电气控制与PLC课程设计机械手臂搬运加工流程控制

《电气控制与PLC课程设计机械手臂搬运加工流程控制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气控制与PLC课程设计机械手臂搬运加工流程控制（38页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书电气工程学院课 程 设 计 说 明 书电气控制与PLC设计题目：机械手臂搬运加工流程控制 系 别： 仪器科学与工程系 年级专业： 09级检测技术与仪器 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 副教授 副教授 电气工程学院课程设计任务书课程名称： 电气控制与PLC 基层教学单位： 仪器科学与工程系 指导教师：张立国 孟宗学号09010020113学生姓名黄海超（专业）班级09检测一班设计题目机械手臂搬运加工流程控制设计技术参数1. 设计内容见附页（20）2. 使用组态王实现上位控制3. 公共实践（四层电梯）4. 公共实践（邮件分拣）（选作）5. 查

2、阅资料（变频器）设计要求采用PLC进行设计。画出系统图，采用梯形图编程，并给出相应的组态控制工程（附主画面）。结合公共实践部分，完成设计说明书。参考资料“电气控制”类图书及论文资料“可编程控制器”类图书及论文资料周次19周应完成内容分析设计要求、查资料、确定方案，设计梯形图、设计上位组态撰写课程设计说明书，答辩指导教师签字基层教学单位主任签字说明：1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。 2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。电气工程学院 教务科指导教师评语：成绩： 指导教师： 年 月 日答辩小组评语：成绩： 评阅人： 年 月 日课程设计总成绩：答辩小组成员签字：年 月 日

3、目 录摘要 21 PLC相关知识 31.1基本结构 31.2工作原理 41.3 功能特点 51.4 应用领域 52 四层电梯的设计 72.1 四层电梯控制要求 72.2 自动电梯相关知识 82.3 输入输出分配表 82.4 程序流程及功能实现 92.5 总梯形图123 机械手臂搬运加工流程控制 173.1 组态王简介173.2组态王实现步骤 173.3 控制要求183.4 机械手臂搬运加工流程控制的实现193、5 组态王仿真结果 203.6 画面命令语言 244 变频器相关知识304.1 变频器的定义304.2 变频器的工作原理304.3 变频器的控制方式 314.4 工作范围33总结 34参

4、考文献 35摘 要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。它使用可编程序的存储器来存储指令，实现逻辑运算、顺序运算、计数、计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。，PLC可以灵活而方便地应用于生产实践，在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术。组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。在这次为期一周的课设中，我利用三菱FX1S系列单片机设计了四层电梯自动控制程序并且进行了仿真实验，利用组态王软件设计了机械手臂搬运

5、加工流程控制的控制人机界面，配合组态王的编程语言实现了组态王的仿真运行。同时接触并学习了变频器的一些知识。关键字：PLC，组态王，机械手臂1 PLC相关知识可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，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人和输出，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按照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。1.1基本结构可编程逻辑控制器实质是

6、一种专用于工业控制的计算机，可编程逻辑控制器及其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为： 一、电源 可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。 二、中央处理单元(CPU) 中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或

7、数据寄存器内。执行完毕之后各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 三、存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 四、输入输出接口电路 1现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。 2现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 五、功能模块 如计数、定位等功能模块。 六、通信模块 1.2工作原理当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分输入采样、

8、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 一、输入采样阶段 在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 二、用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的

9、顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 三、输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。 1.3 功能特点可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点。 一、系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连

10、续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。 二、使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。 三、能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。 1.4 应用领域最初，PLC主要用于开关量的逻辑控制。随着PLC技术的进步，它的应用领域不断扩大。 如今，PLC不仅用于开关量控制，还用于模拟量及数字量的控制，可采集与存储数据，还可对控制系统进行监控；还可联网、通讯，实现大范围、跨地域的控制与治理。

11、PLC已日益成为产业控制装置家族中一个重要的角色。 一、用于开关量控制PLC控制开关量的能力是很强的。所控制的进出点数，少的十几点、几十点，多的可到几百、几千，甚至几万点。由于它能联网，点数几乎不受限制，不管多少点都能控制。 用PLC进行开关量控制实例是很多的，冶金、机械、轻工、化工、纺织等等，几乎所有产业行业都需要用到它。目前，PLC首用的目标，也是别的控制器无法与其相比的，就是它能方便并可靠地用于开关量的控制。 二、用于模拟量控制模拟量，如电流、电压、温度、压力等等，它的大小是连续变化的。产业生产，特别是连续型生产过程，常要对这些物理量进行控制。 PLC进行模拟量控制，要配置有模拟量与数字

12、量相互转换的AD、DA单元。它是特殊的I/O单元。A/D单元是把外电路的模拟量，转换成数字量，然后送进PLC。D/A单元，是把PLC的数字量转换成模拟量，再送给外电路。 这样，用PLC实现模拟量控制是完全可能的。控制的单位值可小到212分之一的丈量程值，多数也是足够的。 PLC进行模拟量控制，还有A/D、D/A组合在一起的单元，并可用PID或模糊控制算法实现控制，可得到很高的控制质量。 三、用于数字量控制实际的物理量，除了开关量、模拟量，还有数字量。PLC也是基于计算机的技术，并日益完善。故它也完全可以用于数字量控制。 PLC可接收计数脉冲，频率可高达几k到几十k赫兹。可用多种方式接收这脉冲，

13、还可多路接收。有的PLC还有脉冲输出功能，脉冲频率也可达几十k。有了这两种功能，加上PLC有数据处理及运算能力，若再配备相应的传感器（如旋转编码器）或脉冲伺服装置（如环形分配器、功放、步进电机），则完全可以依NC的原理实现种种控制。 四、用于数据采集随着PLC技术的发展，其数据存储区越来越大。庞大的数据存储区，可以存储大量数据。数据采集可以用计数器，累计记录采集到的脉冲数，并定时地转存到DM区中去，也可用A/D单元，当模拟量转换成数字量后，再定时地转存到DM区中：PLC还可配置上小型打印机，定期把DM区的数据打出来，或与计算机通讯，由计算机把DM区的数据读出，并由计算机再对这些数据作处理。这时

14、，PLC即成为计算机的数据终端。 五、用于进行监控PLC自检信号很多，内部器件也很多，完全可利用它进行PLC自身工作的监控，或对控制对象进行监控。 六、用于联网、通讯 PLC可与个人计算机相连接进行通讯，可用计算机参与编程及对PLC进行控制的治理，可组成局部网,网间的结点可直接或间接地通讯、交换信息。 联网、通讯，正适应了当今计算机集成制造系统（CIMS）及智能化工厂发展的需要。它可使产业控制从点（Point）、到线（Line）再到面（Aero），使设备级的控制、生产线的控制、工厂治理层的控制连成一个整体，进而可创造更高的效益。2 四层电梯的设计2.1 四层电梯控制要求如电梯模拟实验台结构所示

15、，其动作要求如下：【1】电梯上行：当电梯停于1楼(1F)或2F、3F时，4楼呼叫则上行到4楼碰行程开关后停止。电梯停于1F或2F，3F呼叫、则上行，到3F行程开关控制停止。电梯停于1F，2F呼叫，则上行，到2F行程开关控制停止。电梯停于lF，2F、3F同时呼叫，则电梯上行到2F后，停3秒种，继续上行到3F停止。电梯停于1F，3F、4F同时呼叫，电梯上行到3F，停3秒，继续上行到4F停止。电梯停于1F，2F、4P同时呼叫，电梯上行到2F，停3秒，继续上行到4F停止电梯停于1F，2F、3F、4F同时呼叫，电梯上行到2F，停3秒，继续上行到3F，停5秒，继续上行到4F停止。电梯停于2F、3F，4F同

16、时呼叫，电梯上行到3F停3秒，继续上行到4F停止。【2】电梯下行：电梯停于4F或3F或2F，1F呼叫，电梯下行到1F停止。电梯停于4F或3F，2F呼叫，电梯下行到2F停止。电梯停于4F，3F呼叫，电梯下行到3F停止。电梯停于4F，3F、2F同时呼叫，电梯下行到3F，停3秒，继续下行到2F停止电锑停于4F，3F、1F同时呼叫，电梯下行到3F，停3秒，继续下行到1F停止电梯停于4F，2F、1F同时呼叫，电梯下行到2F，停3秒，继续下行到1F停止。电梯停于4F，3F、2F、1F同时呼叫，电梯下行到3F，停3秒，继续下行到2F停3秒，继续下行到lF停止。【3】各楼层运行时间应在15秒以内，否则认为有故

17、障。【4】电梯停于某一层，数码管应显示该层的楼层数。【5】设计电梯停于2F,3F时，电梯运行状态。（上下同时呼叫时，采取先上后的原则）2.2 自动电梯相关知识电梯以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。电梯是机电一体化产品。其机械部分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行。电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯成为了高层楼房的必须设备。电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的贡献。PLC在

18、电梯升降控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于PLC具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能。在电梯升降过程中，各种逻辑开关控制与PLC很好的结合，很好的实现了对的控制。2.3 输入输出分配表输入输出主机实验模块注释主机实验模块注释X1LAY1一楼行程开关Y0DJB电机下行X2LAY2二楼行程开关Y1DJA电机上行X3LAY3三楼行程开关24V24VX4LAY4四楼行程开关GNDGNDX122DN二层下呼Y6A数码管段码X133DN三层下呼Y7BX144DN四层下呼Y10CX111UP一层上呼Y11DX122UP二层上呼Y12EX133UP三层上呼Y13FX0RST复位Y14G

19、X5IN1一层内选按钮COM024VX6IN2二层内选按钮COM124VX7IN3三层内选按钮COM224VX10IN4四层内选按钮COM324VCOMCOMGNDCOM424VLED COMGNDCOM524V表2-1 输入输出分配表2.4 程序流程及功能实现四层电梯的自动控制主体思想是将四层楼分为四个状态，每个楼层分为两个子状态一、二，状态一为该楼层的等待状态，状态二为该楼层的行进状态。四个楼层状态之间依据限位开关进行切换，即一层状态可以切换到二层状态，二层状态可以切换到一、三层的状态。切换时首先判断该层是否被呼叫，如果被呼叫则切换到该层的等待状态中，等待3秒后进入该层的行进状态中。以电梯

20、在一楼为例一、开机分支转移程序：二、等待子程序：三、行进子程序：四 、电梯上下行判断流程Lay1Lay4是四个楼层的限位开关，对应输入X1X4，四个楼层的呼叫信号对应输入X11X14，对应中间继电器M11M14，将四个开关量作为一个整体K1X1、K1M11，然后进行比较，如果K1X1K1M11，代表呼叫楼层在电梯所在楼层下面，因此电梯下行；相反的，如果K1X1K1M11，代表呼叫楼层在电梯所在楼层上面，因此电梯上行。对应的子流程图如下：部分程序如下： 五、数码管显示部分：当电梯行驶或停靠在某一楼层时，数码管显示出对应的楼层号，利用输出端口Y6Y14输出数码管显示信号到数码管，即可显示出电梯当前

21、所在的楼层，对应梯形图如下：六、楼层呼叫指示灯：L1L4对应四个楼层的呼叫指示灯，哪一层有呼叫，哪一层的指示灯就亮，电梯行进到这一层后，指示灯即熄灭。七、报警部分：电梯上行、下行电机运行时间超过15s后，发出报警知识。报警部分程序：2.5 总梯形图3机械手臂搬运加工流程控制3.1 组态王简介组态王是一款开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实

22、时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。3.2 组态王实现步骤1、定义变量对于变量的定义，就是创建一个具体的数据库，并用此数据库中的变量描述工控对象的各种属性，比如时间、位置等。在我们的题目中我

23、们需要定义的变量有：钻头位置、控制电机、各个控制开关、指示灯等等。当我们创建动画时需要用这些变量将不同的画面之间建立联系。变量的类型选择需要根据具体的应用来选择，由于此次课程设计我们实验室的PLC试验箱不能实现与组态王相连接，因此定义的变量类型均为内存型的。2、图形界面的设计图形界面的设计是用抽象的图形画面来模拟实际的工业现场和相应的工控设备。由于我们的任务是设计一个控制钻孔动力钻头的动画，因此我们在创建动画时需要绘制出电动机、动力钻头、指示灯、限位开关、定时装置等内容。由于组态王当中提供了图库，但是对于那些图库里没有的图片，我们需要去网上搜索素材，整理后再应用组态王中的点位图等工具进行编辑。

24、3、建立动画连接当我们完成控制工程的图画设计与变量定义之后，要想建立动画还应该将这些图画与定义的变量进行连接，应用组态王的编程语言，通过编程来实现对变量的控制，进而实现了对画面运行的控制。程序的设计是基于工程控制来进行的，以实际情况为基础我们建立的动画应满足实际情况。这样，我们就完成了对工业控制过程的模拟，如果与外设相连还可以对控制过程进行监测和控制。当建立动画连接完成后，就可以对动画进行运行。3.3 控制要求1如图所示，有两部机械对工作物进行加工，对象由输送带A送到加工位置，然后由机械手臂将加工物送至工作台1的位置进行第一步骤加工。当第一步骤加工完成后，机械手臂将工作物夹起再送至工作台2进行

25、第二步骤加工；当第二步骤加工完成后，机械手臂将工作物放到输送带B送走，然后由7段数码管显示加工完成的数量。2假设使用气压机械手臂，一开始手臂先下降，碰到下限开关开始做夹起动作，然后开始上升碰到上限开关后，手臂开始往右，当碰到第一工作站的极限开关时，机械手臂下降将工作物放置工作台l然后上升等待机械对工作物加工；当工作物第一加工步骤完成时，机械手臂再依进行下降一夹住一上升一往右一下降一释放等流程，将工件放置工作台2上进行第二加工步骤。3当第二加工步骤完成时，机械手臂再依进行下降一夹住一上升一往右一下降一释放等流程，将工件放置输送带B送出，并由7段数码管显示出加工完成的数次。图3-1 机械手臂搬运加

26、工流程控制示意图3.4 机械手臂搬运加工流程控制的实现一、组态王设计主画面图3-2 组态王设计主画面二、 变量定义（数据词典）图3-3 变量定义（数据词典）3、5 组态王仿真结果一、初始状态：图3-3 初始状态仿真图二、工作状态进入初始状态之后，打开PLC控制柜，合上电源，按下启动按钮，即开始进入工作状态。对工作状态的各个阶段进行截图，分别如下：图3-4 工作状态仿真图三、返回状态图3-5 返回状态3.6 画面命令语言if (POWER)if(ON)if(L=0) if(k3=1&l=0) start0=1; if(start0=0) if(k3) Up=0;Right=1; else Up=

27、1; if(start0) if(l9) 前齿轮=前齿轮+3; if(前齿轮=100) 前齿轮=0; if(l!=9) l=l+1; else if(k2=0) H=H-1; else if(k1) start0=0; else R=R+1; if(L=15&return0=0) if(D1=0) if(k3) Up=0;Down=1;Right=0; else if(k2) Up=0;Down=0;start1=1; if(D1) if(k1=0) if(k2=0) H=H-1; else R=R+1; else if(k3=0) Up=1;Down=0; else Up=0;Right=1

28、; if(start1) if(R!=0) R=R-1; else if(H10) H=H+1; else M1=1;T=T+1; if(T=20)T=0;M1=0;D1=1;start1=0; if(L=45&return0=0) if(D2=0) if(k3) Up=0;Down=1;Right=0; else if(k2) Up=0;Down=0;start2=1; if(D2) if(k1=0) if(k2=0) H=H-1; else R=R+1; else if(k3=0) Up=1;Down=0; else Up=0;Right=1; if(start2) if(R!=0) R=

29、R-1; else if(H3&l!=78) l=l+1; 后齿轮=后齿轮+3; if(后齿轮=100) 后齿轮=0; if(k3=1&l=78) return0=1;finish_num=finish_num+1;finish0=0; D1=0; D2=0; if(return0) Right=0; if(l!=0) l=l-3; if(L!=0) L=L-3; if(L=0&l=0) return0=0;if(Right) L=L+1;l=l+1;if(Down) H=H-1;h=h-1;if(Up) H=H+1;h=h+1;if(H=12) k3=1; else k3=0;if(H=0)

30、 k2=1; else k2=0;if(R=4) k1=1; else k1=0;4 变频器相关知识为了控制交流电梯，提高电能利用率，使自动电梯的运行更加安全稳定，须配合变频器对自动电梯进行控制。4.1 变频器的定义变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器

31、还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。4.2 变频器的工作原理变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类:电压型、电流型。我们现在使用的变频器主要采用交直交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器

32、的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。4.3 变频器的控制方式一、非智能控制方式 在交流变频器中使用的非智能控制方式有V/f协调控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。 (1) V/f控制 V/f控制是为了得到理想的转矩-速度特性，基于在改变电源频率进行调速的同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的，通用型变频器基本上都采用这种控制方式。V/f控制变频器结构非常简单，但是这种变频器采用开环控制方式，不能达到较高的控制性能，而且，在低频时，

33、必须进行转矩补偿，以改变低频转矩特性。 (2) 转差频率控制 转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方式，它是在V/f控制的基础上，按照知道异步电动机的实际转速对应的电源频率，并根据希望得到的转矩来调节变频器的输出频率，就可以使电动机具有对应的输出转矩。这种控制方式，在控制系统中需要安装速度传感器，有时还加有电流反馈，对频率和电流进行控制，因此，这是一种闭环控制方式，可以使变频器具有良好的稳定性，并对急速的加减速和负载变动有良好的响应特性。 (3) 矢量控制 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

34、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。例如形成开关次数最少的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

35、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。 (4) 直接转矩控制 直接转矩控制是利用空间矢量坐标的概念，在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩，通过检测定子电阻来达到观测定子磁链的目的，因此省去了矢量控制等复杂的变换计算，系统直观、简洁，计算速度和精度都比矢量控制方式

36、有所提高。即使在开环的状态下，也能输出100%的额定转矩。 (5) 最优控制 最优控制在实际中的应用根据要求的不同而有所不同，可以根据最优控制的理论对某一个控制要求进行个别参数的最优化。例如在高压变频器的控制应用中，就成功的采用了时间分段控制和相位平移控制两种策略，以实现一定条件下的电压最优波形。 (6) 其他非智能控制方式 在实际应用中，还有一些非智能控制方式在变频器的控制中得以实现，例如自适应控制、滑模变结构控制、差频控制、环流控制、频率控制等。二、智能控制方式智能控制方式主要有神经网络控制、模糊控制、专家系统和学习控制等，目前智能控制方式在变频调速控制系统中的具体应用中已取得一些成功经验

37、。4.4 工作范围变频器是通过轻负载降压实现节能的，安装变频器的电动机所带的机械负载，如风机、水泵等，并不是经常工作在满载情况下，当系统要求机械负载不在额定负载运行时，可以通过变频调节电动机的转速，使得电动机输出的功率能满足系统的要求，而不必通过风机的动叶、水泵出口的调节门的节流进行调节，降低了系统的节流损失。另外，变频器可以改变电动机的无功损耗，改善启动条件，提高功率因素，可以降低无功功率传递而引起的有功损耗，这对节能也是存在一定意义的。总结在这次为期一周的PLC课设中，通过四层电梯的梯形图设计，我巩固了以前所学的PLC的知识。在后半周，学习了组态王软件的使用，并且用组态王实现了课设要求的控

38、制功能。我将在书本上学到的知识，在这次课设中得到体系化、架构化，对于PLC电气控制理论，有了更加深刻的理解。PLC和组态王在自动化领域发挥着十分重要的作用，作为一个电气学院的学生，我们应该熟练掌握PLC和组态王，具备利用两者实现各种控制功能、控制工程的能力。这一周的课设中，我第一次实际操作组态王软件，从画面布局到命令程序设计，再到程序仿真，我都在不断地尝试、摸索，深刻感受到了组态王软件的强大之处，。同时我们应用PLC软件设计了四层电梯控制的梯形图程序，大家一起讨论程序实现的方法，巩固了PLC编程语言，开发了我们的创新思维。对于这周的课设，我以为得到的不仅仅是对于PLC编程的巩固和组态王的初步掌

39、握，更多的是接触到了将来踏入社会，接触实际工程所必须的一些东西。像组态王之类的上位机软件，会是我们的作品华实兼备。同时，我已经历了对于一个开发工具从完全陌生到初步掌握的过程。在学习组态王的过程中，我了解到了有目的地学习会加促进我们的学习效率。同时在此十分感谢张老师的认真指导以及校方为我们提供的良好地实验条件。参考文献1 组态软件应用指南:组态王Kingview和西门子WinCC 王善斌主编 化学工业出版社2011 2 变频器、PLC及组态软件实用技术速成教程 姚福来, 孙鹤旭, 杨鹏等编著 机械工业出版社2010 3 PLC电气控制技术 漆汉宏主编 机械工业出版社 2011第 38 页 共 38 页