǔ)上，通過一系列的坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)電機(jī)定子電流轉(zhuǎn)矩分量和磁通分量的解藕的控制方法，可以將作為控制對(duì)象的感應(yīng)電機(jī)當(dāng)作直流電機(jī)來進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩的控制。但是其控制器的設(shè)計(jì)在某種程度上依賴于電機(jī)的參數(shù)，為了減少控制上對(duì)電機(jī)參數(shù)的敏感性，已經(jīng)提出了許多參數(shù)辨識(shí)、參數(shù)補(bǔ)償和參數(shù)自適應(yīng)方案，收到了較好的效果。由于 DTC 直接著眼于轉(zhuǎn)矩控制，對(duì)轉(zhuǎn)子參數(shù)變化表現(xiàn)為狀態(tài)干擾而非參數(shù)干擾， DTC 方法比矢量控制方法具有較高的魯棒性。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 異步電動(dòng)機(jī)用變頻器傳動(dòng)的方塊圖，如圖 3－ 5 所示，變頻器由變流器、平滑電路、逆變器、控制器四大部分組成，變流器將交流電變?yōu)橹绷麟?，平滑電路將此直流電平滑后，由逆變器將它變換為頻率可調(diào)的交流電，向電動(dòng)機(jī)提供電壓、電流和頻率。有的交 － 交變頻裝置用電抗器將輸出電流強(qiáng)制變成矩形波或階梯波，具有電流源的性質(zhì)，它也是電流源型變頻器。 電流源型變頻器一個(gè)突出的優(yōu) 點(diǎn)是當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于再生 狀態(tài)時(shí)，反饋到直流側(cè)的再生電能可以方便的回饋 到交流電網(wǎng)，不需要主回路中附加任何設(shè)備，只要利用網(wǎng)側(cè)的可逆變流器改變其輸出電壓極性即可，這種電流型變頻器有制動(dòng)發(fā)電能力，又能設(shè)置電流環(huán)提高承載能力，適合需要快速減速和調(diào)速范圍寬的場(chǎng)合，適配大功率電機(jī)，國內(nèi)單機(jī)容量可達(dá) 12021kw，國外達(dá)數(shù)萬 千瓦 級(jí)。一般的交 － 直 － 交變壓變頻裝置雖然沒有濾波電容，但供電電源的低阻抗使它具有電壓源的性質(zhì)，也屬于電壓源型變頻器。中小功率變頻器通常采用電容濾波即電壓型變頻器。 第 4 章 控制 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 提升機(jī)電控系統(tǒng)變頻器選擇 本調(diào)速控制系統(tǒng)包括 ： 三菱公司生產(chǎn)的 FX2N 系類 PLC 一套； INVT 公司的CHV190 起重專用 變頻器 一臺(tái)（外加制動(dòng)單元） ，功率為 1000kW，閉環(huán)矢量控制 。本系統(tǒng)中調(diào)速采用 PLC+D/A 模塊配合變頻器進(jìn)行，通過 PLC 輸出電壓信號(hào) (0~10V)來控制變頻器的頻率。 為了便于監(jiān)控變頻器的運(yùn)行狀態(tài)并及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)取出變頻器的異常信號(hào)送到 PLC 的輸入 模塊，以作為變頻器的事故報(bào)警信號(hào)及安全制動(dòng)。變頻電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和絕緣系統(tǒng)設(shè)計(jì)既考慮了對(duì)變頻器電源供電和寬范圍變頻調(diào)速的適應(yīng)能力，又體現(xiàn)了過載能力大、機(jī)械強(qiáng)度高的特點(diǎn)。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第 5 章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 控制程序流程圖 系統(tǒng)控 制程序流程圖如圖 5－ 1 所示。 開 始程 序 初 始 化自 檢初 始 位 置 檢測(cè) 完 成 ？正 常 ？開 車 ？封 鎖 輸 出聲 光 報(bào) 警故 障 處 理進(jìn) 入 初 始 狀 態(tài)速 度 控 制程 序松 繩 ？過 載 ？過 卷 ？停 止 ？結(jié) 束 ？報(bào) 警 回 路 動(dòng) 作安 全 回 路 動(dòng) 作安 全 回 路 動(dòng) 作NYNNYYYNNNYYN超 速 ？安 全 回 路 動(dòng) 作NYY 圖 5－ 1 控制程序流程圖 系統(tǒng)開機(jī)運(yùn)行， PLC 首先進(jìn)行初始化， 接著完成自檢及提升機(jī)初始位置顯示，當(dāng)收到開車指令時(shí)， PLC 轉(zhuǎn)入速度給定控制，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中， 當(dāng) PLC 接收到來自接近開關(guān)或變頻器故障等外部控制信號(hào)時(shí)， PLC 控制程序轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷處理程序處，完成過卷、過載、松繩等保護(hù)及提升機(jī)位置、速度監(jiān)控、變頻器故障監(jiān)控等。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 系統(tǒng)控制程序梯形圖 系統(tǒng)控制程序梯形圖如圖 5－ 2 所示： Y 0Y 3Y 2X 1 X 1 5 X 2X 1 3X 1 4Y 2Y 3Y 0 Y 1 1Y 2Y 4X 1 0X 1 0X 6Y 4Y 5X 1 1 X 7 Y 4X 1 1Y 5Y 5T 0K 1 0 0 0T 0Y 7Y 8Y 6M O V K 0 D 1 0 0A D D D 1 0 0 K 8 0 D 1 0 0C M P K 4 0 0 0 D 1 0 0 M 1 0M O V D 1 0 0 K 4 M 1 0 0Y 6Y 7 M 1 0 0T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1Y 6變 頻 器 通 電工 頻Y 2Y 6變 頻正 轉(zhuǎn)反 轉(zhuǎn)速 度 輸 出加 速 時(shí) 間 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 T 5K 1 0 0 0 0T 5Y 1 0Y 6M O V K 4 0 0 0D 1 1 0A D D D 1 1 0 K 8 0 D 1 1 0C M P K 0D 1 1 0 M 1 1M O V D 1 1 0 K 4 M 1 0 0Y 6Y 1 0 M 1 0 0T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1Y 6D C N T C 2 5 1 K 1 0 0 0 0 0 0D M O V C 2 5 1 D 1 2 0Y 1 1X 3 X 4 X 5Y 1 2X 1 2X 0Y 1 3X 1故 障 輸 出復(fù) 位 輸 出安 全 制 動(dòng)旋 轉(zhuǎn) 編 碼 器 測(cè) 速減 速 時(shí) 間 圖 5－ 2 系統(tǒng)梯形圖 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 第 6 章 人機(jī)交互界面 觸摸屏概述 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，在 90年代初，出現(xiàn)了一種新的人機(jī)交互技術(shù)－ 觸摸屏技術(shù)。 觸摸屏是一種最直觀的操作設(shè)備，只要觸摸屏幕上的圖形對(duì)象，計(jì)算機(jī)便會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的操作。觸摸屏具有方便直觀、圖像清晰、堅(jiān)固耐用和節(jié)省空間等優(yōu)點(diǎn)。 觸摸屏系統(tǒng)一般包括兩個(gè)部分：觸摸屏控制器和觸 摸檢測(cè)裝置。觸摸檢測(cè)裝置安裝在顯示器的顯示表面，用于檢測(cè)用戶的觸摸位置，再將該處的信息傳送給觸摸屏控制器。 觸摸屏在工業(yè)控制中的應(yīng)用 PLC是一種以微處理器為基礎(chǔ)的通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，具有體積小、功能強(qiáng) 、程序設(shè)計(jì)簡單、維護(hù)方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，特別適于在惡劣的工業(yè)環(huán)境使用，被稱為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱之一。它們用來顯示控制器的 I/O 狀態(tài)及各種系統(tǒng)信息，接收并執(zhí)行操作人員發(fā)出的各種命令。 觸摸屏的按鍵在屏幕上，總的面積小，每個(gè)畫面可以設(shè)置不同的按鍵，每個(gè)按鍵的意義可由用戶設(shè)置，使用直觀方便，可以在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下使用，在工業(yè)控制 中得到廣泛的應(yīng)用。過去的操作界面需要熟練的操作員才能操作，而且操作困難。使用觸摸屏還可以使機(jī)器的配線標(biāo)準(zhǔn)化、簡單化，用畫面上的按鈕和指示燈等代替相應(yīng)的硬件元件，減少 PLC 所需的 I/O 點(diǎn)數(shù)，降低系統(tǒng)的成本。 PWS－ 3261觸 屏 簡介 DELTA 公司 生產(chǎn) 的 PWS3261 觸屏式彩色 HMI 是免維護(hù)型工業(yè)級(jí)可編程終端，適合于在惡劣的工業(yè)環(huán)境下使用。操作人員可在觸摸屏上實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的過程控制，操作簡便易學(xué)，方便直觀。輸入給觸摸屏 的數(shù)據(jù)可以傳遞給 PLC，省去了大量現(xiàn)場(chǎng)的硬件按鈕開關(guān)、數(shù)字設(shè)定等易損器件，大大提高了系統(tǒng)的可靠性，使系統(tǒng)盡可能地工作于最佳狀態(tài)。RS－ 485 的 PL