基于PLC的礦井提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計樣本

基于PLC礦井提高機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計摘要對于升機(jī)控制系統(tǒng)中存在問題，把可編程序控制器和變頻器應(yīng)用于提高機(jī)控制系統(tǒng)上，并在可行性方面進(jìn)行了較進(jìn)一步研究。在該礦井提高機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計中，采用國內(nèi)外先進(jìn)PLC控制技術(shù)改造老式繼電器—接觸器式罐籠邏輯運(yùn)營系統(tǒng)；采用變頻調(diào)試系統(tǒng)與PLC和上位機(jī)構(gòu)成一種集散控制系統(tǒng)；可以便靈活地對現(xiàn)場運(yùn)營設(shè)備進(jìn)行控制和顯示；采用先進(jìn)計算機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)礦井提高機(jī)微機(jī)管理與控制，從而，保證礦井提高機(jī)可靠、精確地運(yùn)營，實(shí)現(xiàn)礦井提高機(jī)計算機(jī)控制?，F(xiàn)場調(diào)試和運(yùn)營成果表白，該系統(tǒng)工作可靠、控制精度高，完全可以滿足現(xiàn)場生產(chǎn)運(yùn)營規(guī)定。核心詞：礦井提高機(jī)，PLC，變頻調(diào)速，控制系統(tǒng)TheFreouencyConversionUseonTheSpeedAdjustmentofShaftHoistonTheBasisofPLCControlABSTRACTForhoistcontrolsystemproblems，thepaperappliedPLCandfrequencyconvertertothesystem，andhavecarriedondeeperresearchinfeasibility．InthedesignofcontrolsystemofmineelevatorthenewPLCcontroltechniqueathomeandabroadareappliedtoinsteadoftherelayandtouch．Theadvanceddigitaldirectcurrentfrequencyconversionequipmentisadoptedintheelectromotortransmission．Theestablishmentofreal-timeimagesusingconfigurationsoftwarecanberunon-siteconvenientandflexiblewaytocontrolanddisplay．Advancedindustrycontrolcomputerareusedtomonitorandmanagethecourseofelevator．Localdebuggingandrunningresultindicatethatthesystemiscredible，theprecisionofcontrolishigh，andcanfulfilltherequireofthelocalmanufacture．KEYWORDS：Shafthoist，PLC，F(xiàn)requencyconversion，Controlsystem目錄前言 1第1章緒論 41.1課題研究意義 41.2礦井提高機(jī)電控系統(tǒng)發(fā)展 51.2.1國外礦井提高機(jī)發(fā)展 51.2.2國內(nèi)礦井提高機(jī)發(fā)展 61.3本文重要研究內(nèi)容 6第2章提高機(jī)工況分析 82.1提高系統(tǒng)簡介 82.2提高機(jī)電動機(jī)運(yùn)營方式 82.3提高機(jī)速度圖和力圖 92.3.1提高機(jī)速度圖 92.3.2力圖 102.4礦井提高機(jī)對電氣控制系統(tǒng)規(guī)定 11第3章可編程控制器簡介 153.1PLC基本特點(diǎn) 153.2PLC基本構(gòu)造 163.3PLC工作原理 183.4PLC分類 193.5PLC編程 203.5.1PLC執(zhí)行顧客程序過程 203.5.2梯形圖表達(dá) 213.5.3梯形圖編程規(guī)則 22第4章：矢量控制變頻調(diào)速 244.1變頻調(diào)速發(fā)展及在提高機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用 244.2變頻調(diào)速基本原理 254.3變頻調(diào)速控制方式分類 284.4變頻器按中間直流環(huán)節(jié)方式分類 304.5變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)呈現(xiàn)狀 31第5章總體設(shè)計方案 335.1系統(tǒng)控制規(guī)定 335.2選取機(jī)型 335.3控制系統(tǒng)I/0點(diǎn) 335.4系統(tǒng)控制構(gòu)造 345.4.1系統(tǒng)主電路圖 345.4.2系統(tǒng)控制電路圖 345.4.3系統(tǒng)外圍接線圖 355.5設(shè)計環(huán)節(jié) 355.6系統(tǒng)流程框圖 365.7硬件某些設(shè)計 365.7.1輸出規(guī)格 375.7.2標(biāo)度變換 375.7.3變頻器參數(shù)設(shè)立表 375.8軟件某些設(shè)計 385.9實(shí)驗(yàn)及成果 395.9.1實(shí)驗(yàn)過程 395.9.2實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 395.9.3實(shí)驗(yàn)成果 40結(jié)論 41謝辭 42參照文獻(xiàn) 43附錄 44外文資料翻譯 46前言礦井提高機(jī)是機(jī)、電、液一體化大型機(jī)械，廣泛用于煤炭、有色金屬、黑色金屬、非金屬、化工等礦山豎井、斜井，是生產(chǎn)運(yùn)送重要工具。在煤炭生產(chǎn)中提高機(jī)肩負(fù)著提高煤炭、矸石、下放材料、升降人員和設(shè)備任務(wù)，是聯(lián)系井上與井下唯一途徑，素有礦井“咽喉”之稱。提高機(jī)電力傳動特性復(fù)雜，電動機(jī)頻繁正反向，經(jīng)常處在過負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和電動、制動不斷地轉(zhuǎn)換狀態(tài)中。對提高機(jī)來說，運(yùn)營安全、可靠性是至關(guān)重要。提高機(jī)運(yùn)營安全可靠性不但直接影響整個礦井生產(chǎn)能力，影響整個礦山經(jīng)濟(jì)效益，并且還涉及到井下工作人員生命安全。因而，研制并制造即安全可靠又節(jié)約能源提高機(jī)是煤礦安全生產(chǎn)一項重要課題。近三十年來，國外提高機(jī)機(jī)械某些和電氣某些都得到了飛速發(fā)展，并且兩者互相增進(jìn)，互相提高。起初提高機(jī)是電動機(jī)通過減速器傳動卷筒系統(tǒng)，日后浮現(xiàn)了直流慢速電動機(jī)和直流電動機(jī)懸臂安裝直接傳動提高機(jī)。上世紀(jì)七十年代西門子創(chuàng)造矢量控制交-直-交變頻原理后，標(biāo)志著用同步電動機(jī)來代替直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速技術(shù)時代已經(jīng)到來。在提高機(jī)機(jī)械和電氣傳動技術(shù)飛速發(fā)展同步，電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)發(fā)展，使提高機(jī)電氣控制系統(tǒng)更是日新月異。早在上世紀(jì)七十年代，國外就將可編程控制器(PLC)應(yīng)用于提高機(jī)控制。上世紀(jì)八十年代初，計算機(jī)又被用于提高機(jī)監(jiān)視和管理。計算機(jī)和PLC應(yīng)用，使提高機(jī)自動化水平、安全、可靠性都達(dá)到了一種新高度，并提供了新、當(dāng)代化管理、監(jiān)視手段。但國內(nèi)提高機(jī)電控系統(tǒng)很長時間都處在落后狀況，直到當(dāng)前為止，國內(nèi)正在服務(wù)礦井提高機(jī)電控系統(tǒng)大多數(shù)還是轉(zhuǎn)子回路串金屬電阻交流調(diào)速系統(tǒng)，設(shè)備陳舊、技術(shù)落后。國產(chǎn)提高機(jī)安全性、可靠性差，在核心。部位——上下兩井口減速區(qū)段沒有配套有效速度監(jiān)視裝置，就提高機(jī)控制技術(shù)而言，依然是陳舊，和國外相比，咱們存在很大差距。當(dāng)前國內(nèi)提高機(jī)電控絕大多數(shù)還是轉(zhuǎn)子回路串電阻分段控制交流繞線式電機(jī)繼器接觸器系統(tǒng)，設(shè)備陳舊、技術(shù)落后。并且這種控制方式存在著諸多問題：1)轉(zhuǎn)子回路串接電阻，消耗電能，導(dǎo)致能源揮霍。2)電阻分級切換，為有級調(diào)速，設(shè)備運(yùn)營不平穩(wěn)，容易引起電氣及機(jī)械沖擊。3)繼電器、接觸器頻繁動作，電弧燒蝕觸點(diǎn)，影響接觸器使用壽命，維修成本較高。4)交流繞線異步電動機(jī)滑環(huán)存在接觸不良問題，容易引起設(shè)備事故。5)電動機(jī)依托轉(zhuǎn)子電阻獲得低速，其運(yùn)營特性較軟。6)提高容器通過給定減速點(diǎn)時，由于負(fù)載不同，而將得到不同減速度，不能到穩(wěn)定低速爬行，最后導(dǎo)致停車位置不準(zhǔn)，不能正常裝卸載。上述問題使提高機(jī)運(yùn)營可靠性和安全性不能得到有效保障。因而，需要研制更安全可靠控制系統(tǒng)，使提高機(jī)運(yùn)營可靠性和安全性得到提高。在提高機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用計算機(jī)控制技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)，對原有提高機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行升級換代。就計算機(jī)技術(shù)在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用狀況而言，可編程控制器(PLC)是當(dāng)前作為工業(yè)控抱負(fù)機(jī)型，它是采用計算機(jī)技術(shù)、按照事先編好并儲存在計算機(jī)內(nèi)部一段程序來設(shè)備操作控制。采用PLC控制，硬件簡潔、軟件靈活性強(qiáng)、調(diào)試以便、維護(hù)量PLC技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種提高機(jī)控制，配合某些提高機(jī)專用電子模塊構(gòu)成提控制設(shè)備，可供控制高壓帶動力制動或低頻制動，單、雙機(jī)拖動等。操作、監(jiān)控全保護(hù)系統(tǒng)選用可編程控制器。主控計算機(jī)應(yīng)用軟件能完畢提高機(jī)自動、半自動、手動、檢修、低速爬行等各種運(yùn)動方式控制規(guī)定。采用先進(jìn)工業(yè)計算機(jī)、現(xiàn)場總線和工業(yè)自動化技術(shù)，按照構(gòu)造原則化、產(chǎn)品系列化、性能當(dāng)代化、體積小型化原則，研制生產(chǎn)適合礦井提高機(jī)電控設(shè)備是進(jìn)行技術(shù)改造和新建礦井設(shè)備選型抱負(fù)選取。使用上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，采用組態(tài)模式，實(shí)現(xiàn)良好人-機(jī)對話；實(shí)時監(jiān)控提高機(jī)運(yùn)營狀態(tài)，上位機(jī)動態(tài)模仿顯示及故障閉鎖；可進(jìn)行故障報警、數(shù)據(jù)查詢、報表打?。挥涗浱岣咩^數(shù)以及每班、每日、每月、每年提高量合計；故障聲光批示、記憶及某些傳感器上位機(jī)緊急解決。為保證提高設(shè)備無事故，在提高設(shè)備有也許浮現(xiàn)故障各個重要環(huán)節(jié)上，設(shè)立雙回路系統(tǒng)，并在系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)上設(shè)有各種檢測、控制、自診斷以及記錄和保護(hù)裝置(如負(fù)載、速度、加減速、產(chǎn)量、運(yùn)營時間等記錄)。本文從解決實(shí)際礦井提高系統(tǒng)存在問題出發(fā)，對老式調(diào)速方案進(jìn)行了控制方式革新和數(shù)字化改造，減少了成本，提高了控制精度，加強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性。表白本文所提出設(shè)計方案具備實(shí)用價值。合用、經(jīng)濟(jì)、高效、可靠是本文提高機(jī)系統(tǒng)設(shè)計追求目的。第1章緒論1.1課題研究意義礦井提高機(jī)是煤礦“四大運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備”之一，其電力傳動特性復(fù)雜，電動機(jī)頻繁正、反向運(yùn)營，經(jīng)常處在過負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和電動、制動不斷轉(zhuǎn)換狀態(tài)中；它安全性、可靠性亦是至關(guān)重要，其運(yùn)營性能和安全可靠性直接影響著煤炭生產(chǎn)及作業(yè)人員生命安全，一旦發(fā)生事故必然導(dǎo)致人員傷亡和設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，礦山正常生產(chǎn)中斷，導(dǎo)致重大經(jīng)濟(jì)損失。因而，提高提高機(jī)性能，提高其自動化水平，使其安全性、可靠性達(dá)到一種新高度勢在必行。隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，當(dāng)代化礦井建設(shè)，以及對作業(yè)人員生命更加注重，對礦井提高機(jī)安全可靠性提出了更高規(guī)定。近年來，國內(nèi)關(guān)于部門在提高機(jī)安全面做了大量工作，使礦井提高機(jī)設(shè)備安全可靠性有了很大進(jìn)步，并將“可靠性系統(tǒng)工程”理念引入了礦井提高機(jī)領(lǐng)域，與之相適應(yīng)，提高機(jī)對其電控系統(tǒng)安全可靠性規(guī)定也愈來愈高。因而，在設(shè)計礦井提高機(jī)時，總是把安全性、可靠性放在首要位置。就其本質(zhì)而言，提高機(jī)電控系統(tǒng)高可靠性重要體當(dāng)前兩個方面：一是電控裝置自身質(zhì)量好，故障率低；二是電控系統(tǒng)浮現(xiàn)故障后應(yīng)能依照故障性質(zhì)及時進(jìn)行保護(hù)，并能對故障內(nèi)容進(jìn)行記憶和顯示，以便能迅速排除。由于國內(nèi)既有提高設(shè)備陳舊、技術(shù)落后、故障率高，提高效率低，不能滿足實(shí)際生產(chǎn)需求，存在問題重要有如下幾點(diǎn)：能源讓費(fèi)大，設(shè)備運(yùn)營不穩(wěn)定，使用壽命低，維修費(fèi)用高，可靠性低。正由于以上問題使提高機(jī)運(yùn)營可靠性和安全性不能得到有效保障。因而，需要研制更安全可靠控制系統(tǒng)，使提高機(jī)運(yùn)營可靠性和安全性得到提高。在提高機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用可編程計算機(jī)控制技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)，對原有提高機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行升級換代。隨著數(shù)字、電力電子技術(shù)發(fā)展，可編程控制器和變頻器在提高機(jī)控制系統(tǒng)中逐漸得到使用，從而使得提高機(jī)控制系統(tǒng)安全性得到了很大提高。可編程邏輯控制器(PLC)是當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛機(jī)型。而在PLC電控系統(tǒng)基本上配合變頻調(diào)速裝置，運(yùn)用先進(jìn)矢量控制技術(shù)，不但適合提高機(jī)運(yùn)營工藝規(guī)定，還將解決整套提高機(jī)系統(tǒng)電力拖動方面一系列問題。變頻裝置取代復(fù)雜串聯(lián)電阻切換裝置，對提高機(jī)運(yùn)營速度曲線、轉(zhuǎn)矩大小規(guī)定都由變頻器來完畢，簡化了控制操作流程，提高了控制精度。通過調(diào)研和論證，開發(fā)研制基于PLC控制礦井提高機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)對提高礦井提高機(jī)安全性、可靠性、以及運(yùn)送效率具備重要現(xiàn)實(shí)意義。1.2礦井提高機(jī)電控系統(tǒng)發(fā)展由于礦井提高機(jī)對安全性、可靠性和調(diào)速性特殊規(guī)定，使得提高機(jī)電控系統(tǒng)技術(shù)水平在一定限度上代表一種國家傳動控制技術(shù)水平，因而世界各大公司紛紛將新、成熟技術(shù)應(yīng)用于提高機(jī)電控系統(tǒng)。1.2.1國外礦井提高機(jī)發(fā)展1981年第一臺用同步機(jī)懸掛臂傳動提高機(jī)在德國Monopoly礦問世，1988年由MAVGHH和西門子合伙制造機(jī)電一體提高機(jī)(習(xí)慣稱為內(nèi)裝電機(jī)式)在德國Romberg礦誕生了，這是世界上第一臺機(jī)械和電氣融合成一體同步電機(jī)傳動提高機(jī)。在提高機(jī)機(jī)械和電氣傳動技術(shù)飛速發(fā)展同步，電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)發(fā)展，使提高機(jī)電氣控制系統(tǒng)更是日新月異。早在上世紀(jì)七十年代，國外就將可編程控制器（PLC）應(yīng)用于提高機(jī)控制。上世紀(jì)八十年代初，計算機(jī)又被用于提高機(jī)監(jiān)視和管理。計算機(jī)和PLC應(yīng)用，使提高機(jī)自動化水平、安全、可靠性都達(dá)到了一種新高度，并提供了新、當(dāng)代化管理、監(jiān)視手段。特別要強(qiáng)調(diào)是，此時期在國外一知名提高機(jī)制造公司，如西門子、ABB、ALSTHOM都運(yùn)用新技術(shù)和裝備，開發(fā)或完善了提高機(jī)安全保護(hù)和監(jiān)控裝置，使安全保護(hù)性能又有了新提高。1.2.2國內(nèi)礦井提高機(jī)發(fā)展當(dāng)前，國內(nèi)礦井提高機(jī)90％以上是采用單機(jī)容量在1000KW如下老式交流異步電機(jī)拖動，采用轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，由繼電器一接觸器構(gòu)成邏輯控制裝置。其中多半為電動機(jī)一發(fā)電機(jī)組(M-G機(jī)組)供電，采用晶閘管整流傳動(SCR-M)只占一某些。老式交流拖動系統(tǒng)明顯缺陷是：調(diào)速性能差，調(diào)速時能量要大量消耗在電阻上，給定方式落后，控制精度低，安全保護(hù)和監(jiān)測環(huán)節(jié)不完善，安全可靠性差，維護(hù)工作量大，并且運(yùn)營不經(jīng)濟(jì)。國內(nèi)提高機(jī)行程控制水平還較低，速度給定環(huán)節(jié)以時間給定和機(jī)械式行程給定為主，以計算機(jī)為核心礦井提高機(jī)行程監(jiān)控和保護(hù)研究還處在嘗試階段?！熬盼?期間國產(chǎn)全數(shù)字直流提高機(jī)己成為煤礦提高機(jī)首選機(jī)型，由于采用了計算機(jī)技術(shù)，提高機(jī)安全保護(hù)系統(tǒng)更為完善。但到當(dāng)前為止，尚未見采用智能控制裝置實(shí)現(xiàn)高性能行程控制系統(tǒng)成套裝置，對于國內(nèi)礦井提高機(jī)，實(shí)現(xiàn)高精度行程控制和制動控制系統(tǒng)安全可靠是一種急待解決課題?？傮w來說，國內(nèi)近10余年來關(guān)于提高機(jī)計算機(jī)控制系統(tǒng)研究發(fā)展迅速，采用了先進(jìn)控制設(shè)備和控制方略，無論在驅(qū)動方式上還是在控制技術(shù)上都獲得了很大進(jìn)展，積累了大量經(jīng)驗(yàn)，獲得了很大成績。1.3本文重要研究內(nèi)容本文以湘潭電機(jī)廠提高機(jī)電氣改造為背景，在已經(jīng)非常成熟但比較落后交流拖動技術(shù)基本上，通過基于PLC控制技術(shù)在礦井提高機(jī)行程、速度和制動控制中應(yīng)用研究，闡述了新型提高機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用狀況。本文重要分析變頻調(diào)試控制系統(tǒng)設(shè)計，組態(tài)軟件使用以及觸摸屏技術(shù)應(yīng)用。重要工作有：1、理解礦井提高機(jī)運(yùn)營工藝狀況2、礦井提高機(jī)電控系統(tǒng)設(shè)計；3、PLC控制技術(shù)研究；4、變頻調(diào)試控制系統(tǒng)研究；5、人機(jī)界面制作；6、仿真及實(shí)行?？傊?，變頻調(diào)速系統(tǒng)是值得研究和探討，它開辟了改進(jìn)提高機(jī)系統(tǒng)調(diào)速性能新途徑，具備十分重要實(shí)用價值和遼闊應(yīng)用前景。第2章提高機(jī)工況分析2.1提高系統(tǒng)簡介礦井提高機(jī)可分為豎井提高機(jī)和斜井提高機(jī)兩種。當(dāng)前,國內(nèi)單繩纏繞式提高機(jī),廣泛采用交流繞線式電動機(jī)拖動,提高過程普通涉及：起動加速、勻速、減速、爬行和停車幾種重要環(huán)節(jié)。韶關(guān)一旅游景點(diǎn)斜井提高觀覽車其提高和下降整個過程控制所有由可編程邏輯控制系統(tǒng)（PLC）自動完畢[6]。觀覽車在一長度為400m、坡度為35°斜坡上運(yùn)營,見圖2.1,其功能是在山頂與山底之間運(yùn)送游客。由于是載人提高機(jī),因而,對電力拖動控制提出了較高規(guī)定,必要做到平滑起動加速，平滑制動停車,無論是提高還是下降,提高機(jī)在斜坡上運(yùn)營不得超過規(guī)定期間。圖2-1觀覽車提高系統(tǒng)2.2提高機(jī)電動機(jī)運(yùn)營方式提高機(jī)電動機(jī)運(yùn)營方式,重要依照系統(tǒng)力圖來擬定。（1）加速階段。提高時為正力,采用電動加速。下放時為負(fù)力,若負(fù)力值較小,可考慮自由加速,并配合使用盤式制動器,若負(fù)力值較大,則采用動力制動加速。加速階段不實(shí)行閉環(huán)調(diào)節(jié),而以時間、速度為函數(shù),逐漸短接轉(zhuǎn)子附加電阻,使提高電動機(jī)從零速升至全速。（2）勻速階段。提高時為正力,采用電動拖動。下放時為負(fù)力,采用能耗制動、閉環(huán)控制,單閉環(huán)速度控制系統(tǒng)由與距離關(guān)于抱負(fù)速度給定電路、速度負(fù)反饋電路、PID調(diào)節(jié)器、移相觸發(fā)電路及雙向可控硅能耗制動電路構(gòu)成,下放速度由PID調(diào)節(jié)。（3）主減速階段。提高時為正力,采用逐級接入轉(zhuǎn)子附加電阻和機(jī)械制動方式。下放時為負(fù)力,一方面接入轉(zhuǎn)子附加電阻,另一方面增大制動電流并輔以機(jī)械制動方式減速。（4）爬行階段。當(dāng)為正力時,轉(zhuǎn)子接入幾段附加電阻,由PLC控制運(yùn)營；當(dāng)為負(fù)力時,在能耗制動方式下接入轉(zhuǎn)子附加電阻。2.3提高機(jī)速度圖和力圖合理地擬定提高機(jī)力圖和速度圖,可以提高其運(yùn)營安全可靠性,以及減小電動機(jī)功耗。2.3.1提高機(jī)速度圖（1）主加速階段：如圖2.2所示,正常提高時,接入第一級電阻,電動機(jī)產(chǎn)生力矩比阻力矩大3%～5%,產(chǎn)生比較低加速度。隨著轉(zhuǎn)子電阻逐漸切除,既保證了起動階段加速度,又使起動平穩(wěn),當(dāng)上升屆時,電動機(jī)運(yùn)營在自然特性曲線上。下放時,由于負(fù)力較大,需要制動力來維持穩(wěn)定下放速度和規(guī)定減速度。投入動力制動時,盤式制動器松閘,將電動機(jī)定子從交流電網(wǎng)上切除,并通過整流變壓器T和調(diào)壓模塊,向定子繞阻通以直流電,從而產(chǎn)生固定直流磁場,由于慣性作用,旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子在固定磁場中運(yùn)動,轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生感應(yīng)電流,轉(zhuǎn)子電流與固定磁場互相作用便產(chǎn)生了制動力矩,此后電動機(jī)轉(zhuǎn)速由于制動作用而減少。制動力矩與勵磁電流平方成正比,并與轉(zhuǎn)子附加電阻和電機(jī)極數(shù)關(guān)于。（2）勻速階段：上升時,電阻準(zhǔn)時間原則來控制切除,使電動機(jī)保持電動狀態(tài),且速度。下放時,由測速發(fā)電機(jī)反映轉(zhuǎn)子下放速度,當(dāng)速度高于時,增大勵磁電流,提高制動力矩,使觀覽車在斜坡上勻速運(yùn)營。（3）主減速階段：為使提高機(jī)精確停車,在停車前應(yīng)進(jìn)行減速。減速按照速度圖規(guī)定進(jìn)行,由裝在斜坡上位置開關(guān)動作發(fā)出信號,PLC再依照與電動機(jī)同軸運(yùn)營光電編碼器發(fā)出脈沖數(shù)進(jìn)行比較,發(fā)出指令,然后接入兩段電阻、使提高機(jī)速度下降,幾秒后又將、接入電路,使降到。提高機(jī)到達(dá)底端與到達(dá)頂端稍有不同,一方面接入、、、,一方面增大勵磁電流，使下放速度在規(guī)定期間內(nèi)減少。（4）爬行階段：在左右,此數(shù)值事實(shí)上是一種平均值,由于提高機(jī)由較高不也許很精確變?yōu)樗俣?。脈動爬行,此時電動機(jī)轉(zhuǎn)子串有大量電阻,故有特性軟、不易控和電耗大等缺陷。（5）停車階段：接入最后一段電阻,同步將盤式制動器KT線圈斷電,抱閘迅速抱住卷筒,提高機(jī)停轉(zhuǎn)。圖2-2提高機(jī)速度圖2.3.2力圖提高機(jī)在工作過程中分為主加速受力F1，勻速受力F2，主減速受力F3，爬行受力F4，停車受力F5。圖2-3提高機(jī)力圖由直線運(yùn)動運(yùn)動方程可得:(2-1)式中：F—提高機(jī)在某運(yùn)動階段力,kg；—提高機(jī)靜阻力（涉及車重、提高機(jī)重量和繩重）,kg；—把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動部件折算到直線運(yùn)動變位質(zhì)量,kg·；—各階段加速度、減速度值,。當(dāng)時，,勻速運(yùn)營；時,，加速運(yùn)營；時,,減速運(yùn)營。依照以上分析,F=f（t）力圖見圖2.32.4礦井提高機(jī)對電氣控制系統(tǒng)規(guī)定提高機(jī)控制系統(tǒng)方案選用應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝規(guī)定，即滿足各種也許浮現(xiàn)運(yùn)營速度圖和力圖。因此需要先來分析提高機(jī)電控系統(tǒng)靜、動態(tài)特性。依照動力學(xué)方程式(2-2)式中:—電動機(jī)電動力矩；—傳動系統(tǒng)靜阻轉(zhuǎn)矩；—傳動系統(tǒng)飛輪力矩，，其中J為轉(zhuǎn)性慣量（kg*），g是重力加速度（）；—傳動系統(tǒng)動態(tài)轉(zhuǎn)矩（N*m）；—加速度；可以得出按給定速度圖所需轉(zhuǎn)矩=f(t)特性，從而可以得到拖動系統(tǒng)所需力F=f(t)，如圖2.4所示。提高機(jī)負(fù)載靜力矩，決定于提高機(jī)輥筒承受靜張力差，在雙罐籠平衡提高系統(tǒng)中，力矩也就是提高物體凈載重。由于提高系統(tǒng)負(fù)載為位勢負(fù)載，因此靜力矩作用方向始終是提高重物重力方向，而與系統(tǒng)運(yùn)動狀態(tài)和方向無關(guān)。因而在電動機(jī)不帶電時，為了使重罐籠處在靜止?fàn)顟B(tài)(便于罐籠裝卸載)，對輥筒必要施加機(jī)械閘。從圖2.4可以看出，要使提高機(jī)按照給定速度圖運(yùn)營，電動力矩也許為正，也也許為負(fù)。這意味著電動機(jī)不但要工作在電動狀態(tài)，還應(yīng)能工作在制動狀態(tài)。由于不同負(fù)載，不同提高機(jī)運(yùn)營階段，電動機(jī)運(yùn)營狀態(tài)也各不相似。圖2.5表達(dá)出了平衡提高系統(tǒng)四種不同運(yùn)營狀態(tài)。(l)重物上提，靜載量較大()。其給定速度圖與力圖如圖2.5(a)所示在加速段其中為加速力矩與勻速力矩之差圖2-4提高機(jī)傳動系統(tǒng)給定速度圖、力圖加速力矩為：；在勻速段，勻速力矩為：；在減速段，，但,因此減速段力矩為：,其中為減速力矩與勻速力矩之差； 在爬行段，爬行力矩為：；依照此力圖可知，電動機(jī)在各段均工作在正向電動狀態(tài)。(2)重物上提，靜載量較小()。其給定速度圖和力圖如圖2.5（b）所示在加速段，加速力矩：；在勻速段，勻速力矩：；在減速段，減速力矩：但，因此；在爬行段，爬行力矩：。依照力圖可知，電動機(jī)在加速段和等速段，工作在正向電動狀態(tài)；在減速段，工作在正向制動狀態(tài)；在爬行段，又工作在正向電動狀態(tài)。也就是說，在整個提高過程中，電動機(jī)運(yùn)營狀態(tài)應(yīng)切換兩次。圖2-5在不同負(fù)載下給定速度圖和力圖（3）重物下放，靜載量較?。ǎ?。其給定速度圖與力圖如圖2.5（c）所示在加速段：,；在勻速段：；在減速段：，；在爬行段：；依照力圖可知，電動機(jī)在加速階段，工作在正向電動狀態(tài)；在勻速、減速和爬行階段均工作在正向制動狀態(tài)。(4)重物下放，且靜載量較大（）。其給定速度圖和力圖如圖2.5（d）所示:在加速段：,。在等速、減速和爬行段，F(xiàn)均為負(fù)。依照力圖可知，電動機(jī)在整個提高過程中始終工作在正向制動狀態(tài)。要使提高機(jī)按給定速度圖運(yùn)營，電氣傳動系統(tǒng)應(yīng)能依照負(fù)載變化而自動工作在電動或制動狀態(tài)，也就是說規(guī)定電氣傳動系統(tǒng)能滿足四象限運(yùn)營。綜合以上提高機(jī)運(yùn)營特點(diǎn)以及礦山生產(chǎn)固有特點(diǎn)，提高機(jī)工藝對提高機(jī)電控系統(tǒng)規(guī)定如下：1)加(減)速度符合國家關(guān)于安全生產(chǎn)規(guī)程規(guī)定。提高人員時，加速度，升降物料時，加速度。此外不得超過提高機(jī)減速器所容許動力矩。2)具備良好調(diào)速性能。規(guī)定速度平穩(wěn)，調(diào)速以便，調(diào)速范疇大，能滿足各種運(yùn)營方式及提高階段(如加速、減速、等速、爬行等)穩(wěn)定運(yùn)營規(guī)定。3)有較好起動性能。提高機(jī)不同于其她機(jī)械，不也許待系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)后再裝加物料，因而，必要能重載啟動，有較高過載能力。4)特性曲線要硬。要保證負(fù)載變化時，提高速度基本上不受影響，防止負(fù)載不同步速降過大，影響系統(tǒng)正常工作(固然，當(dāng)負(fù)載超過一定限度時，還規(guī)定系統(tǒng)能有效自我保護(hù)。迅速安全制動停車，即所謂要具備挖土機(jī)機(jī)械特性)。5)工作方式轉(zhuǎn)換容易。要可以以便進(jìn)行自動、半自動、手動、驗(yàn)繩、調(diào)繩等工作方式轉(zhuǎn)換，操作以便，控制靈活，不至于因工作方式轉(zhuǎn)換影響正常生產(chǎn)。6)采用新技術(shù)和節(jié)能設(shè)備，易于實(shí)現(xiàn)自動化控制和提高整個系統(tǒng)工作效率。具備必要連鎖和安全保護(hù)環(huán)節(jié)，保證系統(tǒng)安全運(yùn)營。盡量節(jié)約能源和減少運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。第3章可編程控制器簡介3.1PLC基本特點(diǎn)PLC誕生給工業(yè)控制帶來革命性奔騰,與老式繼電器控制相比有著突出特點(diǎn).第一,靈活性、通用性強(qiáng)。繼電器控制系統(tǒng)如果工藝規(guī)定稍有變化,控制電路必要隨之作相應(yīng)變動,所有布線和控制柜極有也許重新設(shè)計,耗時且費(fèi)力然而是運(yùn)用存儲在機(jī)內(nèi)程序?qū)崿F(xiàn)各種控制功能。因而當(dāng)工藝過程變化時,只需修改程序即可,外部接線改動極小,甚至可以不必改動,其靈活性和通用性是繼電器控制電路無法比擬。第二,可靠性高,抗干擾能力強(qiáng),繼電器控制系統(tǒng)中,由于器件老化、脫焊、觸點(diǎn)抖動以及觸點(diǎn)電弧等現(xiàn)象是不可避免,大大減少了系統(tǒng)可靠性。而在控制系統(tǒng)中,大量開關(guān)動作是由無觸點(diǎn)半導(dǎo)體電路來完畢,加之在硬件和軟件方面都采用了強(qiáng)有力辦法,使產(chǎn)品具備極高可靠性和抗干擾能力可以直接安裝在工業(yè)現(xiàn)場穩(wěn)定地工作。PLC在硬件方面采用電磁屏蔽、光電隔離、多級濾波等辦法在軟件方面采用警戒時鐘、故障診斷、自動恢復(fù)等辦法,并運(yùn)用后備電池對程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù),因而被稱為“專為適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境而設(shè)計計算機(jī)”。第三,編程簡樸,使用以便。PLC采用面向過程,面向問題“自然語言”編程方式,直觀易懂,重要采用梯形圖和語句表編寫程序,使得廣大電氣技術(shù)人員更容易接納和理解。同步設(shè)計人員也可依照自己喜好和實(shí)際應(yīng)用規(guī)定選取其她編程語言。原則是編程語言原則,除了梯形圖語句表之外,還存在順序流程圖構(gòu)造化文本和功能塊圖三種編程語言表達(dá)方式。一種程序不同某些可用任何一種語言來描述,支持復(fù)雜順序操作功能解決以及數(shù)據(jù)構(gòu)造。第四,功能強(qiáng)大,可擴(kuò)展。重要功能涉及開關(guān)量邏輯控制、模仿量控制某些還具備控制或模糊控制功能、數(shù)字量智能控制、數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控、通信、聯(lián)網(wǎng)及集散控制等功能。PLC功能擴(kuò)展也極為以便,硬件配備相稱靈活,依照控制規(guī)定變化,可以隨時變動特殊功能單元種類和個數(shù),再相應(yīng)修改顧客程序就可以達(dá)到變換和增長控制功能目。PLC以原有繼電器、邏輯運(yùn)算、順序控制為基本逐漸發(fā)展起來。與繼電器控制系統(tǒng)相比較,它以軟器件代替了硬器件,以軟觸點(diǎn)代替了硬觸點(diǎn),以軟接線代替了硬接線,從而使其器件、觸點(diǎn)壽命達(dá)數(shù)萬甚至十萬小時,而變化接線速度則極為迅速。它是由計算機(jī)簡化而來，又有著諸多自身獨(dú)特優(yōu)勢。如下所述：1.系列化各大生產(chǎn)公司普通均有小型、中型、大型三種系列產(chǎn)品。2.多解決器普通小型機(jī)是單解決器系統(tǒng)中型機(jī)是雙解決器系統(tǒng),涉及位解決器和字解決器大型機(jī)則為多解決器系統(tǒng),由字解決器!位解決器和浮點(diǎn)解決器等構(gòu)成。3.較大存儲能力4.很強(qiáng)I/O口5.智能外圍接口6.網(wǎng)絡(luò)化PLC可連成功能很強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),普通有低速網(wǎng)絡(luò)和高速網(wǎng)絡(luò)兩種。這兩類網(wǎng)絡(luò)可級連,網(wǎng)上可兼容不同類型和計算機(jī),從而構(gòu)成控制范疇很大局域網(wǎng)絡(luò)。7.緊湊及高可靠性8.通俗化編程語言和豐富指令當(dāng)前慣用有種3編程語言：1）順序控制用梯形圖用以進(jìn)行邏輯運(yùn)算,完畢時間上順序控制；2）合用于數(shù)值控制系統(tǒng)流程圖,具備算術(shù)運(yùn)算、比較、濾波等功能；3）類似匯編語言指令表。3.2PLC基本構(gòu)造PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制計算機(jī)，其硬件構(gòu)造基本上與微型計算機(jī)相似，如圖3.1所示：1.中央解決單元(CPU)中央解決單元(CPU)是PLC控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予功能接受并存儲從編程器鍵入顧客程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定期器狀態(tài)，并能診斷顧客程序中語法錯誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)營時，一方面它以掃描方式接受現(xiàn)場各輸入裝置狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從顧客程序存儲器中逐條讀取顧客程序，通過命令解釋后按指令規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算成果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有顧客程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)營，直到停止運(yùn)營。為了進(jìn)一步提高PLC可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU表決式系統(tǒng)。這樣，雖然某個CPU浮現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運(yùn)營。2.存儲器存儲系統(tǒng)軟件存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存儲應(yīng)用軟件存儲器稱為顧客程序存儲器。3.電源PLC電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要作用。如果沒有一種良好、可靠電源系統(tǒng)是無法正常工作，因而PLC制造商對電源設(shè)計和制造也十分注重。普通交流電壓波動在+10%(+15%)范疇內(nèi)，可以不采用其他辦法而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。圖3-1PLC基本構(gòu)造圖3.3PLC工作原理PLC普通采用循環(huán)掃描工作方式[11]。PLC上電后,執(zhí)行系統(tǒng)程序規(guī)定任務(wù),周而復(fù)始地掃描并執(zhí)行顧客程序。完畢一次掃描所用時間稱為掃描周期。一次循環(huán)過程可歸納為五個階段,循環(huán)掃描過程為公共解決執(zhí)行顧客程序掃描周期計算輸入輸出刷新外設(shè)端口服務(wù)--公共解決。1.公共解決在公共解決階段,要進(jìn)行復(fù)位監(jiān)視定期器、硬件檢查、顧客內(nèi)存檢查等操作。若有異常狀況,故障顯示燈亮,判斷并顯示故障性質(zhì)。若屬于普通性故障,則只報警,但不需要停機(jī),可等待解決。2.執(zhí)行顧客程序執(zhí)行顧客程序階段,逐條解釋和執(zhí)行顧客程序,其所需所有信息都是從映像寄存器中讀取.映像寄存器涉及輸入映像寄存器和元件映像寄存器。輸入映像寄存器存儲著輸入繼電器通斷狀態(tài),輸入繼電器接通為1,斷開為0。元件映像寄存器存儲著輸出繼電器、各種輔助繼電器等狀態(tài),同樣用和表達(dá)它們通斷狀態(tài)。PLC在執(zhí)行顧客程序時所需外部輸入信息,不是直接從輸入端讀取,而是從輸入映像寄存器中讀取。在每個掃描周期I/O刷新階段,CPU從PLC輸入端讀取一次信息并存入輸入映像寄存器中。在此后一種掃描周期中,盡管PLC輸入端狀態(tài)也許發(fā)生過變化,但輸入映像寄存器中數(shù)據(jù)也保持不變。同樣,所需輸出繼電器或其她編程元件狀態(tài)信息,是從元件映像寄存器中讀取。在執(zhí)行顧客程序過程中,依照顧客程序給出邏輯關(guān)系進(jìn)行邏輯運(yùn)算,運(yùn)算成果再寫入元件映像寄存器中?？梢?在一種掃描周期中元件映像寄存器中內(nèi)容是可變。3.掃描周期計算在掃描周期計算階段,若預(yù)先設(shè)定了掃描周期值,則進(jìn)入等待,直至達(dá)到該設(shè)定值時掃描再往下進(jìn)行若掃描周期設(shè)為不定期,則要進(jìn)行掃描周期計算。4.I/O刷新在I/O刷新階段,重要作兩件事情:(1)讀各輸入點(diǎn)狀態(tài)從輸入電路中讀取各輸入點(diǎn)狀態(tài)并將此狀態(tài)寫入輸入映像寄存器中,也就是刷新輸入映像寄存器內(nèi)容"自此輸入映像寄存器就與外界隔離,無論輸入信號狀態(tài)如何變化,輸入映像寄存器內(nèi)容都保持不變,始終到下一種掃描周期I/O刷新階段,才會寫進(jìn)新內(nèi)容.(2)讀輸出元件映像寄存器中狀態(tài)將相應(yīng)輸出繼電器元件映像寄存器狀態(tài)傳送到輸出鎖存器電路中,再經(jīng)輸出電路隔離和功率放大送到輸出端,驅(qū)動外部執(zhí)行元件動作。5.外設(shè)口服務(wù)在外設(shè)口服務(wù)階段,完畢與外設(shè)口連接外圍設(shè)備如編程器或通信適配器通信解決。完畢上述各階段解決后,又返回公共解決階段,周而復(fù)始進(jìn)行掃描。3.4PLC分類PLC普通可按控制規(guī)模和構(gòu)造形式分類一、按PLC得控制規(guī)模分類按PLC控制規(guī)模分類，PLC可分為小型機(jī)、中型機(jī)、大型機(jī)。普通小型機(jī)控制點(diǎn)數(shù)不大于256點(diǎn)，顧客程序存儲器容量不大于8K字。小型機(jī)慣用于單機(jī)控制和小型控制場合，在通信網(wǎng)絡(luò)中常作從站。例如，三菱公司FX2NPLC屬于小型機(jī)。小型機(jī)中，控制點(diǎn)數(shù)不大于64點(diǎn)為超小型機(jī)或微型PLC。中型機(jī)控制點(diǎn)數(shù)普通在256點(diǎn)到2048點(diǎn)范疇內(nèi)，顧客程序存儲器容量不大于50K字。中型機(jī)控制點(diǎn)數(shù)較多、控制功能強(qiáng)，慣用于中型控制場合，在通信網(wǎng)絡(luò)中可做主站也可做從站。大型機(jī)控制點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上，顧客程序存儲器容量達(dá)50K字以上。大型機(jī)控制點(diǎn)數(shù)多、功能很強(qiáng)、運(yùn)算速度不久，慣用于大型控制場合，在通信網(wǎng)絡(luò)中常作主站。例如，西門子公司S7-400PLC就屬于大型機(jī)。以上分類沒有十分嚴(yán)格界限，隨著PLC技術(shù)飛速發(fā)展，這些界限會發(fā)生變更。二、按PLC得構(gòu)造形式分類PLC按構(gòu)造形式可分為整體式、模塊式和疊裝式三類。（1）整體式PLC整體式PLC是將電源、CPU、I/O部件集中在一種機(jī)箱內(nèi)。其構(gòu)造緊湊、體積小、價格低。普通小型PLC采用這種構(gòu)造。整體式PLC由不同I/O點(diǎn)數(shù)基本單元和擴(kuò)展單元構(gòu)成。基本單元內(nèi)有CPU、I/O和電源。擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/O和電源。整體式PLC普通配備有特殊功能單元，如模仿單元、位置控制單元等，使PLC功能得以擴(kuò)展。例如，美國GE公司GE-I/J系列PLC為整體式構(gòu)造。（2）模塊式PLC模塊式構(gòu)造是將PLC各某些提成若干個單獨(dú)模塊，如電源模塊、CPU模塊、I/O模塊和各種功能模塊。模塊式PLC由機(jī)架和各種模塊構(gòu)成。模塊插在機(jī)架內(nèi)插座上。模塊式PLC配備靈活，裝配以便，便于擴(kuò)展和維修。普通大、中型PLC宜采用模塊式構(gòu)造，有小型PLC也采用這種構(gòu)造。（3）疊裝式PLC將整裝式和模塊式結(jié)合起來，成為疊裝式PLC。它除了基本單元外尚有擴(kuò)展模塊和特殊功能模塊，配備比較以便。疊裝式PLC集整體式PLC和模塊式PLC長處在一身，它構(gòu)造緊湊、體積小、配備靈活、安裝以便。3.5PLC編程3.5.1PLC執(zhí)行顧客程序過程依照PLC工作流程,設(shè)PLC輸入數(shù)據(jù)為X,輸出數(shù)據(jù)為Y。在顧客程序第n次掃描執(zhí)行時,其輸入數(shù)據(jù)是第n-1掃描I/O刷新階段讀取Xn-1；執(zhí)行顧客程序過程中,元件映像寄存器中數(shù)據(jù)既有第n-1次掃描存入數(shù)據(jù)Yn-1,也有第n次執(zhí)行程序中間成果。第n次掃描I/O數(shù)據(jù)是Yn。如圖3.2所示給出PLC執(zhí)行顧客程序過程示意圖，執(zhí)行第一種梯級時，PLC從輸入映像寄存器中讀取輸入端00000狀態(tài)，設(shè)其為1則輸入繼電器00000狀態(tài)。再讀出輸入端00001狀態(tài),設(shè)其為0,則輸入繼電器00001狀態(tài)為0。再由常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)00000和常閉觸點(diǎn)00001狀態(tài)運(yùn)算出繼電器01000當(dāng)當(dāng)前狀態(tài)是1。若此前狀態(tài)是0，要改寫與其相應(yīng)元件映像寄存器狀態(tài)向下繼續(xù)執(zhí)行第二個梯級，從元件映像寄存器中讀出繼電器01000狀態(tài)1（前一步存入）,因此常開觸點(diǎn)為01000為1，繼電器010001狀態(tài)是1。若此前01001狀態(tài)是0，則要改寫與其相應(yīng)元件映像寄存器狀態(tài)。本次掃描刷新時元件映像寄存器中存內(nèi)容是繼電器為,繼電器為1。圖3-2PLC執(zhí)行顧客程序過程由上述分析可得出,執(zhí)行顧客程序過程特點(diǎn)是：1）在執(zhí)行顧客程序過程中，輸入映像寄存器狀態(tài)保持不變，始終保存到下一次I/O刷新之前。2)元件映像寄存器內(nèi)容隨程序執(zhí)行而變化，前一步運(yùn)算成果隨后可作為下一步運(yùn)算條件，與輸入映像寄存器不同。3）不同于繼電器控制，PLC執(zhí)行程序是按由上而下、自左向右順序進(jìn)行。因此不同梯級中繼電器線圈及其觸點(diǎn)狀態(tài)不也許同步發(fā)生變化。3.5.2梯形圖表達(dá)繪制梯形圖時，咱們一方面要用符號表達(dá)出各種元素如常開觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)、輸出、并聯(lián)常開、并聯(lián)常閉等。整個梯形圖指令由若干個梯級構(gòu)成，每個梯級又是一種或幾種輸入元件和一種輸出元件構(gòu)成，輸出元件應(yīng)出當(dāng)前梯級最右邊,輸入元件出當(dāng)前輸出元件左邊。咱們在編MFC程序中,經(jīng)常要用到某些資源，如位圖、對話框、光標(biāo)、字符串表、菜單、工具欄等，每種資源均有其特定ID樣咱們在用位圖這種資源時就可以運(yùn)用其具備特定ID這個特性區(qū)別辨認(rèn)各個位圖。3-3梯形圖簡圖如3-3圖所示，很顯然,計算機(jī)繪制圖形都是位圖格式，它只能按規(guī)定畫出圖形中直線、圓、矩形等元素，而不懂得各個圖形元素之間邏輯關(guān)系,但是在繪制梯形圖時候，各個圖形元素之間都是由一定邏輯關(guān)系構(gòu)成,最簡樸問題就是如果計算機(jī)不能辨認(rèn)各個元素話，它如何懂得在哪兩個圖形元素之間畫連接線？為理解決這個問題,咱們將梯形圖元素“放在”個個小單位區(qū)域中,每一種圖形元素在單位區(qū)域中相對位置都是統(tǒng)一固定，這樣每一種單位區(qū)域連接時候，就能解決連線連接問題。這樣咱們將每一種圖形元素事先繪制在每一種單位區(qū)域中，然后在繪制梯級時候，將每一種單位區(qū)域連接起來就可以了?？梢赃@樣說咱們繪制梯形圖是繪制每一種包括各種圖形元素單元區(qū)域，在圖一中,咱們可以清晰地看到，每一種圖形元素被分別放在單元區(qū)域中，而每一單元區(qū)域又構(gòu)成了整個梯級。其實(shí),拋開梯形圖圖像表象，咱們可以發(fā)現(xiàn)梯形圖中每個元件其實(shí)均有一種共同屬性，該屬性可以用一種四元組表達(dá)元件類型,所在位置,名稱。其中，元件類型表達(dá)元件種類，如常開觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)、輸出觸點(diǎn)、定期器、計數(shù)器等要表達(dá)所在位置咱們可以將整個梯形圖當(dāng)作一種平面，再將這個平面劃提成一種網(wǎng)格矩陣，使用元件在網(wǎng)格矩陣中行列就可以表達(dá)名稱也是元件一種必要屬性，由于它代表硬件中詳細(xì)地址。3.5.3梯形圖編程規(guī)則梯形圖語言作為一種原則PLC編程語言，在編制時必要遵循一定規(guī)則，詳細(xì)如下：(1)梯形圖每一行指令都在母線右邊開始畫起。(2)輸出指令不能直接跟母線連接。(3)觸點(diǎn)應(yīng)在水平線上，不能在垂直分支上，且應(yīng)遵循自左至右、自上而下原則。(4)不包括觸點(diǎn)分支應(yīng)放在垂直方向，不可放在水平位置，以便于辨認(rèn)觸點(diǎn)組合和對輸出線圈控制途徑。(5)在有幾種串聯(lián)回路相并聯(lián)時，應(yīng)將觸點(diǎn)最多那個串聯(lián)回路放在梯形圖最上面；而在有幾種并聯(lián)回路相串聯(lián)時，應(yīng)將觸點(diǎn)最多并聯(lián)回路放在梯形圖最左面。(6)不能將觸點(diǎn)畫在輸出線圈右邊，線圈僅能畫在同一行中所有觸點(diǎn)最右邊。第4章：矢量控制變頻調(diào)速4.1變頻調(diào)速發(fā)展及在提高機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用老式調(diào)速系統(tǒng)中，直流調(diào)速以其控制容易，調(diào)速精度高等特點(diǎn)長期占據(jù)了主導(dǎo)地位，但是由于構(gòu)造復(fù)雜，過流能力不強(qiáng)，環(huán)境適應(yīng)差，難以實(shí)現(xiàn)高速度化等因素，始終限制了其應(yīng)用范疇進(jìn)一步擴(kuò)大。相比較而言，交流異步電機(jī)具備環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、過流能力大、牢固耐用、構(gòu)造簡樸、容易維護(hù)及價格低廉等長處，但異步電機(jī)調(diào)速性能難以滿足生產(chǎn)規(guī)定。隨著電力電子器件產(chǎn)生和控制理論飛速發(fā)展，當(dāng)代控制理論越來越多應(yīng)用到交流調(diào)速系統(tǒng)中，使得交流調(diào)速性能可以和直流調(diào)速相媲美、相競爭，交流調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。近年來，電力電子技術(shù)發(fā)展和DSP微解決器推出，更為高性能交流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)奠定了基本，當(dāng)前己經(jīng)進(jìn)入了實(shí)用化階段，作為眾多調(diào)速方案之一變頻調(diào)速，其發(fā)展不超過40年，卻獲得了長足進(jìn)步，變頻調(diào)速以其節(jié)能和可平滑調(diào)速，調(diào)速范疇寬等長處得到了廣泛應(yīng)用。交流電動機(jī)變頻調(diào)速控制技術(shù)大體經(jīng)歷了如下幾種發(fā)展階段。第一種階段為電壓/頻率(U/f)恒定控制，這種控制辦法在低頻時定子電壓較低，定子漏抗壓降所占份量不能忽視，因而需要人為地把電壓抬高某些，用以補(bǔ)償定子壓降，負(fù)載不同步需要補(bǔ)償定子壓降值也不同樣，在控制軟件中備有不同斜率補(bǔ)償特性，以便顧客選取。第二個階段是矢量變換控制，它辦法是模仿直流電動機(jī)控制特點(diǎn)來進(jìn)行交流電動機(jī)控制，通過電機(jī)統(tǒng)一理論和坐標(biāo)變換理論，把交流電動機(jī)定子電流分解成磁場定向坐標(biāo)磁場電流分量和與之相垂直坐標(biāo)轉(zhuǎn)矩電流分量，把固定坐標(biāo)系變換為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系解禍后，交流量控制變?yōu)橹绷髁靠刂?，于是等同于直流電動機(jī)。第三個階段為直接轉(zhuǎn)矩控制，也叫直接自控，它避開了矢量控制中兩次坐標(biāo)變換及求矢量模與相角復(fù)雜計算工作，直接在定子坐標(biāo)系上計算電動機(jī)轉(zhuǎn)矩與磁通，使轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時間控制在一拍以內(nèi)，且無超調(diào)，控制性能更好。提高機(jī)控制系統(tǒng)硬件由模仿技術(shù)轉(zhuǎn)向數(shù)字技術(shù)，全數(shù)字變頻技術(shù)應(yīng)用于提高機(jī)控制。減速段速度調(diào)節(jié)采用低頻發(fā)電制動方式，將系統(tǒng)動能反饋給電網(wǎng)，與動力制動減速相比，不但調(diào)速性能好、減速與爬行自然過渡，并且節(jié)能效果明顯。采用當(dāng)代智能控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)速度電流閉環(huán)調(diào)節(jié)，使減速階段在各種條件下均可嚴(yán)格按照給定速度圖運(yùn)營，使交流拖動在減速段達(dá)到直流拖動調(diào)速性能，減速段到爬行段過渡平滑。這樣在提高機(jī)系統(tǒng)最大靜張力差容許范疇內(nèi)能實(shí)現(xiàn)正力減速與爬行、負(fù)力減速與爬行以及驗(yàn)繩等各種工作方式，達(dá)到控制規(guī)定。采用矢量控制技術(shù)零速起動轉(zhuǎn)矩達(dá)150%，保證低速爬行時啟動與運(yùn)營特性，輸出頻率跟隨給定頻率，并且頻率與電流值可精確批示出來。從而使傳動系統(tǒng)獲得高精度、高可靠性。采用直接轉(zhuǎn)矩控制可改進(jìn)低頻特性，普通變頻器雖然可以輸出較低頻率，但輸出力矩小，特性較軟，應(yīng)用于提高位能負(fù)載時，起動瞬間總要溜車。采用特殊軟件編程，改進(jìn)低頻特性，雖然在輸出0Hz狀況下，也能輸出200%負(fù)載力矩，達(dá)到了在整個運(yùn)營過程都能輸出滿足負(fù)載規(guī)定力矩。完全避免了重載坡起時溜車現(xiàn)象。提高機(jī)使用變頻調(diào)速控制具備下列長處：(l)調(diào)速平滑、調(diào)速范疇大，通過控制器控制，變頻器輸出頻率可以持續(xù)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，使電動機(jī)起動電流小、動負(fù)荷小、調(diào)速平滑而無沖擊。(2)調(diào)速精度高，電動機(jī)在自然特性上運(yùn)轉(zhuǎn)時外特性硬，轉(zhuǎn)速隨負(fù)載變化小。(3)動態(tài)品質(zhì)好，可使提高機(jī)起動、制動、反轉(zhuǎn)和調(diào)速過程時間降至至少，具備良好動態(tài)品質(zhì)。(4)易實(shí)現(xiàn)電動機(jī)換向，當(dāng)頻率減少至零后即可反向開車，采用控制器變化相序即可實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，因而可在四象限內(nèi)平滑過渡。(5)節(jié)電效果明顯，變頻調(diào)速比轉(zhuǎn)子回路串接電阻調(diào)速辦法節(jié)約電能20%~40%。4.2變頻調(diào)速基本原理異步電機(jī)VVVF調(diào)速系統(tǒng)普通簡稱變頻調(diào)速系統(tǒng)。由于在變頻調(diào)速時轉(zhuǎn)差功率不變，在各種異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中效率較高，同步性能也最佳，故是交流調(diào)速重要發(fā)展方向。交流調(diào)速系統(tǒng)控制量最基本上是轉(zhuǎn)矩、速度、位置，依照不同用途恰當(dāng)組合可構(gòu)成各種閉環(huán)系統(tǒng)。異步電動機(jī)定子對稱三相繞組中通入對稱三相交流電，在電機(jī)氣隙內(nèi)會產(chǎn)生一種旋轉(zhuǎn)磁場，其旋轉(zhuǎn)速度為同步轉(zhuǎn)速[10](4-1)式中——定子繞組電源頻率；P—電機(jī)磁極對數(shù)。異步電動機(jī)轉(zhuǎn)差率；則異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速；由上式可知，異步電動機(jī)調(diào)速辦法有如下幾種：a.變同步轉(zhuǎn)速：變極p、變頻、b.變轉(zhuǎn)差率：定子調(diào)壓、轉(zhuǎn)子串電阻、電磁轉(zhuǎn)差離合器、串極調(diào)速。由電機(jī)學(xué)可知，轉(zhuǎn)差功率:(4-2)式中—電磁功率；—轉(zhuǎn)子銅耗。由式可知，變頻調(diào)速與變極調(diào)速為轉(zhuǎn)差功率不變型無論其轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率消耗基本不變，因而調(diào)速效率為最高。由電機(jī)與電力拖動可知，異步電動機(jī)等效電路如圖4.1所示，圖4-1異步電動機(jī)等效電路對交流異步電動機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速，交流異步電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速，即旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速表達(dá)式為:（4-3）式中:—同步轉(zhuǎn)速(r/min)；—定子頻率(Hz)；—磁極對數(shù)。而異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速為:（4-4）式中:—異步電動機(jī)轉(zhuǎn)差率（4-5）變化異步電動機(jī)供電頻率，可以變化其同步轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)調(diào)速運(yùn)營。固然，也可以通過變化轉(zhuǎn)差率，和磁極對數(shù)n，來變化異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速。但是變極對數(shù)和變轉(zhuǎn)差率在調(diào)速領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用范疇較小，而變頻調(diào)速具備高效率、高范疇和高精度調(diào)速性能，是比較合理調(diào)速辦法。交流變頻器正是通過均勻變化輸入異步電動機(jī)定子供電頻率來調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速。對異步電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制時，但愿電動機(jī)主磁通保持不變。磁通太弱，鐵心運(yùn)用不充分，同樣轉(zhuǎn)子電流下，電磁轉(zhuǎn)矩小，電動機(jī)負(fù)荷能力下降；磁通太強(qiáng)，則由于過勵磁狀態(tài)，使勵磁電流過大，這就限制了定子電流負(fù)載分量，為使電動機(jī)但是熱，負(fù)載能力要下降。異步電動機(jī)氣隙磁通(主磁通)是定、轉(zhuǎn)子合成磁動勢產(chǎn)生。由電機(jī)理論懂得，三相異步電動機(jī)定子每相電動勢有效值為:（4-6）式中：—定子每相由氣隙磁通感應(yīng)電動勢均方根值(V)；—定子頻率(Hz)；—定子相繞組有效匝數(shù)；—每相磁通量(Web)。由上式可見,值是由和共同決定，對和進(jìn)行恰當(dāng)控制,就可以使氣隙磁通保持額定值不變。下面分兩種狀況闡明:1.基頻如下恒磁通變頻調(diào)速這是考慮從基頻(電動機(jī)額定頻率AN)向下調(diào)速狀況，為了保持電動機(jī)負(fù)載能力，應(yīng)保持氣隙主磁通不變，這就規(guī)定減少供電頻率同步減少感應(yīng)電動勢，保持，即保持電動勢和頻率之比為常數(shù)進(jìn)行控制。這種控制又稱為恒磁通變頻調(diào)速，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。但是，難于檢測和直接控制。當(dāng)和值較高時，定子漏阻抗壓降相對比較小，如果忽視不計，則可以近似保持定子相電壓U1和頻率f1比值為常數(shù)即可。這就是恒壓頻比，是近似恒磁通控制。當(dāng)頻率較低時，U1和E1都變小，定子漏阻抗壓降(重要是定子電阻U壓降)不能再忽視,這種狀況下，可以恰當(dāng)提高定子電壓以補(bǔ)償定子電阻壓降影響,使氣隙磁通基本保持不變。2.基頻以上弱磁變頻調(diào)速這是考慮由基頻開始向上調(diào)速狀況，頻率由額定值.向上增大，但電壓受額定電壓限制不能再升高，只能保持不變。必然會使主磁通隨著上升而減小，相稱于直流電動機(jī)弱磁調(diào)速狀況，屬于近似恒功率調(diào)速方式。綜合兩種狀況，異步電動機(jī)變頻調(diào)速基本控制方式如圖4.2所示，為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)，低頻調(diào)速時通過電壓補(bǔ)償方式來保持恒轉(zhuǎn)矩。圖4-2異步電動機(jī)變頻調(diào)速時控制特性4.3變頻調(diào)速控制方式分類在變頻調(diào)速領(lǐng)域，異步電機(jī)控制方式各種各樣，但從轉(zhuǎn)矩響應(yīng)性和過渡特性來看，變頻調(diào)速控制方式分為如下幾種:①控制控制是交流電機(jī)最簡樸一種控制辦法，通過控制過程中始終保持為常數(shù)，來保證轉(zhuǎn)子磁通恒定。然而控制是一種開環(huán)控制方式，速度動態(tài)特性較差，電機(jī)轉(zhuǎn)矩運(yùn)用率低，控制參數(shù)(如加/減速度等)還需要依照負(fù)載不同來進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，特別是低速時由于定子電阻和逆變器等器件開關(guān)延時存在，系統(tǒng)也許會發(fā)生不穩(wěn)定現(xiàn)象。這種控制方式多用于調(diào)速精度不高場合。②轉(zhuǎn)差頻率控制轉(zhuǎn)差頻率控制是檢測異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速，對轉(zhuǎn)差頻率采用閉環(huán)控制。與控制相比，調(diào)速精度規(guī)定較高，且系統(tǒng)容易穩(wěn)定，即能在遼闊調(diào)速范疇內(nèi)，將電動機(jī)轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)及效率控制在最佳狀態(tài)。但是采用此法電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)只能是單機(jī)運(yùn)營，同步轉(zhuǎn)差頻率控制未能實(shí)行對電機(jī)瞬時轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制，盡管這種系統(tǒng)靜態(tài)精度較高，但由于迅速性較差，故合用于對響應(yīng)迅速性規(guī)定不高系統(tǒng)。③矢量控制矢量控制是一種建立在轉(zhuǎn)子磁鏈定向基本上，通過一系列坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)電機(jī)定子電流轉(zhuǎn)矩分量和磁通分量解藕控制辦法，可以將作為控制對象感應(yīng)電機(jī)當(dāng)作直流電機(jī)來進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對瞬時轉(zhuǎn)矩控制。當(dāng)前，實(shí)用中多采用轉(zhuǎn)差頻率矢量控制，由于其沒有實(shí)現(xiàn)直接磁通閉環(huán)控制，無需檢測出磁通，因而容易實(shí)現(xiàn)。但是其控制器設(shè)計在某種限度上依賴于電機(jī)參數(shù)，為了減少控制上對電機(jī)參數(shù)敏感性，已經(jīng)提出了許多參數(shù)辨識、參數(shù)補(bǔ)償和參數(shù)自適應(yīng)方案，收到了較好效果。④直接轉(zhuǎn)矩控制直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)也是一種轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制辦法，其克服了坐標(biāo)變換和解禍運(yùn)算復(fù)雜性，直接對轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，通過轉(zhuǎn)矩誤差、磁通控制誤差，按一定原則選取逆變器開關(guān)狀態(tài)，控制施加在定子端三相電壓，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出功率，達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速目。由于DTC直接著眼于轉(zhuǎn)矩控制，對轉(zhuǎn)子參數(shù)變化體現(xiàn)為狀態(tài)干擾而非參數(shù)干擾，DTC辦法比矢量控制辦法具備較高魯棒性。但是DTC也存在局限性之處，其最大困難就在于低速性能不抱負(fù)。異步電動機(jī)用變頻器傳動方塊圖，如圖4.3所示，變頻器由變流器、平滑電路、逆變器、控制器四大某些構(gòu)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)交流電，向電動機(jī)提供電壓、電流和頻率。圖4-3變頻器基本構(gòu)造4.4變頻器按中間直流環(huán)節(jié)方式分類1、電流型變頻器當(dāng)交-直-交變壓變頻裝置中間直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波時，直流電流波形比較平直，因而電源內(nèi)阻抗很大，對負(fù)載來說基本上是一種電流源，輸出交流電流是矩形波或階梯波，此類變頻裝置叫做電流源型變頻器。有交-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，具備電流源性質(zhì)，它也是電流源型變頻器。這種電流源型變頻器，其逆變器中晶閘管每個周期工作1200，屬于1200導(dǎo)電型。電流源型變頻器一種突出長處是當(dāng)電動機(jī)處在再生狀態(tài)時，反饋到直流側(cè)再生電能可以以便回懊到交流電網(wǎng)，不需要主回路中附加任何設(shè)備，只要運(yùn)用網(wǎng)側(cè)可逆變流器變化其輸出電壓極性即可，這種電流型變頻器有制動發(fā)電能力，又能設(shè)立電流環(huán)提高承載能力，適合需要迅速減速和調(diào)速范疇寬場合，適配大功率電機(jī)，國內(nèi)單機(jī)容量可達(dá)1KW，國外達(dá)數(shù)萬KW級。2、電壓型變頻器在交-直-交變壓變頻裝置中，當(dāng)中間直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波時，直流電壓波形比較平直，在抱負(fù)狀況下是一種內(nèi)阻抗為零恒壓源，輸出交流電壓是矩形波或階梯波，此類變頻裝置叫做電壓源型變頻器。普通交-直-交變壓變頻裝置雖然沒有濾波電容，但供電電源低阻抗使它具備電壓源性質(zhì)，也屬于電壓源型變頻器。對負(fù)載電動機(jī)而言，變頻器是一種交流電壓源，在不超過電壓容量狀況下可以驅(qū)動多臺電動機(jī)并聯(lián)運(yùn)營，具備不選取負(fù)載通用性。中小功率變頻器普通采用電容濾波即電壓型變頻器。逆變器開關(guān)器件己由晶閘管（SCR)、功率晶體管（GTR)，發(fā)展到絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)，以至智能型功率模塊(IPM)，集成門極換流晶閘管(IGCT)等。4.5變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)呈現(xiàn)狀從80年代初通用變頻器問世以來，通過近，通用變頻器更新?lián)Q代了五次:第一代是80年代初模仿式通用變頻器，第二代是80年代中期數(shù)字式通用變頻器；第三代是90年代初智能型通用變頻器:第四代是90年代中期多功能型通用變頻器，近來研制上市第五代集中通用變頻器。通用變頻器發(fā)展?fàn)顩r可以從幾種方面來闡明：1.通用變頻器應(yīng)用范疇不斷擴(kuò)大通用變頻器不但在工業(yè)各個行業(yè)廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用范疇不斷擴(kuò)大，產(chǎn)品正向三個方面發(fā)展變化:其一，向無需調(diào)節(jié)便能得到最佳運(yùn)營多功能與高性能型變頻器方向發(fā)展；其二，向通過簡樸控制就能運(yùn)營小型及操作以便變頻器方向發(fā)展；其三，向大容量、高起動轉(zhuǎn)矩及具備環(huán)保功能變頻器方向發(fā)展。2.通用變頻器使用功率器件不斷更新?lián)Q代通用變頻器對功率晶體管基本規(guī)定是：能承受足夠大電壓和電流；容許長時間頻繁地接通和關(guān)斷；接通和關(guān)斷控制必要十分以便。在80年代初只有大功率晶體管(GTR)可以滿足上述基本規(guī)定條件，日后隨著工作頻率比GTR提高了一種數(shù)量級絕緣柵雙極晶體管(IGBT)浮現(xiàn)，使變頻調(diào)速技術(shù)又邁向了一步。當(dāng)前，中小容量新系列變頻器中逆變某些，已基本被IGBT壟斷了。時至90年代末又浮現(xiàn)了一種新型半導(dǎo)體開關(guān)器件—集成門極換流晶閘管IGCT(integratedgatecommutatedthyristor)，該器件是GTO和IGBT互相取長補(bǔ)短成果，非常適合于中壓(1KV-10KV)開關(guān)電路，當(dāng)前己有系列產(chǎn)品。3.通用變頻器控制技術(shù)性能達(dá)到了直流電機(jī)調(diào)速水平通用變頻器再80年代初采用控制技術(shù)是V/fPWM控制方式，90年代初又浮現(xiàn)了矢量控制通用變頻器。矢量控制技術(shù)實(shí)用化，使異步電動機(jī)變頻后機(jī)械特性達(dá)到了可以和直流電動機(jī)變壓后機(jī)械特性相媲美限度。如英國CT公司VECTOR系列變頻器采用磁通矢量控制技術(shù)，其性能達(dá)到了直流電機(jī)調(diào)速水平。在交流異步電動機(jī)諸多調(diào)速辦法中，變頻性能最佳，調(diào)速范疇廣，可進(jìn)行無級調(diào)速，運(yùn)營效果好，采用變頻器，對籠型異步電動機(jī)進(jìn)行控制，由于使用以便，可靠性高，并且經(jīng)濟(jì)效益明顯，因此逐漸得到推廣。當(dāng)前國外變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展較快，性能也非常好，在各行各業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，如日本富士、瑞典ABB等變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。國內(nèi)變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展較慢，產(chǎn)品性能較差，很難滿足持續(xù)化工生產(chǎn)需求，并且無法實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動控制。因而國內(nèi)使用單位重要以進(jìn)口為主，很少使用國內(nèi)生產(chǎn)產(chǎn)品。第5章總體設(shè)計方案5.1系統(tǒng)控制規(guī)定1.變頻調(diào)速器受0-10V輸入電壓控制：0V輸出頻率為0HZ，相應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為0r/min；5V輸出頻率為50HZ，相應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為1500r/min；10V輸出頻率為100HZ，相應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為3000r/min；輸入電壓與輸出頻率按線性關(guān)系變化。2.規(guī)定輸出轉(zhuǎn)速按函數(shù)變化，請編寫控制程序，并完畢調(diào)試。3.按照圖5-1轉(zhuǎn)速與時間函數(shù)關(guān)系運(yùn)營，重復(fù)上述過程.。圖5-1轉(zhuǎn)速與時間函數(shù)關(guān)系5.2選取機(jī)型本次設(shè)計采用三菱FX2N系列PLC進(jìn)行控制，從以上分析可以懂得，該系統(tǒng)只需開關(guān)量輸入點(diǎn)2個，模仿量輸出點(diǎn)1個。本系統(tǒng)變頻器采用MM440通用變頻器。5.3控制系統(tǒng)I/0點(diǎn)表5-1控制系統(tǒng)I/0分派圖FX2NPLCI/O分派表輸入輸出外接單元地址功能地址功能SB1IO.O電機(jī)啟動按鈕AQWO電機(jī)啟動SB2I0.1電機(jī)停止按鈕5.4系統(tǒng)控制構(gòu)造由PLC和變頻器構(gòu)成控制系統(tǒng)，開關(guān)量輸入端由兩輸入，開始與停止按鈕；PLC輸出端是從0—10V模仿量作為變頻器輸入。實(shí)現(xiàn)如下控制：0V輸出頻率為0Hz，相應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為0r/min；5V輸出頻率為50Hz，相應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為1500r/min；7.5V輸出頻率為75HZ,相應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為2250r/min；10V輸出頻率為100Hz，相應(yīng)同步轉(zhuǎn)速為3000r/min。5.4.1系統(tǒng)主電路圖圖5-2系統(tǒng)主電路圖5.4.2系統(tǒng)控制電路圖圖5-3系統(tǒng)控制電路圖5.4.3系統(tǒng)外圍接線圖圖5-4外圍接線圖5.5設(shè)計環(huán)節(jié)(1)使用PLC兩個輸入點(diǎn)I0.0和I0.1分別作為系統(tǒng)啟動和停止信號輸入點(diǎn)；(2)使用PLC一種模仿量輸出點(diǎn)AQWO作為使電機(jī)正轉(zhuǎn)啟動輸出信號，接到MM440變頻器AIN1+，AIN1-端子上；(3)調(diào)節(jié)變頻器使其輸出頻率受模仿量輸入電壓控制；(4)然后編制輸出準(zhǔn)時間函數(shù)循環(huán)梯形圖程序；(5)最后調(diào)試并運(yùn)營。5.6系統(tǒng)流程框圖圖5-5系統(tǒng)流程框圖5.7硬件某些設(shè)計5.7.1輸出規(guī)格圖5-6輸出規(guī)格圖如果設(shè)立值超過下面提供規(guī)定，將發(fā)生輸出設(shè)立錯誤，并將輸出有輸出保持功能規(guī)定輸出量。依照設(shè)計規(guī)定選用輸出范疇：0-10V。5.7.2標(biāo)度變換輸出范疇：0-10V所相應(yīng)十進(jìn)制數(shù)為：00000-3；標(biāo)度變換公式：V=AIWO/3200；5.7.3變頻器參數(shù)設(shè)立表表5-2變頻器參數(shù)設(shè)立圖變頻器參數(shù)設(shè)立表參數(shù)號出廠值設(shè)立值說明P000312設(shè)顧客訪問級為原則級P070022由端子輸入P070111ON接通正轉(zhuǎn)P100021頻率設(shè)定為鍵盤設(shè)定值P108000電動機(jī)運(yùn)營最低頻率P1082100100電動機(jī)運(yùn)營最高頻率5.8軟件某些設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計是依照系統(tǒng)給定期間函數(shù)運(yùn)營，因此軟件設(shè)計重要是以時間原則來設(shè)計。主體程序包括四個重要某些：控制主程序、0-20秒上升子程序、30-40秒下降子程序、60-65秒下降子程序。某些程序（0-20秒上升子程序）如下：LDSM0.0ANT96TONT32，5RC3，1Network2LDT32=M0.1TONT96，5Network3LDM0.1LDC1CTUC1，Network4LDSM0.0MOVD12，VD70DTRVD70，VD70Network5LDSM0.0ITDC1，VD60DTRVD60，VD60MOVRVD60，VD80*RVD70，VD80ROUNDVD80，VD80Network6LDSM0.0DTIVD80，VW90MOVWVW90，AQW05.9實(shí)驗(yàn)及成果5.9.1實(shí)驗(yàn)過程1.先將程序傳入PLC中，連接外部連線和按鍵以及各個狀態(tài)批示燈。2.按下啟動按鈕，然后用萬用表測模仿量I/0模塊兩點(diǎn)間電壓，看與否按照規(guī)定曲線運(yùn)營，如果運(yùn)營對的則證明PLC某些調(diào)試成功。3.在各個時刻切換各種狀態(tài)觀測狀態(tài)批示燈以及電壓輸出情5.9.2實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象調(diào)試現(xiàn)象如圖所示：圖5.7接線圖圖5-8梯形圖顯示5.9.3實(shí)驗(yàn)成果系統(tǒng)按照給定期間函數(shù)持續(xù)循環(huán)運(yùn)營，如圖所示，由此闡明系統(tǒng)設(shè)計合理可靠，此設(shè)計符合設(shè)計規(guī)定。圖5-9運(yùn)營成果結(jié)論本文重要是為礦井提高機(jī)設(shè)計一套PLC控制變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)提高機(jī)速度可調(diào)節(jié)，以節(jié)約能源和適應(yīng)生產(chǎn)需要。采用變頻器實(shí)現(xiàn)提高機(jī)調(diào)速運(yùn)營，使用PLC強(qiáng)大功能,實(shí)當(dāng)前對提高機(jī)運(yùn)營控制和參數(shù)調(diào)節(jié)。本文在對礦井提高機(jī)控制系統(tǒng)研究中，采用變頻器和可編程序控制器相結(jié)合辦法，獲得了一定成果，通過對已改造提高機(jī)設(shè)備進(jìn)行調(diào)研以及有關(guān)文獻(xiàn)閱讀可以看出PLC控制變頻調(diào)速提高機(jī)有明顯社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。采用PLC后，克服了原繼電器系統(tǒng)局限性，系統(tǒng)安全可靠，性價比提高，且控制程序可依照需要修改，對提高控制技術(shù)水平具備遼闊應(yīng)用前景。變頻調(diào)速系統(tǒng)在提高機(jī)控制中顯示出其控制性能優(yōu)良、操作簡便、運(yùn)營效率高、維護(hù)工作量小等諸多長處，是礦井提高機(jī)傳動發(fā)展方向。在使用過程中實(shí)現(xiàn)了軟起動、軟停車，減少了機(jī)械沖擊，使運(yùn)營更加平穩(wěn)可靠;該系統(tǒng)四象限運(yùn)營，可實(shí)現(xiàn)絞車調(diào)速、換向、能量回制動等功能，適應(yīng)范疇廣，節(jié)能效果更加明顯。謝辭本設(shè)計選題、研究及論文撰寫工作是在導(dǎo)師何墉教師直接關(guān)懷和悉心指引下進(jìn)行，在做畢業(yè)設(shè)計期間，何教師在各方面給了我極大協(xié)助和親切關(guān)懷，使我順利完畢了畢業(yè)設(shè)計工作；同步教師嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)、淵博知識、豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和敏銳思維將使我受益終身，在此，謹(jǐn)向何教師致以崇高敬意和衷心感謝！在畢業(yè)設(shè)計論文撰寫過程中，電氣系及實(shí)驗(yàn)室許多教師都給了我很大協(xié)助，在此向她們表達(dá)深深謝意。同步也感謝所關(guān)于懷和協(xié)助過我教師和同窗們。參照文獻(xiàn)[1]張明達(dá).電力拖動自動控制系統(tǒng)[M].冶金工業(yè)出版社,1983.[2]丁曉力.斜井提高機(jī)PLC控制[期刊論文].[3]李金金.基于PLC控制變頻調(diào)速在礦井提高機(jī)中應(yīng)用（研究生論文）太原理工大學(xué).[4]譚波,李燕林,譚冠政.變頻調(diào)速在礦井提高機(jī)中應(yīng)用[J].電器工業(yè)，(4):52-53[5]西門子(中華人民共和國)有限公司.SIEMENSS7-200可編程控制器手冊.[6]蔣宏民.PLC技術(shù)在國內(nèi)礦井交流提高系統(tǒng)中應(yīng)用研究[J].冶金礦山設(shè)計與建設(shè)，1998，30(4)：18-29[7]杜俊明.礦井提高機(jī)變頻調(diào)速改造[J].電氣時代，(5)：74-79[8]陳軍.提高機(jī)盤式制動器狀態(tài)監(jiān)測裝置研制.礦山機(jī)械.1993，7-8[9]朱仁初，萬伯仁.電力拖動控制系統(tǒng)設(shè)計手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1992.[10]王兆義可編程控制器實(shí)用技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社1996.8[11]《礦井提高機(jī)故障解決和技術(shù)改造》編委會.礦井提高機(jī)故障解決和技術(shù)改造.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，:220，223.[12]周建榮，安靜.ABB礦井提高機(jī)控制系統(tǒng)及應(yīng)用.工程設(shè)計以D及自動化.1995:40-41[13][美]WalterN.Alerich，[美]StephenL.Herman著姜明，溫照方譯．電機(jī)與控制翻譯版（第7版）．北京：北京理工大學(xué)出版社，.5[14]邵杰編著．基于PLC模糊控制變頻調(diào)速系統(tǒng)，曲阜師范大學(xué)研究生學(xué)位論文，.4動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方略綜述，變頻器世界，.11[15]顧永輝、范廷瓚編著．煤礦電工手冊（第三分冊）—提高機(jī)電力拖動（交流某些）．北京：煤炭工業(yè)出版社，1980.8附錄一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，闡明選題根據(jù)和意義PLC即可編程控制器，隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，可編程控制器在工業(yè)及工業(yè)以外眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大作用。提高機(jī)是機(jī)、電、液一體化大型機(jī)械，應(yīng)用于各類礦山豎井、斜井中，是生產(chǎn)運(yùn)送重要工具。當(dāng)前國內(nèi)外對結(jié)合PLC對提高機(jī)研究方向重要是應(yīng)用PLC編程器，通過繼電器動作來控制提高機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行自動調(diào)速，從而實(shí)現(xiàn)提高機(jī)升降位置自動控制以及對提高機(jī)運(yùn)營狀態(tài)監(jiān)控，從而提高礦山生產(chǎn)能力、經(jīng)濟(jì)效益和維護(hù)井下礦工生命安全。本領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛，本設(shè)計擬開展該領(lǐng)域研究工作。二、研究基本內(nèi)容，擬解決重要問題本文重要為礦井提高機(jī)設(shè)計一套PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提高機(jī)速度可調(diào)節(jié)，以節(jié)約能源和適應(yīng)生產(chǎn)需要。據(jù)此規(guī)定，此系統(tǒng)能達(dá)到現(xiàn)場運(yùn)營規(guī)定，運(yùn)營數(shù)據(jù)可以在控制室里掌握，顧客在控制室可以通過操作臺反映出來以提示顧客。采用變頻器實(shí)現(xiàn)提高機(jī)調(diào)速運(yùn)營，結(jié)合PLC強(qiáng)大功能，實(shí)當(dāng)前控制室對提高機(jī)運(yùn)營控制及參數(shù)調(diào)節(jié)。三、研究環(huán)節(jié)、辦法及辦法結(jié)合所學(xué)課本復(fù)習(xí)PLC有關(guān)知識，重點(diǎn)學(xué)習(xí)其與機(jī)械傳動關(guān)于章節(jié)。學(xué)習(xí)電機(jī)變頻調(diào)速辦法及電機(jī)運(yùn)營狀態(tài)監(jiān)測。通過閱讀有關(guān)技術(shù)綜合性文獻(xiàn)，理解礦井提高機(jī)工作原理及特性，以及有關(guān)PLC編程內(nèi)容，歸納出課題設(shè)計，研究以及解決問題詳細(xì)思路。結(jié)合實(shí)際所需，設(shè)定詳細(xì)狀況，進(jìn)行理論分析，研究實(shí)際問題。編寫PLC程序，完畢提高機(jī)變頻調(diào)速功能。四、進(jìn)展?fàn)顩r闡明本文重要為礦井提高機(jī)設(shè)計一套PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)提高機(jī)速度調(diào)節(jié)，結(jié)合個人所學(xué)與工作進(jìn)度安排.，我設(shè)定了如下課設(shè)環(huán)節(jié)：1．理解PLC基本知識，學(xué)習(xí)PLC程序開發(fā)辦法；2．查閱文獻(xiàn)，學(xué)習(xí)電機(jī)調(diào)速有關(guān)知識和問題，重點(diǎn)學(xué)習(xí)電機(jī)變頻調(diào)速辦法及電機(jī)運(yùn)營狀態(tài)監(jiān)測；3．初步建立提高機(jī)運(yùn)營狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成和構(gòu)造功能框架；4．應(yīng)用PLC編寫程序，實(shí)現(xiàn)提高機(jī)運(yùn)營參數(shù)監(jiān)測和狀態(tài)調(diào)節(jié)等功能。本人在課程設(shè)計期間完畢了第一二環(huán)節(jié)規(guī)定，第三步正在進(jìn)行當(dāng)中，本人已經(jīng)可以純熟掌握PLC程序開發(fā)辦法，對電機(jī)變頻調(diào)速基本原理有了初步理解，正在加快學(xué)習(xí)提高機(jī)運(yùn)營狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成和構(gòu)造功能框架。爭取初期實(shí)現(xiàn)與電機(jī)變頻調(diào)速運(yùn)營狀態(tài)監(jiān)測以及PLC編程對接，在學(xué)習(xí)PLC匯編語言基本上進(jìn)行編程，爭取早日完畢任務(wù)規(guī)定。五、詳細(xì)實(shí)行方案（1）按照進(jìn)度規(guī)定，已經(jīng)完畢了一二兩步有關(guān)任務(wù)，正在對第三步內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，同步學(xué)習(xí)有關(guān)PLC程序，為編寫程序打下基本。（2）設(shè)計辦法進(jìn)展?fàn)顩r本人已經(jīng)對一二兩步所涉及知識有了詳細(xì)結(jié)識，接下來工作重點(diǎn)是將各某些綜合起來，運(yùn)用PLC控制電路來實(shí)現(xiàn)對提高機(jī)啟動、停止、調(diào)速及換相各個階段調(diào)速控制。六、困難和問題，解決方案在本人學(xué)習(xí)過程中，遇到問題如下1對提高機(jī)構(gòu)造結(jié)識局限性。2對如何實(shí)現(xiàn)由 PLC控制變頻器來實(shí)現(xiàn)速度控制詳細(xì)環(huán)節(jié)尚且沒有設(shè)計清晰，各個控制變量之間關(guān)系尚未建立。3對整流電路結(jié)識局限性。對于以上問題，我采用了查閱資料和向研究生征詢來克服難關(guān)。通過學(xué)習(xí)實(shí)踐，使我對所用知識有了更深結(jié)識，各個知識點(diǎn)之間關(guān)系逐漸明朗，在向研究生學(xué)習(xí)過程中增強(qiáng)了分析和解決實(shí)際問題能力。七、下一步工作安排1在完畢以上任務(wù)基本上，查閱有關(guān)PLC資料,學(xué)習(xí)編寫關(guān)于PLC程序。2結(jié)合課程設(shè)計任務(wù)，規(guī)劃有關(guān)某些邏輯控制關(guān)系。3完畢PLC編程外文資料翻譯ProgrammableLogicControllers(PLC)，acomputingdeviceinventedbyRichardE.Morleyin1968，havebeenwidelyusedinindustryincludingmanufacturingsystems，transportationsystems，chemicalprocessfacilities，andmanyothers.Atthattime，thePLCreplacedthehardwiredlogicwithsoft-wiredlogicorso-calledrelayladderlogic(RLL)，aprogramminglanguagevisuallyresemblingthehardwiredlogic，andreducedtherebytheconfigurationtimefrom6monthsdownto6days[MoodyandMorley，1999].AlthoughPCbasedcontrolhasstartedtocomeintoplace，PLCbasedcontrolwillremainthetechniquetowhichthemajorityofindustrialapplicationswilladhereduetoitshigherperformance，lowerprice，andsuperiorreliabilityinharshenvironments.Moreover，accordingtoastudyonthePLCmarketofFrostandSullivan[1995]，anincreaseoftheannualsalesvolumeto15millionPLCperyearwiththehardwarevalueofmorethan8billionUSdollarshasbeenpredicted，thoughthepricesofcomputinghardwareissteadilydropping.TheinventorofthePLC，RichardEMorley，fairlyconsidersthePLCmarketasa5-billionindustryatthepresenttime.ThoughPLCiswidelyusedinindustrialpractice，theprogrammingofPLCbasedcontrolsystemsisstillverymuchrelyingontrial-and-error.Alikesoftwareengineering，PLCsoftwaredesignisfacingthesoftwaredilemmaorcrisisinasimilarway.Morleyhimselfemphasizedthisaspectmostforcefullybyindicating:“Ifhouseswerebuiltlikesoftwareprojects，asinglewoodpeckercoulddestroycivilization.”Particularly，practicalproblemsinPLCprogrammingaretoeliminatesoftwarebugsandtoreducethemaintenancecostsofoldladderlogicprograms.ThoughthehardwarecostsofPLCaredroppingcontinuously，reducingthescantimeoftheladderlogicisstillanissueinindustrysothatlow-costP