液晶键盘和变频器的通信协议 一、键盘有键按下时键盘以实时方式给控制板发送键盘信息码。各键盘编码如下： PRG键:0x01 上升键:0x02 SET键:0x04 方向键:0x08 下降键:0x10 移位键:0x20 运行键:0x40 停止键:0x80 二、变频器上传参数格式为: （高字节在前） 字头(2) 地址码(2) 参数值(2) 数据格式(2) 显示模式(1)校验码(1) 字头(2):固定为0XFF,0XFF 地址码(2): 高字节表示1:P1参数区2:P2参数区3:P3参数区4:P4参数区5:P5参数区 6:P6参数区7:P7参数区8:P8参数区9:P9参数区10:PA参数区 11:PB参数区12:PC参数区13:PD参数区 低字节表示各参数区内功能码 参数值(2): 需要显示的数值(包括参数值,输出频率,电压,电流,故障信号),高字节是数据的高位, 低字节是数据的低位 数据格式(2):在显示功能码和参数时数据格式定义为： 低字节:bit0~bit1 位表示小数点位置: 0无小数点;1小数点在第一位;2小数点在第二位 bit2~bit7 位表示单位:0无单位;1电流A;2频率Hz 3电压V;4秒S 5百分号％;6千瓦; 7 赫兹／秒;8分钟;9日期 高字节:bit0~bit2 位表示闪烁位:000:不闪烁001:第一位闪烁010:第二位闪烁 011: 第三位闪烁100: 第四位闪烁101: 第五位闪烁111:全部闪烁 bit3 : 0:运行1:停机b it4 0:正转1:反转b it5 0:点动1:无点动 在显示其它模式下数据格式定义为： 在停机状态下: 低字节:bit0~bit1 位表示小数点位置: 0无小数点;1小数点在第一位;2小数点在第二位 bit2~bit7 位表示单位:0目标频率;1母线电压;2输入端子状态; 3输出端子状态; 4 PID设定量; 5 PID反馈量;6模拟量1;7 模拟量2 在运行状态下: 低字节:bit0~bit1 位表示小数点位置: 0无小数点;1小数点在第一位;2小数点在第二位 bit2~bit7 位表示单位:0目标频率;1母线电压;2输入端子状态; 3输出端子状态; 4 PID设定量; 5 PID反馈量;6模拟量1;7 模拟量2 显示模式(1): bit0~bit3 位表示显示状态: 0000:停机状态0001:运行状态0010: 0011:显示功能码状态 0100:显示参数状态0101:频率微调状态0110:故障显示状态
《自动控制原理》 实验报告 姓名： 学号： 专业： 班级： 时段： 成绩： 工学院自动化系
实验一 典型环节的 MATLAB仿真 一、实验目的 1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。 2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。 3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、实验原理 1．比例环节的传递函数为 K R K R R R Z Z s G200 , 100 2 ) ( 2 1 1 2 1 2= = - = - = - = 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-3所示。 三、实验内容 按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK仿真模型，观察并记录其单位阶跃响应波形。 ①比例环节1 ) ( 1 = s G和2 ) ( 1 = s G； ②惯性环节 1 1 ) ( 1+ = s s G和 1 5.0 1 ) ( 2+ = s s G ③积分环节 s s G1 ) ( 1 = ④微分环节s s G= ) ( 1 ⑤比例+微分环节（PD）2 ) ( 1 + =s s G和1 ) ( 2 + =s s G ⑥比例+积分环节（PI） s s G1 1 ) ( 1 + =和s s G21 1 ) ( 2 + = 四、实验结果及分析 图1-3 比例环节的模拟电路及SIMULINK图形
① 仿真模型及波形图1)(1=s G 和2)(1=s G ② 仿真模型及波形图11)(1+= s s G 和1 5.01)(2+=s s G 11)(1+= s s G 1 5.01 )(2+=s s G ③ 积分环节s s G 1)(1= ④ 微分环节
台达变频器通讯协议（ASCII模式）1．基本资料格式 注释：（1）资料位按每字节计算。 （2）STX：起始字符“3A”，ADD H：数据地址高位，ADD L：数据地址低位，FUN H：功能码高位，FUN L：功能码低位，DT H：数据位高位，DT L 数据位低 位，LRC H：检查码高位，LRC L：检查码低位，END H：结束码高位，END L： 结束码低位。 （3）通讯地址：00H：对所有驱动器广播，01H：对01地址驱动器广播，0FH：对15地址驱动器广播。 功能码与资料内容：03H：读出资料内容，06H：写一笔资料至寄存器，06H： 回路侦测，10H：写入多笔资料至寄存器。 2．读寄存器内容： 例：对01H读出两个连续于寄存器内的资料内容如下表示： 变频器应答： 3．写一笔资料至寄存器。对驱动器地址01H写入6000（1770H）至驱动器内部0100H 变频器应答： 4．通讯回路测试，驱动器将所受资料原封不动送回给主控设备。
变频器应答： 5．参数字地址定义： （1）对驱动器的命令：2000H BIT0~1：00 无功能，01 停止，10 启动，11 JOG启动 BIT2~3：保留 BIT4~5：00 无功能，01 正方向指令，10 反方向指令，11 改变方向指令 BIT6~7：00 第一段加减速，01 第二段加减速，10 第三段加减速，11 第四段加减速BIT8~11：0000 主速，0001 第一加减速，0010第二段加减速，0011 第三段加减速0100第四段加减速，0101 第五段加减速，0110 第六段加减速，0111 第七段加减速1000 第八段加减速，1001 第九段加减速，1010第十段加减速，1011第十一段加减速1100 第十二段加减速1101第十三段加减速1110第十四段加减速11第十五段加减速 BIT12：选择BIT6~11功能 BIT13~15 保留 （2）对频率的命令：2001H 6．VFD的通讯参数设置。 09—00：通讯地址01H~254H 09—01：通讯传输速度：00 波特率4800，01波特率9600，02 波特率19200，03 波特率38400 09—02：传输超时错误处理00 警告并继续运转，01 警告并减速停车02 警告并自由停车03 不警告并继续运转 09—03：传输超时检出 09—04：通讯资料格式00：7，N，2 01：7，E，1 02：7，0，1 03：8，N，2 04：8，E，1 05：8，O，1
控制器与变频器之间的通讯协议 1、通讯波特率9,600bps，通讯数据格式：8位数据位，无奇偶校验位。 控制器作为主机，先发送命令数据；变频器作为从机，再应答。 2、协议数据包格式 注意：除去数据包帧头(7EH)和数据包帧尾(0DH)，其他数据都要转换为ASCII码。 3、协议格式解释： (1)、数据包帧头：7EH (2)、从机地址 数据含义：变频器为从机，变频器的本机地址即为从机地址。 本系统控制器定义变频器从机地址为02H。 发送方式：将从机地址的高4位和低4位拆分并转换为ASCII 码，先高后低发送。例如：从机地址为02H，则先发送“0”=30H，再发送“2”=32H。其他字节的发送方式与此一致。 (3)、状态代码 数据含义：从机变频器的状态代码。即参数设定状态、运行状态、
停车状态和故障状态。 发送方式：将工作状态的高4位和低4位拆分并转换为ASCII 码，先高后低发送。 状态代码定义：01H = 变频器运行；02H = 变频器停车；03H = 变频器故障(其他定义为无效代码)。 (4)、命令代码 数据含义：控制器发送命令代码，对从机进行响应操作。 发送方式：将命令代码的高4位和低4位拆分并转换为ASCII 码，先高后低发送。 命令代码定义：06H = 读取监视参数；09H = 主机给定频率设定；04H = 读取变频器的功能代码内容。(其他定义为无效代码)。(5)、数据地址 数据含义：变频器的功能代码地址编号。 发送方式：将命令代码的高4位和低4位拆分并转换为ASCII 码，先高后低发送。 (6)、数据信息 数据含义：数据信息的定义。无小数点，实际数据有几位小数见代码说明，若功能代码内容为10.00，发送的数据为1000，转换成16进制为03E8H。 发送方式：先发送高字节，再发低字节。将数据信息双字节的高4位和低4位拆分并转换为ASCII码，先高后低发送。例如发送16进制的03E8H，则依次发送30H，33H，45H，38H。
Modbus通讯协议格式 （一）通讯协议两种方式 RTU模式：每个 8bit资料由两个 4bit十六进制字元组成，如： 64H （十六进制）。 ASCII模式：每个 8bit资料由两个ASCII字元组成，如：64H（十六进制）以 ASCII 码表示, 包含6（36H）和4（34H）。 1.起始位 ◆静音：表示50ms时间以上无串口中断 ◆STX：起始位“：”（3AH） 2.数据格式 ◆ADDR：通讯位置（8bit） 00：MODBUS广播方式 01～250：变频器地址 【注】ADDR=00时，无返回数据； ADDR≠00且与变频器地址一致时有响应。 ◆CMD：命令码（8bit） 01：读取功能码数据 02：更改功能码 03：写命令控制变频器状态 04：读取当前变频器状态 05：串口设定频率 ◆LEN：资料长度，指D（n-1）～D（0）的长度，长度设定：每8bit为单位长度。 ◆DATA：资料内容，D(n-1)～D(0)。 3.校验位 ◆CRC：侦误值 RTU模式，采用CRC（cyclical Redundancy Check）侦误值。下列以C语言产生CRC 值，此函数需要两个参数：
unsigned char data←指信息缓冲区的指标 unsigned char length←指信息缓冲区的位元组数目 此函数将传回unsigned integer型态之CRC值。 unsigned int crc_chk(unsigned char data,unsigned char length) { int j; unsigned int reg_crc=0xffff; while(length--) { reg_crc^=*data++; for(j=0;j<8;j++) { if(reg_crc&0x01) reg_crc=(reg_crc>>1)^0xa001; else reg_crc=reg_crc>>1; } } return reg_crc; } ◆LRC：侦误值 ASCII模式，采用LRC（Longitudinal Redundancy Check）侦误值。LRC侦误值乃是将ADDR至最后一个数据内容加总。得到结果以256单位，超出部分去除然后计算二次反补后得到结果即为LRC侦误值，如：更改功能码P003为30.00Hz DATA数据说明： “03”为功能参数P003，主频率，设置范围0.00～400.00Hz； “0B B8”为设置参数值3000（既30.00Hz）的十六进制数值。 LRC值计算：01H + 03H + 03H + 03H + 0BH + B8H = CDH
第一章第二章 一、单项选择题 1、适合应用传递函数描述的系统是 ( ) 。 （分数：1分） A. 单输入，单输出的线性定常系统 B. 单输入，单输出的线性时变系统 C. 单输入，单输出的定常系统 D. 非线性系统 正确答案：A 2、 采用负反馈形式连接后，则 ( )。 （分数：1分） A. 一定能使闭环系统稳定 B. 系统动态性能一定会提高 C. 一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除 D. 需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能 正确答案：D 3、若某负反馈控制系统的开环传递函数为 ，则该系统的闭环特征方程为 ( ) 。 （分数：1分） A. s(s+1)=0 B. s(s+1)+5=0 C. s(s+1)+1=0 D. 与是否为单位反馈系统有关 正确答案：B 4、关于传递函数，错误的说法是 ( ) 。 （分数：1分） A. 传递函数只适用于线性定常系统； B. 传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响； C. 传递函数一般是为复变量s的真分式； D. 闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性 正确答案：B 5、
非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为 ( )。 （分数：1分） A. E(S)=R(S)*G(S) B. E(S)=R(S)*G(S)*H(S) C. E(S)=R(S)*G(S)-H(S) D. E(S)=R(S)-G(S)H(S) 正确答案：D 6、梅逊公式主要用来（） 。 （分数：1分） A. 判断稳定性 B. 计算输入误差 C. 求系统的传递函数 D. 求系统的根轨迹 正确答案：C 7、信号流图中，在支路上标明的是（） 。 （分数：1分） A. 输入 B. 引出点 C. 比较点 D. 传递函数 正确答案：D 8、 已知 ，其原函数的终值 （）。 （分数：1分） A. 0 B. ∞
变频器与上位机的通讯：浅述RS485通讯协议 引言:当上位机与变频器构成控制系统时，上位机和变频器可以通过特定的通讯协议实现数据交换，这样上位机就可以随时控制每一台变频器的工作状况，并及时做出响应。本文介绍一下一种常用的上位机和变频器通讯协议RS485通讯协议 1、概述 本文专门介绍一种变频器的RS485通讯接口，用户可通过PC/PLC实现集中监控（设定变频器参数和读取、控制变频器的工作状态），以适应特定的使用要求。 1.1协议内容 该串行通讯协议定义了串行通讯中传输的信息内容及使用格式。其中包括：主机轮询（或广播）格式：主机的编码方法，内容包括：要求动作的功能代码，传输数据和错误校验等。从机的响应也是采用相同的结构，内容包括：动作确认，返回数据和错误校验等。如果从机在接收信息时发生错误，或不能完成主机要求的动作，它将组织一个故障信息作为响应反馈给主机。 1.2应用方式： （1）变频器接入具备RS485总线的“单主多从”PC/PLC控制网。（2）变频器接入具备RS485/RS232（转换接口）的“点对点”方式的PC/PLC监控后台。 2、总线结构及协议说明 2.1总线结构
（1）接口方式 RS485（RS232可选，但需自备电平转换附件） (2) 传输方式 异步串行、半双工传输方式。在同一时刻主机和从机只能有一个发送数据，而另一个只能接收数据。数据在串行异步通讯过程中，是以报文的形式，一帧一帧发送。 （3）拓扑方式 单主站系统，最多32个站，其中一个站为主机、31个站为从机。从机地址设定范围为0~30,31（1FH)为广播通讯地址。网络中的从机地址必须是唯一的。点对点方式实际是作为单主多从拓扑方式的一个应用特例，即只有一个从机的情况。 2.2协议说明 此种变频器的通讯协议是一种串行的主从通讯协议，网络中只有一台设备（主机）能够建立协议（称为“查询/命令”)。其它设备（从机）只能通过提供数据响应主机的查询/命令，或根据主机的命令/查询做出响应的动作。主机在此处指个人计算机（PC）、工控机和可编程控制器（PLC）等，从机指的是变频器。主机既能对某个从机单独访问，又能对所有的从机发布广播消息。对于单独访问的主机查询/命令，从机都要返回一个信息（响应）；对于单独访问的主机查询/命令，从机都要返回一个信息（称为响应）；对于主机发出的广播信息，从机无需反馈响应给主机。 注意：和RS485通讯有关的参数的设定。
本文研究的是触摸屏通过MODBUS RTU通讯协议与变频器通讯实现变频器的控制。触摸屏采用威纶通TK6070IP,变频器用汇川MD380通用系列。通过触摸屏编程软件，编辑控制画面实现变频器的启动、停止、速度调节、多段速速度设置，通过宏指令实现工程值与实际值的转换。 一、MODBUS RTU 简介： 为了在自动化系统之间、自动化系统和所连接的分散的现场设备之间进行信息交换，如今串行现场总线被主要用作通讯系统。成千上万的应用已经强烈地证明了通过使用现场总线技术，可以节省多至40％的接线、调试及维护的费用。仅仅使用两根电线就可以传送现场设备的所有相关信息，比如输入和输出数据、参数、诊断数据。过去使用的现场总线往往是制造商的特定现场总线，并且同其它现场总线不兼容。如今使用的现场总线几乎是完全公开和标准化的。这就意味者用户可以以最合理的价格选择最好的产品，而不用依赖于每个独立的制造商。Modbus RTU是一种国际的、开放的现场总线标准。作为一种很容易实现的现场总线协议，在全世界范围内，Modbus得到了成功的应用。应用领域包括生产过程中的自动化、过程控制和楼宇自控。MODBUS RTU通讯协议的报文如图1。 图1 MODBUS RTU 通讯协议的报文功能码如下： 01H 读取线圈状态。从执行机构上读取线圈（单个位）的内容； 02H 读取离散量输入。从执行机构上读取离散量输入（多个位）的内容； 03H 读取保持寄存器。从执行机构上读取保持寄存器（16位字）的内容； 04H 读取输入寄存器。从执行机构上读取输入寄存器（16位字）的内容； 05H 强置单线圈。写数据到执行机构的线圈（单个位）为“通”（“1”）或 “断”（“0”）； 06H 预置单寄存器。写数据到执行机构的单个保持寄存器（16位字）； 0FH 强置多线圈。写数据到执行机构的几个连续线圈（单个位）为“通”（“1”） 或“断”（“0”）； 10H 预置多寄存器。写数据到执行机构的几个连续的保持寄存器（16位字）。 二、威纶通编程软件介绍： EB8000软件中MODBUS协议的设备类型为0x、1x、3x、4x、5x、6x，还有3x_bit，4x_bit，6x_bit，0x_multi_coils等，下面分别说明这些设备类型在MODBUS协议中支持哪些功能码。0x：是一个可读可写的设备类型，相当于操作PLC的输出点。该设备类型读取位状态的时候，发出的功能码是01H，写位状态的时候发出的功能码是05H。写多个寄存器时发出的功能码是0fH。 1x：是一个只读的设备类型，相当于读取PLC的输入点。读取位状态的时候发出的功能码为02H。 3x：是一个只读的设备类型，相当于读取PLC的模拟量。读数据的时候，发出的功能码是04H。 4x：是一个可读可写的设备类型，相当于操作PLC的数据寄存器。当读取数据的时候，发出的功能码是03H，当写数据的时候发出的功能码时10H，可写多个寄存器的数据。
注释：（1）资料位按每字节计算。 （2）STX起始字符“ 3A” , ADDH:数据地址高位，ADD L:数据地址低位， FUN H功能码高位，FUN L:功能码低位，DT H:数据位高位，DT L数据位低位， LRCH:检查码高位，LRCL:检查码低位，ENDH:结束码高位，ENDL：结束码低位。 （3）通讯地址：00H对所有驱动器广播，01H:对01地址驱动器广播，OFH 对15地址驱动器广播。 功能码与资料内容：03H:读出资料内容，06H:写一笔资料至寄存器，06H: 回路侦测， 10H :写入多笔资料至寄存器。 2.读寄存器内容： 例：对01H读出两个连续于寄存器内的资料内容如下表示: 变频器应答: 3.写一笔资料至寄存器。对驱动器地址01H写入6000 （1770H至驱动器内部0100H 变频器应答:
变频器应答: 5. 参数字地址定义： (1)对驱动器的命令：2000H BIT0~1: 00无功能，01停止，10启动，11 JOG启动 BIT2~3 :保留 BIT4~5: 00无功能，01正方向指令，10反方向指令，11改变方向指令 BIT6~7: 00第一段加减速，01第二段加减速，10第三段加减速，11第四段加减速 BIT8~11: 0000主速，0001第一加减速，0010第二段加减速，0011第三段加减速0100第四段加减速，0101第五段加减速，0110第六段加减速，0111第七段加减速1000第八段加减速，1001第九段加减速，1010第十段加减速，1011第^一段加减速1100第十二段加减速1101第十三段加减速1110第十四段加减速11第十五段加减速 BIT12 :选择BIT6~11 功能 BIT13~15 保留 (2)对频率的命令：2001H 6. VFD勺通讯参数设置。 09—00:通讯地址01H~254H 09—01:通讯传输速度：00波特率4800, 01波特率9600, 02波特率19200, 03波特率38400 09—02:传输超时错误处理00警告并继续运转，01警告并减速停车02警告并自由 停车03不警告并继续运转 09—03:传输超时检出
第1章 习 题 1-1 日常生活中存在许多控制系统，其中洗衣机的控制是属于开环控制还是闭环控制？卫生间抽水马桶水箱蓄水量的控制是开环控制还是闭环控制？ 解：洗衣机的洗衣过程属于开环控制，抽水马桶的蓄水控制属于闭环控制。 1-2 用方块图表示驾驶员沿给定路线行驶时观察道路正确驾驶的反馈过程。 解：驾驶过程方块图如图 所示。 图 驾驶过程方块图 1-3自动热水器系统的工作原理如图T1.1所示。水箱中的水位有冷水入口调节阀保证，温度由加热器维持。试分析水位和温度控制系统的工作原理，并以热水出口流量的变化为扰动，画出温度控制系统的原理方块图。 图T1.1 习题1-3图 解：水位控制：输入量为预定的希望水位,设为H r, 被控量为水箱实际水位,设为H。当H=H r时，浮子保持一定位置，冷水调节阀保持一定开度，进水量=出水量，水位保持在希望水位上。当出水量增加时，实际水位下降，浮子下沉，冷水入口调节阀开大，进水量增加，水位上升直到H=H r。同理，当出水量减少时，实际水位上升，浮子上升，冷水入口调节阀关小，进水量减少，水位下降直到H=H r。 温度控制：在热水电加热器系统中，输入量为预定的希望温度（给定值），设为T r，被控量（输出量）为水箱实际水温，设为，控制对象为水箱。扰动信号主要是由于放出热水并注入冷水而产生的降温作用。当T=T r时，温控开关断开，电加热器不工作，此时水箱中水温保持在希望水温上。当使用热水时，由于扰动作用使实际水温下降，测温元件感受T 德力西变频器RS485通讯协议 德力西变频器RS485通讯协议一．德力西变频器通讯协议简介德力西变频器有两种通讯协议一种为国际上通用的标准MODBUS协议。 另一种为德力西公司自己开发的类MODBUS ASCII格式协议。 而在德力西变频器系列中，只有9200系列RTU程序支持标准MODBUS协议（只支持功能码06和03），9100-SC系列只支持标准MODBUS ASCII协议（不支持标准MODBUS RTU协议，只支持功能码06和03），其他系列皆不支持标准MODBUS协议，只支持德力西公司自己开发的类MODBUS ASCII格式协议。 二．德力西变频器标准MODBUS协议说明1.RS-485串行通讯端子定义如下SG+信号正端SG-信号负端使用RS-485串行通讯前，必须先用键盘设置变频器的“运行方式”、“波特率”、“数据格式”及“通讯地址”。 P00.00运行控制方式选择0:键盘运行1:端子运行2:RS-485运行3:由多功能端子选择P04.28波特率选择 0:1200bps1:2400bps2:3800bps3:9600bps4:19200bps5:38400bps P04.29数据格式0:MODBUS ASCII模式《N,7,2》1:MODBUS ASCII模式《E,7,1》2:MODBUS ASCII模式《O,7,1》3:MODBUS RTU模式《N,8,2》4:MODBUS RTU模式《E,8,1》5:MODBUS RTU模式《O,8,1》P04.30本机号码1～312.标准MODBUS通讯格式说明2.1ASCII模式STX起始字元（1个ASCII码3AH）ADR从机（变频器）地址变频器的地址范围为（1-31）,A必须存在。 1.在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯 变换值比，定义为线性定常系统的传递函数。传递函数表达了系统内在特性，只与系统的结构、参数有关，而与输入量或输入函数的形式无关。 2.一个一般控制系统由若干个典型环节构成，常用的典型环节有比例环节、惯 性环节、积分环节、微分环节、振荡环节和延迟环节等。 3.构成方框图的基本符号有四种，即信号线、比较点、方框和引出点。 4.环节串联后总的传递函数等于各个环节传递函数的乘积。环节并联后总的传 递函数是所有并联环节传递函数的代数和。 5.在使用梅森增益公式时，注意增益公式只能用在输入节点和输出节点之间。 6.上升时间tr、峰值时间tp和调整时间ts反应系统的快速性；而最大超调量 Mp和振荡次数则反应系统的平稳性。 7.稳定性是控制系统的重要性能，使系统正常工作的首要条件。控制理论用于 判别一个线性定常系统是否稳定提供了多种稳定判据有：代数判据（Routh 与Hurwitz判据）和Nyquist稳定判据。 8.系统稳定的充分必要条件是系统特征根的实部均小于零，或系统的特征根均 在跟平面的左半平面。 9.稳态误差与系统输入信号r(t)的形式有关，与系统的结构及参数有关。 10.系统只有在稳定的条件下计算稳态误差才有意义，所以应先判别系统的稳定 性。 11.Kp的大小反映了系统在阶跃输入下消除误差的能力，Kp越大，稳态误差越 小; Kv的大小反映了系统跟踪斜坡输入信号的能力，Kv越大，系统稳态误差越小； Ka的大小反映了系统跟踪加速度输入信号的能力，Ka越大，系统跟踪精度越高 12.扰动信号作用下产生的稳态误差essn除了与扰动信号的形式有关外，还与扰 动作用点之前（扰动点与误差点之间）的传递函数的结构及参数有关，但与扰动作用点之后的传递函数无关。 13.超调量仅与阻尼比ξ有关，ξ越大，Mp则越小，相应的平稳性越好。反之， 第二部分古典控制理论基础习题详解 一 概述 2-1-1 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。 【解】： 控制系统优点缺点 开环控制简单、造价低、调节速度快调节精度差、无抗多因素干扰能力闭环控制抗多因素干扰能力强、调节精度高结构较复杂、造价较高 2-1-2试列举几个日常生活中的开环和闭环控制系统的例子，并说明其工作原理。 【解】： 开环控制——半自动、全自动洗衣机的洗衣过程。 工作原理：被控制量为衣服的干净度。洗衣人先观察衣服的脏污程度，根据自己的经验，设定洗涤、漂洗时间，洗衣机按照设定程序完成洗涤漂洗任务。系统输出量（即衣服的干净度）的信息没有通过任何装置反馈到输入端，对系统的控制不起作用，因此为开环控制。 闭环控制——卫生间蓄水箱的蓄水量控制系统和空调、冰箱的温度控制系统。 工作原理：以卫生间蓄水箱蓄水量控制为例，系统的被控制量（输出量）为蓄水箱水位（反应蓄水量）。水位由浮子测量，并通过杠杆作用于供水阀门（即反馈至输入端），控制供水量，形成闭环控制。当水位达到蓄水量上限高度时，阀门全关（按要求事先设计好杠杆比例），系统处于平衡状态。一旦用水，水位降低，浮子随之下沉，通过杠杆打开供水阀门，下沉越深，阀门开度越大，供水量越大，直到水位升至蓄水量上限高度，阀门全关，系统再次处于平衡状态。 2-1-3 试判断下列微分方程所描述的系统属何种类型（线性、非线性；定常、时变）。 【解】： （1）线性定常系统；（2）线性时变系统；（3）非线性定常系统；（4）线性定常系统。 1 2 2-1-4 根据题2-1-1图所示的电动机速度控制系统工作原理图： （1）将a ，b 与c ，d 用线连接成负反馈系统； （2）画出系统方框图。 【解】： （1）a -d 连接，b -c 连接。 （2）系统方框图 题2-1-4解图 抽头移动，电动机获得一个正电压，通过齿轮减速器传递，使阀门打开，从而增加入水流量使水位上升，当水位回到给定值时，电动机的输入电压又会回到零，系统重新达到平衡状态。反之易然。 题2-1-5解图 第七章 RS485 通讯7.1介绍 该手册详述了变频器和PC、FA计算机（工控机）之间以RS485方式通讯的安装和操作。 变频器版本5.0C以上可以选择两种通讯方式。一个是LG变频器专用协议另外是MODBUS-RTU方式。（参数I/O组50→ 0：专用，7：MODBUS） ※版本5.0C以下→只是LG专用方式 7.1.1 特征 在工厂自动化中，可很容易应用于用户程序中。 可以用计算机监视与变更参数 7.1.2RS485标准界面 - 可以与所有电脑通讯 - 应用多站联接系统（multi-drop link system）, 可以联接32台变频器 - 内部噪声屏蔽 用户可以用所有类型的RS232-485转换器，但要求转换器具有内置‘自动RTS控制’功能。因为转换器规范由生产规定，请参照使用说明书中的详细介绍。 7.1.3设置与运行之前 设置运行前，必须阅读本说明书. 否则，会致伤或损坏其他设备. 7.2详述 7.3 设置 7.3.1 连接通讯线 - 连接RS485通讯线至变频器控制端子排的(S+),(S-). - 再次确认连接正确与否后, 接通变频器电源. - 如正确连接, 把相关通讯参数设置如下 - DriveView 运行时在 DriveView 上设置, 其他情况时在操作面板上设置. 运行组 [Drive mode] : 3(RS485) 运行组 [Freq. mode] : 5(RS485) I/O-46 [Inv. Number] :1-32 (多于一台变频器时，不要重复变频器号码) I/O-47 [Baud-rate] : 9,600 bps (出厂值) 0:1200, 1:2400, 2:4800, 3:9600, 4:19200 I/O-48 [Lost Mode] : 0 - No action (出厂值) I/O-49 [Time-Out] : 10 – 1.0sec (出厂值) I/O-50 [Comm.Prot] : 0 – LG 专用通讯协议,8bit data, No parity, 1 stop bit(版本5.0C 以下，出厂值) 7 - Modbus-RTU, 8bit data, No parity, 1 stop bit (版本5.0C 以上，出厂值) 7.3.2 系统配置 可以连接的变频器在32台以内 虽然通讯线的总长度可以达到 1200m. 但考虑稳定的通讯, 请限在 700m 以内. 所有控制信号线请用屏蔽线 Modbus是Modicon公司为其PLC与主机之间的通讯而发明的串行通讯协议。其物理层采用RS232、485等异步串行标准。由于其开放性而被大量的PLC及RTU厂家采用。Modbus通讯方式采用主从方式的查询－相应机制，只有主站发出查询时，从站才能给出响应，从站不能主动发送数据。主站可以向某一个从站发出查询，也可以向所有从站广播信息。从站只响应单独发给它的查询，而不响应广播消息。MODBUS 通讯协议有两种传送方式:RTU方式和ASCII方式。三菱700系列变频器能够从RS-485端子使用ModbusRTU通讯协议，进行通讯运行和参数设定。 对象： 1. 三菱PLC：FX2N+FX2N-485-BD 2. 三菱变频器：F700系列，A700系列。 两者之间通过网线连接，具体参照下图。 FX2N-485-BD与n台变频器的连接图 一．三菱变频器的设置 PLC与变频器之间进行通讯时，通讯规格必须在变频器中进行设定，每次参数初始化设定后，需复位变频器或通断变频器电源。 参数号名称设定值说明 Pr331 通讯站号 1 设定变频器站号为1 Pr332 通讯速度 96 设定通讯速度为9600bps Pr334 奇偶校验停止位长 2 偶校验，停止位长1位Pr539 通讯校验时间 9999 不进行通讯校验 Pr549 协议选择 1 ModbusRTU协议 Pr551 PU模式操作权选择 2 PU运行模式操作权作为PU接口 进行ModbusRTU协议通讯时，Pr551必须设置为2，Pr340设置为除0以外的值，Pr79设置为0或2或6。通过RS-485端子进行ModbusRTU协议通讯时，必须在NET网络模式下运行。 一．三菱PLC的设置 对通讯格式D8120进行设置 自动控制原理专业词汇中英文对照 中文 英文 自动控制 automatic control；cybernation 自动控制系统 automatic control system 自动控制理论 automatic control theory 经典控制理论 classical control theory 现代控制理论 modern control theory 智能控制理论 intelligent control theory 开环控制 open-loop control 闭环控制 closed-loop control 输入量 input 输出量 output 给定环节 given unit/element 比较环节 comparing unit/element 放大环节 amplifying unit/element 执行环节 actuating unit/element 控制环节 controlling unit/element 被控对象 (controlled) plant 反馈环节 feedback unit/element 控制器 controller 扰动/干扰 perturbance/disturbance 前向通道 forward channel 反馈通道 feedback channel 恒值控制系统 constant control system 随动控制系统 servo/drive control system 程序控制系统 programmed control system 连续控制系统 continuous control system 离散控制系统 discrete control system 线性控制系统 linear control system 非线性控制系统 nonlinear control system 定常/时不变控制系统 time-invariant control system 时变控制系统 time-variant control system 稳定性 stability 快速性 rapidity 准确性 accuracy 数学模型 mathematical model 微分方程 differential equation 11 通讯协议 CHE系列变频器，提供RS485通信接口，采用国际标准的ModBus通讯协议进行的主从通讯。用户可通过PC/PLC、控制上位机等实现集中控制（设定变频器控制命令、运行频率、相关功能码参数的修改，变频器工作状态及故障信息的监控等），以适应特定的应用要求。 11.1 协议内容 该Modbus串行通信协议定义了串行通信中异步传输的帧内容及使用格式。其中包括：主机轮询及广播帧、从机应答帧的格式；主机组织的帧内容包括：从机地址(或广播地址)、执行命令、数据和错误校验等。从机的响应也是采用相同的结构，内容包括：动作确认，返回数据和错误校验等。如果从机在接收帧时发生错误，或不能完成主机要求的动作，她将组织一个故障帧作为响应反馈给主机。 11.2 应用方式 CHE系列变频器接入具备RS232/RS485总线的“单主多从”控制网络。11.3 总线结构 (1)接口方式 RS485硬件接口 (2)传输方式 异步串行，半双工传输方式。在同一时刻主机和从机只能有一个发送数据而另一个接收数据。数据在串行异步通信过程中，是以报文的形式，一帧一帧发送。 (3)拓扑结构 单主机多从机系统。从机地址的设定范围为1～247，0为广播通信地址。网络中的每个从机的地址具有唯一性。这是保证ModBus串行通讯的基础。11.4 协议说明 CHE系列变频器通信协议是一种异步串行的主从ModBus通信协议，网络中只有一个设备（主机）能够建立协议（称为“查询/命令”）。其他设备（从机）只能通过提供数据响应主机的“查询/命令”，或根据主机的“查询/命令”做出相应的动作。主机在此是指个人计算机（PC），工业控制设备或可编程逻辑控制器（PLC）等，从机是指CHE系列变频器或其他的具有相同通讯协议的控制设备。主机既能对某个从机单独进行通信，也能对所有从机发布广播信息。对于单独访问的主机“查询/命令”，从机都要返回一个信息（称为响应），对于主机发出的广播信息，从机无需反馈响应信息给主机。 台达变频器通讯协议（ASCII模式） 1．基本资料格式STXADDHADDLFUNHFUNLDTHDTLLRCHLRCLENDHENDL 注释：（1）资料位按每字节计算。 （2）STX：起始字符“3A”，ADDH：数据地址高位，ADDL：数据地址低位，FUNH：功能码高位，FUNL：功能码低位，DTH：数据位高位，DTL数据位 低位，LRCH：检查码高位，LRCL：检查码低位，ENDH：结束码高位，ENDL： 结束码低位。 （3）通讯地址：00H：对所有驱动器广播，01H：对01地址驱动器广播，0FH： 对15地址驱动器广播。 功能码与资料内容：03H：读出资料内容，06H：写一笔资料至寄存器，06H： 回路侦测，10H：写入多笔资料至寄存器。 2．读寄存器内容： 例：对01H读出两个连续于寄存器内的资料内容如下表示： STXADDHADDLFUNHFUNLADDHADDLDTHDTLLRCH，LENDH，L ：010*********D7CRLF 变频器应答： STXADDHADDLFUNHFUNLCOUNTBEYTADDHADDLDTHDTH ：01030417700000 LRCH，LEND 71CR 3．写一笔资料至寄存器。对驱动器地址01H写入6000（1770H）至驱动器内部0100H STXADDHADDLFUNHFUNLADDHADDLDTHDTLLRCH，LENDH，L ：01060100177071CRLF 变频器应答： STXADDHADDLFUNHFUNLADDHADDLDTHDTLLRCH，LENDH，L ：01060100177071CRLF 4．通讯回路测试，驱动器将所受资料原封不动送回给主控设备。STXADDHADDLFUNHFUNL资料资料LRCH，LENDH，L ：01080000177070CRLF 1. A block diagram of a positive feedback system is shown below: Sketch the root loci when K* varies from 0 to +∞. 2. The open-loop transfer function of a servo control system is 1()()(51) G s H s s s =+, To improve the system’s performance, proportional controller K , PD controller K (0.8s+1) and feedback controller are used and are shown in the following block diagrams (a), (b) and (c), respectively. Sketch, for the three cases, the corresponding root loci when K varies from 0 to +∞. （a ） (b) (c) 3. The open-loop transfer function of a unity-feedback system is *2(3)()(2)(1050K s G s s s s s +=+++) , Sketch root loci when K* varies from 0 to +∞. 4. The open-loop transfer function of a unity feedback is *2(1)()(0.5)(1050) K s G s s s s s +=+++ Sketch the root loci when K* varies from 0 to +∞. 5. The open-loop transfer function of a unity feedback is *2 (10)()(1)(4)K s G s s s s +=++ Sketch the root loci when K* varies from 0 to +∞. 6. The open-loop transfer function of a control system is *2(1)()(2)(4K s G s s s s +=++) Sketch, for negative feedback and positive feedback cases, the root loci when K* varies from 0 to +∞ . 7. A block diagram of control system is shown below: 变频器与上位机的通讯（一）：浅述RS485通讯协议 引言:当上位机与变频器构成控制系统时，上位机和变频器可以通过特定的通讯协议实现数据交换，这样上位机就可以随时控制每一台变频器的工作状况，并及时做出响应。本文介绍一下一种常用的上位机和变频器通讯协议RS485通讯协议.以供同仁研讨，不当之处，请指正。 1、概述 本文专门介绍一种变频器的RS485通讯接口，用户可通过PC/PLC实现集中监控（设定变频器参数和读取、控制变频器的工作状态），以适应特定的使用要求。 1.1协议内容 该串行通讯协议定义了串行通讯中传输的信息内容及使用格式。其中包括：主机轮询（或广播）格式：主机的编码方法，内容包括：要求动作的功能代码，传输数据和错误校验等。从机的响应也是采用相同的结构，内容包括：动作确认，返回数据和错误校验等。如果从机在接收信息时发生错误，或不能完成主机要求的动作，它将组织一个故障信息作为响应反馈给主机。 1.2应用方式： （1）变频器接入具备RS485总线的“单主多从”PC/PLC控制网。 （2）变频器接入具备RS485/RS232（转换接口）的“点对点”方式的PC/PLC监控后台。 2、总线结构及协议说明 2.1总线结构 （1）接口方式 RS485（RS232可选，但需自备电平转换附件） (2) 传输方式 异步串行、半双工传输方式。在同一时刻主机和从机只能有一个发送数据，而另一个只能接收数据。数据在串行异步通讯过程中，是以报文的形式，一帧一帧发送。 （3）拓扑方式 单主站系统，最多32个站，其中一个站为主机、31个站为从机。从机地址设定范围为0~30,31（1FH)为广播通讯地址。网络中的从机地址必须是唯一的。点对点方式实际是作为单主多从拓扑方式的一个应用特例，即只有一个从机的情况。 2.2协议说明 此种变频器的通讯协议是一种串行的主从通讯协议，网络中只有一台设备（主机）能够建立协议（称为“查询/命令”)。其它设备（从机）只能通过提供数据响应主机的查询/命令，或根据主机的命令/查询做出响应的动作。主机在此处指个人计算机（PC）、工控机和可编程控制器（PLC）等，从机指的是变频器。主机既能对某个从机单独访问，又能对所有的从机发布广播消息。对于单独访问的主机查询/命令，从机都要返回一个信息（响应）；对于单独访问的主机查询/命令，从机都要返回一个信息（称为响应）；对于主机发出的广播信息，从机无需反馈响应给主机。德力西变频器RS485通讯协议
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