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2.1 可编程程序控制器(PLC)
2.1.1 PLC的定义
可编程控制器(Programmable Controller)简称PC,但个人计算机(Personal Computer)也简称PC,为了区别,人们仍习惯称可编程控制器为PLC(Programmable Logical Controller)。
电工(International Electrical Committee)于1987年颁布了可编程控制器的标准及其定义:“可编程控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。”
可编程控制器是60年代末在美国出现,当时叫可编程逻辑控制器PLC(Programmable Logic Controller),目的是用来取代继电器,以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格等优点结合起来,控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象,将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。控制器和被控对象连接方便。随着半导体技术,尤其是微处理器和微型计算机技术的发展,到70年代中期以后,PLC已广泛地使用微处理器作为处理器,输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至大规模的集成电路,这时的PLC已不再是逻辑判断功能,还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算,顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令,并通过数字式和模拟式的输入输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物,它克服了继电接触控制系统中机械触点的接线复杂、性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点,充分利用微处理器的优点。
可编程控制器对用户来说,是一种无触点设备,改变程序即可改变生产工艺,因此可在初步设计阶段选用可编程控制器,在实施阶段再确定工艺过程。另一方面,从制造生产可编程控制器的厂商角度看,在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器,适合批量生产。特别是它的高性和较强的适应恶劣环境的能力,受到用户的青昧,因而在冶金、化工、交通、电力等诸多领域获得广泛的应用,与机器人、/CAM一起,被称为现代工业控制的三大支柱。可编程控制器正成为工业控制领域的主流控制设备,在世界各地发挥着越来越大的作用。
由于这些特点,可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎,并得到的发展。目前,可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具,得到了广泛的应用。
2.1.2 PLC的产生背景
可编程控制器是基于微型计算机技术的通用工业自动控制设备,在其早期主要应用于开关量的逻辑控制。l987年电工技术(International Electrotechnical Commission,IEC)颁布的PLC标准草案对PLC做了如下定义:“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的
机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。
在可编程控制器问世以前,工业控制领域中是以继电器控制占主导地位的。这种由继电器构成的控制系统存在明显的缺点,尤其是对生产工艺多变的系统适应性较差。1968年,美国通用汽车公司(GM)根据市场形势与生产发展的需要,为了完成“多品种、小批量、不断翻新汽车型号”的战略,提出了研制新型逻辑顺序控制装置来取代继电器控制装置。2年,美国数字设备公司(DEC)就研制出了台PLC,将其应用于美国通用汽车自动装配生产线上,并了大的成功。此后随着计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等的不断进步,PLC也发展起来。
PLC初创阶段的代表产品有MODICON公司的084、AB公司的PDQIl、DEC的PDP.14和日立公司的SCY.022等。该时期PLC产品的主要功能是执行原先由继电器完成的顺序控制、逻辑运算、定时和计数等。它的CPU由中小规模的数字集成电路组成,在I/O接口电路上做了改进以适应工业控制现场的要求,它的控制功能比较简单。在软件编程上,采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式——梯形图。
而通用汽车公司(GM)公司为了适应生产工艺不断新的需求,从用户角度提出了新一代控制器应具备的10项指标:
(1)编程方便可现场修改程序
(2)维修方便采用模块化结构
(3)性继电器控制装置
(4)体积小于继电器控制组装置
(5)具有数据通信功能数据可直接送入计算机管理
(6)成本可与继电器控制系统竞争
(7)输入可为市电
(8)输出可为市电容量要求在2A以上,可直接驱动接触器、电磁阀等
(9)易于扩展扩展时原系统改变小
(10)用户存储器大于4KB
根据这10项指标,美国数字设备公司(DEC 公司)于1969年研制出了世界上台可编程控制器PDP-14,并在GM公司的汽车生产线上使用成功,可编程控制器自此诞生。气候美国的(MODICON)公司也推车了084控制器;1971年,日本推出了DSC-8控制器;1973年,西欧各国的可编程控制系也相继研制成功;我国于1974年开始研制可编程控制器,并于1977年开始工业应用。
2.1.3 PLC发展历史
自台可编程控制器问世以来,可编程控制器的发展与计算机技术、自动控制技术、半导体技术及通信技术等的发展是紧密相关的。这些技术的每次革新,都会给可编程控制器带来功能和特性的新变化,使得可编程控制器技术的与飞速发展。目前,可编程控制器以实现从“单片机控制自动化——生产线控制自动化——全厂生产自动化”的三级解决方案,成为工业自动化的控制设备。回顾可编程控制器的发展历程,大致可划分为4个阶段。
(1) 从1969年到20世纪70年代中期
这一阶段可编程控制器主要用于逻辑运算和技术技术运算其处理器由中小规模数字集成电路组成存储器为此信存储器,控制功能比较简单。典型产品有公司的084、ALLEN-BRADLEY(AB)公司的PDQ2等。由于这些产品主要完成逻辑运算功能,因此,被称为可编程序逻辑控制器(PLC)。
(2) 20世纪70年代中期到80年代初期
这一阶段可编程控制器的CPU采用微车力气,存储器采用半导体存储器,不仅整机的体积减小,而且数据处理能力获得很大提高,增加了数据运算、传送、比较等功能,实现了对模拟量的控制。可编程控制器的名称碎屑为PC,但为了于个人计算机的名称缩写PC相区别,通常还把可编程控制器简称为PLC。
(3) 20世纪80年代初期到90年代初期
这一阶段由于16位,32位微处理器的出现和应用,PLC向大规模、高速度、和网络化方向发展,形成了多种系列化产品,出现了结构紧凑、功能强大、性能价格比搞的新一代产品,并出现多种不同性能的分布式网络系统,在功能上,PLC具有了数学运算、数据采集和处理、运动控制、闭环控制、联网通信等功能,而且随着应用领域的不断扩大,PLC已成为构成生产过程自动控制系统的主要设备。在此期间,电工颁布了PLC标准,似的PLC向标准化发展。典型产品有罗克韦尔自动化公司的PLC-2系列、PLC-3系列,西门子公司的SYMATIC S5系列等。
(4) 20世纪90年代至今
这一阶段PLC继续得到快速发展,系统在网络通信、热备冗余方面都有了长足的进步,成为了一种功能强大的、成熟的控制系统。同时,通信从各厂家的自称系统逐步向开放的、统一的和通用的标准网络结构发展,如控制层的控制网、设备网和现场总线、管理层的以太网等。产品系列不断丰富,互通功能得到了较大的发展,系统性能日趋、完善。同时,还捉不采用了符合IEC61131-3标准的程序设计语言,增加了编程语言等,似的各种生产数据和信息系统管理的视线变得容易、直接。这是,PLC已不是单纯意义上的可编程控制器了,而是一种的过程系统。典型产品有罗克韦尔自动化公司的PLC-5系列、Control-Logix系列,西门子公司的SYMATIC S7系统,公司的Quantum系列等。
2.1.4 PLC的特点
PLC作为一种于工业环境的、具有特殊结构的计算机,有其显著的特点。
(1) 性高,抗干扰能力强
传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良,容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器,仅剩下与输入和输出有关的少量硬件,接线可减少到继电器控制系统的1/10~1/100,因触点接触不良造成的故障大为减少。
高性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了的抗干扰技术,具有很高的性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则长。从PLC的机外电路来说,使用PLC构成控制系统,和同等规模的继电接触器系统相比,电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一,故障也就大大降低。此外,PLC带有硬件故障自我功能,出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中,应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序,使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样,整个系统具有高的性也就不奇怪了。
(2) 硬件配套齐全,功能完善,适用性强
PLC发展到今天,已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品,并且已经标准化、系列化、模块化,配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用,用户能灵活方便地进行系统配置,组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便,一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力,可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器,可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外,现代PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
(3) 易学易用,深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机,是面向工矿企业的工控设备。它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
(4) 安装方便,扩展灵活
PLC采用标准的整体式和模块式硬件结构,现场安装简便,接线简单,工作量相对较小;而且能根据应用的要求扩展输入—输出模块或插件,系统集成方便灵活。各种控制功能通过软件编程完成,因而能适应各种复杂情况下的控制系统,也便于控制系统的改进和修正,特别适应各种工艺流程变较多的场合。
(5) 系统的设计、安装、调试工作量小,维护方便,容易改造
PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。这种编程方法很有规律,很容易掌握。对于复杂的控制系统,梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。
PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时维护也变得容易起来。重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。
(6) 体积小,重量轻,能耗低
以小型PLC为例,新近出产的品种底部尺寸小于100mm,仅相当于几个继电器的大小,因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/2~1/10。它的重量小于150g,功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备。
2.1.5 PLC的应用与发展趋势
目前,PLC已成为工业控制的标准设备,广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、汽车、采矿、水泥、机械制造、装卸、造纸、纺织、环保、等行业。概括起来主要有以下几个方面:
² 开关逻辑和顺序逻辑
² 模拟量控制
² 运动控制
² 数据处理
² 通信与联网
从台PLC问世至今,其发展经历了实用化阶段、成熟阶段和加速发展阶段。PLC主要在以下几个方面得到了不断发展:
² 小型PLC产品性能提高、结构不断优化
² 大型PLC功能不断完善
² 强化联网通信能力
² I/0模块分散化、智能化
² 编程语言标准化
² 控制算法不断增加
² 与其他工业产品整合
² 进一步向开放型发展
伴随着计算机网络的发展,可编程控制器作为自动化控制网络和通用网络的重要组成部分,将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。在21世纪,PLC将会有大的发展空间。
2.2 MicroLogix 1000可编程控制器
Micrologix 1000系列控制其具有小型、廉价而又快速、的特点。他们可分为5种电器组态结构,用于16点I/O(10点输出和6点输出)或32点I/O(120点数如何12点输出)。他们的人选I/O和电器组态功能,时期是和几乎所有的应用要求。一个RS-232C通信接口可组态为DF1通信协议,直接与编程装置或操作员接口连接;同时可通过1761-NET-AIC转换器进行组态,因此该控制器能用于DH-485网络。Micrologix 1000有一套多余65条的的指令,不但包括简单的位、定时器和技术指令,还包括用于序列发生器、高速计数器和转换寄存器的指令。
主要特点:
(1) 两种I/O容量(即16和32点I/O),适应许多应用场合;
(2) 多种电器组态结构,提供一个满足电气要求的控制器;
(3) 隔离的继电器输出触点(每个控制器少2个),允许同一个单元的输出切换不同的控制电压;
(4) 尺寸小巧,使用、Micrologix 1000可编程序控制器可安装在紧凑的空间内;
(5) RS-232通信通道,可将控制器与编程装置或电话调制解调器直接连接;
(6) 通过一个AIC+(1761-NET-AIC)转换器实现DH-485通信协议。
主要优点:
(1) 提供了可满足几乎所有应用需求的灵活性;
(2) 提供足够的内存容量以满足大部分应用需要;
(3) 提供功能强大的指令为应用开发合适的程序;
(4) 掉电保留程序和数据,备用电池或外加存储器模块;
(5) 提供了到个人计算机操作员接口和调制解调器的连接,能够适应狭小的空间;
章 绪 论
1.1 研究背景和研究意义
21世纪的今天,门加了理念,强调了有效性:有效地防范、通行、疏散,同时还了建筑艺术的理念,强调门与建筑以及周围环境整体的协调、和谐。
自动门大规模化生产始于150年前,在不断发展和完善的过程中,涌现出大批具规模的制造商。门的形式--自动门起源在欧美,发展至今天,已经形成了种类齐全、功能完善、造工精细的自动门家族。
大中型公共场所,为这些建筑增添了亮丽、时尚的姿彩。自动门从理论上理解应该是门的使用 观念的延伸,是人们根据需要对门的功能的提升和完善。所以对自动门的认识应该从人对门功能的要求开始。作为物一部分的门,从基本的意义上讲,要同时满足隔离外部环境和不妨碍人的通行这两种要求。因此门体本身应牢固、密封。
自动门的普及和应用,改变了人们的防护意识,提升了人们的观念。自动门除可美化出入口环境外由于中国没有相关的自动门,导致自动门档次、质量良莠不齐。如果你没有使用过自动门,选择一个由厂生产、能提供较完善售后服务的自动门(目前有很多自动门是由一些贸易公司购买散件加上自己拼装而成,应尽量避免购买此类产品)。不要认为样本上全部是外国语,资料也是外国语的商品就是进口的商品,其实这样是违反国家规定的。真正的,合法的商品不会这样做。
由于中国没有相关的自动门,导致自动门档次、质量良莠不齐。如果你没有使用过自动门,选择一个由厂生产、能提供较完善售后服务的自动门(目前有很多自动门是由一些贸易公司购买散件加上自己拼装而成,应尽量避免购买此类产品)。不要认为样本上全部是外国语,资料也是外国语的商品就是进口的商品,其实这样是违反国家规定的。真正的,合法的商品不会这样做。
在购买自动门时在授权的经销商处或认定销售店的商店购买(有悬挂的授权书),而且在购买时要清楚所购买设备的基本配置,防止买家克扣部件。自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等,其中平开门用的场合较少,旋转门由于昂贵而且非常宠大,一般只用于有需要的宾馆,自动平移门使用得广泛,大家一般所说的自动门、感应门就是指自动平移门。
由于自动门在通电后可以实现无人看管,同时又可节约空调能源、防风、防尘、降低噪音,既方便又提高了建筑的档次,于是在国内外的市场上得到大范围的普及。同时也几乎成为了银行,写字楼,酒店等办公场所装修的一项配置。
自动平移门常见的形式是自动门机及门内外两侧加雷达,当人走近自动门时,雷达感应到人的存在,给控制器一个开门信号,控制器通过驱动装置将门打开。当人通过门之后,再将门关闭。由于自动平移门在通电后可以实现无人管理,既方便又提高了建筑的档次,于是在国内外市场上得到大范围的普及。
自动门的开门信号是触点信号,微波雷达和红外传感器是常用的两种信号源。
² 微波雷达是对物体的位移反应,因而反应速度快,适用于行走速度正常的人员通过的场所,它的特点是一旦在门附近的人员不想出门而静止不动后,雷达便不再反应,自动门就会关闭,对门机有一定的保护作用。
² 红外传感器对物体存在进行反应,不管人员移动与否,只要处于传感器的扫描范围内,它都会反应即传出触点信号。缺点是红外传感器的反应速度较慢,适用于有行动迟缓的人员出入的场所。
本文拟使用PLC设计一个自动门控制器系统,同时使用Rockwell 公司的RSView32设计一个监控界面,模拟该控制过程。
1.2 国内自动门发展现状
国内自动门现状
1)厂家多,规模小 5~6年来几年来, 自动门在国内得到了快速的发展。据不统计,目前国内大大小小生产自动门的厂家已有50多家,但普遍生产规模小,能力差。从新产品开发能力和质量稳定性方面还不具备和进口产品竞争的实力。
2)化分工趋势显现早期的生产厂家,一般是和生产,多委托代加工部分零部件。近两年来,出现了专门生产主要部件的厂家,如电机、主控板、遥控器传动件、塑料件等出现了生产厂家,这一趋势使生产的门槛降低,进入的厂家进一步增多,导致竞争加激烈。
3)高、低档次的市场分明进口产品借助质量和优势,占据了市场,目前国内厂家的产品基本上也都具备了比较完善的功能,但生产工艺略嫌粗糙,质量水平参差不齐,整体档次较低,主要集中在低端市场。
4)产品同质化和市场特点导致利润微薄产品同质化严重,加之自动门产品往往是开发商而非终用户在选择产品,所以价格因素占的比重较大,加剧了市场竞争。其结果是众多厂家一味地比拼价格,导致利润微薄。同时,由于价格过低,也使产品的持续改进和发展受到限制。
1.3 自动门的技术发展方向
由于目前没有相关的技术标准,各厂家的产品都按照自己的企业标准进行生产,对各项技术指标的要求和测量方法都不尽相同,如提升力等参数,差别较大,在市场上造成了较大的混乱,给用户选择带来不便,也不利于行业的发展。因此,有必要自动门的技术标准,明确规定的主要技术指标以及测试方法等,引导市场有序竞争,促进行业发展。
在建筑金属结构协会和门业标委会的大力推动下,《自动门》标准编制工作已经展开,目前有许继施普雷特机电设备有限公司、深圳固威特科技有限公司、沈阳未来科技发展有限公司、福建漳州市麒麟电子有限公司和上海昌顺电子信息技术有限公司等5家单位参与了此标准的编制工作。2005年4月2日,在北京召开了编制组成立会和工作会议。经过编制组两个多月的工作,现该标准的初稿已经形成,拟于近期召开编制组二次工作会议,对初稿进行讨论和修改。
经过多年发展,自动门行业呈现以下发展趋势:
² 智能化,多功能:今后的还将进一步提高智能化程度,如自动检测开关门行程位置,自动适应门体阻力的变化,以始终保持较高的遇障保护灵敏度等。还将增加一些新的功能,如和住宅安防系统配合使用等。
² 免维护:采取多种措施,减少使用过程中的维护工作。
² 多样化:将会有各种各样不同外观和功能的产品,满足用户的不同需要。
² 高性:随着用户意识的提高,性将是用户非常注重的一项指标,也将是一项基本要求。
1.4 课题研究内容
本文以某营业厅自动门为例,设计了以PLC为控制器、rsview32进行远程监控的自动门控制系统。
在营业厅自动门正上方里外各安装一个光电探测开关,当有人欲进入时,光电探测开关出有人要进入或出去,从而产生输出信号。PLC到该输入信号,启动电机,将门打开。当门打开到一定程度后,碰到限位开关,限位开关动作,产生输出信号,自动门停止动作。等待一时间段后,自动门自动合上。在闭合过程中,如光电探测开关有人要进入或出去时,自动门停止闭合,并立刻打开。为了门的性,设置关门限位开关,从而在自动门闭合即将结束时,不会发生两扇门相撞的事故。
在欢迎页面上的触摸按钮上可放置文本,对系统进行说明与标注等。 5.2参数显示页面的设计
在这套系统中,用户需要观察的量为输出三相电流,电压以及频率的大小。因此,设置三组数字显示区,分别显示电压、电流与频率值,在数字内存表中占据相应的存贮空间,同时,通过数字内存表的地址与PLC数字存储区的位置对应起来。系统启动后,由传感器、编码盘等将电压、电流与频率信号送入PLC进行处理,因PLC数字存储区的地址与PT内存表相关联,此时,PT就可以实时显示这三组数据。数据的精度与位数根据实际情况在PT的数字内存表的属性中设置。
5.3参数设置页面的设计
用户需要设定的量为电压,频率的目标值,这是利用拨码开关型数字设定输入区达到这一目的的。用户可直接在拨码开关上进行增减操作以得到需要的目标值。在拨码开关上设定之后,点击“确定”按钮,该数值送入PLC目标值保存单元,点击“取消”按钮,则维持原数值不变。数值的位数、精度以及该数值在PLC内存单元中的地址都是在拨码开关的属性中设置的。见图4所示。
在调节过程中,频率和电压要符合一定的关系,因此频率电压均不能无限制增大,同时两者应有互锁功能。两者具体关系是根据异步电机频率与电压的关系以及同步机励磁与电压的关系确定的,见图5,系统工作在阴影所示工作区中。而互锁则是在PLC编程中实现的。
5.4报警信息页面的设计
根据实际可能出现的电机过温(由电机内置的温度传感器检测报告)、过流和系统急停这三种故障设定报警页面。报警页面是由一些PT元件库中的标准灯来组成。当PLC检测到有报警信息时,PT控制区内的数据相应改变,强制切换到报警页面,每个标准灯都与PLC中表示报警有无的一个位相对应,这样,根据每个灯的开与关状态就能具体确定是哪里的故障,从而采取相应的措施。
5.5帮助页面的设计
考虑到工业现场的需要,在页面设计时,增加了大量帮助页面,包括PT的维护,系统的使用,参数的设置等。
六、总结
本套电源系统中,需要在线新的量为电压与频率的设定值,采用触摸屏作为人机交互工具,简单直观,便于操作。但在实际使用中还是有一些限制的,如PLC与触摸屏之间距离不能过大,触摸屏本身比较贵等。PLC作为处理单元,两者在变频电源系统中结合使用,实现了该系统的变频调压作用,输出波形为理想正弦波,具有调节范围广的特点,在实际使用中良好的效果
适于在恶劣的工业环境中应用,可代替普通或工控计算机作为人机界面,具有交互性好,性高,编程简单,与PLC联结简便等特点。PT的主要功能有[1]: 1)PT主要用于实时显示设备或系统在操作状态方面的实时信息。
2)触摸屏上的触摸按钮可产生相应的开关信号,或输入数值、字符给PLC进行数据交换,从而产生相应的动作控制系统或设备的运行。
3)可多幅画面重叠或切换显示,显示图形、字符串、报警信息、历史记录、趋势图等。
四、PLC在励磁调节中的作用
与电力系统的同步电机励磁调节器不同,此设备作为变频电源给立的负载供电,而不是无穷大电网。故在励磁调节中,减少了很多故障发生的可能性,但同时又有电压、频率调节范围宽、调节精度高和一定的动态响应要求。由于频率调节范围要求在20-200Hz,电压调节范围在80-480V,投切负载频繁,这些都加大了对励磁调节器的要求。对本系统而言,同步发电机的动态过程主要有电压变化、频率变化、突加负载、突甩负载、脉冲干扰等等。怎样保证在各种各样的运行状态下都能灵活、准确地应用各种合适的控制策略,使得同步机能正常工作,同时具有良好的响应速度是本系统实现的关键所在。下面就其中重要的电压调节和频率调节这两个动态过程作定性的分析。
电压调节:在频率保持不变的情况下,当给定电压变化∆V时,调节器通过调节励磁电流输出,从而改变磁通Φm,使励磁电动势E0重新平衡电枢反应电势,同时补偿由于定子电流变化而产生的电压变动。
频率调节:当需要频率调节时,PLC控制变频器对原动机进行速度调节,使原动机运行在给定速度。同时由于频率的变化,在不饱和的情况下造成励磁电动势及电机内部参数xd、xq的明显变化,设频率增加∆ω,则E0随之增大,电机参数xd、xq也将增大,端电压将随之变化,为保持端电压不变,则又要调节励磁电流改变磁通Φm以达到新的平衡点。
鉴于本系统的调节要求,调节器采用被调电压偏差负反馈原理的闭环控制系统。针对频率、电压调节的特性以及高频、低频、高压、低压过程中采用分段控制,采用变参数调节以达到系统的优性能。
五、触摸屏画面设计
下面介绍本套变频电源系统中触摸屏的应用。触摸屏画面由支持软件进行设计,然后从支持工具(个人电脑)中下载到PT即可使用。支持工具与PT之间的连接电缆见图3所示。触摸屏与PLC之间通过RS232通信电缆以HOSTbbbb(主从连接)方式进行连接,PT与PLC之间的电缆连接方式。由PLC对PT状态控制区和通知区进行读写达到两者之间的信息交互。PLC读PT状态通知区中的数据,得到当前画面号,而通过写PT状态控制区的数据,强制切换画面。
5.1欢迎页面的设计
在支持工具上,创建一个欢迎页面,整个页面为一个透明的触摸按钮,其功能为切换画面,当点击页面任一部分时即进入参数显示页面。当外界无动作时,由PLC编程实现30秒后,改写状态控制区中的数据,将参数显示页面载入
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