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摘 要
隨著我國城市化進程的加快和人口大量集聚，環(huán)境越來越重要，好的環(huán)境能使心身愉快，做事效率提高。其中噴泉可以濕潤周圍空氣，減少塵埃，降低氣溫。噴泉的細小水珠同空氣分子撞擊，能產生大量的負氧離子，有益于改善社區(qū)面貌和增進居民身心健康。
花式音樂噴泉采用了可編程控制器PLC和變頻器，用軟件實現(xiàn)對花式音樂噴泉運行的自動控制，可靠性大大提高。控制系統(tǒng)結構簡單，外部線路簡化，可方便的增加或改變控制功能，也可以進行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。用SFC 方法編程,可以使設計思路清晰,編程簡便。而變頻器調速以其優(yōu)異的調速性能和起制動性能、高效率、高功率因素和節(jié)電效果，可以控制噴泉水位的高度，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點而獲國內外公認為最有發(fā)展前途的調速方式。因此，可編程控制器PLC技術加變頻器調速技術已成為現(xiàn)代噴泉行業(yè)的一個熱點。
本設計是利用PLC 和變頻器的調速技術，因而有三種噴水花樣可供選擇；能夠控制每環(huán)噴水管噴水的高度；噴水時要有燈光顯示；可以根據(jù)不同的季節(jié)、不同的場合可改變噴水的花樣。將各種水型及燈光，按照預先設定的排列組合進行控制程序的設計，通過計算機運行程序發(fā)出控制信號，使水型及燈光有各種各樣的變化。
關鍵字：PLC，花式音樂噴泉，梯形圖，變頻器
ABSTRACT
With the acceleration of urbanization and a large population concentration, environment is more and more important, good environment, can make the work efficiency of psychosomatic. Including fountain can reduce dust around, moist air temperature, lower. The tiny water fountain with air molecules, can produce large impact of negative ion, to improve and enhance community residents of physical and mental health.
Fancy fountain adopts PLC and inverter programmable controller, with software to realize the automatic control of fancy fountain operation reliability and greatly increased. Control system structure is simple, convenient, exterior lines simplify the increase or change control function, also can undertake fault detection and alarm automatically, improve safety and easy maintenance. Using SFC method, can make the design program of clear thinking, simple programming. With its excellent and speed-regulate of speed and braking performance, high efficiency, high power factor and energy saving effect, and can control the water fountain, broad scope of height and many other advantages and domestic grandpa think most promising speed. Therefore, the programmable controller PLC technology and speed-regulate technology has become a hot spot of modern fountain industry.
This design is the use of PLC and inverter control technology, which have three spray pattern selection, To control the height of each loop PenShuiGuan water-jet, When a light will show water, According to different season, the different situations can change the pattern of water. All sorts of water and light, according to the predetermined permutation and combination of control program design, through the computer to run a program to control signals, water and light have all sorts of change.
KEY WORDS: PLC programmable controller， fountain， frequency converter， ladder diagram
目 錄
前 言 1
第1章 課題設計簡介 2
1.1 課題研究背景 2
1.2 課題設計的內容 3
1.3課題設計的目的和意義 3
第2章 系統(tǒng)控制方案的確定 5
2.1 花式音樂噴泉的概述 5
2.2采用PLC控制花式音樂噴泉的優(yōu)點 5
2.3系統(tǒng)設計的基本步驟 6
2.4系統(tǒng)控制方案 6
2.5花式音樂噴泉控制系統(tǒng)的原理圖 8
第3章 系統(tǒng)硬件設計 9
3.1可編程控制器(PLC)的選型 9
3.1.1 PLC概述 9
3.1.2 PLC的編程 12
3.1.3 PLC的分類 14
3.1.4 PLC的選型 15
3.2變頻器的簡介 17
3.2.1 變頻器的組成與工作原理 18
3.2.2 變頻器的作用 22
3.2.3 國產變頻器 22
3.2.4 變頻器的前景 23
3.2.5 變頻器的選型 24
3.3水泵的選型…………………….......…………………………..24
3.4 硬件接線圖 25
3.5 I/O分配表 26
第4章 系統(tǒng)軟件設計 28
4.1 PLC梯形圖概述 28
4.2 SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件的操作方法 28
4.3系統(tǒng)工作過程分析 29
4.4控制系統(tǒng)程序設計 29
4.4.1 花式音樂噴泉的第一種花樣 29
4.4.2 花式音樂噴泉的第二種花樣 32
4.4.3 花式音樂噴泉的第三種花樣 33
結 論 36
謝 辭 37
參考文獻 38
附 錄Ⅰ 39
附 錄Ⅱ 40
外文資料翻譯…………………………………………………………..43
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前 言
隨著城市化進程的加速，花式音樂噴泉可以在人們周圍隨處可見。比如廣場，大廈，小區(qū)等。花式音樂噴泉是人造小氣候，在炎熱的夏日可以起到增濕和降溫的作用；
也為水體充氧，有利于水體增加自凈能力，起到防止水體黑臭的作用。
花式音樂噴泉運行的靈活性是評價花式音樂噴泉優(yōu)劣的關鍵，而這與花式音樂噴泉的控制系統(tǒng)息息相關?；ㄊ揭魳穱娙梢愿鶕?jù)自己的設計，設計出各種各樣的花樣，加上燈光，能給人有種不錯的視覺享受。
噴泉系統(tǒng)的控制復雜程度根據(jù)人們對噴泉的觀賞性的不同而有所不同。噴泉控制系統(tǒng)可以是一個簡單的控制系統(tǒng)，也可以是一個相對復雜的控制系統(tǒng)；其對被控制對象的控制，既可以是相對粗略的控制，也可以是嚴格按照某一音樂旋律相對比較精確的控制。當然，隨著人們對噴泉要求的提高，控制會變得相對復雜，實現(xiàn)起來也會需要性能更加可靠、功能更加強大的控制器。
第1章 課題設計簡介
1.1 課題研究背景
1969年美國數(shù)字設備公司（DEC）研制書上世界第一臺可編程控制器，并成功地應用在美國（GM）的生產線上。但當時只能進行邏輯運算，故稱為可編程邏輯控制期，簡稱PLC（programmable logic controller）。
70年代后期，隨著微電子技術和計算機的迅猛發(fā)展，使PLC從開關量的邏輯控制擴展到數(shù)字控制及生產過程控制域，真正成為一種電子計算機工業(yè)控制裝置，故稱為可編程控制器，簡稱PC（programmable controller）.但由于PC容易與個人計算機（programmable computer）相混淆，故人們仍習慣地用PLC作為可編程器的縮寫。
1985年國際電工委員會（IEC）對PLC的定義如下：
可編程控制器是一種進行數(shù)字運算的電子系統(tǒng)，是專為在工業(yè)環(huán)境下的應用而設計的工業(yè)控制器，它采用了可以編程的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機械的生產過程。
PLC是繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，所以它在數(shù)學處理、順序控制方面具有一定優(yōu)勢。繼電器在控制系統(tǒng)中主要起兩種作用：（1）邏輯運算（2）弱電控制強電。
PLC是集自動控制技術，計算機技術和通訊技術于一體的一種新型工業(yè)控制裝置，已躍居工業(yè)自動化三大支柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM）的首位?？删幊炭刂破鳎喎QPLC。它在集成電路、計算機技術的基礎上發(fā)展起來的一中新型工業(yè)控制設備。 具有以下特點：
1. 可靠性高、抗干擾能力強
2. 設計、安裝容易，維護工作量少
3. 功能強、通用性好
4. 開發(fā)周期短，成功率高
5. 體積小，重量輕、功耗底等特點。
6. 功能強、配置靈活、使用方便優(yōu)點，已經廣泛應用于自動化控制的各個領域，并已成為實現(xiàn)工業(yè)生產自動化的支柱產品。與繼電——接觸器系統(tǒng)相比系統(tǒng)更加可靠；價格上能與繼電——接觸器控制系統(tǒng)競爭；易于在現(xiàn)場變更程序；便于使用、維護、維修；能直接推動電磁閥、接觸器與于之相當?shù)膱?zhí)行機構；能向中央執(zhí)行機構；能向中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等。
因此，進行花式音樂噴泉的PLC控制系統(tǒng)的設計，可以推動噴泉行業(yè)的發(fā)展，擴大PLC在自動控制領域的應用，具有一定的經濟和理論研究的價值。
1.2 課題設計的內容
本設計將在以下幾個方面對花式音樂噴泉的控制系統(tǒng)進行研究和論證。
1. 花式音樂噴泉類型的選擇。綜合花式音樂噴泉的類別和各類的特點和要求，在本課題中主要研究能有三種噴水花樣可供選擇；能夠控制每環(huán)噴水管噴水的高度；噴水時要有燈光顯示；可以根據(jù)不同的季節(jié)、不同的場合可改變噴水的花樣。將各種水型及燈光，按照預先設定的排列組合進行控制程序的設計，通過計算機運行程序發(fā)出控制信號，使水型及燈光有各種各樣的變化。
2. 花式音樂噴泉硬件系統(tǒng)的設計。本課題設計的花式音樂噴泉要求運行迅速準確度高，在花式音樂噴泉的格層檢測系統(tǒng)中選用用在工業(yè)自動控制上大量運用的具有檢測精度高、壽命長、穩(wěn)定性能好的接近傳感器，運用感應器的開關量信號輸入給PLC來實現(xiàn)控制。由于本課題的具體需求在硬件系統(tǒng)的設計過程中主要考慮了花式音樂噴泉的經濟實用、穩(wěn)定、靈活、美觀的需要。
3. 花式音樂噴泉控制系統(tǒng)軟件的設計。在本設計中選用了目前運用最多的PLC編程語言梯形圖，梯形圖的編程能直觀明了的設計花式音樂噴泉控制的要求，梯形圖的編寫運用SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件，此軟件支持全部的三菱FX系列的PLC，并且具有強大的診斷功能，能更快的查找出故障的原因，從而大大縮短了維修時間。
1.3 課題設計的目的和意義
隨著我國經濟的高速發(fā)展，微電子技術、計算機技術和自動控制技術也得到了迅速發(fā)展，交流變頻調速技術已進入個嶄新的時代，其應用越來越廣。而隨著我國城市化進程的加快和人口大量集聚，環(huán)境越來越重要，好的環(huán)境能使心身愉快，做事效率提高。其中噴泉可以濕潤周圍空氣，減少塵埃，降低氣溫。噴泉的細小水珠同空氣分子撞擊，能產生大量的負氧離子，有益于改善社區(qū)面貌和增進居民身心健康。
可編程序控制器（PLC）因為穩(wěn)定可靠、結構簡單、成本低廉、簡單易學、功能強大和使用方便已經成為應用面最廣、最廣泛的通用工業(yè)控制裝置，成為當代工業(yè)自動化的主要支柱之一。花式音樂噴泉控制要求接入設備使用簡便，對應于系統(tǒng)組態(tài)的編程簡單，具有人性化的人機界面，配備應用程序庫，加快編程和調試速度。通過PLC對程序設計，提高了噴泉的控制水平，并改善了噴泉的樣式。
第2章 系統(tǒng)控制方案的確定
2.1 花式音樂噴泉的概述
噴泉是一種將水或其他液體經過一定壓力通過噴頭噴灑出來具有特定形狀的組合體，提供水壓的一般為水泵。
現(xiàn)代城市中的噴泉形式已十分豐富。隨著構筑物的大小及水壓等的變化，噴泉或高或低、或珠或霧，精彩紛呈。可分為以下7種：
1. 普通噴泉：只有簡單的幾種固定水型及燈光，隨著電源的開閉而控制噴泉的運行、水型和燈光變化。
2. 程控噴泉：將各種水型及燈光，按照預先設定的排列組合進行控制程序的設計，通過計算機運行程序發(fā)出控制信號，使水型及燈光有各種各樣的變化。
3. 音樂噴泉：在程序控制噴泉的基礎上加入了音樂控制系統(tǒng)，計算機通過對音頻及MIDI信號的識別，進行譯碼和編碼，最終將信號輸出到控制系統(tǒng)，使噴泉的造型及燈光的變化與音樂保持同步。
4. 水幕激光噴泉：將激光器發(fā)出的激光束射在水幕噴頭噴出的水膜上，激光束由激光控制系統(tǒng)編程控制，可發(fā)出多種多樣的圖案及色彩，照射在晶瑩透明的水膜上，形成斑斕奪目的奇異效果。
5. 水珍珠噴泉：利用特殊音波將水變成球體的噴水裝置和全頻高速閃光燈的視覺圖像效果的產品組成。
6. 游戲噴泉：又稱感應泉，噴泉水柱根據(jù)游人的動作產生反應，而且這種反應具有不確定性，是一種互動式噴泉，增強了娛樂氛圍。
7. 跳跳噴泉：又名光亮泉。是一種高科技水景藝術，水形似根根晶瑩透徹地冰柱，一串串飛向空中，輕舞飛揚。
2.2 采用PLC控制花式音樂噴泉的優(yōu)點
1. 控制方式上看： PLC軟接線，只需改變控制程序就可輕易改變邏輯或增加功能。
2. 工作方式上看： PLC串行工作，不受制約。
3. 控制速度上看：PLC通過半導體來控制，速度很快，無觸點，顧而無抖動一說。
4. 定時、記數(shù)看： PLC時鐘脈沖由晶振產生，精度高，定時范圍寬；有記數(shù)功能。
5. 可靠、維護看：PLC無觸點，壽命長，且有自我診斷功能，對程序執(zhí)行的監(jiān)控功能，現(xiàn)場調試和維護方便。
6. 性能、干擾看：PLC主機輸入與輸出的電源是相互獨立的，這樣就可以避免電源之間的干擾，并且輸入與輸出采用了光電隔離，這樣就可以減少干擾，因此，PLC提高了干擾能力。
7. PLC一般采用了密封、防塵、抗震的外殼封裝，這樣就可以很好的適應一些惡劣的工作環(huán)境
2.3 系統(tǒng)設計的基本步驟
在花式音樂噴泉控制系統(tǒng)的設計過程中主要考慮以下幾點：
1. 深入了解和分析花式音樂噴泉的工藝條件和控制要求。
2. 確定I/O設備。根據(jù)花式音樂噴泉控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的輸入、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關等，常用的輸出設備有指示燈等。
3. 根據(jù)I/O點數(shù)選擇合適的PLC類型。
4. 分配I/O點，分配PLC的輸入輸出點，編制出輸入輸出分配表或者輸入輸出端子的接線圖。
5. 設計花式音樂噴泉系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設計出周密完整的梯形圖程序，這是整個花式音樂噴泉系統(tǒng)設計的核心工作。
6. 將程序輸入PLC進行軟件測試，查找錯誤，使系統(tǒng)程序更加完善。
2.4 系統(tǒng)控制方案
花式音樂噴泉系統(tǒng)的控制要求如下：
1. 1、2 均為外環(huán)形狀的噴水管,3 為內環(huán)形狀的噴水管,4 為星形噴水管。
燈光系統(tǒng)由三條支路組成,分別為綠色燈支路（在1，2之間）、黃色燈支路（在2，3之間）、紅色燈支路（在3，4之間）。
2. 該噴泉共有三種花樣可供選擇。按下啟動按鈕,噴泉即開始工作,按下停止按鈕,則停止噴水。噴泉的工作方式(即噴水花樣) 由選擇開關來實現(xiàn)。
3. 該花式音樂噴泉有三種噴水花樣可供選擇:
第一種花樣,4、3、2、1 隔2 秒依次噴水,一起噴水15 秒后停下,再按1、2、3、4 的次序隔2 秒依次噴水,再一起噴15 秒后停下,以此規(guī)律循環(huán)。
第二種花樣,1、3 同時噴水,延時3 秒后1、3 停噴,同時2、4 噴水,交替運行5 次后1、2、3、4 一起噴水,30 秒后停止,以此規(guī)律循環(huán)。
第三種花樣,1、2、3、4 按順序延時2 秒噴水,然后一起噴30 秒后1、2、3、4 再分別延時2 秒停噴,以此規(guī)律循環(huán)。
4. 通過變頻器可以控制每環(huán)噴水管的高度。在第一種花樣中，1、3管為慢速正轉噴水，2、4管為中速正轉噴水。
5. 燈光系統(tǒng)的控制:由PLC的X5輸入端為燈光系統(tǒng)控制的選擇按鈕,當需要燈光配合時,接通X5輸入端。此時可實現(xiàn)三路燈光的控制,即3,4任意一層噴水時,紅色燈亮;2噴水時,黃色燈亮;所有的噴頭噴水時,綠色燈亮。
花式音樂噴泉池示意圖如圖2-1所示：
圖2-1花式音樂噴泉池示意圖
2.5 花式音樂噴泉控制系統(tǒng)的原理圖
在噴泉中，通過按鈕開關信號來控制PLC；因為有4層噴水，因此用了1個變頻器來控制4個水泵?；ㄊ揭魳穱娙刂葡到y(tǒng)的原理圖如圖2-2所示：
圖2-2 花式音樂噴泉控制系統(tǒng)原理圖
第3章 系統(tǒng)硬件設計
3.1 可編程控制器(PLC)的選型
3.1.1 PLC概述
1. PLC的輸入和輸出
通過對繼電器控制特點的介紹和最初通用汽車公司提出的要求分析。PLC要想取代繼電器控制，首先要解決外部設備的直接輸入問題。由于當時主要集中在開關量控制，也就是開關量（觸點的開閉狀態(tài)）如何直接接入PLC并被PLC所識別，對此就需要解決以下幾個問題：有源接入，無源接入，絕緣問題，隔離問題和互相干擾問題。PLC就是一個計算機控制系統(tǒng)，在其發(fā)展過程，人們曾將計算機直接用于工業(yè)控制，但是由于以下兩大問題沒有解決好而難以發(fā)展：一是I/O（輸入/輸出）問題，計算機不能直接和工業(yè)現(xiàn)場設備連接現(xiàn)在了應用；二是計算機的I/O功能，開關邏輯處理不夠豐富和強大?，F(xiàn)在的PLC成功的解決了這兩個方面的問題，可以讓PLC和外部設備直接進行物理的連接。計算機的內部提供了豐富的從位邏輯到雙字運算的強大的運算功能，使其能夠完成復雜的控制功能，這也是PLC能夠迅速發(fā)展的原因。
輸出問題主要是接點的驅動能力問題，或者說是帶負載能力和輸出方式的問題。輸出動作次數(shù)的限制，是保證PLC的輸出接點能否驅動接觸器、電磁閥這樣的控制執(zhí)行元器件的問題至少要能直接驅動中間繼電器?，F(xiàn)在的PLC產品已經完全有能力驅動這些元器件,并提供了多種輸出方式且動作次數(shù)可保證萬次無故障的產品。
2. PLC的定義
最初，可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC。只能進行計數(shù)、定時及開關量的邏輯控制。1987年2月，國際電工委員會（IEC）對可編程控制器的定義是：可編程控制器是一種數(shù)學運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應用而設計。它采用一類可編程序的存儲器，用于其內部存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術操作等面向擁護的指令，并通過數(shù)字式和模塊式輸入/輸出，控制各種類型的機械和生產過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P外部設備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個整體、易于擴充功能的原則設計。
3. PLC的特點
（1）可靠性高。在I/O環(huán)節(jié)，PLC采用了光電隔離、濾波等多種措施。系統(tǒng)程序和大部分的用戶程序都采用EPROM存儲，一般PLC的平均無故障工作時間可達幾萬小時以上。
（2）控制功能強。PLC采用的CPU一般是具有較強位處理功能的為處理機，為了增強其復雜的控制功能和連網(wǎng)通訊等管理功能，可以采用雙CPU的運行方式，使其功能得到極大的增強。
（3）編程方便易學。第一編程語言（梯形圖）是一種圖形編程語言，與多年來工業(yè)現(xiàn)場使用的電器控制圖非常相似，理解方式也相同，非常適合現(xiàn)場人員學習。
（4）使用于惡劣的工作環(huán)境。采用封裝的方式，適合于各種震動、腐蝕、有毒氣體等的應用場合。
（5）與外部設備連接方便。采用統(tǒng)一接線方式的可坼裝的活動端子排，提供不同的端子功能適合于多種電器規(guī)格。
（6）體積小、重量輕、功耗底。
（7）性價比高。
（8）模塊化結構，擴展能力強。根據(jù)現(xiàn)場的需要進行不同功能的擴展和組裝，一種型號的PLC可用于控制從幾個I/O點到幾百個I/O點的控制系統(tǒng)。
（9）維修方便，功能更靈活。程序的修改就以意味著功能的修改，因此功能的改變非常靈活。
4. PLC的分類
不同的分類標準會造成不同的分類結果，PLC常用的分類方式有如下兩種。
按其I/O點數(shù)一般分為微型（32點以下）、小型（128點以下）、中型（1024點以下）、大型（2048點以下）、超大型（從2048點以上可達8192點以上）5種。
按結構可分為箱體式、模塊式和平板式3種。
5. PLC的工作原理
CPU連續(xù)執(zhí)行用戶程序、任務的循環(huán)序列稱為掃描。CPU的掃描周期包括讀輸入、執(zhí)行程序、處理通訊請求、執(zhí)行CPU自診斷測試及寫輸出等等內容。
PLC可被看成是在系統(tǒng)軟件支持下的一種掃描設備。他意識周而復始的循環(huán)掃描并執(zhí)行由系統(tǒng)軟件規(guī)定好的任務。用戶程序只是掃描周期的一個組成部分，用戶程序不運行時，PLC也在掃描，只不過在一個周期中去除了用戶程序和讀輸入、寫輸出這幾部分的內容。典型的PLC在一個周期中可以完成以下5個掃描過程。
（1）自診斷測試掃描過程。為保證設備的可靠行，及時放映所出現(xiàn)的故障，PLC都具有自監(jiān)視功能。
（2）與網(wǎng)絡進行通訊的掃描過程。一般小型系統(tǒng)沒有這一掃描過程，配有網(wǎng)絡的PLC系統(tǒng)才有通訊掃描過程，這一過程用于PLC之間及PLC與上位計算機或終端設備之間的通信。
（3）用戶程序掃描過程。機器處于正常運行狀態(tài)下，每一個掃描周期內都包含該掃描過程。該過程在機器運行中是否執(zhí)行是可控的，即用戶可以通過軟件進行設定。用戶程序的長短會影響過程所用的時間。
（4）讀輸入、寫輸出掃描過程。機器在正常運行狀態(tài)下，每一個掃描周期都包含這個掃描過程。該過程在機器運行中是否被執(zhí)行是可控的。CPU在處理用戶程序時，使用的輸入值不是直接從輸入點讀取的，運算的結果也不直接送到實際輸出點，而是在內存中設置了兩個映象寄存器：一個為輸入映象寄存器，另一個為輸出映象寄存器。用戶程序所用的輸入值是輸入映象寄存器的值，運算結果也放在輸出映像寄存器。在輸入掃描過程中，CPU把實際輸入點的狀態(tài)鎖入到輸入映像寄存器：在輸出掃描過程中CPU把輸出映像寄存器的值的輸出點。
循環(huán)掃描有如下特點：
（1）掃描周期周而復始地進行，讀輸入、輸出和用戶程序是否執(zhí)行是可控的。
（2）輸入映像寄存器的內容是由設備驅動的，在程序執(zhí)行過程中的一個周期內輸入映像寄存器的值保持不變，CPU采用集中輸入的控制思想，只能使用輸入映像寄存器的值來控制程序的執(zhí)行。
（3）對同一個輸出單元的多次使用、修改次序會造成不同的執(zhí)行結果。
（4）各個電路和不同的掃描階段會造成輸入和輸出的延遲，這是PLC的主要缺點。
在讀輸入階段，CPU對各個輸入端子進行掃描，通過輸入電路將各輸入點的狀態(tài)鎖入映象寄存器中。緊接著轉入用戶程序執(zhí)行階段，CPU按照先左后右、先上后下的順序對每條指令進行掃描，根據(jù)輸入映象寄存器和輸出映象寄存器的狀態(tài)執(zhí)行用戶程序，同時將執(zhí)行結果寫入輸出映象寄存器。在程序執(zhí)行期間，即使輸入端子狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內容也不會改變——輸入端子狀態(tài)變化只能在下一個周期的輸入階段才被集中讀入。
3.1.2 PLC的編程
PLC的硬件系統(tǒng)中，與PLC的編程應用關系最直接的要算數(shù)據(jù)存儲器。計算機運行處理的是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲在存儲區(qū)中，找到待處理的數(shù)據(jù)一定要知道數(shù)據(jù)的存儲地址。
PLC和其他的計算機一樣，為了使用方便，數(shù)據(jù)存儲器都作了分區(qū)，為了每個存儲單元編排了地址，并且經機內系統(tǒng)程序為每個存儲單元賦予了不同的功能，形成了專用的存儲元件。這就是前面提到過的編程的“軟”元件。為了理解方便，PLC的編程元件用“繼電器”命名， 認為它們象繼電器一樣具有線圈以及觸點，并且線圈得電，觸點動作。當然這個線圈和觸點只是假象，所謂線圈得電不過是存儲單元置1，線圈失電，不過就是存儲單元置0，也正因為如此，我們稱之為“軟”元件。但是這種“軟”繼電器也有個突出的好處，可以認為它們具有無數(shù)多對動合動斷觸點，因此每取用一次它的觸點，不過是讀一次它的存儲數(shù)據(jù)而已。
1. PLC的編程結構功能圖
任何語言都有編程的對象和基礎，重要介紹梯形圖語言和語句表語言，而功能圖是理解這兩種語言的基礎。
輸入繼電器是由外部輸入驅動的，梯形圖中只能使用其介入點狀態(tài)值，用戶不能改變輸入繼電器的狀態(tài)。輔助繼電器的種類和多少決定了PLC控制功能的強弱，相當于工作寄存器的多少和功能的強弱。
實際的PLC中并沒有圖中的物理繼電器，用繼電器來表示PLC的內部功能結構是為了使習慣于繼電器控制的工程技術人員更好的理解PLC的功能，更好的使用PLC，就像他在設計繼電器控制電路一樣。
梯形圖語言是一種圖形化的語言，是一種面向控制過程的“自然語言”。梯形圖編程語言形象、直觀、準確的描述了邏輯控制關系，容易被廣大的工程技術人員所掌握。
PLC與被控對象所連接的只是I/O條件，而I/O之間的組合控制關系需要用軟件的方法來描述清楚，梯形圖是一種描述方法，當然還有語句等表示其他的語言。語言的支持取決于廠家開發(fā)的系統(tǒng)程序只要將其輸入PLC的用戶程序存儲器中，PLC就能夠直接解釋并實現(xiàn)I/O間的控制關系。當控制關系發(fā)生改變時，只要修改梯形圖程序，重新輸入到PLC的存儲器即可，從而快捷的改變生產工
2. 梯形圖編程語言
PLC是通過程序對系統(tǒng)進行控制的，作為一種專用計算機，為了適應其應用領域，一定有其專用的語言。PLC的編程語言有多種，如梯形圖、語句表、功能圖、邏輯方程等。梯形圖編程語言是一種圖形語言，具有繼電器控制電路形象、直觀的優(yōu)點；語句表編程語言類似計算機的匯編語言，用助記符來表示各種指令的功能，是PLC用戶程序的基礎元素。
一般而言，梯形圖程序讓PLC仿真來自電源的電流通過一系列的輸入邏輯條件，根據(jù)結果決定邏輯輸出的允許條件。邏輯通常被分解成小的容易理解的片，這些片通常被稱為“梯級”或網(wǎng)絡。
程序一次掃描執(zhí)行一次網(wǎng)絡，按照從做到右、從上到下的順序進行。一旦CPU執(zhí)行到程序的結尾，就又從上到下執(zhí)行程序。在每一個網(wǎng)絡中，指令以列為基礎被執(zhí)行，從上而下、從左到右依次執(zhí)行，直到本網(wǎng)絡的最后一個線圈列。因此為了充分利用存儲器容量，使掃描時間盡可能短，利用梯形圖編程時應限制觸點之間的距離，并使網(wǎng)絡左上邊這部分空白最少。其中，串聯(lián)觸點較多的支路要寫在上面，并聯(lián)支路應寫在左邊，線圈放于觸點的右邊。
如圖3-1所示是用PLC控制的梯形圖程序，可完成與繼電器控制的電動機直接起、停（起、保、停）繼電器控制電路圖相同的功能。
梯形圖和繼電器控制電路圖很相似，這是可以用PLC控制取代繼電器控制的基礎，可以把經過實踐證明設計是成功的繼電器電路圖進行轉換，從而設計出具有相同功能的PLC控制程序，充分發(fā)揮PLC的功能完善、可靠性高、控制靈活的特點。當然，它們還是存在著本質上的區(qū)別，主要表現(xiàn)如下所述。
圖3-1 梯形圖
（1）繼電器控制電路中使用的繼電器是物理的元器件，繼電器與其他控制電器之間的連接必須通過硬件連接線來完成。PLC中的繼電器是內部的寄存器位，稱為“軟繼電器”，它具有物理繼電器相似的功能。當它的“線圈”通電時，其所屬的常開觸點閉合，常閉觸點斷開；當它的線圈斷電時，其所屬的常開觸點和常閉觸點均恢復常態(tài)。PLC梯形圖中的接線稱為“軟接線”，這種“軟接線”是通過編程來實現(xiàn)的，具有更改簡單、調試方便等特點。而繼電器控制電路圖是點線連接圖，相對來素施工困難、更改費力。
（2）PLC中的每一個繼電器都對應著一個內部的寄存器，由于可以隨時不受限地讀取其內容，所以，可以認為PLC的繼電器有無數(shù)個常開、常閉觸點供用戶使用。PLC梯形圖中的觸點代表的是“邏輯”輸入條件、外部的實際開關、按鈕或內部的繼電器觸點條件等。而物理繼電器的觸點個數(shù)是有限的。
（3）PLC的輸入繼電器是由外部信號驅動的，在梯形圖中只能用其觸點，這在物理繼電器中是不可能的。線圈通常代表“邏輯”輸出結果，如燈、電機啟動器、中間繼電器、內部輸出條件等。
（4）繼電器控制系統(tǒng)中是按照觸點的動作順序和是延遲逐個動作的，動作順序與電路圖的編寫順序無關。PLC按照掃描方式工作，首先采取輸入信號，然后對所有梯形圖進行計算，造成了宏觀與動作順序的無關，但是微觀上在一個時間段上的是實際執(zhí)行順序與梯形圖的編寫順序一致而不是無關的。
（5）PLC梯形圖中的兩根母線以失去原有的意義，它只表示一個梯形的起始和終了，并無實際電流通過，假象的概念電流只能從左向右流。
為了充分發(fā)揮CPU的邏輯運算功能，設置了大量的稱為盒的附加命令，如定時器、計算器、格式轉換、模擬量I/O、PID調節(jié)或數(shù)學運算指令等，充分的發(fā)揮了計算機的強大計算功能，他們與內部繼電器一起完成PLC的各種復雜控制功能。
3.1.3 PLC的分類
PLC發(fā)展到今天，已經有了多種形式，而且功能也不盡相同，分類時，一般按以下原則來考慮
按I/O點數(shù)容量分類
一般而言，處理I/O點數(shù)越多，則控制關系就 比較復雜，用戶要求的程序存儲器容量比較大，要求PLC指令及其他功能比較多，指令執(zhí)行的過程也比較快。按PLC的輸入、輸出點數(shù)的多少可將PLC分為以下三類。
1. 小型機
小型機PLC的功能一般以開關量控制為主，小型PLC輸入、輸出點數(shù)一般在256點以下，用戶程序存儲器容量在4K左右?，F(xiàn)在的高性能小型PLC還具有一定的通訊能力和少量的模擬量處理能力。這類的PLC的特點是價格低廉，體積小巧，適合于控制單臺設備和開發(fā)機電一體化產品。
2. 中型機
中型PLC的輸入、輸出總點數(shù)在256--2048點之間，用戶程序存儲器容量達到8K字左右。中型PLC不僅具有開關量和模擬量的控制功能，還具有更強的數(shù)字計算能力，它的通信功能和模擬量處理功能更強大，中型機比小型機更豐富，中型機適用于更復雜的邏輯控制系統(tǒng)以及連續(xù)生產線的過程控制系統(tǒng)場合。
3. 大型機
大型PLC的輸入、輸出總點數(shù)在2048點以上，用戶程序儲存器容量達到16K以上。大型PLC的性能已經與工業(yè)控制計算機相當，它具有計算、控制和調節(jié)的能力，還具有強大的網(wǎng)絡結構和通信聯(lián)網(wǎng)能力，有些PLC還具有冗余能力。它的監(jiān)視系統(tǒng)采用CRT顯示，能夠表示過程的動態(tài)流程，記錄各種曲線，PID調節(jié)參數(shù)等；它配備多種智能板，構成一臺多功能系統(tǒng)。這種系統(tǒng)還可以和其他型號的控制器互聯(lián)，和上位機相聯(lián)，組成一個集中分散的生產過程和產品質量控制系統(tǒng)。大型機適用于設備自動化控制、過程自動化控制和過程監(jiān)控系統(tǒng)。
3.1.4 PLC的選型
在PLC系統(tǒng)設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據(jù)。因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設計相應的控制系統(tǒng)。
1. 輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算
I/O點數(shù)估算時應考慮適當?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%～20%的可擴展。余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。
2. 存儲器容量的估算
存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。
存儲器內存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內存的總字數(shù)（16位為一個字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。因此本課題的PLC內存容量選擇應能存儲2000條梯形圖，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的空間。
3. 控制功能的選擇
該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。
根據(jù)本課題所設計控制的需要，主要介紹以下幾種功能的選擇。
（1）控制功能
PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲器容量。
（2）編程功能
離線編程方式：PLC和編程器公用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務，不對現(xiàn)場設備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現(xiàn)場設備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負責現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內與編程器進行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調試和操作方便，在大中型PLC中常采用。
五種標準化編程語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語句表（IL）、結構文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其標準（IEC6113123），同時，還應支持多種語言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。
（3）診斷功能
PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內診斷和外診斷。通過軟件對PLC內部的性能和功能進行診斷是內診斷，通過軟件對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。
PLC的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術能力的要求，并影響平均維修時間。
4. 機型的選擇
通過對輸入/輸出點的選擇、對存儲容量的選擇、對I/O響應時間的選擇以及輸出負載的特點選型的分許。
該控制系統(tǒng)選用三菱公司FXON系列的PLC。它體積小,重量輕,使用壽命長,編程和維護方便,故障率低,通過擴展模塊的連接, 可以增加輸入/ 輸出點數(shù)。我設
計的模型共有6個輸入,11個輸出,因此,選用型號為FX2N-32MR 的PLC。
圖3-2 FX2N-32MR
圖3-2 PLC實物圖
3.2 變頻器的簡介
最常用的訪問控制技術有：查詢、沖突檢測和令牌傳遞。一般查詢和令牌傳遞沒有沖突檢測的速率高，但是可靠性好，最大延遲時間可以控制，控制網(wǎng)絡經常采用這種控制技術；沖突檢測通訊效率較高，速度較快，但各個站點通訊機會不均，在商務網(wǎng)絡中使用較多。
3.2.1 變頻器的組成與工作原理
1. 組成
變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成的。變頻器主要是由主電路、控制電路組成。主電路是給異步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分，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。 它由三部分構成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。
（1）整流器：最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進行再生運轉。
（2）平波回路：在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。裝置容量小時，如果電源和主電路構成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。
（3）逆變器：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使6個開關器件導通、關斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型PWM逆變器為例示出開關時間和電壓波形?！ 】刂齐娐肥墙o異步電動機供電（電壓、頻率可調）的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機的“速度檢測電路”，將運算電路的控制信號進行放大的“驅動電路”，以及逆變器和電動機的“保護電路”組成?！ 。?）運算電路：將外部的速度、轉矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率?！ 。?）電壓、電流檢測電路：與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。 ?。?）驅動電路：驅動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導通、關斷?！ 。?）速度檢測電路:以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器的信號為速度信號，送入運算回路，根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉?！ 。?）保護電路:檢測主電路的電壓、電流等，當發(fā)生過載或過電壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。
2. 工作原理
（1）電機的旋轉速度為什么能夠自由地改變？
*1: r/min
電機旋轉速度單位：每分鐘旋轉次數(shù)，也可表示為rpm.
例如：2極電機 50Hz 3000 [r/min]
4極電機 50Hz 1500 [r/min]
結論：電機的旋轉速度同頻率成比例
本文中所指的電機為感應式交流電機，在工業(yè)中所使用的大部分電機均為此類型電機。感應式交流電機（以后簡稱為電機）的旋轉速度近似地確決于電機的極數(shù)和頻率。由電機的工作原理決定電機的極數(shù)是固定不變的。由于該極數(shù)值不是一個連續(xù)的數(shù)值（為2的倍數(shù)，例如極數(shù)為2，4，6），所以一般不適和通過改變該值來調整電機的速度。
另外，頻率能夠在電機的外面調節(jié)后再供給電機，這樣電機的旋轉速度就可以被自由的控制。
因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為電機調速設備的優(yōu)選設備。
n = 60f/p
n: 同步速度
f: 電源頻率
p: 電機極對數(shù)
結論：改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機控制方法
如果僅改變頻率而不改變電壓，頻率降低時會使電機出于過電壓（過勵磁），導致電機可能被燒壞。因此變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓。輸出頻率在額定頻率以上時，電壓卻不可以繼續(xù)增加，最高只能是等于電機的額定電壓。
例如：為了使電機的旋轉速度減半，把變頻器的輸出頻率從50Hz改變到25Hz，這時變頻器的輸出電壓就需要從400V改變到約200V
（2）當電機的旋轉速度（頻率）改變時，其輸出轉矩會怎樣？
*1: 工頻電源
由電網(wǎng)提供的動力電源（商用電源）
*2: 起動電流
當電機開始運轉時，變頻器的輸出電流
變頻器驅動時的起動轉矩和最大轉矩要小，直接用工頻電源驅動電機在工頻電源供電時起動和加速沖擊很大，而當使用變頻器供電時，這些沖擊就要弱一些。工頻直接起動會產生一個大的起動起動電流。而當使用變頻器時，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機上的，所以電機起動電流和沖擊要小些。
通常，電機產生的轉矩要隨頻率的減?。ㄋ俣冉档停┒鴾p小。減小的實際數(shù)據(jù)在有的變頻器手冊中會給出說明。
通過使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機低速時轉矩的不足，甚至在低速區(qū)電機也可輸出足夠的轉矩。
（3）當變頻器調速到大于50Hz頻率時，電機的輸出轉矩將降低
通常的電機是按50Hz電壓設計制造的，其額定轉矩也是在這個電壓范圍內給出的。因此在額定頻率之下的調速稱為恒轉矩調速.
變頻器輸出頻率大于50Hz頻率時，電機產生的轉矩要以和頻率成反比的線性關系下降。
當電機以大于50Hz頻率速度運行時，電機負載的大小必須要給予考慮，以防止電機輸出轉矩的不足。
舉例，電機在100Hz時產生的轉矩大約要降低到50Hz時產生轉矩的1/2。
因此在額定頻率之上的調速稱為恒功率調速.
（4）變頻器50Hz以上的應用情況
大家知道, 對一個特定的電機來說, 其額定電壓和額定電流是不變的。
如變頻器和電機額定值都是: 15kW/380V/30A, 電機可以工作在50Hz以上。
當轉速為50Hz時, 變頻器的輸出電壓為380V, 電流為30A. 這時如果增大輸出頻率到60Hz, 變頻器的最大輸出電壓電流還只能為380V/30A. 很顯然輸出功率不變. 所以我們稱之為恒功率調速.
這時的轉矩情況怎樣呢?
因為P=wt（w:角速度, T:轉矩）.因為P不變, w增加了,所以轉矩會相應減小。
我們還可以再換一個角度來看:
電機的定子電壓 U = E + I*R（I為電流,R為電子電阻,E為感應電勢）
可以看出, U,I不變時, E也不變.
而E = k*f*X,（k:常數(shù),f:頻率,X:磁通）,所以當f由50——>60Hz時,X會相應減小
對于電機來說,T=K*I*X,（K:常數(shù), I:電流, X:磁通）,因此轉矩T會跟著磁通X減小而減小.
同時,小于50Hz時,由于I*R很小,所以U/f=E/f不變時,磁通（X）為常.轉矩T和電流成正比.這也就是為什么通常用變頻器的過流能力來描述其過載（轉矩）能力.并稱為恒轉矩調速（額定電流不變——>最大轉矩不變）
結論:當變頻器輸出頻率從50Hz以上增加時,電機的輸出轉矩會減小.
（5）其他和輸出轉矩有關的因素
發(fā)熱和散熱能力決定變頻器的輸出電流能力，從而影響變頻器的輸出轉矩能力。
載波頻率:一般變頻器所標的額定電流都是以最高載波頻率, 最高環(huán)境溫度下能保證持續(xù)輸出的數(shù)值.降低載波頻率, 電機的電流不會受到影響。但元器件的發(fā)熱會減小。
環(huán)境溫度：就象不會因為檢測到周圍溫度比較低時就增大變頻器保護電流值.
海拔高度:海拔高度增加,對散熱和絕緣性能都有影響.一般1000m以下可以不考慮.，以上每1000米降容5%就可以了.
（6）矢量控制是怎樣改善電機的輸出轉矩能力的？
轉矩提升
此功能增加變頻器的輸出電壓（主要是低頻時），以補償定子電阻上電壓降引起的輸出轉矩損失，從而改善電機的輸出轉矩。
改善電機低速輸出轉矩不足的技術
使用“矢量控制”，可以使電機在低速,如（無速度傳感器時）1Hz（對4極電機，其轉速大約為30r/min）時的輸出轉矩可以達到電機在50Hz供電輸出的轉矩（最大約為額定轉矩的150％）。
對于常規(guī)的V/F控制，電機的電壓降隨著電機速度的降低而相對增加，這就導致由于勵磁不足，而使電機不能獲得足夠的旋轉力。為了補償這個不足，變頻器中需要通過提高電壓，來補償電機速度降低而引起的電壓降。變頻器的這個功能叫做“轉矩提升”。
轉矩提升功能是提高變頻器的輸出電壓。然而即使提高很多輸出電壓，電機轉矩并不能和其電流相對應的提高。 因為電機電流包含電機產生的轉矩分量和其它分量（如勵磁分量）。
“矢量控制”把電機的電流值進行分配，從而確定產生轉矩的電機電流分量和其它電流分量（如勵磁分量）的數(shù)值。
“矢量控制”可以通過對電機端的電壓降的響應，進行優(yōu)化補償，在不增加電流的情況下，允許電機產出大的轉矩。此功能對改善電機低速時溫升也有效。
3.2.2 變頻器的作用
1. 變頻節(jié)能
變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風機、水泵的應用上。為了保證生產的可靠性，各種生產機械在設計配用動力驅動時，都留有一定的富余量。當電機不能在滿負荷下運行時，除達到動力驅動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費。風機、泵類等設備傳統(tǒng)的調速方法是通過調節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調節(jié)給風量和給水量，其輸入功率大，且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中。當使用變頻調速時，如果流量要求減小，通過降低泵或風機的轉速即可滿足要求。
2. 功率因數(shù)補償節(jié)能
無功功率不但增加線損和設備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當中，設備使用效率低下，浪費嚴重，使用變頻調速裝置后，由于變頻器內部濾波電容的作用，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。
3. 軟啟動節(jié)能
電機硬啟動對電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長了設備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設備的維護費用。
3.2.3 國產變頻器
國產變頻器的發(fā)展，經歷以下幾個階段：
第一階段：萌芽期。通過引進、借鑒國外先進的技術和經驗，20世紀80年代，國產變頻器開始蹣跚起步。但是，因為當時主要是，僅有成都佳靈等少數(shù)幾個品牌。
第二階段：發(fā)展期：隨著國內電力電子技術和微電子技術的發(fā)展，為國產變頻器的發(fā)展創(chuàng)造了很好的條件。2000年左右，國產變頻器得到初步的發(fā)展，上海和深圳成為國產變頻器發(fā)展的前沿陣地，涌現(xiàn)出了像華為變頻器、康沃變頻器等一批國產變頻器，但是，由于部分國產變頻器沒有解決好產品的高可靠性和服務網(wǎng)絡問題，限制了國產變頻器的發(fā)展速度。
第三階段：成長期。因為智能功率模塊的出現(xiàn)與發(fā)展，使得變頻器企業(yè)只要做控制部分電路及主電源回路和外殼就可以生產出成熟的產品，國產變頻器出現(xiàn)了百家爭鳴的局面。從2006年左右，國產變頻器迅猛發(fā)展，涌現(xiàn)出了大批的國產變頻器品牌。
3.2.4 變頻器的前景
未來的市場競爭中，國產變頻器的發(fā)展方向是多方面的。
1. 高性能。比如去年底面世的帶PG反饋功能變頻器能實時檢測電機反饋的轉速參數(shù)，今年初推向市場的矢量控制型變頻器，能夠應用在很多以往國產變頻器尚未涉及的高端領域。我們的產品正在向高可靠性，高轉矩，高精度，低諧波的方向發(fā)展。
2. 模塊化。模塊化發(fā)展是變頻器發(fā)展一個大的趨勢，即高性能的電機驅動模塊（通用變頻器）十功能模塊（如注塑機卡、張力卡等、PG反饋卡、多功能通訊卡等）十專用模塊或軟件功能（如電梯、拉絲機、卷染機等）。這樣，有特殊功能和特殊需求時，不必加許多外圍部件，插一個功能卡或專用卡即可，簡單而降低成本。
3. 專用化。這是日業(yè)電氣也是國產變頻器如此迅猛發(fā)展的取勝法寶。國產變頻器因為貼近市場，根據(jù)用戶需