基于PLC的直流電機調(diào)速系統(tǒng)設計

1、 *學院畢業(yè)設計基于PLC的直流電機調(diào)速系統(tǒng)設計學 生： 學 號：專 業(yè)： 班 級：指導教師： *學院自動化與電子信息學院*年摘 要 設計選用日本三菱公司FX2N-16MT基本單元和FX2N-4AD，F(xiàn)X2N-2DA 模擬量輸/輸出擴展模塊，并利用其功能指令設計的直流脈寬雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，實現(xiàn)了調(diào)速過程速度快、精度高,控制系統(tǒng)的參數(shù)便于調(diào)試和高工作可靠性，通過給定的調(diào)速系統(tǒng)硬件配置和梯形圖，經(jīng)模擬調(diào)試輸出信號驗證了各項指標均滿足調(diào)速系統(tǒng)的要求。關鍵詞：PLC；調(diào)速系統(tǒng)；應用ABSTRACT The double closed-loop DC PWM speed system of direct

2、motor uses the FX2N-16MT basic unit of Japanese Mitsubishi company and FX2N-4ADs, FX2N-2DA emulation input/ output expanding mold , making use of its function instruction. It realizes fast adjust mend of the speed course , high precision, which make it easy to debug control procedure and work reliab

3、le, which is a development direction in the industrial control. Hardware disposition and ladder chart are given in this text. It can be adjusted by emulation and various index signs of output signal all satisfy the requirements of the adjust system.Key words：PLC；Adjusting Speed System；Application 目錄

4、1.1 直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展史概述11.2 可編程控制器PLC21.2.1 PLC的發(fā)展概述21.2.2 PLC的特點31.3 選題背景及論文主要內(nèi)容41.3.1 選題背景41.3.2 論文的主要內(nèi)容4第 2 章 直流調(diào)速系統(tǒng)62.1 調(diào)速系統(tǒng)的性能指標62.1.1 穩(wěn)態(tài)性能指標72.1.2 動態(tài)指標82.2 PWM直流調(diào)速系統(tǒng)102.2.1 直流電動機的PWM控制原理102.2.2 PWM直流調(diào)速系統(tǒng)的組成112.2.3 PWM調(diào)速系統(tǒng)的主要參數(shù)172.3 雙閉環(huán)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)192.3.1 電流、轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)192.3.2 設計中的調(diào)節(jié)器計算212.3.3 雙閉環(huán)脈寬調(diào)速系統(tǒng)的起動過程25

5、第 3 章 現(xiàn)代PLC控制技術273.1 PLC的組成和分類273.2 PLC的工作原理273.3 PLC電機控制系統(tǒng)設計的基本內(nèi)容和步驟293.3.1 PLC的硬件設計的一般步驟293.3.2 PLC軟件設計的一般步驟303.3.3 設計中用到的模塊31第 4 章 基于PLC的直流電機調(diào)速系統(tǒng)設計334.1 設計任務334.2 脈寬調(diào)制系統(tǒng)特有部分設計334.3 PLC硬件設計354.4 PLC 軟件設計37結束語39致謝40參考文獻（主要及公開發(fā)表的文獻）41附錄43 第 1 章 引 言傳統(tǒng)直流電動機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)采用的是繼電器控制，加PI 調(diào)節(jié)器及校正裝置，實現(xiàn)控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行。但由于繼

6、電器，集成運算放大器，電氣元件的老化易出故障而損壞，而且結線復雜，使其工作可靠性較差。采用 PLC 設計的直流電動機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)能有效地克服上述缺點，并且具有結構簡單，調(diào)試修改參數(shù)方便，工作可靠，性能價格比較高的優(yōu)點。同時，PLC 控制的直流電動機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)字化控制1314。1.1 直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展史概述電機調(diào)速的發(fā)展與電力電子技術的發(fā)展是不可分離的，電機調(diào)速和電力電子技術相互結合，相互促進，實現(xiàn)了現(xiàn)代的電氣傳動控制：一弱點檢測、判斷并發(fā)出控制信息，用強電來執(zhí)行控制的使命。從這個角度上看，可以說，現(xiàn)代電氣控制技術是強電與弱點相結合的技術。早期的電機控制只是利用電器來控制電動機的

7、啟動、制動、正反轉(zhuǎn)和分級調(diào)速。隨著技術的進步，生產(chǎn)工藝對電機控制提出了越來越高的要求，諸如精確穩(wěn)定的運行速度、無極調(diào)速、快速反向、準確定位等等。直流電機變壓和弱磁調(diào)速可以比較好的滿足這些要求，于是誕生了旋轉(zhuǎn)變流機組供電的直流調(diào)速系（Ward-Leonard系統(tǒng)），簡稱G-M系統(tǒng)。對調(diào)速性能要求再高時，則引入電機型放大器、磁放大器、電子放大器等放大裝置進行反饋控制。到上世紀五十年代，機組供電直流調(diào)速系統(tǒng)的控制技術發(fā)展到了巔峰的階段，也正是它的缺點暴露的最充分的時候：它的設備多、體積大、費用高、效率低、安裝須地基、運行有噪音、維修不方便等等日益稱為生產(chǎn)上的負擔。為了解決這些矛盾，人們開始采用水銀整

8、流器和閘流管等靜止變流裝置來代替旋轉(zhuǎn)變流機組，形成所謂的離子傳動控制系統(tǒng)。1957年，可控的半導體器件-晶閘管問世，由它組成的靜止式可控整流裝置無論在運行性能上還是在可靠性上都具有明顯的優(yōu)勢，60年代成了晶閘管的時代，這種靜止式變流裝置供電的直流調(diào)速系統(tǒng)稱為晶閘管-電動機調(diào)速系統(tǒng)（簡稱V-M系統(tǒng)）。70年代以來，國際上電力電子技術突飛猛進，推出了新一代的開和關都能控制的“全控式”電力電子器件，如門極可關斷晶閘管（GTO）、大功率晶體管（GTR）、場效應晶閘管（P-MOSFET）等，自從全控型電力電子器件問世以后，就出現(xiàn)了采用脈沖寬度調(diào)制的高頻開關控制方式，形成了脈寬調(diào)制變換器-直流電動機調(diào)速系

9、統(tǒng)，簡稱直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，或直流PWM調(diào)速系統(tǒng)13510。1.2 可編程控制器PLC 可編程序控制器的英文為Programmable Controller，在二十實際七十至八十年代一直簡稱為PC。由于到90年代，個人計算機發(fā)展起來，也簡稱為PC；加之可編程序的概念所涵蓋的范圍太大，所以美國AB公司首次將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器（PLC，Programmable Logic Controller），為了方便，仍簡稱PLC為可編程序控制器615。1.2.1 PLC的發(fā)展概述 1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電器控制裝置的要求，第二年美國數(shù)字公司研制出了第一土改可編程序控制

10、器，滿足了GM公司裝配線的要求。隨著集成電路技術和計算機技術的發(fā)展，現(xiàn)在已有第五代PLC產(chǎn)品了。在八十年代至九十年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為3040%。由于 PLC人機聯(lián)系處理模擬能力和網(wǎng)絡方面功能的進步，擠占了一部分DCS的市場（過程控制）并逐漸壟斷了污水處理等行業(yè)，但是由于工業(yè)PC（IPC）的出現(xiàn)，特別是近年來現(xiàn)場總線技術的發(fā)展，IPC和FCS也擠占了一部分PLC市場，所以近年來PLC增長速度總的說是漸緩。目前全世界有200多廠家生產(chǎn) 300多品種PLC產(chǎn)品，主要應用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化學/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/

11、造紙（11.3%）等行業(yè)。我國市場上流行的有如下幾家PLC產(chǎn)品：施耐德公司，包括早期天津儀表廠引進莫迪康公司的產(chǎn)品，目前有Quantum、Premium、Momentum等產(chǎn)品；羅克韋爾公司（包括AB公司）PLC產(chǎn)品，目前有SLC、Micro Logix、Control Logix等產(chǎn)品；西門子公司的產(chǎn)品，目前有SIMATIC S7-400/300/200系列產(chǎn)品；GE公司的產(chǎn)品；日本歐姆龍、三菱、富士、松下等公司產(chǎn)品6。1.2.2 PLC的特點1. 編程方法簡單易學 梯形圖是使用最多的PLC編程語言，其電路符號和表達方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象可觀，易學易懂，熟悉繼電器電路圖的

12、電氣技術人員只要花幾天時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序617。2. 可靠性高，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可

13、以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。3. 配套齊全，功能完善，適用性強 PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。4. 易學易用，深受工程技術人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企

14、業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。5. 系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造 PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 6. 體積小，重量輕，能耗低 以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小

15、于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。1.3 選題背景及論文主要內(nèi)容1.3.1 選題背景在現(xiàn)代工業(yè)中，為了實現(xiàn)各種生產(chǎn)工藝過程的要求，需要采用各種各樣的生產(chǎn)機械，這些生產(chǎn)機械大多采用電動機拖動。多數(shù)生產(chǎn)機械的任務是將電能轉(zhuǎn)換為機械能，以機械運動的形式來完成各種工藝要求。隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展，各種生產(chǎn)機械根據(jù)其工藝特點，對生產(chǎn)機械和拖動的電動機也不斷提出各種不同的要求，有的要求電動機能迅速啟動、制動和反轉(zhuǎn)；有的要求多臺電動機之間的轉(zhuǎn)速按一定得比例協(xié)調(diào)運動；有的要求電動機達到極慢的穩(wěn)速運動；有的要求電動機啟、制動平穩(wěn)，并能準確地

16、停止在給定的位置。上述這些不通的工業(yè)要求，都是靠電動機及其控制系統(tǒng)和機械傳動裝置實現(xiàn)的?？梢姼鞣N拖動系統(tǒng)都是通過控制轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)的，因直流電動機具有良好的起、制動性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速的特點，故被廣泛的應用在需要調(diào)速或快速正方向的電力拖動領域中1。鑒于以上原因，本文對直流拖動控制系統(tǒng)進行研究，并對系統(tǒng)進行改造和升級。從直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能來講，具有一定得意義。1.3.2 論文的主要內(nèi)容本文是設計一個基于PLC的控制電路為電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)、主電路為雙極性可逆H形直流脈寬調(diào)速的可逆直流調(diào)速系統(tǒng)。采用專用集成驅(qū)動電路，本設計選用湯姆森公司的UAA4002型產(chǎn)品。對直流電機調(diào)速系統(tǒng)進行了研究和設

17、計，具體做了以下的工作：1. 對雙閉環(huán)控制的PWM直流調(diào)速系統(tǒng)進行了理論研究。2. 對現(xiàn)代PLC控制技術進行了研究。3. 采用visio 2003 軟件對相關電路進行設計、繪制。4. 對調(diào)速系統(tǒng)的PLC控制部分進行設計。第 2 章 直流調(diào)速系統(tǒng) 人為機械特性方程式為：式中，UN、N額定電樞電壓、額定磁通量；Ke、Kt與電機有關的常數(shù)；Rad、Ra電樞外加電阻、電樞內(nèi)電阻；n0、n載轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速降；T周期。 可得，當分別改變UN、N和Rad時，可以得到不同的轉(zhuǎn)速!，從而實現(xiàn)對速度的調(diào)節(jié)。由于=F(If),當改變勵磁電流If時，可以改變磁通量的大小，從而達到改變磁通調(diào)速的目的。但由于勵磁線圈發(fā)熱和電

18、動機磁飽和的限制，電動機的勵磁電流If和磁通量只能在低于其額定值的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，故只能弱磁調(diào)速。而對于調(diào)節(jié)電樞外加電阻Rad時，會使機械特性變軟，導致電機帶負載能力減弱。特性，通過改變電樞電壓調(diào)節(jié)直流電機速度的方法被廣泛采用。改變電樞電壓可通過多種途徑實現(xiàn)，如利用晶閘管供電速度控制系統(tǒng)、大功率晶體管速度控制系統(tǒng)、直流發(fā)電機供電速度控制系統(tǒng)及晶體管直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)等13。2.1 調(diào)速系統(tǒng)的性能指標 一臺需要轉(zhuǎn)速控制的設備，其生產(chǎn)工藝對控制性能都有一定的要求，例如本文設計的調(diào)試系統(tǒng)要求穩(wěn)態(tài)無靜差，動態(tài)過渡過程時間ts0.1s,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%。所有這些要求，

19、都可以轉(zhuǎn)化成運動控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)指標，作為設計系統(tǒng)時的依據(jù)。 各種生產(chǎn)機械對調(diào)速系統(tǒng)提出了不同的轉(zhuǎn)速控制要求，歸納起來有以下三個方面13： （1）調(diào)速。在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，分檔（有級）地或者平滑（無級）地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。 （2）穩(wěn)速。以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定地運行，不因各種可能的外來干擾（如負載變化、電網(wǎng)電壓波動等）而產(chǎn)生過大的轉(zhuǎn)速波動，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。 （3）加、減速控制。對頻繁起、制動的設備要求盡快地加、減速，縮短起、制動時間，以提高生產(chǎn)率；對不宜經(jīng)受劇烈速度變化的生產(chǎn)機械，則要求起、制動盡量平穩(wěn)。 以上三個方面有時都須具備，有時只要求其中一項或兩項，其中有些方面之間可能還

20、是相互矛盾的。為了定量地分析問題，一般規(guī)定幾種性能指標，以便衡量一個調(diào)速系統(tǒng)的性能。2.1.1 穩(wěn)態(tài)性能指標運動控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行時的性能指標稱為穩(wěn)態(tài)指標，又稱靜態(tài)指標。例如，調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時調(diào)速范圍和靜差率，位置隨動系統(tǒng)的定位精度和速度跟蹤精度，張力控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)張力誤差等等。下面我們具體分析調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)指標135。 （1）調(diào)速范圍D 生產(chǎn)機械要求電動機能達到的最高轉(zhuǎn)速nmax和最低轉(zhuǎn)速nmin之比稱為調(diào)速范圍，用字母D表示，即 其中nmax和nmin一般指額定負載時的轉(zhuǎn)速，對于少數(shù)負載很輕的機械，例如精密磨床，也可以用實際負載的轉(zhuǎn)速。在設計調(diào)速系統(tǒng)時，通常視nmax為電動機的額定轉(zhuǎn)速nn

21、om。 （2）靜差率S 當系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運行時，負載由理想空載變到額定負載時所對應的轉(zhuǎn)速降落nnom與理想空載轉(zhuǎn)速n0稱為靜差率S，即 顯然，靜差率表示調(diào)速系統(tǒng)在負載變化下轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定程度，它和機械特性的硬度有關，特性越硬，靜差率越小，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定程度就越高。由此可見，調(diào)速范圍和靜差率這兩項指標并不是孤立的，必須同時提高才有意義。2.1.2 動態(tài)指標運動控制系統(tǒng)在過渡過程中的性能指標稱為動態(tài)指標，動態(tài)指標包括跟隨性能指標和抗擾性能指標兩類13。 （1）跟隨性能指標 在給定信號（或稱參考輸入信號）R（t）的作用下，系統(tǒng)輸出量C（t）的變化情況用跟隨性能指標來描述。對于不同變化方式的給定信號，其輸出

22、響應不一樣。通常，跟隨性能指標是在初始條件為零的情況下，以系統(tǒng)對單位階躍輸入信號的輸出響應（稱為單位階躍響應）為依據(jù)提出的，如圖2-1所示。具體的跟隨性指標有下述幾項： 圖 2-1 隨性能指標的單位階躍響應曲線1.上升時間tr 單位階躍響應曲線從零起第一次上升到穩(wěn)態(tài)值所需的時間稱為上升時間，它表示動態(tài)響應的快速性。2.超調(diào)量 動態(tài)過程中，輸出量超過輸出穩(wěn)態(tài)值的最大偏差與穩(wěn)態(tài)值之比，用百分數(shù)表示，叫做超調(diào)量，即 超調(diào)量用來說明系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性，超調(diào)量越小，說明系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性越好，即動態(tài)響應比較平穩(wěn)。3.調(diào)節(jié)時間ts 調(diào)節(jié)時間又稱過渡過程時間，它衡量系統(tǒng)整個動態(tài)響應過程的快慢。原則上它應該是系統(tǒng)

23、從給定信號階躍變化起，到輸出量完全穩(wěn)定下來為止的時間，對于線性控制系統(tǒng)，理論上要到才真正穩(wěn)定。實際應用中，一般將單位階躍響應曲線衰減到與穩(wěn)態(tài)值的誤差進入并且不再超出允許誤差帶（通常取穩(wěn)態(tài)值的±5%或±2%）所需的最小時間定義為調(diào)節(jié)時間。（2） 抗擾性能指標 圖 2-2 突加擾動的動態(tài)過程和抗擾性能指標1動態(tài)降落Cmax%系統(tǒng)穩(wěn)定運行時，突加一個約定的標準的負擾動量，在過渡過程中所引起的輸出量最大降落值Cmax叫做動態(tài)降落，用輸出量原穩(wěn)態(tài)值C1的百分數(shù)來表示。輸出量在動態(tài)降落后逐漸恢復，達到新的穩(wěn)態(tài)值C2（C1- C2)是系統(tǒng)在該擾動作用下的穩(wěn)態(tài)降落。2恢復時間tv從階躍擾動

24、作用開始，到輸出量基本上恢復穩(wěn)態(tài)，距新穩(wěn)態(tài)值C2之差進入某基準量Cb的±5%（或±2%）范圍之內(nèi)所需的時間，定義為恢復時間tv，其中Cb稱為抗擾指標中輸出量的基準值。調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)指標以抗擾性能為主，而隨動系統(tǒng)指標則以跟隨性能為主。2.2 PWM直流調(diào)速系統(tǒng)2.2.1 直流電動機的PWM控制原理制調(diào)速系統(tǒng)的主電路采用脈寬調(diào)制式變換器，簡稱PWM變換器。圖2-3是脈寬調(diào)制型調(diào)速系統(tǒng)原理圖和波形圖。開關VT表示脈寬調(diào)制器，調(diào)速系統(tǒng)的外加電源Us，為固定的直流電壓，當開關VT閉合時，直流電流經(jīng)過VT給電動機M供電；開關VT斷開時，直流電源供給M的電流被切斷，M的儲能經(jīng)二極管VD續(xù)

25、流，電樞兩端電壓接近為零。如果開關VT按照某固定頻率開閉而改變周期內(nèi)的接通時間時，控制脈沖寬度相應改變，從而改變了電動機兩端平均電壓，達到調(diào)速目的1212。 圖 2-3（a) 原理圖 （b) 波形圖2.2.2 PWM直流調(diào)速系統(tǒng)的組成由GTR構成的脈寬調(diào)速系統(tǒng)的組成如下圖2-41212，其中GM為三角波振蕩器，UPW 為脈寬調(diào)制器， GD為基極驅(qū)動器, PWM為脈寬調(diào)制變換器，F(xiàn)A為瞬時動作的限流保護環(huán)節(jié)。電動機M的轉(zhuǎn)速n由測速發(fā)電機TG測量，速度反饋信號Un 與速度給定電壓Um* 同時加在速度調(diào)節(jié)器ASR的輸入端，構成調(diào)速系統(tǒng)的速度外環(huán)。電動機的電樞電流Ia 由電流傳感器TA檢測，其輸出電壓

26、Ui 與速度調(diào)節(jié)器輸出電壓Ui*同時加到電流調(diào)節(jié)器ACR 的輸入端，構成調(diào)速系統(tǒng)的電流內(nèi)環(huán)。 圖 2-4 雙閉環(huán)控制的脈寬調(diào)速系統(tǒng)原理框圖（1） 鋸齒波發(fā)生器，如圖2-5，它是由兩個運算放大器組成，它們形成自激震蕩，A1輸出正負對稱的方波脈沖，A2輸出鋸齒波。這種鋸齒波發(fā)生器線性度好，調(diào)整簡便，在工程中應用廣泛，其震蕩頻率為4 (2-1)式中，為電位器RP的分壓系數(shù)。圖2-5 鋸齒波發(fā)生器（二）脈寬調(diào)制器4這是最關鍵的部件，它是將輸入直流控制信號轉(zhuǎn)換成為與之成比例的方波電壓信號，以便對電力晶體管進行控制，從而得到希望的方波輸出電壓。實現(xiàn)上述電壓脈寬變換功能的環(huán)節(jié)稱為脈沖寬度調(diào)制器，簡稱脈寬調(diào)制

27、器。 圖2-6 脈寬調(diào)制器圖2-6為脈寬調(diào)制器的原理圖，它是一個電壓-脈寬變換電路，由ACR輸出的控制電壓Uc進行控制，其輸出電壓的脈沖寬度與Uc成正比。運算放大器A3工作在開環(huán)狀態(tài)，它能輸出正、負的飽和電壓。它的輸入端有三個信號，除Uc外，還有調(diào)制信號Ua（也就是圖2-5的Uo2）和偏移電壓Ub。控制電壓Uc的極性與幅值隨時可變，與Uo2相減，從而在運算放大器A3的輸出端得到周期不變、脈沖寬度可變的調(diào)制輸出電壓Upwm。為了在Uc=0時電壓比較器的輸出端得到正、負半周期脈沖寬度相等的調(diào)制輸出電壓Upwm；另一個輸入信號端是加一負的偏移電壓Ub，其值為這時Upwm如圖2-7a所示。當Uc>

28、;0時，使輸入端合成電壓為正的寬度增大，即鋸齒波過零的時間提前，經(jīng)比較器倒相后，在輸出端得到正半波比負半波窄的調(diào)制輸出電壓（圖2-7b）。當Uc<0時，輸入端合成電壓被降低，正的寬度減小，鋸齒波過零時間后移，經(jīng)倒相，得到正半波比負半波寬的輸出信號（圖2-7c）。 圖 2-7 鋸齒波脈寬調(diào)制波形圖 （二）基極驅(qū)動電路4211脈寬調(diào)制器輸出的脈沖信號經(jīng)過信號分配和邏輯延時后，送給基極驅(qū)動電路作功率放大，以驅(qū)動主電路的電力晶體管，每個晶體管應有獨立的基極驅(qū)動電路。為了確保晶體管在開通時能迅速達到飽和導通，關斷時能迅速截止，正確設計基極驅(qū)動電路時非常重要的?；鶚O驅(qū)動電路有多種，下面介紹一種集成電

29、路，它可以使電力晶體管具有多種自保護功能，且保證電力晶體管運行于參數(shù)最優(yōu)的條件下。大規(guī)模集成電路UAA4002是為一塑封16引線雙列直插式集成電路，是由法國湯姆森半導體公司研制和生產(chǎn)。其端子排列與原理圖如圖2-8所示。 圖 2-8 UAA4002模塊14腳：接正電源；2腳：接負電源；9腳：接零，提供參考的電位；5腳：輸入端；3腳：封鎖端，高電位時完全封鎖輸出信號，零電位時選擇電位輸入；16腳：經(jīng)一小電阻RB接被驅(qū)動功率晶體管基極，輸出正向驅(qū)動電流IB1；1腳：經(jīng)一小電感L接驅(qū)動功率晶體管基極，輸出反向基極關斷電流IB2;15腳（V+）：是UAA4002輸出級電源輸入端，經(jīng)一外接電阻接到正電源V

30、CC；7腳：最小導通時間整定值。它經(jīng)一電阻RT接零，從而整定tonmin，在112µs間調(diào)節(jié)。 為了使開關輔助網(wǎng)絡中的電容充分放電，邏輯處理器的輸出脈沖有一最小的寬度，這個最小導通時間必須至少是RCD網(wǎng)絡時間常數(shù)的四倍。 tonmin保護是最高優(yōu)先保護，在tonmin內(nèi)無任何其它保護能中止導通tonmin保護功能不能舍棄不用。8腳:最大導通時間整定端。它經(jīng)一電容CT接地。tonmax保是一重要保護。11腳:退飽和保護闡值整定端。它經(jīng)一電阻RSD接零，從而整定退飽和保護閡值；12腳:功率晶體管集電極電流限制端。電流信號輸入為負，絕對值>0. 2V時，過流保護動作。若封鎖該功能，1

31、2腳直接接地；13腳:通過抗飽和二極管接被驅(qū)動晶體管的集電極。起到抗飽和作用。（三）脈寬調(diào)制變換器134510 可逆PWM變換器主電路的結構有H型，T型等類型，本論文主要討論的是常用的H型變換器，它是由4個電力晶體管和4個續(xù)流二極管組成的橋式電路。H型變頻器在控制方式上分雙極式、單極式和受限單級式三種。這里著重分析雙極式H型PWM變換器。 圖 2-9 H 型雙極性可逆PWM變換器 H型PWM變換器的開關器件分為VT1， VT4和VT2， VT3兩組進行通、斷控制。組內(nèi)兩器件VTl，VT4同時導通或關斷，兩組間的器件VTI， VT4和VT2，VT3則是交替的導通和關斷，其柵極驅(qū)動信號規(guī)律為ub1

32、 =ub4，ub2=ub3=-ub1。工作狀態(tài)與波形如下： (a) 正向運行，如圖2-10所示 第1階段，當電機工作在輕載情況下，在0t<ton期間，ubl ，ub4為正，VT1和VT4導通；ub2 、 ub3為負，VT2和VT3截止。電樞電流ia沿回路1(經(jīng)VTl和VT4)流通，電動機兩端電壓UAB=+US。 第2階段，在ton t < T期間，ubl 、ub4為負，VTI和VT4截止；ub2 、ub3為正，在電樞電感La的作用下，電樞電流沿回路2(經(jīng)VD2和VD3 )流通，電動機兩端電壓UAB= -US 。 (b) 反向運行，如圖2-11所示 第1階段，在0t<ton期間

33、，ub2 、ub3為負，VT2和VT3截止，VD1， VD4續(xù)流，并鉗位使VT1和VT4截止。電樞電流-id沿回路4(經(jīng)VD4和VD1)流通，電動機兩端電壓UAB = +US。 第2階段，在ton t < T期間，ub2 、 ub3為正，VT2和VT3導通，ubl 、ub4為負，使VTl和VT4保持截止。電樞電流-id沿回路3(經(jīng)VT2和VT3)流通，電動機兩端電壓UAB = +US 圖 2-10 正向電動運行時電壓、電流波形 圖 2-11 反向電動運行時電壓、電流波形 雙極式控制方式是指在一個PWM周期里，電機電樞的電壓極性呈正負變化。因此其平均電壓Ud計算公式為：式中a一ton/T為

34、PWM波形的占空比；由上式可知，電樞繞組所受的平均電壓取決于占空比的大小，當=0時，Ud=Us，電動機反行，且速度最大；當=1時，Ud=Us，電動機正行，且速度最大;當a=1/2時，Ud = 0，電動機不動。但電樞兩端的瞬時電壓和流過電樞的瞬時電流都不為零，而是交變的。這個交變電流的平均值為零，不產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩，徒然增加了電動機的損耗，當然是不利的。但是這個交變電流使電動機產(chǎn)生高頻微振，可以消除電動機正、反向切換時的靜摩擦死區(qū)，起著所謂“動力潤滑”的作用，有利于快速切換。 雙極式可逆PWM變換器的優(yōu)點是:電流一定連續(xù)，可以使電動機實現(xiàn)四象限動行;電動機停止時的微振交變電流可以消除靜摩擦死區(qū);低速

35、時由于每個電力電子器件的驅(qū)動脈沖仍較寬而有利于保證器件的可靠導通;低速平穩(wěn)性好，可達到很寬的調(diào)速范圍。雙極式可逆PWM變換器存在如下缺點:在工作過程中，四個電力電子器件可能都處于開關狀態(tài)，開關損耗大，而且容易發(fā)生上、下兩只電力電子器件直通的事故，為了防止直通，在上下橋臂的驅(qū)動脈沖之間，應設置邏輯延時。 2.2.3 PWM調(diào)速系統(tǒng)的主要參數(shù) 采用電力晶體管的PWM調(diào)速系統(tǒng)不同于其它直流調(diào)速系統(tǒng)的特殊問題主要有：1.電流與轉(zhuǎn)速的脈動量計算；2.UPW和PWM變換器的傳遞函數(shù)；3.電力晶體管的安全區(qū)與緩沖電路；4.電力晶體管的開關過程，開關損耗及最佳開關頻率；5.泵升電壓限制等。針對上面的問題就涉及

36、到以下的參數(shù)2。1. 對不可逆和單極式可逆PWM調(diào)速系統(tǒng)在電流連續(xù)情況下的電流脈動與轉(zhuǎn)速脈動進行分析，得到 (2-2) （2-3）當=0.5時，脈動量達最大 (2-4) (2-5) 對雙極式可逆PWM調(diào)速系統(tǒng)在電流連續(xù)情況下的電流脈動與轉(zhuǎn)速脈動進行分析，得到 (2-6) (2-7) (2-8)2. 脈寬調(diào)制器和PWM變換器合起來可以看成是一個滯后環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)在滿足時，可近似為 (2-9)求出脈寬調(diào)制變換器的傳遞函數(shù)后，便可畫出雙閉環(huán)脈寬調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結構圖8。如圖2-12所示。 圖 2-12 雙閉環(huán)脈寬調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結構圖 3.分析PWM變換器中電力晶體管的開關過程，并對各種負載下的開關損

37、耗進行計算，從而得出總損耗最小的最佳開關頻率。對單級式變換器有 (2-9)對雙極式有 (2-10)兩式中2.3 雙閉環(huán)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)一般地, 靜態(tài)性能較好的調(diào)速系統(tǒng)都采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制方案, 脈寬調(diào)速系統(tǒng)也不例外。脈寬調(diào)制變換器-直流電動機調(diào)速系統(tǒng)，簡稱直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，或直流PWM調(diào)速系統(tǒng)，PWM在很多方面有較大優(yōu)越性13：（1）主電路線路簡單，需用的功率器件少。（2）開關頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機損耗及發(fā)熱都較小。（3）低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬，可達1：10000左右。（4）若與快速響應的電動機配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應快，動態(tài)抗繞能力強。（5）功率開關器件工作

38、在開關狀態(tài)，導通損耗小，當開關頻率適當時，開關損耗也不大，因而裝置效率高。（6）直流電源采用不控整流時，電網(wǎng)功率因素比相控整流器高。2.3.1 電流、轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)根據(jù)自動控制原理，轉(zhuǎn)速反饋控制的閉環(huán)系統(tǒng)是按被調(diào)量的偏差進行控制的系統(tǒng)，只要被調(diào)量出現(xiàn)偏差，它就會自動產(chǎn)生糾正偏差的作用。轉(zhuǎn)速降落整是由負載引起的轉(zhuǎn)速偏差，因此，閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)應該減少轉(zhuǎn)速降落137。直流電動機全電壓啟動時，如果沒有限流措施，會產(chǎn)生很大的沖擊電流，這不僅對電動機不利，對過載能力低的電力電子器件來說也不利。采用轉(zhuǎn)速負反饋的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)突然加上負載電壓時，由于慣性，轉(zhuǎn)速不可能立即建立起來，反饋電壓仍為零。而且有些生產(chǎn)機械的電

39、動機可能會出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)情況，由于閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性很硬，若無限流環(huán)節(jié)，電流將遠遠超過允許值。如果只依靠過流繼電器或熔斷器保護，一過載就跳閘，也會給工作帶來不便。所以系統(tǒng)中必須有自動限制電樞電流的環(huán)節(jié)。根據(jù)反饋控制原理，要維持哪個物理量基本保持不變，就應該引入哪個物理量的負反饋。所以引入電流負反饋就能保持電流基本不變，使它不超過允許值。但是這種作用只應在上述的啟動和堵轉(zhuǎn)時存在，在正常運行是取消，讓電流自由地隨著負載增減，這種當電流大到一定程度時才出現(xiàn)的電流負反饋，叫做電流截止負反饋，簡稱截流反饋。為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋分別起作用，應該在系統(tǒng)中設置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負反

40、饋和電流負反饋，二者之間實行嵌套（或串級）聯(lián)接，把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制脈寬調(diào)速器。從閉環(huán)結構上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)，轉(zhuǎn)速環(huán)在外面，稱作外環(huán)1。綜上所述，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器在直流調(diào)速系統(tǒng)中的作用可分別歸納如下1：1. 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用1） 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)試系統(tǒng)的主導調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速n很快地跟隨給定電壓Un*變化，穩(wěn)態(tài)時可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用PI調(diào)節(jié)器，則可實現(xiàn)無靜差。2）對負載變化起抗擾作用。3）其輸出限幅值決定電動機允許的最大電流。2.電流調(diào)節(jié)器的作用1）作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在轉(zhuǎn)速外環(huán)的調(diào)節(jié)過程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓Ui*(

41、即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量)變化。2) 對電網(wǎng)電壓的波動起及時抗擾的作用。3）在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中，保證獲得電動機允許的最大電流，從而加快動態(tài)過程。4）當電動機過載甚至堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，起快速的自動保護作用。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動恢復正常。這個作用對系統(tǒng)的可靠運行來說是十分重要的。 2.3.2 設計中的調(diào)節(jié)器計算（一）電流調(diào)節(jié)器的設計291. 確定時間常數(shù)（1）脈寬調(diào)制器和PWM變換器的滯后時間常數(shù)Tpwm與傳遞函數(shù)的計算。 晶體管放大區(qū)的時間常數(shù)為 電流上升時間的計算公式為 式中晶體管導通時的過飽和驅(qū)動系數(shù)，一般取，本例中取2，則 電流下降時間的計算公式為 式中 晶體管截止時的負向過驅(qū)

42、動系數(shù)，一般取。本實例中取2，則 最佳開關頻率為開關頻率選為，此開關頻率已能滿足電流連續(xù)的要求。于是開關周期。脈寬調(diào)制器和PWM變換器的放大系數(shù)為 于是可得脈寬調(diào)制器和PWM變換器的傳遞函數(shù)為 （2）電流濾波時間常數(shù)取。（3）電流環(huán)小時間常數(shù)。2選擇電流調(diào)節(jié)器結構根據(jù)設計要求，%5%，而且，因此可按典1型系統(tǒng)設計。電流調(diào)節(jié)器選用PI型，其傳遞函數(shù)為 3選擇電流調(diào)節(jié)器參數(shù) 要求%5%時，應取因此 于是 4.校驗近似條件1 (1) 要求,現(xiàn)(2) 要求,現(xiàn)(3) 要求,現(xiàn)=.可見均滿足要求。5計算ACR的電阻和電容取，則 取 取 取按照上述參數(shù),電流環(huán)可以達到的動態(tài)反指標為=4.35,故滿足設計要

43、求。（二）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設計29 1. 確定時間常數(shù)（1）電流環(huán)等效時間常數(shù)為。（2）取轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)。（3）。2ASR結構設計根據(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)。（2） 要求，現(xiàn)。 可見均能滿足要求。5計算ASR電阻和電容取，則 取430 取 取6校驗轉(zhuǎn)速超調(diào)量129 當時，而，因此 81.210可見轉(zhuǎn)速超調(diào)量滿足要求。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 可見能滿足設計要求。2.3.3 雙閉環(huán)脈寬調(diào)速系統(tǒng)的起動過程 圖 2-13 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動過程的轉(zhuǎn)

44、速和電流波形雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓Un*由靜止狀態(tài)啟動時，轉(zhuǎn)速和電流的動態(tài)啟動過程如圖2-13所示。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、三個階段。第I階段是電流上升階段。第階段是恒流升速階段。第階段是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段134。第I階段（0t1）是電流上升階段。突加給定電壓Un*后，經(jīng)過兩個調(diào)節(jié)器的跟隨作用，Uc、Ud0、Id都跟著上升，但是在Id沒有達到負載電流Idl以前，電動機還不能轉(zhuǎn)動。當IdIdl后，電動機開始起動。由于機電慣性的作用，轉(zhuǎn)速不會很快增長，因而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差電壓Un=Un*-Un的數(shù)值仍較大，其

45、輸出電壓保持限幅值Uim*，強迫電樞電流Id迅速上升。直到IdIdm，UiUim*，電流調(diào)節(jié)器很快就壓制了Id的增長，標志著這一階段結束。在這一階段中，ASR很快進入并保持飽和狀態(tài)，而ACR一般不飽和。第階段（t1t2）是恒流升速階段，是起動過程中的主要階段。在這一階段中，ASR始終是飽和的，轉(zhuǎn)速環(huán)相當于開環(huán)，系統(tǒng)成為在恒值電流給定Uim*下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流Id恒定，因而系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長。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。為了克服這個擾動，Ud0和Uc也必須基本上按線性增長，才能保證Id恒定。當ACR采用PI調(diào)

46、節(jié)器時，要使其輸出量按線性增長，其輸入偏差電壓Ui=Uim*-Ui必須維持一定得恒值，也就是說，Id應略低于Idm。第階段（t2以后）是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。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)。轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR輸入偏差電壓變負，使它開始退出飽和狀態(tài)，Ui*和Id很快下降。但是，只要Id仍大于負載電流Idl，轉(zhuǎn)速就繼續(xù)上升。直到Id=Idl時，轉(zhuǎn)矩Te=TL，則dn/dt=0，轉(zhuǎn)速n才到達峰值（t=t3時）。此后，電動機開始在負載的阻力下減速，與此相應，在t3t4時間內(nèi)，Id<Idl，直

47、到穩(wěn)定。綜上所述，雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的啟動過程有飽和非線性控制、轉(zhuǎn)速超調(diào)和準時間最優(yōu)控制三個特點。第 3 章 現(xiàn)代PLC控制技術3.1 PLC的組成和分類 從結構上分，PLC分為固定式和組合式(模塊式)兩種。固定式PLC包括CPU板、I/0板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。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。 PLC系統(tǒng)的4個主要的部分說明如下1617: 1.中央處理器(CPU)。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。它是進行數(shù)學和邏輯操

48、作的計算中心。 (2)存儲器。CPU中數(shù)據(jù)和信息存儲和獲取的地方，保存著系統(tǒng)軟件和用戶程序。 (3)電源供應。將交流電(AC)轉(zhuǎn)化為直流電(DC)。在這個過程中，電源供應對直流電進行濾波和調(diào)節(jié)，以確保計算機正常運行。 2.編程器/監(jiān)視器。編程器/監(jiān)視器是用來同PLC電路進行通信的設備。手持終端、工業(yè)終端和PC都可以作為編程器/監(jiān)視器。在手持終端，通過小鍵盤來進行輸入，顯示設備通常是液晶顯示器(LCD)。對于工業(yè)終端或PC，需要更復雜的打字型鍵盤和CRT顯示器。 3.I/0模塊。輸入模塊有一些輸入端子，由傳感器通過這些端子來激活執(zhí)行繼電器、電磁線圈、各種靜態(tài)開關設備、電機和顯示屏。如果需要，可以

49、增加能將I/0模塊進行遠距離連接的電子系統(tǒng)。PLC控制的實際系統(tǒng)可以距CPU及其I/0模塊幾百米之遠。3.2 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處于運行模式時，CPU執(zhí)行程序;當PLC處于停LL模式時，CPU不執(zhí)行程序。 當PLC處于運行模式時，PLC周而復始的執(zhí)行一系列任務。任務循環(huán)執(zhí)行一次稱為一個掃描周期。在一個掃描周期中，PLC將執(zhí)行部分或全部下列操作1617。（1）讀輸入 1.數(shù)字量輸入: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。 2.模擬量輸入:除非使能模擬量濾波，否則PLC在掃描周期中不會刷新模擬量輸

50、入值。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。當程序中訪問模擬量輸入時使用濾波值。 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。 模擬量濾波可以得到穩(wěn)定的信號。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，不應該選用模擬量濾波。 不要對在模擬量字中傳遞數(shù)字信息或報警指示的模塊使用模擬量濾波。對于RTD, TC和ASI主站模塊，不能使用模擬量濾波。（2）執(zhí)行邏輯控制程序 在掃描周期的執(zhí)行程序階段，CPU從頭至尾執(zhí)行應用程序，在程序或中斷服務中，直接I/O指令允許用戶對I/O點直

51、接進行存取。 如果在程序中使用了中斷，與中斷事件相關的中斷服務作為程序的一部分被儲存。中斷程序并不作為正常掃描周期的一部分來執(zhí)行，而是當中斷事件發(fā)生時才執(zhí)行。（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。（4）執(zhí)行CPU自診斷 在掃描周期的處理階段，PLC檢測CPU的操作和擴展模塊的狀態(tài)是否正常。（5）寫輸出 在每個掃描周期的結尾，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。模擬量輸出直接刷新，與掃描周期無關。3.3 PLC電機控制系統(tǒng)設計的基本內(nèi)容和步驟PLC電機控制系統(tǒng)設計的一般流程如圖3-1所示。 圖 3-1 PLC的設計流程圖3.3.1 PLC的硬件設計的一般步驟 1.選擇適合的PLC機型2176 選擇PLC機型應從性能結構、I/O點數(shù)、存儲容量以及特殊功能等方面來綜合衡量。一般來說，機型選擇的基本原則應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。 2.輸入輸出的選擇 要估算PLC電機控制系統(tǒng)所需要的I/O點數(shù)。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。I/O點數(shù)是衡