【正文】 適合于電動機的低速測量?？紤]到實驗經費等多方面因素，本次設計采用數字測速。 系統(tǒng)測速軟件編程思想速度檢測有模擬和數字兩種檢測方法。分析本設計后決策使用的硬件有：開關、固態(tài)繼電器、整流裝置、光電編碼器、直流電機、西門子PLCS7200。比例積分控制綜合了比例控制和積分控制兩種規(guī)律的優(yōu)點，又克服了各自缺點，揚長避短，相互補充。 如何實現電機調速的靜態(tài)調速無靜差積分控制可以使系統(tǒng)在無靜差的情況下保持恒速運行，實現無靜差調速。若工作點變了，電動機的轉速也就變了。 直流電動機的調速在生產實踐中，有許多生產機械根據工藝要求需要調節(jié)速度。如測速發(fā)電機是將轉速直接轉換為電壓信號, 然后測量其電壓。對于大批同一類型的變量，組態(tài)王還提供了可以快速成批定義變量的方法——即結構變量的定義。（2）變量定義在組態(tài)王工程瀏覽器中提供了“數據庫”項供用戶定義設備變量。?數據報表數據報表是反應生產過程中的數據、狀態(tài)等，并對數據進行記錄的一種重要形式。根據事件和功能的不同，包括應用程序命令語言、熱鍵命令語言、事件命令語言、數據改變命令語言、自定義函數命令語言、動畫連接命令語言和畫面命令語言等。?動畫連接要逼真的顯示系統(tǒng)的運行狀況，必須將圖素和數據庫中已經設定的相應變量聯系起來，即讓畫面“動”起來。 ?文本輸入用鼠標單擊“工具箱”中的“文本”工具按鈕，然后將鼠標移動到畫面上適當位置單擊，用戶便可以輸入文字。（10）程序的下載、上載和清除 利用組態(tài)軟件可以進行人機對話，設計組態(tài)畫面時必須設計包括：監(jiān)控畫面，實時曲線，歷史曲線，參數設定，報表生成。（6）編寫數據塊 數字量控制程序一般不需要數據塊。執(zhí)行“PLC” —“類型”菜單命令，在出現的對話框中可選擇型號。在交叉引用表中雙擊某操作數，可以顯示出包含該操作數的那一部分程序。（6）交叉引用表 交叉引用表列舉出程序中使用的各操作數在哪一個程序塊的哪一個網絡中出現，以及使用它們的指令的助記符。（3）系統(tǒng)塊 系統(tǒng)塊用來設置系統(tǒng)的參數，例如存儲器的斷電保持范圍、密碼、STOP模式時PLC的輸出狀態(tài)（輸出表）、模擬量與數字量輸入濾波值、脈沖捕捉位等，系統(tǒng)塊中的信息需要下載到PLC，系統(tǒng)塊中參數的設置方法詳見[13,10]。代碼編譯并被下載到PLC，程序注釋被忽略。STEP 7Micro/WIN 是S7200 PLC系列產品的最新版編程軟件，本設計編程就是用STEP 7Micro/WIN 編程軟件來完成的。 S7200的可靠性高，可以用梯形圖、語句表、和功能圖三種語言來編程。過這兩點連一直線，即得到電樞外串電阻Rc的人為機械特性。綜上所述，根據名牌計算電動機固有機械特性的步驟是：根據UN、PN、IN按式（24）估算Ra；按式（22）計算CeΦN；求n0=UN/CeΦN；計算TemN=。電動機名牌上是不標出Ra的。圖26中直線2為電樞電阻人工機械特性、直線3為改變電動機外加電壓人工機械特性、直線4為減小磁通的人工機械特性。本論文重點介紹他勵直流電動機的機械特性。對于電動機是將輸入的直流電流轉換為電樞繞組元件中的交變電流，產生恒定方向的電磁轉矩。電樞繞組 電樞繞組是直流電機的主要電路，是直流電機實現機電能量轉換的關銀部件。電刷的數目一般等于主磁極數目，各電刷在換向器表面的分布應是等距的。機座 機座既作為電機的機械支撐，又是磁極間磁通的通路，稱為定子磁軛。換向極的結構與主磁極相似，由鐵心和勵磁繞組組成，如圖21所示。圖21直流電機結構示意圖1—主磁極；2—勵磁繞組；3—機座；4—端蓋；5—軸承；6—電刷；7—電樞鐵心； 8—電樞繞組；9—換向器；10—軸；11—風扇；12—極靴；13—換向極； 14—換向繞組；15—電樞齒；16—電樞槽；17—底座勵磁繞組用圓截面或矩形截面的絕緣導體繞制、浸漆烘干而成。下面分別介紹定、轉子的主要部件。但是，和交流電動機比較，直流電動機有結構較復雜、制造成本較高、維修較為困難等缺點，出而直流電功機的應用也受到一定的限制。例如，用來作為軋鋼機、金屬切削機床等生產機械的拖動電動機。2 系統(tǒng)的總體設計直流電動機是指通過直流電流而產生機械運動的電動機。通過利用調節(jié)器的工程整定方法，最后得到一組能穩(wěn)定、準確、快速的達到控制要求的PID參數。，按系統(tǒng)要求組成系統(tǒng)，進行調試以滿足給定指標。S7200PLC控制的PWM直流電機畢業(yè)論文目 錄1 設計內容及要求 1 1 1 22 系統(tǒng)的總體設計 3 3 3 4 5 6 8 9 10 113 系統(tǒng)的硬件設計 12 12 12 S7200PLC實現直流電動機的PWM調速 17 17 184 系統(tǒng)的軟件設計 19 PLC編程的基本概念 19 PLC的編程指令 20 20 21 22 7Micro/MIN 25 25 265 實驗結果分析 27 27 27 286 結論 30 30 33 33 34 35 38 38 40 41 43 43 43 457 48 48 491 設計內容及要求 設計目的本設計是針對電機對象， 由上位機給定分程系數，用西門子 S7200可編程控制器的原理編程，特別是光電編碼器脈沖數的讀取和PID算法程序的編制。，熟悉編程環(huán)境。 設計原理利用小型過程控制裝置結合計算機控制技術，在組態(tài)軟件下編程并通過調整和改進控制算法，從而實現單閉環(huán)控制系統(tǒng)設計要求。掌握分程控制參數整定方法，熟悉PID參數對控制系統(tǒng)質量指標的影響，用計算機進行PID參數的調整和自動控制的投運。和交流電動機比較，直流電動機具有更好的調速性能，不但調速范圍廣，且易于平滑調節(jié)；起、制動轉矩大，易于快速起、停車；易于控制， 因而直接流電動機被廣泛應用于深調速和高精度，特別是快速可逆電力拖動系統(tǒng)中。半導體技術的發(fā)展，促使直流電機也有所發(fā)展，同時也擴大了直流電機的應用范圍。定子主要用來產生磁通和作電機的機械支撐；轉子通常稱為電樞，用來產生感應電勢和電磁轉矩[1]。磁極鐵心一般由1～。換向極 換向極的作用是改善換向，消除或減小電刷與換向器之間的火花。換向磁極的數目一般與主磁極相等；個別小電機，換向極數目也可以少于主磁極的數目。電刷裝置的作用是把轉動的電摳電路與不轉的外電路接通，它是固定不動的。為了減少磁損耗。換向器 換向器是直流電機員重要的部件之一。它是選用電動機和評價電動機性能時的主要依據之一。當改變電動機的外加電壓U、主磁通φ或電樞外串電阻Rc三個參數中的一個時，就可得到人工機械特性。在理想空載點：在額定運行點： 計算出額定電磁轉矩： （22）在電動機的名牌上可以查到UN、IN及nN三個數據，只要知道電樞回路電阻Ra，就能算出n0及TN。電動機的總損耗為： （23）額定電樞銅耗為： 因此，電樞電阻Ra為： = （24）式中，PN為電動機的額定功率，單位為KW。計算電樞串電阻的人為機械特性時，首先計算理想空載轉速n0=UN/CeΦN，得出理想空載點（n= n0，Tem=0），再根據已知的電樞外串電阻Rc以及額定電磁轉矩TemN=，計算在額定負載轉矩下電動機的轉速nRN： = （25）得到額定負載下的運行點（n=nRN，Tem=TN）。西門子公司的SIMATIC S7200系列屬于小型PLC，可用于代替繼電器的簡單控制場合，也可用于復雜的自動化控制系統(tǒng)，由于它有極強的通信功能，在大型網絡控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其作用。這種新型CPU增強了S7200在運動控制、過程控制、位置控制、數據監(jiān)視和采集（遠程終端應用）以及通信方面的功能。，項目（Project）包括下列基本組件[4]：（1）程序塊 程序塊由可執(zhí)行的代碼和注釋組成，可執(zhí)行的代碼由主程序（OB1）、可選的子程序和中斷程序組成。代替繼電器控制系統(tǒng)的數字量控制系統(tǒng)可以只設置主程序OB1，不使用子程序、中斷程序和數據塊。（5）狀態(tài)表 狀態(tài)表用來觀察程序執(zhí)行時指定的內部變量的狀態(tài)，狀態(tài)表并不下載到PLC，僅僅是監(jiān)控用戶程序運行情況的一種工具。交叉引用表并不下載到PLC，編譯成功后才能看到交叉引用表的內容。（2）設置與讀取PLC的型號 在編程之前，應正確設置其型號，以防止創(chuàng)建程序時發(fā)生編譯錯誤。（5）編寫符號項目 符號表用符號地址代替存儲器的地址，便于記憶。（9）編譯程序 選擇“PLC” 菜單中的命令按鈕，可以分別編譯當前打開的程序或全部程序。以轉速控制系統(tǒng)為例，直流電機為控制對象，目的是將直流電機的轉速實時顯示出。單擊“圖庫”中的“打開圖庫”菜單項（或使用快捷鍵F2），出現“圖庫管理器”窗口。?命令語言及控制程序編寫命令語言都是靠事件觸發(fā)執(zhí)行的，如定時、數據的變化、鍵盤鍵的按下、鼠標的點擊等。2）實時趨勢曲線在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中制作畫面時，選擇菜單“工具＼實時趨勢曲線”項或單擊工具箱中的“畫實時趨勢曲線”按鈕，此時鼠標在畫面中變?yōu)槭中?，在畫面中用鼠標畫出一個矩形，實時趨勢曲線就在這個矩形中繪出。在上述對話框選擇西門子提供的“S7—200”的“PPI”項后單擊“下一步”彈出對話框，接下來為設備選擇連接的串口為COM1，設備地址為2，以及設置通信故障恢復參數，（一般情況下使用系統(tǒng)默認設置即可）。數據庫中變量的集合形象地稱為“數據詞典”，數據詞典記錄了所有用戶可使用的數據變量的詳細信息。一種是將轉速轉化為模擬信號, 對模擬信號進行測量。這種方法的優(yōu)點在于抗干擾能力強、不受溫度變化影響、穩(wěn)定性好 。從機械特性可知，電動機的轉速由電動機的機械特性和負載機械特性的交點，即工作點決定。實際啟動過程與理想啟動過程相比還有一些差距，不過這兩段時間只占全部啟動時間中很小的成分，無傷大局，故可稱做“準時間最優(yōu)控制”。同樣在階躍輸入作用之下，比例調節(jié)器的輸出可以立即響應，而積分調節(jié)器的輸出卻只能逐漸地變化。3 硬件設計本次設計采用S7200 PLC實現PWM控制直流電動機，單閉環(huán)回路，使用PLC的CPU224模塊。數字測速方法有M法、T法、M/T法和E/T法，關于各方法的使用和優(yōu)缺點，本實驗使用了M法測速。數字測速具有測速精度高、分辨能力強、受器件影響小等優(yōu)點，被廣泛應用于各種調速系統(tǒng)。目前常用的測速方法有以下幾種：（1）M法：是在一定時間間隔內，對霍爾傳感器輸出脈沖數進行計數，并計算出轉速，適用于電動機轉速的高速測量。本次實驗設計中的電動機的額定轉速為3000r/min，用T法或M/T法難以實現傳感器兩個輸出脈沖之間時間的測量，所以在本次設計中采用了M法測量。在習慣上，時間Tc以秒s為單位，而轉速是以每分鐘的轉數r/min為單位，則電動機的轉速為 (61) 在上式中，Z和Tc均為常值，因此轉速正比于脈沖個數M1。但在實際應用中，兩