【正文】 代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。在這時期， PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高， PLC 逐漸進入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS 系統(tǒng)。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 PLC的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。當 PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(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器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(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)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 如計數(shù)、定位等功能模塊。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護設(shè)備等等。可用作負載電源。 ： 允許以極快的速度對過程信號的上升沿作出響應(yīng)?？墒褂梅抡嫫鳎ㄟx件）對本機輸入信號進行仿真，用于調(diào)試用戶程序。 ： 用于長時間數(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，以實現(xiàn)電機的變速運行的設(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 倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。以電壓型 pwm逆變器為例示出開關(guān)時間和電壓波形。 （ 3）驅(qū)動電路：驅(qū)動主電路器件的電路。 圖 變頻器主電路 變頻器調(diào)速基本原理 變頻調(diào)速是通過改變電機定子繞組供電的頻率來達到調(diào)速的目的。可見磁極對數(shù) p越多，轉(zhuǎn)速 N 越慢。 人機交互界面與西門子 smartline 人機交互界 面 HMI 是 Human Machine Interface 的縮寫，“人機接口”，也叫人機界面。根據(jù) HMI 的產(chǎn)品等級不同，處理器可分別選用 8位、 16位、 32位的處理器。如 POP－ HMI 小型人機界面 觸摸屏輸入的 HMI，顯示 屏尺寸為 ～ ，屬中級產(chǎn)品 基于平板 PC計算機的、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 機上用畫面組態(tài)軟件編輯“工程文件” 測試并保存已編輯好的“工程文件” PC機連接 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），實現(xiàn)人機交互 西門子 smartline 如今，人機界面已經(jīng)成為大多數(shù)工業(yè)機械設(shè)備的標準配置，尤其在使用小型機器和簡單應(yīng)用時，成本成 了關(guān)鍵因素。STEP7Micro/WIN 軟件使用較簡單， S7200 用戶程序用的邏輯處理、計數(shù)器、定時器、數(shù)學運算、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)計論文 16 PLC 監(jiān)控 工作模式 PLC 由 STOP(停止）和 RUN(運行）兩種基本工作模式。 通過計算機監(jiān)控 PLC 工作狀態(tài)時， 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，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 的實際執(zhí)行狀態(tài)。 在狀態(tài)圖監(jiān)控頁面的“地址”欄輸入需要監(jiān)控的操作數(shù)（信號）地址，并右擊相應(yīng)的單元格，進行信號地質(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器的自動化概念的 HMI 軟件，它具有舒適而高2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計論文 17 效的設(shè)計。 在 WinCC flexible 中創(chuàng)建新項目或打開現(xiàn)有項目時， WinCC flexible 環(huán)境將在您的編程計算機的屏幕上打開。或者使用“離散量報警”編輯器組態(tài)報警。例如，這會涉及到批量數(shù)據(jù)的處理、自動傳送、甚至是運動路徑的智能組態(tài)問題。在運行系統(tǒng)中，您可以在過程模式下執(zhí)行項目。首先通過設(shè)置給定輸入給 PLC，再通過 PLC 控制變頻器，再經(jīng)由變頻器來控制電機，隨后將電機的轉(zhuǎn)速反饋給 PLC，經(jīng)比較后輸出給變頻器從而實現(xiàn)無靜差調(diào)速。 中斷程序：調(diào)用 PID 指令進行運算以及數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換。計算機在周期性地采樣并離散化后進行 PID 運算，算法如下： Mn=Kc*（ SPnPVn） +Kc*（ Ts/Ti） *（ SPnPVn） +Mx+Kc*（ Td/Ts） *（ PVn1PVn） （ ） 比例項 Kc*（ SPnPVn）：能及時地產(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，系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定精度越高，但 Kc 過大會使系統(tǒng)的輸出量振蕩加劇，穩(wěn)定性降低。微分時間常數(shù) Td 增大時，超調(diào)量減少，動態(tài)性能得到改善，但 Td 過大，系統(tǒng)輸出量在接近穩(wěn) 態(tài)時可能上升緩慢。速度的測量可以通過光電編碼器和 PLC 來實現(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)計的要求，需要對變頻器的參數(shù)進行設(shè)定，設(shè)定如下 參數(shù)號 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 編 碼 器 實際轉(zhuǎn)角 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計論文 24 圖 外部電路連接圖 PLC 程序 設(shè)計 系統(tǒng)采用開環(huán)控制方式來控制電機的調(diào)速，在編寫程序的時候可以分為兩個部分：主程序和子程序。 為了計算方便，本次設(shè)計采用的是 60r/min 的電機轉(zhuǎn)速，即電動機每秒轉(zhuǎn)動 1轉(zhuǎn)。 程序地址分配 地址 說明 VD200 目標角度設(shè)定存放地址 VD216 當前實際角度存放地址 運行結(jié)果 本次設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)電動機的正傳反轉(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)果趨勢圖 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計論文 26 第五章 WINCC Flexible 人機界面設(shè)計 略 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計論文 27 第六章 總結(jié) 略 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計論文 28 參 考 文 獻 [1]王樹青，戴連奎，于玲，過程控制工程，第二版 化學工業(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，機械工業(yè)出版社， 2020； 84108 [4]wincc flexible 程序自述文件， 2020； 210 [5]張萬忠，劉明芹 .電器與 PLC控制技術(shù)，機械工業(yè)出版社， 2020； 77220 [6]SIEMENS 公司 .S7200 系統(tǒng)手冊 (中 文版 )，西門子自動化與驅(qū)動集團； [7]SIEMENS 公司 .G120 通用型變頻器手冊，西門子自動化與驅(qū)動集團； [8]武紅軍，張萬忠，可編程控制器入門與應(yīng)用實例（ S7200 系列），中國電力出版社， 2020；192210 [9]薛迎成， PLC 與觸摸屏控制技術(shù)，中國電力出版社， 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)計論文 29 致 謝 略 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計論文 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)計論文 31 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計論文 32 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計論文 33 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計論文 34 附錄 2：轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng)程序 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計論文 35 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計論文 36 附錄 3：外文文獻翻譯 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