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西門子PLCS7-300系列PLC安裝及注意事項

西門子S7-300安裝注意事項一)輔助電源功率較小，只能帶動小功率的設(shè)備(光電傳感器等);

西門子S7-300安裝注意事項二)一般PLC均有一定數(shù)量的占有點數(shù)(即空地址接線端子)，不要將線接上;

西門子S7-300安裝注意事項三)PLC存在I/O響應(yīng)延遲問題，尤其在快速響應(yīng)設(shè)備應(yīng)加以注意。

西門子S7-300安裝注意事項四)輸出有繼電器型，晶體管型(高速輸出時宜選用)，輸出可直接帶輕負(fù)載(LED指示燈等

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北京西門子直流調(diào)速器中國*一級代理商

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  雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 內(nèi)容摘要 電機自動控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，尤其是工業(yè)。

  這些行業(yè)中絕大部分生 產(chǎn)機械都采用電動機作原動機。

  有效地控制電.直流電動機具有良好的起動、制 動性能， 宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動領(lǐng) 域中得到了廣泛的應(yīng)用。

  有效地控制電機，提高其運行性能，具有很好的現(xiàn)實意 義。

  本文介紹了基于工程設(shè)計對直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計，根據(jù)直流調(diào)速雙閉環(huán)控制 系統(tǒng)的工作原理以及介紹變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展概況，變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展趨勢 關(guān)鍵詞：雙閉環(huán)控制系統(tǒng) ， 轉(zhuǎn)速控制環(huán)，系統(tǒng)現(xiàn)狀，發(fā)展趨勢 英文翻譯： Electrical automatic control system widely used in various industries, especially in industry. Most of the production machinery used in these industries motor as a prime mover. Effectively control electricity. Dc motor has a good start, braking performance, adaptable to smooth speed regulation in large scale, in many need to speed or fast forward and reverse has been widely used in the area of electric drive. Effectively control motor, improve its operation performance, has the very good practical significance. Introduced in this paper, based on the engineering design to the design of dc speed regulating system, the working principle of the double closed loop control system of dc speed regulating and also Introduce the development general situation and the development trend Key words: double closed loop control system, speed control loop, the status quo， the development of trend 一：引言 礦井提升機是煤礦、有色金屬礦中的重要運輸設(shè)備，是“四大運轉(zhuǎn)設(shè)備”之 一。

  礦井提升系統(tǒng)具有環(huán)節(jié)多、控制復(fù)雜、運行速度快、慣性質(zhì)量大、運行特性 復(fù)雜的特點，且工作狀況經(jīng)常交替轉(zhuǎn)換。

  近幾年，交流調(diào)速飛速發(fā)展，逐漸有趕超并代替直流調(diào)速的趨勢。

  直流調(diào)速 理論基礎(chǔ)是經(jīng)典控制理論， 而交流調(diào)速主要依靠現(xiàn)代控制理論。

  不過近研制成 功的直流調(diào)速器，具有和交流變頻器同等性能的高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性、

  高智能化特點。

  同時直流電機的低速特性，大大優(yōu)于交流鼠籠式異步電機，為直 流調(diào)速系統(tǒng)展現(xiàn)了無限前景。

  單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)對于運行性能要求很高的機床 還存在著很多不足， 快速性還不夠好。

  而基于電流和轉(zhuǎn)速的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 靜動態(tài)特性都很理想。

  二：現(xiàn)在主要研究方向 1.采用新型電力電子器 2.應(yīng)用現(xiàn)代控制理論 3.采用總線技術(shù) 4.內(nèi)含嵌入式操作系統(tǒng)的控制器正在進入電動機控制領(lǐng)域 根據(jù)本文的實際情況，宜從以下倆個方面入手分析： 1．直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的工作原理及數(shù)學(xué)模型 2．雙閉環(huán)直流調(diào)速的工程設(shè)計 三．發(fā)展現(xiàn)狀 1.國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 目前，我國地下礦山礦井提升機的電氣傳動系統(tǒng)主要有:對于大型礦井提升機， 主要采用直流傳動系統(tǒng)，有采用直流電動機 -直流發(fā)電機系統(tǒng)和晶閘管變流器 直流電動機系統(tǒng);這兩種系統(tǒng)都存在著直流電動機固有的缺點，如效率不高，維 修工作量較大等。

  對于中、小型提升機，則多采用交流電氣傳動系統(tǒng)，如采用交 流繞線式電動機， 使用電機轉(zhuǎn)子切換電阻調(diào)速， 這種電氣傳動系統(tǒng)雖然設(shè)備簡單， 但它是有級調(diào)速，調(diào)速性能差，效率低，大量的電能消耗在電動機轉(zhuǎn)子電阻上， 而且可靠性也差。

  將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于礦井提升機是礦井提升機電氣傳動系統(tǒng)的發(fā)展方 向。

  我國已有幾臺大型礦井提升機采用交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)，取得了很好的效果， 但其缺點是功率因數(shù)不高，諧波大，需加諧波和功率因數(shù)補償裝置。

  隨著變頻調(diào) 速技術(shù)的發(fā)展， 交-直-交電壓型變頻調(diào)速技術(shù)已開始在礦井提升機中應(yīng)用。

  例如 國外已有礦山將有源前端三電平變頻器應(yīng)用于礦井提升機上，據(jù)介紹，采用這種 變頻調(diào)速的交流提升機可以克服直流調(diào)速系統(tǒng)和交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)的缺點，是 提升機電氣傳動的發(fā)展方向。

  2.國外發(fā)展現(xiàn)狀 國外從 70 年始，隨著微機技術(shù)的發(fā)展，微機控制技術(shù)己逐步應(yīng)用于礦 井提升機中。

  目前， 國外己達到相當(dāng)成熟的階段， 其應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面: （1）提升工藝過程微機控制 在交流變頻裝置中，提升工藝過程大都采用微機控制。

  由于微機功能強，使 用靈活，運算速度快，監(jiān)視顯示易于實現(xiàn)，并具有診斷功能，這是采用模擬控制 無法實現(xiàn)的。

  （2）提升行程控制 提升機的控制從本質(zhì)上說是一個位置控制， 要保證提升容器在預(yù)定地點準(zhǔn)確 停車，要求準(zhǔn)確度高，目前的控制誤差小于 2cm。

  采用微機控制，可通過采集各 種傳感信號，如轉(zhuǎn)角脈沖變換、鋼絲繩打滑、滾筒及鋼絲繩磨損等。

  將信號進行 處理， 可計算出容器準(zhǔn)確的位置而施以控制和保護。

  在箕斗提升時可實現(xiàn)無爬行 提升，大大提高了提升能力。

  如 SIEMENS,ABB,AEG 等公司己采用 32 位微機來構(gòu) 成行程給定器。

  除此之外還性能不盡相同的機械行程控制器。

  一般過程控制 用微機作監(jiān)視，行程控制也采用單獨微機完成，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。

  （3）提升過程監(jiān)視 由于近代提升機控制系統(tǒng)的設(shè)計特別強調(diào)安全可靠性， 所以提升過程監(jiān)視與 安全回路一樣， 是現(xiàn)代提升機控制的重要環(huán)節(jié)。

  提升過程采用微機主要完成如下 參數(shù)的監(jiān)視：a、提升過程中各工況參數(shù)(如速度、電流)監(jiān)視；b、各主要設(shè)備運 行狀態(tài)監(jiān)視；c、各傳感器(如井筒同步校正開關(guān)、停車開關(guān))信號的監(jiān)視。

  使各 種故障在出現(xiàn)之前就得以處理，防止事故的發(fā)生，并對各被監(jiān)視參數(shù)進行存儲、 保留或打印輸出。

  甚至與上位機聯(lián)網(wǎng)，應(yīng)用于礦井監(jiān)測系統(tǒng)中。

  四：直流雙閉環(huán)系統(tǒng)的原理 ASR（速度調(diào)節(jié)器）根據(jù)速度指令 Un*和速度反饋 Un 的偏差進行調(diào)節(jié)，其輸 出是電流指令的給定信號 Ui*（對于直流電動機來說，控制電樞電流就是控制電 磁轉(zhuǎn)矩，相應(yīng)的可以調(diào)速）。

  ACR(電流調(diào)節(jié)器)根據(jù) Ui*和電流反饋 Ui 的偏差進行調(diào)節(jié)，其輸出是 UPE（功 率變換器件的）的控制信號 Uc。

  進而調(diào)節(jié) UPE 的輸出，即電機的電樞電壓，由于 轉(zhuǎn)速不能突變，電樞電壓改變后，電樞電流跟著發(fā)生變化，相應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩也跟 著變化，由 Te-TL=Jdn/dt，只要 Te 與 TL 不相等轉(zhuǎn)速會相應(yīng)的變化。

  整個過程 到電樞電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩達到平衡，轉(zhuǎn)速不變后，達到穩(wěn)定。

  其啟動過程和控制結(jié)構(gòu)如圖： 圖一

  Id n n Idl Idl 0 理想啟動過程 t 電流截止負(fù)反饋系統(tǒng)的啟動 TA L Ui * Un GT ACR V Id Ud0 M ?U n ASR U i* U ct Un ?U i n G 電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 五：電流環(huán)與轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計 在設(shè)計雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)時， 一般是先內(nèi)環(huán)后外環(huán)，調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)取決于 穩(wěn)態(tài)精度和動態(tài)校正的要求， 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)校正的設(shè)計與調(diào)試都是按先內(nèi) 環(huán)后外環(huán)的順序進行， 在動態(tài)過程中可以認(rèn)為外環(huán)對內(nèi)環(huán)幾乎無影響，而內(nèi)環(huán)則 是外環(huán)的一個組成環(huán)節(jié) [3]。

  由于典型Ⅰ型系統(tǒng)的跟隨性能由于典型Ⅱ型系統(tǒng)， 而典型Ⅱ型系統(tǒng)的抗擾性能優(yōu)于典型Ⅰ型系統(tǒng)，因此一般來說，從快速啟動系統(tǒng) 的要求出發(fā)，可按典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計電流環(huán)；由于要求轉(zhuǎn)速無靜差，轉(zhuǎn)速環(huán)應(yīng)按 典型Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)計。

  工程設(shè)計法是建立在頻率特性理論基礎(chǔ)上的，只需將典型Ⅰ 系統(tǒng)和典型Ⅱ系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性作為調(diào)速系統(tǒng)僅有的兩種預(yù)期特性。

  工程設(shè)計 的步驟如下： 1 對已知系統(tǒng)的固有特性做恰當(dāng)?shù)淖儞Q和近似處理，以簡化調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)。

  2 根據(jù)具體情況選定預(yù)期特性，即典型Ⅰ系統(tǒng)或典型Ⅱ系統(tǒng)，并按照零極點相消 的原則，確定串聯(lián)調(diào)節(jié)器的類型。

  3 根據(jù)要求的性能指標(biāo)，確定調(diào)節(jié)器的有關(guān) P、I、D 參數(shù)。

  4 校正 六 發(fā)展趨勢 在進入 21 世紀(jì)的今天，電力電子器件的基片已從硅變換為碳化硅使電力電子 新元件具有耐高壓、低功耗、耐高溫的優(yōu)點；并制造出體積小、容量大的驅(qū)動裝 置；磁鐵電動機也正在開發(fā)研制之中。

  隨著 IT 技術(shù)的迅速普及，以及人類 思維理念的改變，變頻器相關(guān)技術(shù)的發(fā)展迅速，未來主要朝以下幾個方面發(fā)展 （1）網(wǎng)絡(luò)智能化智能化的變頻器買來就可以用，不必進行那么多的設(shè)定，而且 可以進行故障自診斷、遙控診斷以及部件自動置換，從而保證變頻器的長壽命。

  利用互聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)多臺變頻器聯(lián)動， 甚至是以工廠為單位的變頻器綜合管理控 制系統(tǒng)。

  （2）專門化和一體化 變頻器的制造專門化，可以使變頻器在某一領(lǐng)域的性能更強，如風(fēng)機、水泵用變 頻器、電梯變頻器、起重機械變頻器、張力控制變頻器等。

  除此以 外，變頻器有與電動機一體化的趨勢，使變頻器成為電動機的一部分，可以使體 積更小，控制更方便 （3）適應(yīng)新能源 現(xiàn)在以太陽能和風(fēng)力為能源的燃料電池以其低廉的價格嶄露頭角， 有后來居上之 勢。

  這些發(fā)電設(shè)備的特點是容量小而分散，將來的變頻器就要適應(yīng) 這樣的新能源，既要高效，又要低耗。

  現(xiàn)在電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和現(xiàn)代 控制技術(shù)以驚人的速度向前發(fā)展，變頻調(diào)速傳動技術(shù)也隨之取得了日新月異的 進步。

  這種進步集中體現(xiàn)在交流調(diào)速裝置的大容量化，變頻器的高性能化和多 功能化，結(jié)構(gòu)的小型化一些方面。

  七 本文研究的目的和意義 隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國對能源、礦產(chǎn)資源的需求量與日俱增，然而在開采 過程中，運輸設(shè)備的運輸能力是影響產(chǎn)量的一個極其重要環(huán)節(jié)。

  在我國現(xiàn)階段， 礦用運輸設(shè)備大多數(shù)是直流牽引架線式機車和蓄電池式機車， 一般采用電阻降壓 方式調(diào)速，調(diào)速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在觸頭開關(guān)狀態(tài)下頻繁動作，從而造成觸頭接觸不 良、噪聲大、器件使用壽命短、維修量大，且由于調(diào)速是帶電阻運行，造成電能 的極大浪費，其高昂的運輸成本和嚴(yán)重的安全隱患已成為進一步提高產(chǎn)量的瓶 頸。

  針對這一行業(yè)難題，本課題研究的目的和意義在于，依托電力電子、微電子

  技術(shù)、 計算機技術(shù)的強大支持， 采用變頻調(diào)速技術(shù)對架線式電機車進行技術(shù)改造， 以*解決直流電動機損壞率高、觸頭式調(diào)速器維修量大、降壓調(diào)速電，阻耗能 高等問題， 從而進一步提高電機車的運行質(zhì)量。

  方法是將三相交流傳動技術(shù)應(yīng)用 在電機車領(lǐng)域， 使交流電動電氣控制系統(tǒng)通過直流接觸網(wǎng)供電，經(jīng)由一臺牽引變 頻器將直流電變成頻率電壓可調(diào)的三相交流電，控制驅(qū)動兩臺牽引電動機，從而 牽引電機車的運行，其變頻調(diào)速在技術(shù)上具有效率高、調(diào)速范圍廣、調(diào)節(jié)精度高 等優(yōu)點，是窄軌電機車?yán)硐氲恼{(diào)速方法，同時在其運行中又具備粘著性好、牽引 力大、可靠性高、維護費用少等優(yōu)點，因此交流傳動電氣控制技術(shù)的應(yīng)用前景廣 闊，特別適用于地鐵建設(shè)、采掘產(chǎn)業(yè)、煤炭工業(yè)、有色金屬業(yè)和隧道工程等行業(yè) 的軌道運輸及井下巷道等窄軌鐵路的運輸牽引。

  本文從解決實際礦井提升系統(tǒng)存 在的問題出發(fā)， 對傳統(tǒng)的調(diào)速方案進行了控制方式的革新和數(shù)子化改造，降低了 成本，提高了控制精度，加強了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

  八：總結(jié) 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動過程的電流和轉(zhuǎn)速波形是接近理想快速起動過程波形的。

  按 照 ASR 在起動過程中的飽和情況， 可將起動過程分為三個階段， 即電流上升階段、 恒流升速階段和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。

  從起動時間上看， Ⅱ階段恒流升速是主要的階段， 因此雙閉環(huán)系統(tǒng)基本上實現(xiàn)了電流受限制下的快速起動， 利用了飽和非線性控制 方法，達到“準(zhǔn)時間控制” 。

  帶 PI 調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)還有一個特點， 就是轉(zhuǎn)速必超調(diào)。

  在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，ASR 的作用是對轉(zhuǎn)速的抗擾調(diào)節(jié)并使之 在穩(wěn)態(tài)時無靜差，其輸出限幅決定允許的電流。

  ACR 的作用是電流跟隨，過 流自動保護和及時抑制電壓波動。