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LC与变频调速、伺服控制系统
一、可编程控制器PLC
在制造业和过程控制中，除了模拟量之外，还有大量的以开关量为主的逻辑和流程顺序控制，要求控制系统按照一定的逻辑条件和一定的顺序产生控制动作。
早期的工业控制逻辑由继电器实现。继系列
4. 台湾、国内的厂家。如台达、电通等
左上：三菱PLC
右上：欧姆龙PLC
左下：台达PLC
PLC的人机界面
早期的PLC都是功能固定的逻辑操作，没有人机界面。随着功能的复杂，PLC的许多变量或参数需要显示出来或需要人工输入。
出现了为PLC专门设计的人机界面（HMI），通过专用通信接口或工业现场总线与PLC或测控系统的总线连接，获取PLC内的数据，或设定PLC的参数。
简单的HMI一般具有液晶屏和按键，可以查阅和输入数值信息。
中高档的HMI具有高分辨率或彩色LCD并配有触摸屏，可以实现各种图形接口，或者可以作为DCS系统中的现场操作站。
各种HMI
PLC与DCS
按照工业生产过程变量的时间持续性和幅度连续性，工业生产的典型过程可以分为三种：连续过程、离散过程和批量过程。
连续过程一般控制对象为温度、压力、流量、液位等幅度与时间连续的量。大部分加工业都属于连续控制
离散过程一般控制对象为时间、开关、状态、形状尺寸、个数等离散量。大部分制造业都属于离散过程。
批量过程属于间歇性多品种的生产过程。一般是连续过程与离散过程的结合体
加工业、过程控制等连续过程的控制适合采用DCS，而PLC较适合制造业、流程工艺等离散过程的控制。
目前，DCS和PLC都在不断扩大自己的应用领域。例如DCS系统可以使用远程IO模块来采集并处理开关量，PLC可以配备模入模出模块采集并输出模拟量，甚至高端PLC具有PID调节等回路调节功能。二者部分功能已经融合。
目前以及今后，大部分控制系统会采用DCS和PLC融合的结构。DCS完成参数整定、测量、回路调节功能，PLC完成逻辑、流程、工艺过程等控制
二、变频调速器
工业控制系统中，不可避免需要机械动力源。电动机是最广泛使用的机械动力之一。
根据电动机的结构与供电方式，分为直流永磁/励磁电动机、直流无刷电机、交流异步电机、交流同步电机等。
交流异步电机主要用于动力。直流电机、同步电机一般用于伺服控制、无刷电机一般用于长寿命高可靠的应用。
作为动力源，很可能需要调整速度。交流异步电动机的转速基本由三相交流电频率决定。
异步电机的转子并无外部供电。定子上的三相交流电产生旋转磁场，在转子线圈中产生电流，该电流在转子线圈中产生相反的磁场，推动转子旋转。
转子与旋转磁场必然存在速度差，否则转自中将无电流。负荷越重，速度差越大。速度差异的比例叫做“转差率”。
功率电机中，一般转差率都较小，因此转速基本靠三相交流电的频率（角速度）决定。
改变三相交流电频率的装置，叫做“变频器”。能够用于三相异步电机的调速。
早期用变频发电机来实现。随着功率半导体的发展，GTO、MOS管、IGBT等功率器件用于变频器的输出斩波控制，体积重量稳定性都有了很大程度的提高。
矢量变频技术的出现，使交流调速获得了与直流调速同样优良的静态、动态性能。80年代中期开始发展的直接转矩控制理论，简化了结构，便于全数字化实现
左：大功率立柜式变频器
右：中小功率变频器
变频器的原理
三相交流电先被整流成直流电。再经过三相斩波（六相桥电路）逆变成三相交流功率输出。
由SPWM调制器产生不同频率的正弦脉宽调制波形，控制斩波电路工作。
斩波器只能输出有/无，而不能输出模拟电压值。按照正弦规律占空比输出电压比例(SPWM)。
决定定子线圈磁场的是电流而非电压，线圈的电感使电流不能突变，电流会按正弦规律变化。
三相错开120度，产生旋转磁场。
变频器与PLC的连接
PLC与变频器结合，能够很方便地根据现场情况及时自动的调整速度。
变频器具有以下三种调速方式：
手动调节。由面板上的电位器、按键人 工设定频率（转速）
外部IO选择速度。在变频器菜单内预置若干速度值，由外部IO选择速度。
通过通讯接口或现场总线，远程设置速度。
可以将一组PLC的输出端子接到变频器的速度选择端子上，通过输出组合来选择速度。这种方式最简单，用低端的PLC和变频器即可实现。缺点是速度切换是离散的，可选的速度数目有限。
高端的变频器一般都具有通讯接口或现场总线接口。对于同一厂家的PLC/变频器来说，通讯规约一般是相同的，而且PLC会具有相应专用的通讯指令。
对于不同厂家的系统，可以使用PLC的“无规约”通讯方式（自由通信方式），根据变频器的通讯协议，编制相应的通讯程序。
变频器与PLC、伺服系统
共同控制生产过程的例子
例：。
两者不是同一厂家的产品，查