【正文】 代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。在這時(shí)期， PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高， PLC 逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS 系統(tǒng)。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此 PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。當(dāng) PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。 存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。 如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等?？捎米髫?fù)載電源。 ： 允許以極快的速度對(duì)過(guò)程信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)。可使用仿真器（選件）對(duì)本機(jī)輸入信號(hào)進(jìn)行仿真，用于調(diào)試用戶程序。 ： 用于長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)后備。 變頻器 變頻器是把工頻電源 (50Hz 或 60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備。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。 （ 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(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)。以電壓型 pwm逆變器為例示出開關(guān)時(shí)間和電壓波形。 （ 3）驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路。 圖 變頻器主電路 變頻器調(diào)速基本原理 變頻調(diào)速是通過(guò)改變電機(jī)定子繞組供電的頻率來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的?？梢?jiàn)磁極對(duì)數(shù) p越多，轉(zhuǎn)速 N 越慢。 人機(jī)交互界面與西門子 smartline 人機(jī)交互界 面 HMI 是 Human Machine Interface 的縮寫，“人機(jī)接口”，也叫人機(jī)界面。根據(jù) HMI 的產(chǎn)品等級(jí)不同，處理器可分別選用 8位、 16位、 32位的處理器。如 POP－ HMI 小型人機(jī)界面 觸摸屏輸入的 HMI，顯示 屏尺寸為 ～ ，屬中級(jí)產(chǎn)品 基于平板 PC計(jì)算機(jī)的、多種通訊口的、高性能 HMI，顯示尺寸大于 ，屬高端產(chǎn)品 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 明確監(jiān)控任務(wù)要求，選擇適合的 HMI產(chǎn)品 在 PC 機(jī)上用畫面組態(tài)軟件編輯“工程文件” 測(cè)試并保存已編輯好的“工程文件” PC機(jī)連接 HMI 硬件，下載“工程文件”到 HMI中 連接 HMI 和工業(yè)控制器（如 PLC、儀表等），實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互 西門子 smartline 如今，人機(jī)界面已經(jīng)成為大多數(shù)工業(yè)機(jī)械設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)配置，尤其在使用小型機(jī)器和簡(jiǎn)單應(yīng)用時(shí)，成本成 了關(guān)鍵因素。STEP7Micro/WIN 軟件使用較簡(jiǎn)單， S7200 用戶程序用的邏輯處理、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、數(shù)學(xué)運(yùn)算、通信指令的編輯工具都已集成在軟件中；軟件也可用于程序的在線編輯、狀態(tài)監(jiān)視、變量強(qiáng)制等操作。 程序組織 程序結(jié)構(gòu)的組織是確定已有子程序、中斷程序的執(zhí)行次序。 STEP7Micro/WIN 對(duì)網(wǎng)絡(luò)有以下規(guī)定的格式要求。 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 PLC 監(jiān)控 工作模式 PLC 由 STOP(停止）和 RUN(運(yùn)行）兩種基本工作模式。 通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控 PLC 工作狀態(tài)時(shí)， CPU 模塊上的轉(zhuǎn)換開 關(guān)應(yīng)設(shè)為“ TERM”或“ RUN”模式。 （ 1） 程序編輯器監(jiān)控 選擇主菜單“調(diào)試”上的“使用執(zhí)行狀態(tài)”選項(xiàng)，單擊工具條中的“程序狀態(tài)監(jiān)控”快捷按鈕或選擇主菜單命令“調(diào)試”→“程序狀態(tài)”，可在程序編輯器中監(jiān)控 PLC 的實(shí)際執(zhí)行狀態(tài)。 在狀態(tài)圖監(jiān)控頁(yè)面的“地址”欄輸入需要監(jiān)控的操作數(shù)（信號(hào)）地址，并右擊相應(yīng)的單元格，進(jìn)行信號(hào)地質(zhì)的插入、刪除等操作。 wincc flexible 組態(tài)軟件 WinCC flexible 是一種前瞻性的面向機(jī)器的自動(dòng)化概念的 HMI 軟件，它具有舒適而高2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 17 效的設(shè)計(jì)。 在 WinCC flexible 中創(chuàng)建新項(xiàng)目或打開現(xiàn)有項(xiàng)目時(shí)， WinCC flexible 環(huán)境將在您的編程計(jì)算機(jī)的屏幕上打開?；蛘呤褂谩半x散量報(bào)警”編輯器組態(tài)報(bào)警。例如，這會(huì)涉及到批量數(shù)據(jù)的處理、自動(dòng)傳送、甚至是運(yùn)動(dòng)路徑的智能組態(tài)問(wèn)題。在運(yùn)行系統(tǒng)中，您可以在過(guò)程模式下執(zhí)行項(xiàng)目。首先通過(guò)設(shè)置給定輸入給 PLC，再通過(guò) PLC 控制變頻器，再經(jīng)由變頻器來(lái)控制電機(jī)，隨后將電機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋給 PLC，經(jīng)比較后輸出給變頻器從而實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差調(diào)速。 中斷程序：調(diào)用 PID 指令進(jìn)行運(yùn)算以及數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換。計(jì)算機(jī)在周期性地采樣并離散化后進(jìn)行 PID 運(yùn)算，算法如下： Mn=Kc*（ SPnPVn） +Kc*（ Ts/Ti） *（ SPnPVn） +Mx+Kc*（ Td/Ts） *（ PVn1PVn） （ ） 比例項(xiàng) Kc*（ SPnPVn）：能及時(shí)地產(chǎn)生與偏差（ SPnPVn）成正比的調(diào)節(jié)作用，比例系數(shù)Kc 越大，比例調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定精度越高，但 Kc 過(guò)大會(huì)使系統(tǒng)的輸出量振蕩加劇，穩(wěn)定性降低。微分時(shí)間常數(shù) Td 增大時(shí)，超調(diào)量減少，動(dòng)態(tài)性能得到改善，但 Td 過(guò)大，系統(tǒng)輸出量在接近穩(wěn) 態(tài)時(shí)可能上升緩慢。速度的測(cè)量可以通過(guò)光電編碼器和 PLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)速的單位為 min/r 。目前，應(yīng)用最多的還是工程整定法：如經(jīng)驗(yàn)法、衰減曲線法、臨界比例帶 法和反應(yīng)曲線法 。 然后減小積分時(shí)間，加大積分作用，并相應(yīng)調(diào)整比例系數(shù)，反復(fù)試湊至得到較滿意的響應(yīng)，確定比例和積分的參數(shù)。 為滿足設(shè)計(jì)的要求，需要對(duì)變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，設(shè)定如下 參數(shù)號(hào) 名稱 設(shè)置 功能 P700 選擇命令源 2 由端子排輸入 P701 數(shù)字輸入 0的功能 0 禁止數(shù)字輸入 P702 數(shù)字輸入 1的功能 1 ON/OFF1（接通正轉(zhuǎn)） P703 數(shù)字輸入 2的功能 2 ON/OFF1（接通反轉(zhuǎn)） P1000 選擇頻率設(shè)定值的來(lái)源 2 模擬量 設(shè)定值 表 變頻器參數(shù)設(shè)置 硬件連接圖 角度給定 角度換算模塊 變 頻 器 電機(jī) 編 碼 器 實(shí)際轉(zhuǎn)角 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 24 圖 外部電路連接圖 PLC 程序 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)采用開環(huán)控制方式來(lái)控制電機(jī)的調(diào)速，在編寫程序的時(shí)候可以分為兩個(gè)部分：主程序和子程序。 為了計(jì)算方便，本次設(shè)計(jì)采用的是 60r/min 的電機(jī)轉(zhuǎn)速，即電動(dòng)機(jī)每秒轉(zhuǎn)動(dòng) 1轉(zhuǎn)。 程序地址分配 地址 說(shuō)明 VD200 目標(biāo)角度設(shè)定存放地址 VD216 當(dāng)前實(shí)際角度存放地址 運(yùn)行結(jié)果 本次設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正傳反轉(zhuǎn)角度控制，轉(zhuǎn)角控制范圍在 360~360 度之間 圖 角度控制結(jié)果趨勢(shì)圖 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 第五章 WINCC Flexible 人機(jī)界面設(shè)計(jì) 略 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 27 第六章 總結(jié) 略 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 28 參 考 文 獻(xiàn) [1]王樹青，戴連奎，于玲，過(guò)程控制工程，第二版 化學(xué)工業(yè)出版社， 2020： 4458 [2]龔仲華， S7200 系列 PLC 應(yīng)用技術(shù)，人民郵電出版社， 2020： 122137 [3]甄立東，西門子 wincc V7，機(jī)械工業(yè)出版社， 2020； 84108 [4]wincc flexible 程序自述文件， 2020； 210 [5]張萬(wàn)忠，劉明芹 .電器與 PLC控制技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社， 2020； 77220 [6]SIEMENS 公司 .S7200 系統(tǒng)手冊(cè) (中 文版 )，西門子自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)； [7]SIEMENS 公司 .G120 通用型變頻器手冊(cè)，西門子自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)； [8]武紅軍，張萬(wàn)忠，可編程控制器入門與應(yīng)用實(shí)例（ S7200 系列），中國(guó)電力出版社， 2020；192210 [9]薛迎成， PLC 與觸摸屏控制技術(shù)，中國(guó)電力出版社， 2020； 7985 [10]C. Schander,“ Adaptive speed identification for vector control of induction motors without rotational transducers,” in IEEEIAS Rec， 1989； 493 499. 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 29 致 謝 略 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 30 附 錄 附錄 1: 轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)程序 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 31 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 32 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 33 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 34 附錄 2：轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng)程序 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 35 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 36 附錄 3：外文文獻(xiàn)翻譯 Frequency Variation Speed Control 1 The Popularity and Prospect of Frequency Variation Speed Control The electrical machinery exchange frequency conversion velocity modulation technology is the electricity saving, the improvement technical process improves the product quality and the improvement environment, the impetus technology advancement one main method now The frequency conversion velocity modulation by its outstanding velocity modulation and the braking quality, the high efficiency, the high power factor and the electricity saving effect, the widespread applicable scope and other many merits by the domestic grandfather was thought most has the development future velocity modulation way. The electrical transmission control system usually by the electric motor, the control device and the information installs 3 parts to be 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 37 posed, the electrical transmission relates uses the electric motor by to save the electrical energy and to control the machinery reasonably the operating condition, the realization electrical energy mechanical energy transformation, achieves, the high production, the low consumption goal high quality. The electrical transmission divides into does not modulate velocity and modulates velocity two big kinds, the velocity modulation is divided the exchange to modulate velocity and to direct current modulates velocity two ways. The variable sp