1、<p><b>　　電氣工程學(xué)院</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)</p><p><b>　　電氣控制與PLC</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 采用PLC的停車場(chǎng)控制 </p><p>　　系 別： </p&g

2、t;<p>　　年級(jí)專業(yè)： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　教師職稱：

3、 </p><p>　　電氣工程學(xué)院《課程設(shè)計(jì)》任務(wù)書(shū)</p><p>　　說(shuō)明：1、此表一式三份，系、學(xué)生各一份，報(bào)送院教務(wù)科一份。</p><p>　　2、學(xué)生那份任務(wù)書(shū)要求裝訂到課程設(shè)計(jì)報(bào)告前面。</p><p>　　電氣工程學(xué)院 教務(wù)科</p><p><b>　　目

4、 錄</b></p><p><b>　　第1章 引言</b></p><p>　　近20年來(lái)，隨著我國(guó)城市建設(shè)速度的加快，城市交通需求量也日益增大。盡管私家車、出租車比重呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，因此車輛停放依舊是市民最為關(guān)注的問(wèn)題。</p><p>　　也許還有不少人對(duì)上世紀(jì)九十年代的“擠車難”記憶猶新，但現(xiàn)在“停車難”的問(wèn)題更讓

5、不少人頭疼。車輛停放設(shè)施的落后確實(shí)是長(zhǎng)期困繞市民日常生活的一個(gè)老大難問(wèn)題。近年來(lái)各地政府部門投入了大量人力、物力用以改善城市停車設(shè)施，隨著基礎(chǔ)設(shè)施和重大工程的建設(shè)，以及車輛的淘汰更新和擴(kuò)容，一定程度上提高了許多停車場(chǎng)的智能管理和安全化，一定程度上緩解了交通問(wèn)題。但是，簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和停車管理技術(shù)已經(jīng)不能滿足社會(huì)日益增長(zhǎng)車輛的對(duì)停車服務(wù)的需求。</p><p>　　為了使交通更加便捷暢通，智能交通系統(tǒng)（ITS）

6、的理念越來(lái)越受到人們的關(guān)注，該系統(tǒng)將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)處理技術(shù)、信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、人工智能及電子技術(shù)等有效地綜合運(yùn)用于停車場(chǎng)智能管理體系中，建立一種在區(qū)域性內(nèi)全方位發(fā)揮作用的準(zhǔn)時(shí)、快捷、高效的停車智能管理體系。</p><p>　　由于城市人口相對(duì)密集，無(wú)論是私家車輛還是公交車輛都不能真正滿足正常的停放，公交需求更很大。所以在停車場(chǎng)智能管理領(lǐng)域，相應(yīng)的也出現(xiàn)了PLC停車場(chǎng)智能管理的概念，即含有高

7、科技的智能系統(tǒng)，與普通的停車系統(tǒng)不同的是，它能以PLC技術(shù)為基礎(chǔ)來(lái)解決停車難的問(wèn)題，直接為目標(biāo)安全、迅速地到達(dá)目的地。因此，在大力加強(qiáng)車輛停放智能管理的建設(shè)方面，尤其在實(shí)現(xiàn)快捷、便利、安全這一點(diǎn)上擁有很大的發(fā)展空間和潛力。</p><p>　　為此，本文針對(duì)目前停車場(chǎng)車位控制系統(tǒng)存在的集成自動(dòng)化程度低、可靠性差和運(yùn)行效率低下的不足，結(jié)合目前工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種技術(shù)較先進(jìn)、性能可靠、自動(dòng)化的程度較高的停車

8、場(chǎng)車位控制系統(tǒng)，即采用PLC的停車場(chǎng)控制系統(tǒng)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC 停車場(chǎng) 智能管理 </p><p><b>　　第2章 設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　一、控制要求</b></p><p>　　2.在入口處裝設(shè)一傳感器，用來(lái)檢測(cè)車輛進(jìn)入的數(shù)目。&l

9、t;/p><p>　　3.在出口處裝設(shè)一傳感器，用來(lái)檢測(cè)車輛出去的數(shù)目。</p><p>　　4.有車位時(shí)，入口閘欄將門開(kāi)啟讓車輛進(jìn)入，并有指示燈示表示尚有車位。</p><p>　　5.車位滿時(shí)，則有一指示燈顯示車位已滿，且入口閘欄不能開(kāi)啟讓車進(jìn)入。</p><p>　　6.可以用七段數(shù)碼顯示管上顯示目前停車場(chǎng)共有幾部車。</p>

10、<p><b>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　學(xué)生根據(jù)控制要求，進(jìn)行停車場(chǎng)車位運(yùn)行原理設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容包括：</p><p>　　1. 設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時(shí)序圖等；</p><p>　　2. 系統(tǒng)有啟動(dòng)、停止功能；</p><p>　　3. 運(yùn)

11、用功能指令進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計(jì)，并有主程序、子程序和中斷程序；</p><p>　　4. 程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設(shè)計(jì)；</p><p>　　5. 進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)車位的控制要求。</p><p>　　第3章 設(shè)計(jì)要求分析</p><p>　?。?）入庫(kù)車輛前進(jìn)時(shí)，經(jīng)過(guò)傳感器1，此時(shí)車位尚未滿的話，柵欄門1打開(kāi)，當(dāng)達(dá)到開(kāi)極限位置

12、時(shí)，柵欄門2打開(kāi)停止，同時(shí)車輛進(jìn)入，經(jīng)過(guò)傳感器2，柵欄關(guān)閉，達(dá)到關(guān)極限位置時(shí)，柵欄門停止關(guān)閉，同時(shí)計(jì)數(shù)器A加1；</p><p>　　（2）出庫(kù)時(shí)，先經(jīng)過(guò)傳感器3，柵欄門2打開(kāi)，當(dāng)達(dá)到極限的時(shí)候停止打開(kāi)，同時(shí)車輛出閘門再經(jīng)過(guò)傳感器4，柵欄門2關(guān)閉，當(dāng)達(dá)到極限時(shí)，柵欄門停止動(dòng)作，計(jì)數(shù)器B減1；（計(jì)數(shù)器B的初始值由計(jì)數(shù)器A送來(lái)）只經(jīng)過(guò)一個(gè)傳感器則計(jì)數(shù)器不動(dòng)作。 </p><p>　　

13、（3）倉(cāng)庫(kù)啟用時(shí)，先對(duì)所有用到的存儲(chǔ)單元清零，并應(yīng)有倉(cāng)庫(kù)空顯示。</p><p>　　若設(shè)倉(cāng)庫(kù)容量為16輛車，則倉(cāng)庫(kù)滿時(shí)應(yīng)顯示。</p><p>　　運(yùn)用PLC控制，用七段數(shù)碼顯示管上顯示目前停車場(chǎng)共有幾部車。</p><p>　　選擇合適的機(jī)型是PLC控制系統(tǒng)硬件配置的關(guān)鍵問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)PLC的廠家很多，如西門子、三菱、松下、歐姆龍、LG 、ABB等，不同廠

14、家的PLC產(chǎn)品雖然基本功能相似，但有些特殊的功能、價(jià)格、服務(wù),另外編程指令和編程軟件都不相同。</p><p>　　PLC的選擇主要應(yīng)從PLC 的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下,力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格比。選擇時(shí)應(yīng)主要考慮到合理的結(jié)構(gòu)型式,安裝方式的選擇,相應(yīng)的功能要求,響應(yīng)速度要求,系統(tǒng)可靠性的要求,

15、機(jī)型盡量統(tǒng)一等因素。根據(jù)以上的信息，結(jié)合我們的需要，選擇情況如下：此系統(tǒng)公用到4個(gè)輸入/11個(gè)輸出，所以選用S7-200 CPU226組成程序。</p><p>　　S7-200 PLC屬于小型PLC，其主機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是整體式，主機(jī)上有一定數(shù)量的輸入\輸出（I/O）點(diǎn)，一個(gè)主機(jī)單元就是一個(gè)系統(tǒng)。他還可以進(jìn)行靈活的擴(kuò)展，如果I/O點(diǎn)不夠，則可增加I/O擴(kuò)展模塊；如果需要其他特殊功能，如特殊通信或定位控制等，則可以增

16、加相應(yīng)的功能模塊，一個(gè)完整的系統(tǒng)由5部分組成：主機(jī)單元，，擴(kuò)展單元，特殊功能模塊，相關(guān)設(shè)備，軟件。</p><p>　　1.主機(jī)單元：又稱基本單元或CPU模塊。它由CPU，存儲(chǔ)器，基本輸入/輸出點(diǎn)和電源等組成，是PLC的主要部分。實(shí)際上它是一個(gè)完整的控制系統(tǒng)，可以單獨(dú)完成一定的控制任務(wù)。西門子S7-200系列PLC的基本型號(hào)共有十種，本設(shè)計(jì)采用CPU226，它集成24輸入/16輸出，有很多的程序存儲(chǔ)容量，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

17、容量達(dá)到10KB，還具有兩個(gè)通信口，通信能力大大增強(qiáng)，它可用于點(diǎn)數(shù)較多，要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。下邊是CPU模塊的主要特點(diǎn)和技術(shù)規(guī)范：</p><p>　?。?）供電電壓：直流24V和交流220V兩種供電電源電壓。</p><p>　?。?）輸出方式：輸出類型有晶體管（DC）和繼電器（DC/AC）兩種方式</p><p>　?。?）集成電源：主機(jī)集成有24V直

18、流電源，可以直接用于傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的供電。</p><p>　　(4) 高速計(jì)數(shù)：它可以用普通輸入端子捕捉比CPU掃描周期更快的脈沖信號(hào)，進(jìn)行高速計(jì)數(shù)。</p><p>　?。?）集成模擬電位器：可以用模塊上的電位器來(lái)改變它對(duì)應(yīng)的特殊寄存器中的數(shù)值，可以實(shí)時(shí)更改程序運(yùn)行中的一些參數(shù)。</p><p>　?。?）實(shí)時(shí)時(shí)鐘：可用于對(duì)信息加注時(shí)間標(biāo)記，記錄機(jī)器運(yùn)行時(shí)間或

19、對(duì)過(guò)程運(yùn)行時(shí)間控制。</p><p>　　2.擴(kuò)展單元：又稱擴(kuò)展模塊，當(dāng)主機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時(shí)，用戶可以根據(jù)需要擴(kuò)展各種模塊，根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)的數(shù)量不同、性質(zhì)不同、供電不同，I/O擴(kuò)展模塊有多種類型。每個(gè)CPU所能諒解的擴(kuò)展單元的數(shù)量和實(shí)際所能使用的I/O點(diǎn)數(shù)是由多種因素共同決定的。CPU226可擴(kuò)展7個(gè)模塊。</p><p>　　第4章 I/O接線及分布</p&g

20、t;<p>　　I/O分配如下表所示：</p><p>　　PLC及擴(kuò)展模塊外接線如下圖所示：</p><p>　　第5章 系統(tǒng)程序流程圖</p><p><b>　　流程圖如下：</b></p><p><b>　　第6章 梯形圖</b></p><p>

21、<b>　　梯形圖如下：</b></p><p><b>　　第7章 性能分析</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是基于PLC的停車場(chǎng)車位控制系統(tǒng)，光電傳感器能夠迅速將采集到的信號(hào)傳輸給PLC中的數(shù)據(jù)寄存器，數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加減計(jì)數(shù)并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)寄存器中，數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)以BCD碼傳輸給七段譯碼顯示器，顯示器能夠?qū)崟r(shí)顯示停車場(chǎng)的停車數(shù)目。

22、數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)與設(shè)定值16進(jìn)行比較用以顯示有無(wú)車位。PLC具有可靠性高、控制程序可變，具有良好的柔性、功能強(qiáng)，性能價(jià)格高等特點(diǎn)。該系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，可靠性高，用PLC可以使該設(shè)計(jì)的要求全能滿足。</p><p>　　第8章 組態(tài)王實(shí)現(xiàn)</p><p>　　一、組態(tài)王實(shí)現(xiàn)步驟如下：</p><p><b>　?、俟こ痰慕?lt;/b></

23、p><p><b>　?、谧兞慷x</b></p><p><b>　　③新建畫(huà)面</b></p><p><b>　?、軇?dòng)畫(huà)連接與調(diào)試</b></p><p>　?、菘刂瞥绦虻木帉?xiě)與模擬調(diào)試</p><p><b>　　二、程序命令語(yǔ)言</

24、b></p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\goin==1 && \\本站點(diǎn)\linein<750)</p><p>　　\\本站點(diǎn)\linein=\\本站點(diǎn)\linein+50;</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\linein==750)</p><p><b>　　{</b></

25、p><p><b>　　goin=0;</b></p><p>　　\\本站點(diǎn)\linein=0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\goout==1 && \\本站點(diǎn)\outline<750)</p><p>　

26、　\\本站點(diǎn)\outline=\\本站點(diǎn)\outline+50;</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\outline==750)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　goout=0;</b></p><p>　　\\本站點(diǎn)\outline=0;</p>

27、<p><b>　　}</b></p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\linein>=100 && \\本站點(diǎn)\linein<=300)</p><p>　　\\本站點(diǎn)\lin1=1;</p><p>　　else \\本站點(diǎn)\lin1=0;</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\

28、linein>=450 && \\本站點(diǎn)\linein<=750)</p><p>　　\\本站點(diǎn)\lin2=1;</p><p>　　else \\本站點(diǎn)\lin2=0;</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\outline>=200 && \\本站點(diǎn)\outline<=400)</p><

29、;p>　　\\本站點(diǎn)\lout1=1;</p><p>　　else \\本站點(diǎn)\lout1=0;</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\outline>=500 && \\本站點(diǎn)\outline<=750)</p><p>　　\\本站點(diǎn)\lout2=1;</p><p>　　else \\本站點(diǎn)\lout

30、2=0;</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\lin1==1 && \\本站點(diǎn)\lin2==0 && \\本站點(diǎn)\goin==1)</p><p>　　\\本站點(diǎn)\barin=\\本站點(diǎn)\barin+20;</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\lin2==1 && \\本站點(diǎn)\lin1==0 &&

31、\\本站點(diǎn)\goin==1)</p><p>　　\\本站點(diǎn)\barin=\\本站點(diǎn)\barin-20;</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\lout1==1 && \\本站點(diǎn)\lout2==0 && \\本站點(diǎn)\goout==1)</p><p>　　\\本站點(diǎn)\barout=\\本站點(diǎn)\barout+20;</p>

32、<p>　　if(\\本站點(diǎn)\lout1==0 && \\本站點(diǎn)\lout2==1 && \\本站點(diǎn)\goout==1)</p><p>　　\\本站點(diǎn)\barout=\\本站點(diǎn)\barout-20;</p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\num<16)</p><p><b>　　{</b>&

33、lt;/p><p>　　\\本站點(diǎn)\yes=1;</p><p>　　\\本站點(diǎn)\no=0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else {</b></p><p>　　\\本站點(diǎn)\yes=0;</p><p>　　\\本

34、站點(diǎn)\no=1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(\\本站點(diǎn)\msg==1 && \\本站點(diǎn)\inline2<16)</p><p>　　\\本站點(diǎn)\inline2=\\本站點(diǎn)\inline2+1;</p><p><b>　　else</b>

35、</p><p><b>　　{</b></p><p>　　\\本站點(diǎn)\inline2=0;</p><p>　　\\本站點(diǎn)\msg=0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　三、實(shí)現(xiàn)主畫(huà)面</b></p>

36、<p>　　經(jīng)檢驗(yàn)，組態(tài)王實(shí)現(xiàn)了任務(wù)要求，并進(jìn)行了一些創(chuàng)新設(shè)計(jì)，如用戶權(quán)限設(shè)置，出入庫(kù)分路進(jìn)行，檢測(cè)器指示燈等等。</p><p>　　第9章 公共實(shí)踐部分</p><p>　　一、四層電梯設(shè)計(jì)要求</p><p><b>　　[1]電梯上行：</b></p><p>　?、佼?dāng)電梯停于1樓(1F)或2F、3

37、F時(shí)，4樓呼叫．則上行到4樓碰行程開(kāi)關(guān)后停止。</p><p>　?、陔娞萃Ｓ?F或2F，3F呼叫、則上行，到3F行程開(kāi)關(guān)控制停止。</p><p>　?、陔娞萃Ｓ?F，2F呼叫，則上行，到2F行程開(kāi)關(guān)控制停止。</p><p>　　④電梯停于lF，2F、3F同時(shí)呼叫，則電梯上行到2F后，停3秒種，繼續(xù)上行到3F停止。</p><p>　?、?/p>

38、電梯停于1F，3F、4F同時(shí)呼叫，電梯上行到．3F，停3秒，繼續(xù)上行到4F停止。</p><p>　?、揠娞萃Ｓ?F，2F、4P同時(shí)呼叫，電梯上行到2F，停3秒，繼續(xù)上行到4F停止</p><p>　?、唠娞萃Ｓ?F，2F、3F、4F同時(shí)呼叫，電梯上行到2F，停3秒，繼續(xù)上行到3F，停5秒，繼續(xù)上行到4F停止。</p><p>　　⑧電梯停于2F、3F，4F同時(shí)呼叫

39、，電梯上行到3F停3秒，繼續(xù)上行到4F停止。</p><p><b>　　[2]電梯下行：</b></p><p>　?、匐娞萃Ｓ?F或3F或2F，1F呼叫，電梯下行到1F停止。</p><p>　　②電梯停于4F或3F，2F呼叫，電梯下行到2F停止。</p><p>　?、垭娞萃Ｓ?F，3F呼叫，電梯下行到3F停止。

40、</p><p>　　④電梯停于4F，3F、2F同時(shí)呼叫，電梯下行到3F，停3秒，繼續(xù)下行到2F停止</p><p>　　⑤電銻停于4F，3F、1F同時(shí)呼叫，電梯下行到3F，停3秒，繼續(xù)下行到1F停止</p><p>　?、揠娞萃Ｓ?F，2F、1F同時(shí)呼叫，電梯下行到2F，停3秒，繼續(xù)下行到1F停止。</p><p>　?、唠娞萃Ｓ?F，3F

41、、2F、1F同時(shí)呼叫，電梯下行到3F，停3秒，繼續(xù)下行到2F停3秒，繼續(xù)下行到lF停止。</p><p>　　[3]各樓層運(yùn)行時(shí)間應(yīng)在15秒以內(nèi)，否則認(rèn)為有故障。</p><p>　　[4]電梯停于某一層，數(shù)碼管應(yīng)顯示該層的樓層數(shù)。</p><p>　　[5]設(shè)計(jì)電梯停于2F,3F時(shí)，電梯運(yùn)行狀態(tài)。（上下同時(shí)呼叫時(shí)，采取先上后下的原則）</p>

42、<p><b>　　二、輸入輸出分配表</b></p><p><b>　　三、程序梯形圖</b></p><p><b>　　總梯形圖如下：</b></p><p>　　第10章 變頻器相關(guān)</p><p>　　變頻器（frequency transformer）一

43、般是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。PWM是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度調(diào)制)縮寫(xiě)，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)值方式。PAM是英文Pulse Amplitude Modulation

44、 (脈沖幅度調(diào)制) 縮寫(xiě)，是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)制方式。</p><p>　　變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。通過(guò)改變電源的頻率來(lái)達(dá)到改變電

45、源電壓的目的，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。 </p><p>　　PWM是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度調(diào)制)縮寫(xiě)，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)值方式。 </p><

46、p>　　PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脈沖幅度調(diào)制) 縮寫(xiě)，是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)制方式。</p><p>　　變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 </p><p>　　異

47、步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是電機(jī)的磁通與轉(zhuǎn)子內(nèi)流過(guò)電流之間相互作用而產(chǎn)生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過(guò)大，磁回路飽和，嚴(yán)重時(shí)將燒毀電機(jī)。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時(shí)控制變頻器輸出電壓，使電動(dòng)機(jī)的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。這種控制方式多用于風(fēng)機(jī)、泵類節(jié)能型變頻器。 </p><p>　　1、什么是變頻器？　</p><p>　　變頻器是利用電

48、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控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過(guò)流/過(guò)壓/過(guò)載保護(hù)等功能?！?　</p><p>　　2、PWM和PAM的不同點(diǎn)是什么？</p><p>　　PWM是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度調(diào)制)縮寫(xiě)，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)制方式。PAM

49、是英文Pulse Amplitude Modulation (脈沖幅值調(diào)制) 縮寫(xiě)，是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)制方式。 　　</p><p>　　3、電壓型與電流型有什么不同？</p><p>　　變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感

50、。 　　</p><p>　　4、為什么變頻器的電壓與頻率成比例的改變？　 　　</p><p>　　任何電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩都是電流和磁通相互作用的結(jié)果，電流是不允許超過(guò)額定值的，否則將引起電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱。因此，如果磁通減小，電磁轉(zhuǎn)矩也必減小，導(dǎo)致帶載能力降低。 　　由公式E=4.44*K*F*N*Φ 可以看出，在變頻調(diào)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)的磁路隨著運(yùn)行頻率fX是在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化，它極容易使電動(dòng)機(jī)

51、的磁路嚴(yán)重飽和，導(dǎo)致勵(lì)磁電流的波形嚴(yán)重畸變，產(chǎn)生峰值很高的尖峰電流。 　　因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時(shí)控制變頻器輸出電壓，使電動(dòng)機(jī)的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。這種控制方式多用于風(fēng)機(jī)、泵類節(jié)能型變頻器。</p><p>　　5、電動(dòng)機(jī)使用工頻電源驅(qū)動(dòng)時(shí)，電壓下降則電流增加；對(duì)于變頻器驅(qū)動(dòng)，如果頻率下降時(shí)電壓也下降，那么電流是否增加？ </p><p>　

52、　頻率下降（低速）時(shí),如果輸出相同的功率,則電流增加,但在轉(zhuǎn)矩一定的條件下,電流幾乎不變。 </p><p>　　6、采用變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)的起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩怎樣？ </p><p>　　采用變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)，隨著電機(jī)的加速相應(yīng)提高頻率和電壓，起動(dòng)電流被限制在150%額定電流以下(根據(jù)機(jī)種不同，為125%~200%)。用工頻電源直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流為6~7倍，因此，將產(chǎn)生機(jī)械電氣上的沖擊。采用

53、變頻器傳動(dòng)可以平滑地起動(dòng)(起動(dòng)時(shí)間變長(zhǎng))。起動(dòng)電流為額定電流的1.2~1.5倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為70%~120%額定轉(zhuǎn)矩；對(duì)于帶有轉(zhuǎn)矩自動(dòng)增強(qiáng)功能的變頻器，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為100%以上，可以帶全負(fù)載起動(dòng)。 </p><p>　　7、V/f模式是什么意思？ </p><p>　　頻率下降時(shí)電壓V也成比例下降，這個(gè)問(wèn)題已在回答4說(shuō)明。V與f的比例關(guān)系是考慮了電機(jī)特性而預(yù)先決定的，通常在控制器的存儲(chǔ)裝置（R

54、OM）中存有幾種特性，可以用開(kāi)關(guān)或標(biāo)度盤進(jìn)行選擇 </p><p>　　8、按比例地改V和f時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩如何變化？ </p><p>　　頻率下降時(shí)完全成比例地降低電壓，那么由于交流阻抗變小而直流電阻不變，將造成在低速下產(chǎn)生地轉(zhuǎn)矩有減小的傾向。因此，在低頻時(shí)給定V/f,要使輸出電壓提高一些,以便獲得一定地起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,這種補(bǔ)償稱增強(qiáng)起動(dòng)?？梢圆捎酶鞣N方法實(shí)現(xiàn),有自動(dòng)進(jìn)行的方法、選擇V/f模式

55、或調(diào)整電位器等方法 </p><p>　　9、在說(shuō)明書(shū)上寫(xiě)著變速范圍60~6Hz，即10：1，那么在6Hz以下就沒(méi)有輸出功率嗎？ </p><p>　　在6Hz以下仍可輸出功率，但根據(jù)電機(jī)溫升和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小等條件，最低使用頻率取6Hz左右，此時(shí)電動(dòng)機(jī)可輸出額定轉(zhuǎn)矩而不會(huì)引起嚴(yán)重的發(fā)熱問(wèn)題。變頻器實(shí)際輸出頻率（起動(dòng)頻率）根據(jù)機(jī)種為0.5~3Hz. </p><p>

56、　　10、對(duì)于一般電機(jī)的組合是在60Hz以上也要求轉(zhuǎn)矩一定，是否可以？ </p><p>　　通常情況下時(shí)不可以的。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）電壓不變，大體為恒功率特性，在 高速下要求相同轉(zhuǎn)矩時(shí)，必須注意電機(jī)與變頻器容量的選擇。 </p><p>　　11、所謂開(kāi)環(huán)是什么意思？ </p><p>　　給所使用的電機(jī)裝置設(shè)速度檢出器（PG），將實(shí)際轉(zhuǎn)速反

57、饋給控制裝置進(jìn)行控制的，稱為“閉環(huán) ”，不用PG運(yùn)轉(zhuǎn)的就叫作“開(kāi)環(huán)”。通用變頻器多為開(kāi)環(huán)方式，也有的機(jī)種利用選件可進(jìn)行PG反饋. </p><p>　　12、實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)于給定速度有偏差時(shí)如何辦？ </p><p>　　開(kāi)環(huán)時(shí)，變頻器即使輸出給定頻率，電機(jī)在帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)差率的范圍內(nèi)（1%~5%）變動(dòng)。對(duì)于要求調(diào)速精度比較高，即使負(fù)載變動(dòng)也要求在近于給定速度下運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，可

58、采用具有PG反饋功能的變頻器（選用件）。 </p><p>　　13、如果用帶有PG的電機(jī)，進(jìn)行反饋后速度精度能提高嗎？ </p><p>　　具有PG反饋功能的變頻器，精度有提高。但速度精度的植取決于PG本身的精度和變頻器輸出頻率的分辨率。 </p><p>　　14、失速防止功能是什么意思？ </p><p>　　如果給定的加速時(shí)間過(guò)短，

59、變頻器的輸出頻率變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)轉(zhuǎn)速（電角頻率）的變化，變頻器將因流過(guò)過(guò)電流而跳閘，運(yùn)轉(zhuǎn)停止，這就叫作失速。為了防止失速使電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，就要檢出電流的大小進(jìn)行頻率控制。當(dāng)加速電流過(guò)大時(shí)適當(dāng)放慢加速速率。減速時(shí)也是如此。兩者結(jié)合起來(lái)就是失速功能。 </p><p>　　15、有加速時(shí)間與減速時(shí)間可以分別給定的機(jī)種，和加減速時(shí)間共同給定的機(jī)種，這有什么意義？ </p><p>　　加減速可以分別給

60、定的機(jī)種，對(duì)于短時(shí)間加速、緩慢減速場(chǎng)合，或者對(duì)于小型機(jī)床需要嚴(yán)格給定生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間的場(chǎng)合是適宜的，但對(duì)于風(fēng)機(jī)傳動(dòng)等場(chǎng)合，加減速時(shí)間都較長(zhǎng)，加速時(shí)間和減速時(shí)間可以共同給定。 </p><p>　　16、什么是再生制動(dòng)？ </p><p>　　電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中如果降低指令頻率，則電動(dòng)機(jī)變?yōu)楫惒桨l(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)行，作為制動(dòng)器而工作，這就叫作再生（電氣）制動(dòng)。 </p><p>　

61、　17、是否能得到更大的制動(dòng)力？ </p><p>　　從電機(jī)再生出來(lái)的能量貯積在變頻器的濾波電容器中，由于電容器的容量和耐壓的關(guān)系，通用變頻器的再生制動(dòng)力約為額定轉(zhuǎn)矩的10%~20%。如采用選用件制動(dòng)單元，可以達(dá)到50%~100%。 </p><p>　　18、請(qǐng)說(shuō)明變頻器的保護(hù)功能? </p><p>　　保護(hù)功能可分為以下兩類： </p><

62、;p>　?。?） 檢知異常狀態(tài)后自動(dòng)地進(jìn)行修正動(dòng)作，如過(guò)電流失速防止，再生過(guò)電壓失速防止。 </p><p>　?。?） 檢知異常后封鎖電力半導(dǎo)體器件PWM控制信號(hào)，使電機(jī)自動(dòng)停車。如過(guò)電流切斷、再生過(guò)電壓切斷、半導(dǎo)體冷卻風(fēng)扇過(guò)熱和瞬時(shí)停電保護(hù)等。 </p><p>　　19、為什么用離合器連續(xù)負(fù)載時(shí)，變頻器的保護(hù)功能就動(dòng)作？ </p><p>　　用離合器連

63、接負(fù)載時(shí)，在連接的瞬間，電機(jī)從空載狀態(tài)向轉(zhuǎn)差率大的區(qū)域急劇變化，流過(guò)的大電流導(dǎo)致變頻器過(guò)電流跳閘，不能運(yùn)轉(zhuǎn)。 </p><p>　　20、在同一工廠內(nèi)大型電機(jī)一起動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)中變頻器就停止，這是為什么？ </p><p>　　電機(jī)起動(dòng)時(shí)將流過(guò)和容量相對(duì)應(yīng)的起動(dòng)電流，電機(jī)定子側(cè)的變壓器產(chǎn)生電壓降，電機(jī)容量大時(shí)此壓降影響也大，連接在同一變壓器上的變頻器將做出欠壓或瞬停的判斷，因而有時(shí)保護(hù)功能（IP

64、E）動(dòng)作，造成停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 </p><p>　　21、什么是變頻分辨率？有什么意義？ </p><p>　　對(duì)于數(shù)字控制的變頻器，即使頻率指令為模擬信號(hào)，輸出頻率也是有級(jí)給定。這個(gè)級(jí)差的最小單位就稱為變頻分辨率。 </p><p>　　變頻分辨率通常取值為0.015~0.5Hz.例如，分辨率為0.5Hz，那么23Hz的上面可變?yōu)?3.5、24.0 Hz，因此電機(jī)的動(dòng)

65、作也是有級(jí)的跟隨。這樣對(duì)于像連續(xù)卷取控制的用途就造成問(wèn)題。在這種情況下，如果分辨率為0.015Hz左右，對(duì)于4級(jí)電機(jī)1個(gè)級(jí)差為1r/min 以下，也可充分適應(yīng)。另外，有的機(jī)種給定分辨率與輸出分辨率不相同。 </p><p>　　22、裝設(shè)變頻器時(shí)安裝方向是否有限制。 </p><p>　　變頻器內(nèi)部和背面的結(jié)構(gòu)考慮了冷卻效果的，上下的關(guān)系對(duì)通風(fēng)也是重要的，因此，對(duì)于單元型在盤內(nèi)、掛在墻上的

66、都取縱向位，盡可能垂直安裝。 </p><p>　　23、不采用軟起動(dòng)，將電機(jī)直接投入到某固定頻率的變頻器時(shí)是否可以？ </p><p>　　在很低的頻率下是可以的，但如果給定頻率高則同工頻電源直接起動(dòng)的條件相近。將流過(guò)大的起動(dòng)電流（6~7倍額定電流），由于變頻器切斷過(guò)電流，電機(jī)不能起動(dòng)。 </p><p>　　24、電機(jī)超過(guò)60Hz運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題？ 超過(guò)60

67、Hz運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng) </p><p>　　( 1 ) 機(jī)械和裝置在該速下運(yùn)轉(zhuǎn)要充分可能（機(jī)械強(qiáng)度、噪聲、振動(dòng)等）。 </p><p>　?。?） 電機(jī)進(jìn)入恒功率輸出范圍，其輸出轉(zhuǎn)矩要能夠維持工作（風(fēng)機(jī)、泵等軸輸出功率于速度的立方成比例增加，所以轉(zhuǎn)速少許升高時(shí)也要注意）。 </p><p>　　( 3 ) 產(chǎn)生軸承的壽命問(wèn)題，要充分加以考慮。 </p&

68、gt;<p>　?。?） 對(duì)于中容量以上的電機(jī)特別是2極電機(jī)，在60Hz以上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要與廠家仔細(xì)商討。 </p><p>　　25、變頻器可以傳動(dòng)齒輪電機(jī)嗎？ </p><p>　　根據(jù)減速機(jī)的結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑方式不同，需要注意若干問(wèn)題。在齒輪的結(jié)構(gòu)上通常可考慮70~80Hz為最大極限，采用油潤(rùn)滑時(shí)，在低速下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)關(guān)系到齒輪的損壞等。 </p><p>　　

69、26、變頻器能用來(lái)驅(qū)動(dòng)單相電機(jī)嗎？可以使用單相電源嗎？ </p><p>　　機(jī)基本上不能用。對(duì)于調(diào)速器開(kāi)關(guān)起動(dòng)式的單相電機(jī)，在工作點(diǎn)以下的調(diào)速范圍時(shí)將燒毀 </p><p>　　輔助繞組；對(duì)于電容起動(dòng)或電容運(yùn)轉(zhuǎn)方式的，將誘發(fā)電容器爆炸。變頻器的電源通常為3相，但對(duì)于小容量的，也有用單相電源運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)種。 </p><p>　　27、變頻器本身消耗的功率有多少？ &l

70、t;/p><p>　　它與變頻器的機(jī)種、運(yùn)行狀態(tài)、使用頻率等有關(guān)，但要回答很困難。不過(guò)在60Hz以下的變頻器效率大約為94%~96%，據(jù)此可推算損耗，但內(nèi)藏再生制動(dòng)式（FR-K）變頻器，如果把制動(dòng)時(shí)的損耗也考慮進(jìn)去，功率消耗將變大，對(duì)于操作盤設(shè)計(jì)等必須注意。 </p><p>　　28、為什么不能在6~60Hz全區(qū)域連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)使用？ </p><p>　　一般電機(jī)利用裝在

71、軸上的外扇或轉(zhuǎn)子端環(huán)上的葉片進(jìn)行冷卻，若速度降低則冷卻效果下降，因而不能承受與高速運(yùn)轉(zhuǎn)相同的發(fā)熱，必須降低在低速下的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，或采用容量大的變頻器與電機(jī)組合，或采用專用電機(jī)。 </p><p>　　29、使用帶制動(dòng)器的電機(jī)時(shí)應(yīng)注意什么？ </p><p>　　制動(dòng)器勵(lì)磁回路電源應(yīng)取自變頻器的輸入側(cè)。如果變頻器正在輸出功率時(shí)制動(dòng)器動(dòng)作，將造成過(guò)電流切斷。所以要在變頻器停止輸出后再使制動(dòng)器動(dòng)作

72、。 </p><p>　　30、想用變頻器傳動(dòng)帶有改善功率因數(shù)用電容器的電機(jī)，電機(jī)卻不動(dòng)，清說(shuō)明原因 </p><p>　　變頻器的電流流入改善功率因數(shù)用的電容器，由于其充電電流造成變頻器過(guò)電流(OCT),所以不能起動(dòng)，作為對(duì)策，請(qǐng)將電容器拆除后運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至改善功率因數(shù)，在變頻器的輸入側(cè)接入AC電抗器是有效的。 </p><p>　　31、變頻器的壽命有多久？ <

73、;/p><p>　　變頻器雖為靜止裝置，但也有像濾波電容器、冷卻風(fēng)扇那樣的消耗器件，如果對(duì)它們進(jìn)行定期的維護(hù)，可望有10年以上的壽命。 </p><p>　　32、變頻器內(nèi)藏有冷卻風(fēng)扇，風(fēng)的方向如何？風(fēng)扇若是壞了會(huì)怎樣？ </p><p>　　對(duì)于小容量也有無(wú)冷卻風(fēng)扇的機(jī)種。有風(fēng)扇的機(jī)種，風(fēng)的方向是從下向上，所以裝設(shè)變頻器的地方，上、下部不要放置妨礙吸、排氣的機(jī)械器材。

74、還有，變頻器上方不要放置怕熱的零件等。風(fēng)扇發(fā)生故障時(shí)，由電扇停止檢測(cè)或冷卻風(fēng)扇上的過(guò)熱檢測(cè)進(jìn)行保護(hù) 33、濾波電容器為消耗品，那么怎樣判斷它的壽命？ </p><p>　　作為濾波電容器使用的電容器，其靜電容量隨著時(shí)間的推移而緩緩減少，定期地測(cè)量靜電容量，以達(dá)到產(chǎn)品額定容量的85%時(shí)為基準(zhǔn)來(lái)判斷壽命。 </p><p>　　34、裝設(shè)變頻器時(shí)安裝方向是否有限制。應(yīng)基本收藏在盤內(nèi)，問(wèn)題是采用

75、全封閉結(jié)構(gòu)的盤外形尺寸大，占用空間大，成本比較高。其措施有： </p><p>　?。?）盤的設(shè)計(jì)要針對(duì)實(shí)際裝置所需要的散熱； </p><p>　?。?）利用鋁散熱片、翼片冷卻劑等增加冷卻面積； （3） 采用熱導(dǎo)管。  此外，已開(kāi)發(fā)出變頻器背面可以外露的型式。 35、想提高原有輸送帶的速度，以80Hz運(yùn)轉(zhuǎn)，變頻器的容量該怎樣選

76、擇？  設(shè)基準(zhǔn)速度為50Hz,50Hz以上為恒功率輸出特性。像輸送帶這樣的恒轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載增速時(shí)，容量 需要增大為80/50≈1.6倍。電機(jī)容量也像變頻器一樣增大</p><p><b>　　第11章 心得體會(huì)</b></p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)使我比較系統(tǒng)地掌握有關(guān)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，主要對(duì)PLC（三菱FX2N系列）的結(jié)構(gòu)、功能

77、、內(nèi)部資源等了解并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試和加以應(yīng)用的知識(shí)得到學(xué)習(xí)。經(jīng)過(guò)多次的反復(fù)實(shí)驗(yàn)與分析,可以對(duì)電路的原理及功能更加熟悉,同時(shí)提高了設(shè)計(jì)能力與及對(duì)電路的分析能力.同時(shí)在軟件的編程方面得到更到的提高,對(duì)編程能力得到加強(qiáng).同時(shí)對(duì)所學(xué)的知識(shí)得到很大的提高與鞏固.我所做的設(shè)計(jì)題目是基于PLC的停車場(chǎng)車位控制系統(tǒng)。由于是第一次做PLC的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)起來(lái)有一定難度，但后來(lái)通過(guò)查閱相關(guān)書(shū)籍，上網(wǎng)找資料，看視頻教程，請(qǐng)教老師和同學(xué)等方法來(lái)獲取相關(guān)知識(shí)，通過(guò)一步步

78、解決疑惑來(lái)完成我的設(shè)計(jì)，同時(shí)也大大提升了自己知識(shí)水平和能力。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)讓我們意識(shí)到書(shū)本上學(xué)到的知識(shí)一定要通過(guò)實(shí)踐去鞏固，而且這也是一種學(xué)習(xí)方法，只有這樣才能真正輕松的掌握一門學(xué)問(wèn)。同時(shí)此次課程設(shè)計(jì)也讓我們對(duì)學(xué)習(xí)PLC更加熱情，我們認(rèn)識(shí)到PLC的強(qiáng)大的功能和廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。真正體會(huì)到了科技給我?guī)?lái)的振憾。讓我對(duì)學(xué)習(xí)更有興趣，同時(shí)也給我們?cè)谔剿髦R(shí)的路上的無(wú)限動(dòng)力。最后十分感謝張老師的耐心指導(dǎo)與幫助！</p><p

79、><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王宗才.機(jī)電傳動(dòng)與控制.電子工業(yè)出版社.2011.6</p><p>　　[2] 范永勝．電氣控制與PLC應(yīng)用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2007.7</p><p>　　[3] 胡學(xué)林. 可編程控制器原理及應(yīng)用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2005.8</p