plc控制電廠輸煤系統(tǒng)及變頻調(diào)速的畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　變頻調(diào)速輸煤系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計</p><p><b>　　摘　要</b></p><p>　　火電廠的輸煤系統(tǒng)是火電廠的一個重要組成單元，特點是運行情況惡劣，條件復雜，轉(zhuǎn)動機械多，作業(yè)線長，設(shè)備分散，尤其對運行人員來講，現(xiàn)場冗員過多且工作強度大，并且粉塵，噪音等影響運行人眼的身心健康。因此，火電廠輸煤程控技術(shù)是提高輸煤系統(tǒng)自動化程度及可靠性程度的必

2、然選擇，也是火電廠提高市場競爭能力的必然要求。</p><p>　　可編程控制器（Programmable Logic Controller簡稱PLC）是一種專門用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制的現(xiàn)場設(shè)備，在設(shè)計上有自己的明顯特點：可靠性高，適應(yīng)性廣，具有通信功能，變成方便，結(jié)構(gòu)模塊化。在現(xiàn)代集散控制系統(tǒng)中，PLC已經(jīng)成為一種基本控制單元，在工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用前景極其廣泛。</p><p>　　然而為

3、了對輸煤量進行精確的控制，系統(tǒng)中同時采用了變頻調(diào)速。變頻調(diào)速是交流調(diào)速中的發(fā)展方向，是現(xiàn)代電力傳動技術(shù)重要發(fā)展的方向。變頻器不僅調(diào)速平滑，范圍大，效率高，啟動電流小，運行平穩(wěn)，而且節(jié)能效果明顯.使用變頻器不僅能達到科學用能、節(jié)能降耗的目的，而且能夠提高自動化水平，改善工藝。</p><p>　　關(guān)鍵詞 電廠輸煤程控；PLC；變頻調(diào)速</p><p><b>　　Abstract

4、</b></p><p>　　Construction of coal-fired power plants conveying system is an important component of the power unit, the characteristic is operating conditions, the condition is complex, rotating machin

5、ery, long lines, equipment to disperse, especially the operation team, the work and the dead wood too much intensity, and dust, noise in the physical and mental health of the human eye operation effect. Therefore, coveyi

6、ng coal SPC technology is to improve the conveying system automation degree and the reliabili</p><p>　　PLC (Programmable Logic Controller "PLC) is a kind of special used in industrial production process

7、 control field device, go up in the design has its own obvious features: high reliability, wide adaptability, with communication function, into a convenient, modular structure. In the modern distributed control system, P

8、LC has become a basic control unit, in the field of industrial control application prospect extremely extensive.</p><p>　　However in order to lose the quantity of coal accurately control, system and used the

9、 frequency control.AC variable speed frequency control is in the direction of development is important to modern electrical drive technology development. Converter is not only a smooth speed, range, high efficiency, star

10、ting current, smooth operation, and significant energy savings, use the inverter can be used not only to science, energy saving purposes, but also to improve the level of automation, process impr</p><p>　　Ke

11、y words: At the coal power plant program-controlled; PLC; Variable frequency speed regulation</p><p><b>　　目　　錄</b></p><p><b>　　摘　要I</b></p><p>　　AbstractII

12、</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 電廠輸煤系統(tǒng)的背景1</p><p>　　1.2 國內(nèi)輸煤系統(tǒng)的現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3 國內(nèi)輸煤系統(tǒng)發(fā)展前景2</p><p>　　1.4 課題的研究目的及意義2</p><

13、p>　　1.5 本文研究內(nèi)容2</p><p>　　第2章 軟件介紹4</p><p>　　2.1 輸煤系統(tǒng)工藝流程4</p><p>　　2.2 輸煤系統(tǒng)的控制要求5</p><p>　　2.3 PLC軟件簡介6</p><p>　　2.3.1 基本結(jié)構(gòu)6</p><p>　

14、　2.3.2 工作原理7</p><p>　　2.3.3 功能特點7</p><p>　　2.3.4 PLC元件與基本指令8</p><p>　　2.4 PLC控制的電廠輸煤系統(tǒng)軟件設(shè)計16</p><p>　　2.5 I/O編號24</p><p>　　2.5.1 輸入節(jié)點編號24</p>

15、<p>　　2.5.2 輸出節(jié)點編號24</p><p>　　第3章 變頻調(diào)速MATLAB仿真25</p><p>　　3.1 變頻器和變頻調(diào)速的基本知識25</p><p>　　3.1.1 變頻器的結(jié)構(gòu)25</p><p>　　3.1.2 變頻器的分類26</p><p>　　3.1.3 變頻器

16、控制方式26</p><p>　　3.2 轉(zhuǎn)速、磁鏈控制的矢量控制系統(tǒng)分析27</p><p>　　第4章 控制系統(tǒng)硬件選擇34</p><p>　　4.1 PLC選型34</p><p>　　4.2 電機及變頻器選擇34</p><p>　　4.3 開關(guān)型號選擇36</p><p>

17、;　　4.4 其它硬件選擇38</p><p>　　第5章 軟件調(diào)試41</p><p>　　5.1 PLC程序部分41</p><p>　　5.2 MARLAB仿真部分47</p><p>　　5.2.1 電機的額定參數(shù)47</p><p>　　5.2.2 仿真結(jié)果顯示47</p><

18、p><b>　　總結(jié)49</b></p><p><b>　　致　　謝50</b></p><p><b>　　參考文獻51</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 電廠輸煤系統(tǒng)的背景</p&

19、gt;<p>　　隨著工業(yè)自動化水平的不斷提高，大型火電廠發(fā)電機組主機設(shè)備均被配備了先進可靠、協(xié)調(diào)統(tǒng)一、高度自動化的極其完善的控制系統(tǒng)。其良好的人機界面，優(yōu)越的控制性能，準確的故障診斷與顯示，大大提高了機組的運行效率，降低了勞動強度，簡化了操作，也提高了故障處理速度。與先進的主機控制系統(tǒng)相比，輸煤控制系統(tǒng)則顯得較為落后，其自動化水平和工作效率與經(jīng)濟發(fā)展的要求不相適應(yīng)。特別是上個世紀年代及其以前建設(shè)的火力發(fā)電廠，其輸煤控制系

20、統(tǒng)多為強電集中就地控制方式，采用繼電器和按鈕組成邏輯電路。這種控制方式與程控系統(tǒng)相比：功能差、系統(tǒng)可靠性差，自動化程度低，需要運行人員數(shù)量多且勞動強度大。</p><p>　　隨著電力體制改革的不斷深化，發(fā)電市場的競爭將日趨激烈，提高管理水平和工作效率，特別是提高設(shè)備的管理水平，提高設(shè)備的自動化程度及可靠性程度，從而達到減員增效的目的。火電廠的輸煤系統(tǒng)是火電廠的一個重要組成單元，特點是運行情況惡劣，條件復雜，轉(zhuǎn)動

21、機械多，作業(yè)線長，設(shè)備分散，尤其對運行人員來講，現(xiàn)場冗員過多且工作強度大，并且粉塵，噪音等影響運行人眼的身心健康。因此，火電廠輸煤程控技術(shù)是提高輸煤系統(tǒng)自動化程度及可靠性程度的必然選擇，也是火電廠提高市場競爭能力的必然要求。</p><p>　　1.2 國內(nèi)輸煤系統(tǒng)的現(xiàn)狀</p><p>　　目前主要有以煤炭和燃油為能源的火力發(fā)電,水力發(fā)電以及其它利用核能、風力、潮汐和太陽能等新興發(fā)電方式

22、,發(fā)電企業(yè)在我國主要是依靠火力發(fā)電,它占據(jù)總發(fā)電量81%的份額。隨著節(jié)能減排力度的加大火力發(fā)電也愈發(fā)成熟,對環(huán)境污染得到了有效的控制,成為最安全的發(fā)電方式。在火力發(fā)電廠的輔控系統(tǒng)中,煤炭的輸送和分配工作量大、工作條件惡劣,實現(xiàn)輸煤和配煤的自動化控制就顯得尤為迫切和重要。</p><p>　　可編程控制器（Programmable Logic Controller簡稱PLC）是80年代發(fā)展起來的新一代控制裝置，是自

23、動控制、計算機和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種專門用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制的現(xiàn)場設(shè)備，由于控制對象的復雜性，使用環(huán)境的特殊性和運行長期連續(xù)性，使PLC在設(shè)計上有自己的明顯特點：可靠性高，適應(yīng)性廣，具有通信功能，變成方便，結(jié)構(gòu)模塊化。在現(xiàn)代集散控制系統(tǒng)中，PLC已經(jīng)成為一種基本控制單元，在工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用前景極其廣泛。</p><p>　　隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，火力發(fā)電廠單機容量和裝機容量日益增大，輸煤系統(tǒng)的規(guī)模也愈

24、來愈大，傳統(tǒng)的強電集中控制手段已經(jīng)很難適應(yīng)。從八十年代引進工程開始，輸煤系統(tǒng)逐步采用以PLC為主機的程控技術(shù)，實現(xiàn)子自動化控制。PLC在技術(shù)上不僅具有控制功能強、能夠適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境、維護方便、可在線修改等特點。不但能完成復雜的繼電器邏輯控制，而且能完成模擬量控制及智能控制，并能實現(xiàn)遠程通訊、聯(lián)網(wǎng)、上位機監(jiān)控等功能，完全可以適應(yīng)輸煤系統(tǒng)多種功能控制的要求，并為全廠實現(xiàn)計算機控制創(chuàng)造了條件。</p><p>　　

25、1.3 國內(nèi)輸煤系統(tǒng)發(fā)展前景</p><p>　　金融危機以來，國家圍繞“保增長、擴內(nèi)需、調(diào)結(jié)構(gòu)”采取了一系列宏觀調(diào)控政策，為我國輸煤系統(tǒng)設(shè)備行業(yè)提供了較為寬松的國內(nèi)發(fā)展環(huán)境，使行業(yè)從2008年下半年以來的困境中得到了緩解和恢復。我國輸煤系統(tǒng)設(shè)備行業(yè)也在加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，為行業(yè)持續(xù)發(fā)展提供了動力和支撐。在全球經(jīng)濟不景氣、國際市場持續(xù)低迷的情況下，我國輸煤系統(tǒng)設(shè)備行業(yè)仍然呈現(xiàn)出了企穩(wěn)回升、發(fā)展逐漸向好

26、的良好局面。</p><p>　　雖然輸煤系統(tǒng)設(shè)備行業(yè)發(fā)展很快，但是市場存在的一些問題不容忽視，如市場無序競爭、產(chǎn)品質(zhì)量下降、創(chuàng)新乏力等。輸煤系統(tǒng)設(shè)備行業(yè)的規(guī)劃和發(fā)展需要建立在充分市場調(diào)研的基礎(chǔ)之上，輸煤系統(tǒng)設(shè)備市場管理需要認清市場經(jīng)濟條件下政府和企業(yè)的角色定位，輸煤系統(tǒng)設(shè)備市場有序運行需要完善市場交易規(guī)則和各項制度[1]。</p><p>　　1.4 課題的研究目的及意義</p&g

27、t;<p>　　輸煤系統(tǒng)是火力發(fā)電廠中較為龐大的系統(tǒng)。隨著我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展,火電廠的裝機容量和單機容量都日益增大,輸煤系統(tǒng)的規(guī)模也大幅度上升,對其控制方式、控制質(zhì)量的要求也越來越高。控制領(lǐng)域中,明顯的缺點繼電器控制占有主導地位。可編程序控制器問世以前,工業(yè)這種由繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)有著十分體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運行速度不高,尤其是對生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應(yīng)性更差,如果生產(chǎn)任務(wù)或工藝發(fā)生變化,就必須重新設(shè)計,

28、并改變硬件的結(jié)構(gòu),造成了時間和資金的嚴重浪費。在我國70~80年代建成的火電廠中,大多數(shù)的開關(guān)量控制系統(tǒng)都是采用繼電器控制,就是在90年代建成的火電廠中,也有相當一部分輔機系統(tǒng)是采用繼電控制。但是,繼電器本身固有的缺陷給火電機組的安全和經(jīng)濟運行帶來了不利影響,用可編程序控制器對火電廠的繼電器式控制系統(tǒng)進行改造已是大勢所趨。PLC是60年代發(fā)展起來的基于集成電路和計算機技術(shù)基礎(chǔ)上的一種用于邏輯控制的專用計算機。它把計算機功能全、靈活性與通

29、用性強的優(yōu)點與繼電器控制簡單易懂、操作方便、抗干擾能力強、價格便宜的優(yōu)點結(jié)合起來,是一種面向過程控制的控制器。雖然PLC問世時間不長,但是隨著微處理器</p><p>　　1.5 本文研究內(nèi)容</p><p>　　在現(xiàn)代集散控制系統(tǒng)中，PLC已經(jīng)成為一種重要的基本控制單元，在工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用前景極其廣泛。在某電廠輸煤自控系統(tǒng)中，系統(tǒng)要求在遠離輸煤廊的主廠房控制室里，對輸煤線進行控制，并實

30、時監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)及皮帶跑偏的情況。鑒于電廠輸煤系統(tǒng)的重要性，我們采用PLC實現(xiàn)輸煤設(shè)備的聯(lián)鎖控制以保證其可靠性和特殊性，工業(yè)控制計算機則作為上位機與PLC互相配合，共同完成輸煤系統(tǒng)的監(jiān)控功能。</p><p>　　同時本文還采用了變頻調(diào)速對輸煤系統(tǒng)進行控制，系統(tǒng)的講述了變頻器的基本知識，變頻調(diào)速的原理，并采用MATLAB軟件對變頻器進行仿真。根據(jù)控制要求設(shè)計了PLC控制系統(tǒng)軟件，并對涉及到的元件進行了硬件選型

31、，在GX Developer環(huán)境下進行了仿真調(diào)試。</p><p><b>　　第2章 軟件介紹</b></p><p>　　2.1 輸煤系統(tǒng)工藝流程</p><p>　　圖2.1 輸煤控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖2.2輸煤系統(tǒng)工藝流程圖</p><p>　　電廠輸煤工藝一般都包括：卸煤

32、流程、堆煤流程、上煤流程和配煤流程幾個部分。輸煤系統(tǒng)工藝流程如圖2.2所示</p><p>　　卸煤流程主要指將廠外來煤（包括汽車、火車、輪船等途徑），通過卸煤設(shè)備卸到廠內(nèi)儲煤站，以備使用。</p><p>　　堆煤流程主要是通過堆料機對卸到卸煤站的煤進行整理，以方便輸煤系統(tǒng)上煤。</p><p>　　上煤流程是輸煤系統(tǒng)工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過輸煤皮帶機完成將原煤從煤場

33、輸送到原煤倉的過程，同時通過輔助的碎煤機、篩煤機、除鐵器、采樣裝置、電子皮帶秤等設(shè)備完成對篩分、計量等處理，以達到使用要求。</p><p>　　配煤流程主要是將從上煤系統(tǒng)輸送來的煤按照一定的要求、規(guī)律、順序地分配到機組受煤倉中。</p><p>　　2.2 輸煤系統(tǒng)的控制要求</p><p>　　輸煤系統(tǒng)有輸煤線，包括給煤機、皮帶機、振動篩、破碎機等共18臺設(shè)備，

34、在電廠中有著極為重要的地位，一旦不能正常工作，發(fā)電就會受到影響。為了保證生產(chǎn)運行的可靠性，輸煤系統(tǒng)采用自動（聯(lián)鎖）、手動（單機）兩種控制方式，自動、手動方式由開關(guān)進行切換。由于輸煤廊環(huán)境惡劣，全部操作控制都在主廠房的主控制室里進行，儀表盤上設(shè)有各個設(shè)備的啟、停按鈕，還有為PLC提供輸入信號的控制開關(guān)。輸煤設(shè)備控制功能由PLC實現(xiàn)，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和皮帶跑偏監(jiān)測以及事故紀錄功能則由上級工業(yè)控制計算機完成。</p><p&g

35、t;　　為了保證輸煤系統(tǒng)的正常、可靠運行，該系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：    供煤時，各設(shè)備的啟動、停止必須遵循特定的順序，即對各設(shè)備進行聯(lián)鎖控制；    各設(shè)備啟動和停止過程中，要合理設(shè)置時間間隔（延時）。啟動延時統(tǒng)一設(shè)定為12s。停車延時按設(shè)備的不同要求而設(shè)定，分為10s、20s、30s、40s、60s幾種，以保證停車時破碎機為空載狀態(tài)，各輸煤皮帶上無剩余煤； 

36、;   運行過程中，某一臺設(shè)備發(fā)生故障時，應(yīng)立即發(fā)出報警并自動停車，其前方（指供料方向）設(shè)備也立即停車。其后方的設(shè)備按一定順序及延時聯(lián)鎖停車；    各輸煤皮帶設(shè)有雙向跑偏開關(guān)，跑偏15度時發(fā)出告警信號，跑偏30度時告警并自動停車；</p><p>　　可顯示各機電設(shè)備運行狀況，并對輸煤過程有關(guān)情況（報警、自動停機等）做出實時紀錄。</p>&

37、lt;p>　　同時輸煤系統(tǒng)控制原則有：</p><p><b>　　上煤原則</b></p><p>　　1 流程預啟：進行流程選擇，并啟動相應(yīng)流程上的預啟動設(shè)備，做好啟動準備。</p><p>　　2 流程啟動：接收到流程啟動允許信號后系統(tǒng)主設(shè)備按逆煤流方向延時順序啟動。</p><p>　　3 流程停止：停止指

38、令下達后，系統(tǒng)主設(shè)備按順煤流方向延時順序停止。</p><p>　　4 故障聯(lián)鎖停機：當所選流程上的系統(tǒng)主設(shè)備發(fā)生故障時，立即聯(lián)鎖跳停設(shè)備故障點上游逆煤流方向的主設(shè)備。</p><p>　　5 重故障信號：急停，拉繩，重跑偏，重堵塞，打滑等指令或信號將直接導致系統(tǒng)聯(lián)鎖跳停。</p><p><b>　　配煤原則</b></p>&

39、lt;p>　　1 順序配煤：先設(shè)定一個尾倉，從第一個原煤倉開始進行配煤。煤斗以相同的時間（或依據(jù)煤倉料位）依次配煤，直到尾倉和尾倉前所有煤斗發(fā)出高煤位信號為止。順序配煤時如有煤倉出現(xiàn)低煤位信號，則停止順序配煤。優(yōu)先給低煤位配煤。</p><p>　　2 優(yōu)先配煤：當有煤倉出現(xiàn)低煤位信號時，正常進行配煤的煤斗停止配煤并記憶先補低煤位倉。直至低煤位消失，再按記憶煤斗的正常順序把煤倉逐個加到高煤位。當多個倉同時出

40、現(xiàn)低煤位時，對這些倉按從前向后的順序進行輪換的配煤，直至低煤位消失。</p><p>　　3 余煤配煤：當停機信號發(fā)出后，皮帶上余煤均勻配給每個倉，直至原煤倉皮帶機停止運行[2]。</p><p>　　2.3 PLC軟件簡介</p><p>　　可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)

41、部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。</p><p>　　2.3.1 基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　可編程邏輯控制器實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，基本構(gòu)成為：</p><p><b>　　電源</b></p

42、><p>　　可編程邏輯控制器的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去</p><p>　　中央處理單元(CPU) </p><p>　　中央處理單元(CPU)是可編

43、程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當可編程邏輯控制器投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后

44、將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。</p><p>　　為了進一步提高可編程邏輯控制器的可靠性，近年來對大型可編程邏輯控制器還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。</p><p><b>　　存儲器</b></p><

45、p>　　存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。</p><p>　　存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。</p><p><b>　　輸入輸出接口電路</b></p><p>　　1．現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。</p><p>　　

46、2．現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用可編程邏輯控制器通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。</p><p><b>　　功能模塊</b></p><p>　　如計數(shù)、定位等功能模塊。</p><p>　　2.3.2 工作原理</p><p>　　當可編程邏輯控制器投入運

47、行后，其工作過程一般分為三個階段，</p><p>　　即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。</p><p><b>　　輸入采樣階段</b></p><p>　　在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀

48、態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。</p><p><b>　　用戶程序執(zhí)行階段</b></p><p>

49、　　在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。</p><p>　　即

50、，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。</p><p>　　在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則

51、可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。</p><p><b>　　輸出刷新階段</b></p><p>　　當掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出

52、電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。</p><p>　　2.3.3 功能特點</p><p>　　可編程邏輯控制器具有以下鮮明的特點。</p><p>　　系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴展容易，以開關(guān)量控制為其特長；也能進行連續(xù)過程的PID回路控制；并能與上位機構(gòu)成復雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動化。</p><

53、;p>　　使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。</p><p>　　能適應(yīng)各種惡劣的運行環(huán)境，抗干擾能力強，可靠性強，遠高于其他各種機型[3]。</p><p>　　2.3.4 PLC元件與基本指令</p><p><b>

54、　　PLC元件</b></p><p><b>　　輸入繼電器（X）</b></p><p>　　圖2.3輸入繼電器X1的等效電路</p><p>　　輸入繼電器與輸入端相連，它是專門用來接受PLC外部開關(guān)信號的元件。PLC通過輸入接口將外部輸入信號狀態(tài)（接通時為“1”，斷開時為“0”）讀入并存儲在輸入映象寄存器中。如圖2.3所示為

55、輸入繼電器X1的等效電路。</p><p>　　輸入繼電器必須由外部信號驅(qū)動，不能用程序驅(qū)動，所以在程序中不可能出現(xiàn)其線圈。由于輸入繼電器（X）為輸入映象寄存器中的狀態(tài)，所以其觸點的使用次數(shù)不限。</p><p>　　FX系列PLC的輸入繼電器以八進制進行編號，F(xiàn)X2N輸入繼電器的編號范圍為X000~X267（184點）。注意，基本單元輸入繼電器的編號是固定的，擴展單元和擴展模塊是按與基本

56、單元最靠近開始，順序進行編號。例如：基本單元FX2N-64M的輸入繼電器編號為X000~X037（32點），如果接有擴展單元或擴展模塊，則擴展的輸入繼電器從X040開始編號。</p><p><b>　　輸出繼電器（Y）</b></p><p>　　輸出繼電器是用來將PLC內(nèi)部信號輸出傳送給外部負載（用戶輸出設(shè)備）。輸出繼電器線圈是由PLC內(nèi)部程序的指令驅(qū)動，其線圈狀

57、態(tài)傳送給輸出單元，再由輸出單元對應(yīng)的硬觸點來驅(qū)動外部負載。如圖2.4所示為輸出繼電器Ｙ０的等效電路。</p><p>　　圖2.4輸出繼電器Ｙ０的等效電路</p><p>　　每個輸出繼電器在輸出單元中都對應(yīng)有維一一個常開硬觸點，但在程序中供編程的輸出繼電器，不管是常開還是常閉觸點，都可以無數(shù)次使用。   </p><p>　　FX系列

58、PLC的輸出繼電器也是八進制編號其中FX2N編號范圍為Y000~Y267（184點）。與輸入繼電器一樣，基本單元的輸出繼電器編號是固定的，擴展單元和擴展模塊的編號也是按與基本單元最靠近開始，順序進行編號。</p><p>　　在實際使用中，輸入、輸出繼電器的數(shù)量，要看具體系統(tǒng)的配置情況。</p><p><b>　　通用輔助繼電器</b></p><

59、;p>　　FX2N系列共有500點通用輔助繼電器。通用輔助繼電器在PLC運行時，如果電源突然斷電，則全部線圈均OFF。當電源再次接通時，除了因外部輸入信號而變?yōu)镺N的以外，其余的仍將保持OFF狀態(tài)，它們沒有斷電保護功能。通用輔助繼電器常在邏輯運算中作為輔助運算、狀態(tài)暫存、移位等。</p><p>　　根據(jù)需要可通過程序設(shè)定，將M0～M499變?yōu)閿嚯姳３州o助繼電器。</p><p>&

60、lt;b>　　特殊輔助繼電器</b></p><p>　　PLC內(nèi)有大量的特殊輔助繼電器，它們都有各自的特殊功能。FX2N系列中有256個特殊輔助繼電器，可分成觸點型和線圈型兩大類。</p><p>　　觸點型 其線圈由PLC自動驅(qū)動，用戶只可使用其觸點。例如：</p><p>　　M8000：運行監(jiān)視器（在PLC運行中接通），M8001

61、與M8000相反邏輯。</p><p>　　M8002：初始脈沖（僅在運行開始時瞬間接通），M8003與M8002相反邏輯。</p><p>　　M8011、M8012、M8013和M8014分別是產(chǎn)生10ms、100ms 、1s和1min時鐘脈沖的特殊輔助繼電器。</p><p>　　線圈型 由用戶程序驅(qū)動線圈后PLC執(zhí)行特定的動作。例如：</p&

62、gt;<p>　　M8033：若使其線圈得電，則PLC停止時保持輸出映象存儲器和數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)容。</p><p>　　M8034：若使其線圈得電，則將PLC的輸出全部禁止。</p><p>　　M8039：若使其線圈得電，則PLC按D8039中指定的掃描時間工作。</p><p><b>　　定時器（T）</b></p>

63、;<p>　　PLC中的定時器（T）相當于繼電器控制系統(tǒng)中的通電型時間繼電器。它可以提供無限對常開常閉延時觸點。定時器中有一個設(shè)定值寄存器（一個字長），一個當前值寄存器（一個字長）和一個用來存儲其輸出觸點的映象寄存器（一個二進制位），這三個量使用同一地址編號。但使用場合不一樣，意義也不同。</p><p>　　FX2N系列中定時器時可分為通用定時器、積算定時器二種。它們是通過對一定周期的時鐘脈沖的進

64、行累計而實現(xiàn)定時的，時鐘脈沖有周期為1ms、10ms、100ms三種，當所計數(shù)達到設(shè)定值時觸點動作。設(shè)定值可用常數(shù)K或數(shù)據(jù)寄存器D的內(nèi)容來設(shè)置。</p><p><b>　　通用定時器</b></p><p>　　通用定時器的特點是不具備斷電的保持功能，即當輸入電路斷開或停電時定時器復位。通用定時器有100ms和10ms通用定時器兩種。</p><

65、p>　　100ms通用定時器（T0～T199） 共200點，其中T192～T199為子程序和中斷服務(wù)程序?qū)Ｓ枚〞r器。這類定時器是對100ms時鐘累積計數(shù)，設(shè)定值為1～32767，所以其定時范圍為0.1～3276.7s。</p><p>　　10ms通用定時器（T200～T245） 共46點。這類定時器是對10ms時鐘累積計數(shù)，設(shè)定值為1～32767，所以其定時范圍為0.01～327.67

66、s。</p><p>　　圖2.5 通用定時器的工作原理</p><p>　　下面舉例說明通用定時器的工作原理。如圖2.5所示，當輸入X0接通時，定時器T200從0開始對10ms時鐘脈沖進行累積計數(shù)，當計數(shù)值與設(shè)定值K123相等時，定時器的常開接通Y0，經(jīng)過的時間為123×0.01s=1.23s。當X0斷開后定時器復位，計數(shù)值變?yōu)?，其常開觸點斷開，Y0也隨之OFF。若外部電源斷

67、電，定時器也將復位。</p><p><b>　　積算定時器</b></p><p>　　積算定時器具有計數(shù)累積的功能。在定時過程中如果斷電或定時器線圈OFF，積算定時器將保持當前的計數(shù)值（當前值），通電或定時器線圈ON后繼續(xù)累積，即其當前值具有保持功能，只有將積算定時器復位，當前值才變?yōu)?。</p><p>　　1ms積算定時器（T246～T

68、249） 共4點，是對1ms時鐘脈沖進行累積計數(shù)的，定時的時間范圍為0.001～32.767s。</p><p>　　100ms積算定時器（T250～T255）共6點，是對100ms時鐘脈沖進行累積計數(shù)的定時的時間范圍為0.1～3276.7s。</p><p>　　以下舉例說明積算定時器的工作原理。如圖2.6所示，當X0接通時，T253當前值計數(shù)數(shù)器開始累積100ms的時鐘脈沖的

69、個數(shù)。當X0經(jīng)t0后斷開，而T253尚未計數(shù)到設(shè)定值K345，其計數(shù)的當前值保留。當X0再次接通，T253從保留的當前值開始繼續(xù)累積，經(jīng)過t1時間，當前值達到K345時，定時器的觸點動作。累積的時間為t0+t1=0.1×345=34.5s。當復位輸入X1接通時，定時器才復位，當前值變?yōu)?，觸點也跟隨復位。</p><p>　　圖2.6 積算繼電器的工作原理圖</p><p>&l

70、t;b>　　PLC指令</b></p><p>　　FX系列PLC有基本邏輯指令20或27條、步進指令2條、功能指令100多條（不同系列有所不同）。FX2N的共有27條基本邏輯指令，其中包含了有些子系列PLC的20條基本邏輯指令。</p><p>　　取指令與輸出指令（LD/LDI/LDP/LDF/OUT）</p><p>　　LD（取指令）一個常

71、開觸點與左母線連接的指令，每一個以常開觸點開始的邏輯行都用此指令。</p><p>　　LDI（取反指令）一個常閉觸點與左母線連接指令，每一個以常閉觸點開始的邏輯行都用此指令。</p><p>　　LDP（取上升沿指令）與左母線連接的常開觸點的上升沿檢測指令，僅在指定位元件的上升沿（由OFF→ON）時接通一個掃描周期。</p><p>　　LDF（取下降沿指令）&#

72、160; 與左母線連接的常閉觸點的下降沿檢測指令。</p><p>　　OUT（輸出指令）對線圈進行驅(qū)動的指令，也稱為輸出指令。</p><p>　　取指令與輸出指令的使用說明：</p><p>　　LD、LDI指令既可用于輸入左母線相連的觸點，也可與ANB、ORB指令配合實現(xiàn)塊邏輯運算；</p><p>　　LDP、LDF指令僅在對應(yīng)元件有

73、效時維持一個掃描周期的接通。圖2.7中，當M1有一個下降沿時，則Y3只有一個掃描周期為ON。</p><p>　　LD、LDI、LDP、LDF指令的目標元件為X 、Y 、M 、T、C、S；</p><p>　　OUT指令可以連續(xù)使用若干次（相當于線圈并聯(lián)），對于定時器和計數(shù)器，在OUT指令之后應(yīng)設(shè)置常數(shù)K或數(shù)據(jù)寄存器。</p><p>　　OUT指令目標元件為Y、M

74、、T、C和S，但不能用于X。</p><p>　　圖2.7 取指令與輸出指令</p><p>　　觸點串聯(lián)指令（AND/ANI/ANDP/ANDF）</p><p>　　AND（與指令） 一個常開觸點串聯(lián)連接指令，完成邏輯“與”運算。</p><p>　　ANI（與反指令）一個常閉觸點串聯(lián)連接指令，完成邏輯“與非”運算。</p

75、><p>　　ANDP 上升沿檢測串聯(lián)連接指令。</p><p>　　ANDF 下降沿檢測串聯(lián)連接指令。</p><p>　　觸點串聯(lián)指令的使用的使用說明：</p><p>　　AND、ANI、ANDP、ANDF都指是單個觸點串聯(lián)連接的指令，串聯(lián)次數(shù)沒有限制，可反復使用。</p><p>　　AND、A

76、NI、ANDP、ANDF的目標元元件為X、Y、M、T、C和S。</p><p>　　圖2.8中OUT M101指令之后通過T1的觸點去驅(qū)動Y4稱為連續(xù)輸出。</p><p>　　圖2.8 觸點串聯(lián)指令</p><p>　　觸點并聯(lián)指令（OR/ORI/ORP/ORF）</p><p>　　OR（或指令）用于單個常開觸點的并聯(lián)，實現(xiàn)邏輯“或”運算

77、。</p><p>　　ORI（或非指令）用于單個常閉觸點的并聯(lián)，實現(xiàn)邏輯“或非”運算。</p><p>　　ORP  上升沿檢測并聯(lián)連接指令。</p><p>　　ORF  下降沿檢測并聯(lián)連接指令。</p><p>　　觸點并聯(lián)指令的使用說明：</p><p>　　OR、ORI、ORP、ORF指令

78、都是指單個觸點的并聯(lián)，并聯(lián)觸點的左端接到LD、LDI、LDP或LPF處，右端與前一條指令對應(yīng)觸點的右端相連。觸點并聯(lián)指令連續(xù)使用的次數(shù)不限；</p><p>　　OR、ORI、ORP、ORF指令的目標元件為X、Y、M、T、C、S。</p><p>　　圖2.9 ORB指令使用</p><p>　　塊操作指令（ORB / ANB）</p><p&

79、gt;　　ORB（塊或指令）  用于兩個或兩個以上的觸點串聯(lián)連接的電路之間的并聯(lián)。ORB指令的使用如圖2.3.7所示。</p><p>　　幾個串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時，每個串聯(lián)電路塊開始時應(yīng)該用LD或LDI指令；</p><p>　　有多個電路塊并聯(lián)回路，如對每個電路塊使用ORB指令，則并聯(lián)的電路塊數(shù)量沒有限制；</p><p>　　ORB指令也可以連續(xù)使用

80、，但這種程序?qū)懛ú煌扑]使用，LD或LDI指令的使用次數(shù)不得超過8次，也就是ORB只能連續(xù)使用8次以下。</p><p>　　ANB（塊與指令）  用于兩個或兩個以上觸點并聯(lián)連接的電路之間的串聯(lián)。圖2.10ANB指令的使用</p><p>　　ANB指令的使用說明如圖2.10所示。</p><p>　　ANB指令的使用說明：</p><p

81、>　　并聯(lián)電路塊串聯(lián)連接時，并聯(lián)電路塊的開始均用LD或LDI指令；</p><p>　　多個并聯(lián)回路塊連接按順序和前面的回路串聯(lián)時，ANB指令的使用次數(shù)沒有限制。也可連續(xù)使用ANB，但與ORB一樣，使用次數(shù)在8次以下。</p><p>　　置位與復位指令（SET/RST）</p><p>　　SET（置位指令）它的作用是使被操作的目標元件置位并保持。</

82、p><p>　　RST（復位指令）使被操作的目標元件復位并保持清零狀態(tài)。</p><p>　　SET 、RST指令的使用說明：</p><p>　　SET指令的目標元件為Y、M、S，RST指令的目標元件為Y、M、S、T、C、D、V 、Z。RST指令常被用來對D、Z、V的內(nèi)容清零，還用來復位積算定時器和計數(shù)器。</p><p>　　對于同一目標元件

83、，SET、RST可多次使用，順序也可隨意，但最后執(zhí)行者有效。</p><p>　　主控指令（MC/MCR）</p><p>　　MC（主控指令）用于公共串聯(lián)觸點的連接。執(zhí)行MC后，左母線移到MC觸點的后面。</p><p>　　MCR（主控復位指令）它是MC指令的復位指令，即利用MCR指令恢復原左母線的位置。</p><p>　　MC、MCR

84、指令的使用說明：</p><p>　　MC、MCR指令的目標元件為Y和M，但不能用特殊輔助繼電器。MC占3個程序步，MCR占2個程序步；</p><p>　　主控觸點在梯形圖中與一般觸點垂直。主控觸點是與左母線相連的常開觸點，是控制一組電路的總開關(guān)。與主控觸點相連的觸點必須用LD或LDI指令。</p><p>　　MC指令的輸入觸點斷開時，在MC和MCR之內(nèi)的積算定

85、時器、計數(shù)器、用復位/置位指令驅(qū)動的元件保持其之前的狀態(tài)不變。非積算定時器和計數(shù)器，用OUT指令驅(qū)動的元件將復位。</p><p>　　在一個MC指令區(qū)內(nèi)若再使用MC指令稱為嵌套。嵌套級數(shù)最多為8級，編號按N0→N1→N2→N3→N4→N5→N6→N7順序增大，每級的返回用對應(yīng)的MCR指令，從編號大的嵌套級開始復位</p><p>　　堆棧指令（MPS/MRD/MPP）</p>

86、<p>　　堆棧指令是FX系列中新增的基本指令，用于多重輸出電路，為編程帶來便利。在FX系列PLC中有11個存儲單元，它們專門用來存儲程序運算的中間結(jié)果，被稱為棧存儲器。</p><p>　　MPS（進棧指令）將運算結(jié)果送入棧存儲器的第一段，同時將先前送入的數(shù)據(jù)依次移到棧的下一段。</p><p>　　MRD（讀棧指令）將棧存儲器的第一段數(shù)據(jù)（最后進棧的數(shù)據(jù)）讀出且該數(shù)據(jù)繼續(xù)

87、保存在棧存儲器的第一段，棧內(nèi)的數(shù)據(jù)不發(fā)生移動。</p><p>　　MPP（出棧指令）將棧存儲器的第一段數(shù)據(jù)（最后進棧的數(shù)據(jù)）讀出且該數(shù)據(jù)從棧中消失，同時將棧中其它數(shù)據(jù)依次上移。</p><p>　　堆棧指令的使用說明：</p><p>　　堆棧指令沒有目標元件；</p><p>　　MPS和MPP必須配對使用；</p><

88、;p>　　由于棧存儲單元只有11個，所以棧的層次最多11層。</p><p>　　邏輯反、空操作與結(jié)束指令（INV/NOP/END）</p><p>　　INV（反指令）執(zhí)行該指令后將原來的運算結(jié)果取反。反指令的使用如圖1所示，如果X0斷開，則Y0為ON，否則Y0為OFF。使用時應(yīng)注意INV不能象指令表的LD、LDI、LDP、LDF那樣與母線連接，也不能象指令表中的OR、ORI、OR

89、P、ORF指令那樣單獨使用。</p><p>　　NOP（空操作指令）不執(zhí)行操作，但占一個程序步。執(zhí)行NOP時并不做任何事，有時可用NOP指令短接某些觸點或用NOP指令將不要的指令覆蓋。當PLC執(zhí)行了清除用戶存儲器操作后，用戶存儲器的內(nèi)容全部變?yōu)榭詹僮髦噶睢?lt;/p><p>　　END（結(jié)束指令）表示程序結(jié)束。若程序的最后不寫END指令，則PLC不管實際用戶程序多長，都從用戶程序存儲器的第

90、一步執(zhí)行到最后一步；若有END指令，當掃描到END時，則結(jié)束執(zhí)行程序，這樣可以縮短掃描周期。在程序調(diào)試時，可在程序中插入若干END指令，將程序劃分若干段，在確定前面程序段無誤后，依次刪除END指令，直至調(diào)試結(jié)束[4]。</p><p>　　2.4 PLC控制的電廠輸煤系統(tǒng)軟件設(shè)計</p><p>　　系統(tǒng)的順序功能圖及梯形圖：</p><p><b>　

91、　公共程序</b></p><p>　　圖2.11公共程序梯形圖</p><p>　　圖中X001,X002,X003為系統(tǒng)中的故障檢測開關(guān)，分別檢測皮帶故障，電流過大，溫度過高等故障。Y001，Y002，Y003為故障指示器，配套指示燈和警鈴。當系統(tǒng)正常工作時，指示燈亮而警鈴不響；系統(tǒng)不正常工作時，指示燈滅而警鈴響。</p><p><b>

92、　　輸煤階段</b></p><p>　　圖2.12皮帶輸煤梯形圖</p><p>　　圖中X004為啟動按鈕，X005為停止按鈕，Y004為皮帶運輸機。正常工作時，X004按下，運輸機正常工作。</p><p><b>　　碎煤階段</b></p><p>　　有圖2.13為碎煤階段的順序流程圖，X6為啟動

93、按鈕，Y5為煤斗進煤；Y6為煤由皮帶運輸送至碎煤機里；Y7為碎煤機工作碎煤；X12為感應(yīng)開關(guān)，當碎煤達到一定程度，X12啟動；Y10為煤塊篩選階段，將大小煤塊分離，T1時間到后，分別由Y11、Y12兩個傳送帶送至下一個階段、原煤倉；X10為連續(xù)工作按鈕，當X10啟動時，系統(tǒng)自動進入連續(xù)工作狀態(tài)；當X10未啟動時，系統(tǒng)則工作在手動模式下。</p><p>　　圖2.13碎煤的順序功能圖</p><

94、;p>　　該階段的梯形圖2.14如下所示</p><p>　　其中，M14為連續(xù)工作的中間繼電器線圈，時間繼電器T0控制煤斗進煤的時間，時間繼電器T1控制煤塊篩選的時間。</p><p>　　圖2.14碎煤階段梯形圖</p><p><b>　　篩煤階段</b></p><p>　　如圖2.15為系統(tǒng)篩煤階段的順序

95、流程圖。X13為啟動按鈕，Y13為煤斗進煤階段；經(jīng)過延時繼電器T2時間后，Y14進行篩煤階段，把雜細煤分成精細煤，鐵雜質(zhì)，其他雜質(zhì)，分別由Y15、Y16、Y17三條不同的輸煤皮帶輸送至下一個階段、鐵回收倉和廢料池。X11為連續(xù)啟動按鈕，當X11啟動時，系統(tǒng)進入自動工作模式；X11斷開時，系統(tǒng)切換至手動工作模式。</p><p>　　圖2.15篩煤階段流程圖</p><p>　　該階段的梯形

96、圖如圖2.16所示</p><p>　　其中，M15為連續(xù)工作的中間繼電器線圈，時間繼電器T2控制煤斗進煤的時間，時間繼電器T3控制對細煤的篩選的時間。</p><p>　　圖2.16篩煤階段的梯形圖</p><p><b>　　配煤階段</b></p><p>　　配煤階段由于供應(yīng)的需要，配煤時需要遵循一些原則：<

97、;/p><p>　　順序配煤：先設(shè)定一個尾倉，從第一個原煤倉開始進行配煤。煤斗以相同的時間（或依據(jù)煤倉料位）依次配煤，直到尾倉和尾倉前所有煤斗發(fā)出高煤位信號為止。順序配煤時如有煤倉出現(xiàn)低煤位信號，則停止順序配煤。優(yōu)先給低煤位配煤。</p><p>　　優(yōu)先配煤：當有煤倉出現(xiàn)低煤位信號時，正常進行配煤的煤斗停止配煤并記憶先補低煤位倉。直至低煤位消失，再按記憶煤斗的正常順序把煤倉逐個加到高煤位。當

98、多個倉同時出現(xiàn)低煤位時，對這些倉按從前向后的順序進行輪換的配煤，直至低煤位消失。</p><p>　　遵循上述原則所示的順序流程圖如圖2.17所示，</p><p>　　圖2.17配煤順序功能圖</p><p>　　X17為正常順序配煤開關(guān)，X21為2號倉低位信號開關(guān)，X22為3號倉低位信號開關(guān)，X24、X25、X26分別為1號、2號、3號倉的高位信號開關(guān)，等高位信

99、號開關(guān)動作時，則相應(yīng)的倉配煤結(jié)束；Y20、Y21、Y22分別為皮帶運輸機向1號、2號、3號倉進行配煤。</p><p>　　圖2.18配煤的梯形圖</p><p>　　該階段的梯形圖如圖2.18所示：</p><p><b>　　2.5 I/O編號</b></p><p>　　2.5.1 輸入節(jié)點編號</p>

100、<p>　　表2.1 輸入節(jié)點編號</p><p>　　2.5.2 輸出節(jié)點編號</p><p>　　表2.2 輸出節(jié)點編號</p><p>　　第3章 變頻調(diào)速MATLAB仿真</p><p>　　3.1 變頻器和變頻調(diào)速的基本知識</p><p>　　變頻技術(shù)是應(yīng)交流電動機無級調(diào)速的需要而產(chǎn)生的。變

101、頻器是通過對電力半導體器件(如IGBT)等的通斷控制，將電壓和頻率固定不變的交流電工頻電源，變換為電壓和頻率可變的交流電的電能控制裝置，為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把三相或單相交流電變換為直流電（DC）。然后再把直流電（DC）變換為三相或單相交流電（AC），我們把實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的裝置稱為“變頻器”（inverter）。對于交—直—交型的變頻器來說，為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率。首先要把工頻 (50Hz或60Hz)的交流電源，變換為直

102、流電(DC)再轉(zhuǎn)換成各種頻率(0Hz ～ 50Hz、0Hz ～60Hz 及 0Hz ～400Hz )的交流電，最終實現(xiàn)對電機的調(diào)速運行。</p><p>　　3.1.1 變頻器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　變頻器通常包括：整流電路、中間直流電路、平波電路、控制電路、驅(qū)動電路、逆變電路等幾大部分，其中控制電路完成對主電路的控制。整流電路將工作頻率固定的交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電

103、路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成交流電。</p><p><b>　　交—直部分</b></p><p>　　整流:由三相整流橋組成，將電源的三相交流電全波整流成直流電。在電源的線電壓為380V(AC)的情況下，三相全波整流后直流電壓為513V，峰值直流電壓為537V。</p><p>　　濾波:濾波電路由若干個電容器并聯(lián)成一組再由

104、兩個或兩個以上的電容器組串聯(lián)而成，使直流電壓保持平穩(wěn)。</p><p>　　限流電阻: 減少沖擊電流,保護三相整流橋的二極管。</p><p><b>　　直—交部分</b></p><p>　　逆變: 電路主要包括逆變模塊和驅(qū)動電路。</p><p>　　逆變模塊與逆變橋：常見的低壓變頻器通常由IGBT①(逆變管)組成

105、逆變橋,根據(jù)驅(qū)動電路的驅(qū)動信號，把整流所得的直流電再逆變成頻率可調(diào)的交流電,這是變頻器實現(xiàn)變頻的具體執(zhí)行環(huán)節(jié),也是變頻器的核心部分。</p><p>　　驅(qū)動電路：驅(qū)動電路作為逆變電路的一部分,對變頻器的三相輸出有著巨大的影響。驅(qū)動電路一般有:分立插腳式元件驅(qū)動電路、光耦驅(qū)動電路、后膜驅(qū)動電路、專用集成驅(qū)動電路。其中光耦驅(qū)動電路是現(xiàn)代變頻器設(shè)計時廣泛采用的一種驅(qū)動電路。</p><p>　

106、　續(xù)流二極管: 逆變橋中每只逆變管旁都有一只續(xù)流二極管,其主要作用是為無功電流返回直流電源時提供“通道”,也為在同一橋臂的兩個逆變管交替導通和截止的換相過程中提供“通道”。</p><p>　　制動：包括制動電阻和制動控制單元。</p><p>　　制動電阻:電動機在工作頻率急速下降時,被拖動系統(tǒng)的動能要反饋到變頻器的直流回路中,使直流電壓不斷上升,可能達到危險地步。因此必須將再生到直流回

107、路的能量消耗。制動電阻就是用來消耗再生能源的。</p><p>　　3.1.2 變頻器的分類</p><p><b>　　按變換的環(huán)節(jié)分類</b></p><p>　　交-直-交變頻器：先把工頻交流通過整流器變成直流，然后再把直流變換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱間接式變頻器，是目前廣泛應(yīng)用的通用型變頻器?！　?lt;/p><p&g

108、t;　　交-交變頻器：將工頻交流直接變換成頻率電壓可調(diào)交流，又稱直接式變頻器。</p><p><b>　　按直流電源性質(zhì)分類</b></p><p>　　電壓型變頻器：電壓型變頻器特點是中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件采用大電容，負載的無功功率將由它來緩沖，直流電壓比較平穩(wěn)，直流電源內(nèi)阻較小，相當于電壓源，故稱電壓型變頻器，常選用于負載電壓變化較大的場合?！　?lt;/p&g

109、t;<p>　　電流型變頻器：電流型變頻器特點是中間直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲能環(huán)節(jié)，緩沖無功功率，即扼制電流的變化，使電壓接近正弦波，由于該直流內(nèi)阻較大，故稱電流源型變頻器。電流型變頻器的優(yōu)點是能扼制負載電流頻繁而急劇的變化。常選用于負載電流變化較大的場合。</p><p>　　3.1.3 變頻器控制方式</p><p>　　目前變頻器對電動機的控制方式大體可分為U/f恒定控

110、制，轉(zhuǎn)差頻率控制，矢量控制，直接轉(zhuǎn)矩控制，非線性控制。</p><p>　　U/f=Φ的正弦脈寬調(diào)制(SPWM）的控制方式</p><p>　　U/f恒定控制是在改變電動機電源頻率的同時改變電動機電源的電壓，使電動機磁通保持一定，在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)，電動機的效率，功率因素不下降。這種調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法我們稱為VVVF控制，因為是控制電壓與頻率之比，簡稱為U/f控制。</p>&l

111、t;p>　　變頻空調(diào)器是通過對PWM（Plue-Width Modulation,脈寬調(diào)制）的技術(shù)在逆變器中的運用，實現(xiàn)v/f變頻控制。由于PWM輸出的電壓波形和電流波形都是非正弦波，具有很多高次諧波成分，這樣使的電動機的能量不能充分選用，增加了損耗。為了使輸出的波形接近與正弦，提出了正弦脈寬調(diào)制（SPWM）。</p><p>　　所謂SPWM，簡單的說，就是在進行脈寬調(diào)制時，使脈沖序列的占空比按照正弦波的

112、規(guī)律進行，即當正弦波幅值為最大時，脈沖的寬度也最大，當正弦波幅值為最小時，脈沖的寬度也最小。這樣，輸出的電動機的脈沖序列就可以使得負載中的電流高次諧波成分大為減少，從而提高了電動機的效率。SPWM波形的特點概括起來就是“等幅不等寬，兩頭窄中間寬”。</p><p>　　電壓空間矢量（SVPWM）控制方式</p><p>　　它是以三相波形整體生成效果為前提，一逼近電機氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場