西门子安顺PLC模块总代理

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矢量控制是通过矢量坐标电路控制电动机定子电流的大小和相位，以达到对电动机在d、q、0坐标轴系中的励磁电流和转矩电流分别进行控制，进而达到控制电动机转矩的目的。通过控制各矢量的作用顺序和时间以及零矢量的作用时间，又可以形成各种PWM波，达到各种不同的控制目的。例如形成开关次数较少的PWM波以减少开关损耗。目前在变频器中实际应用的矢量控制方式主要有基于转差频率控制的矢量控制方式和无速度传感器的矢量控制方式两种。
基于转差频率的矢量控制方式与转差频率控制方式两者的定常特性一致，但是基于转差频率的矢量控制还要经过坐标变换对电动机定子电流的相位进行控制，使之满足一定的条件，以消除转矩电流过渡过程中的波动。因此，基于转差频率的矢量控制方式比转差频率控制方式在输出特性方面能得到很大的改善。但是，这种控制方式属于闭环控制方式，需要在电动机上安装速度传感器，因此，应用范围受到限制。
无速度传感器矢量控制是通过坐标变换处理分别对励磁电流和转矩电流进行控制，然后通过控制电动机定子绕组上的电压、电流辨识转速以达到控制励磁电流和转矩电流的目的。这种控制方式调速范围宽，启动转矩大，工作可靠，操作方便，但计算比较复杂，一般需要专门的处理器来进行计算，因此，实时性不是太理想，控制精度受到计算精度的影响

一、实验目的

用PLC构成飞锯自控系统。

二、实验设备

YX-80系列PLC实训装置，

FX-20P手持编程器，或个人计算机(WINDOW ), SC-09编程线缆、FX-PCS/WIN编程环境

自控飞锯实验板

连接导线一套。

自控飞锯实验板的板的输入输出端子为特殊设计的端子，其功能为，当输出端M1为ON时，自动产生脉冲信号，模拟测量电动机转速的光码盘信号。当SQ1给出信号(发光管亮)表示允许飞锯切割钢管，SQS发光管亮表示飞锯完成了钢管的切割，飞锯抬起。SQ2发光管亮表示钢管的夹具可松夹，SQ3发光管亮表示小车可返回，液压阀SYA作用(发光管亮)使小车返回。SQ4亮表示小车没有返回，系统出现故障给出报警信号，即对应的报警发光管亮，整个系统出现停止状态。故障排除后，重新启动系统时，必须先按复位按钮，使电路从锁住状态恢复恢复正常状态。电磁阀4YA发光亮表示夹具紧钢管，3YA发光管亮表示夹具松夹，电磁阀lYA发光管亮表示下锯，2YA发光管亮表示飞锯抬起。电动机M1发光管亮表示送入钢管，电动机M2发光管亮表示飞锯旋行。

三、实验内容

1、控制要求

(1)初始状态

电动机M1和M2为OFF，电磁阀3YA和4YA为OFF,夹具处于松开状态，lYA和2YA为OFF，飞锯处于抬起状态，液压阀SYA为OFF,小车处于原始位置。

(2)启动操作

按下启动按钮，开始下列操作:

    ①电动机M2运转后M1运转，即飞锯旋转后再送入钢管。

    ②当钢管长度达到预定要求时(例如6m)，电磁阀4YA为ON，夹具夹紧钢管，带动小车和飞锯一起向前运行。

    ③当小车运行到SQ1位置时，SQ1为ON，电磁阀lYA为OFF，下锯切割钢管，完成钢管切割时，SQS为ONo

    ④当小车到达SQ2位置时，SQ2为ON，同时lYA为OFF,  2YA为ON飞锯抬起，随后2YA为OFF o

    ⑤当到达SQ3的位置时， SQ3为ON，同时电磁阀4YA为OFF,  3YA为ON夹具松开。同时液压阀SYA为ON使小车返回到原来位置，随后3YA,  SYA又恢复为OFF。

⑥如果小车没有返回继续向前运行，当到达SQ4位置时，SQ4为ON，表示系统出现故障发报出报警信号，同时整个系统停止在当前状态下。

⑦如果不是按着上述控制要求运行，都要发出报警信号停止运行。例如3YA,4YA同时为ON,  4YA,  SYA同时为ON,  S04为ON等。

(3)停止操作

按下停止键后，所有的输出均匀为OFF，停止操作

根据上述控制要求，编制系统控制程序，调试并运行程序

四、编程练习

    根据下面的两种控制要求分别编制自控飞锯系统的控制程序，并上机调试运行。

    ①控制要求同1、但增加每月切割钢管数的统计功能。

    ②采用2位拨码器输入，作为由外部设定钢管长度和数量进行切割。

    ③根据钢管传送的速度修正电磁阀4YA为ON的动作时刻，确保切割钢管长度的精度，编制程序。

提示:在刚管切割的过程中，切割钢管的长度会产生误差，其原因是由于电磁阀的动作速度是一定的，而电动机M1的运转速度是可变的，即钢管的传送速度是不定的，当M1运转的就必须保电磁阀4YA为ON有一个提前量，而M1运转的慢，4YA为ON就应有一个延迟量，这样才能确保切割钢管长度的精度，减少误差。在编程时必须考试这一因素。

输入输出（I/O）点数的估算

I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%～20%的可扩展

余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商PLC的产品特点，对输入输出点数进行圆整。

（2）基于PC的控制软件基于PC的控制系统WinAC允许使用个人计算机作为可编程序控制器（PLC）运行用户的程序。运行在安装了WindowsNT4.0操作系统的SIMATIC工控机或其它任何商用机。WinAC提供两种PLC，一种是软件PLC，在用户计算机上作为视窗任务运行。另一种是插槽PLC（在用户计算机上安装一个PC卡），它具有硬件PLC的全部功能。WinAC与SIMATICS7系列处理器兼容，其编程采用统一的SIMATIC编程工具（如STEP7），编制的程序既可运行在WinAC上，也可运行在S7系列处理器上。（3）人机界面软件人机界面软件为用户自动化项目提供人机界面（HMI）或SA系。

二、存储器容量的估算

存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。

存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。

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CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。在线编程方式：CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高。但系统调试和操作方便，在大中型PLC中常采用。五种标准化编程语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准（IEC6113123。表示PPI/Freeport;拨码设置为1，表示PPI(master);用户使用PPI协议和组态王通讯时，拨码选择PPI/Freeport对应拨码值即可;2)PPI通讯传输的是11位的数据，也就建议客户拨码选择8数据位1停止位偶校验(拨码默认为11位)。

三、控制功能的选择

该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。

(一)运算功能

简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型PLC中还有模拟量的PID运算和其他运算功能。随着开放系统的出现，目前在PLC中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同位机或上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。设计选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能。大多数应用场合，只需要逻辑运算和计时计数功能，有些应用需要数据传送和比较，当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和PID运算等。要显示数据时需要译码和编码等运算。

分配给每一个输入信号和输出信号，即进行编号，在个别情况下，也有两个信号用一个输入点的，那样就应在接入输入点前，按逻辑关系接好线(如两个触点先串联或并联)，然后再接到输入点，(1)确定I/O通道围不同型号的PLC。这是一种模仿继电器控制系统的编程方法，其图形甚至元件名称都与继电器控制电路十分相近，这种方法很容易地就可以把原继电器控制电路移植成PLC的梯形图语言，这对于熟悉继电器控制的人来说，是方便的一种编程方法。

(二)控制功能

控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。

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进而可创造更高的效益。这个无限美好的前景，已越来越清楚地展现在我们这一代人的面前。以上几点应用是着重从质上讲的。从量上讲，PLC有大、有小。所以，它的控制范围也可大、可小。小的只控制一个设备，甚至一个部件，一个站点；大的可控制多台设备，一条生产线，以至于整个工厂。可以说，工业控制的大小场合，都离不开PLC。一般讲，工业生产过程可分为两种类型；连续型生产过程（如化学工业）及非连续型。即离散型生产过程（如机械制造业）。前者生产对象是连续的，分不出件的；后者为离散的，一件件的。由于PLC有上述几个方面的应用，而且，控制的规模又可大、可小，所以，这两种类型的生产过程都有其用武之地。事实上，PLC已广泛应用于工业生产的各个领。
在图9所示的电路中，CD4513是具有锁存、译码功能的共阴极7图9输出口扩展输出口段码显示器驱动电路，两只CD4513的数据输入端A～D共用可编程序控制器的4个输入端，其中A为位，D为位。LE端是锁存使能输入端，在LE信号的上升沿将数据输入端的BCD数据锁存在片内的寄存器中，并将该数译码后显示出来，LE为低电平时，显示器的数不受数据输入信号的影响。显然，N位显示器所占用的输出点P=4+N。图9中Y004及YOO5分别接通时，输出的数据分别送到上下两片CD4513中。PLC的用户程序执行过程对于用户来说，在编写用户程序或选择设备时，必须清楚下面介绍的三个阶段，即用户程序执行过程的原理。PLC采用集中处理的方