【正文】 在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響?？吹匠尚У臅r候，內(nèi)心的喜悅是無法表達的。 系統(tǒng)的抗干擾能力比較強。 將仿真得到的參數(shù)在實驗中繼續(xù)調(diào)試。 （ 3） 當按下停止按鈕 SB2時， PLC的 OFF，電動機停止運行。當執(zhí)行機構需要的是控制量的增量時，可以由式 (4)導出提供增量的 PID控制算式。按模擬 PID 控制算法的算式 (7)，現(xiàn)以一系列的采樣時刻點 kT代表連續(xù)時間 t，以和式代替積分，以增量代替微分，則可以作如下的近似變換 : 000t =kT ( k=0,1, 2 )( ) ( ) ( )( ) e ( kT ) e ( k 1) T e ( k) e ( k 1)t kkjje t dt e jT T e jde tdt T T????????????????? （ 9） 顯然，上述離散化過程中，采樣周期 T必須足夠短，才能保證有足夠的精度。通過選擇適當?shù)目刂品椒梢?使這兩個指標達到平衡，使系統(tǒng)的整體性能達到最優(yōu)。 1)動態(tài)指標 超調(diào)δ % ，單位階躍響應的最大值 ()pht ，超過穩(wěn)態(tài)值 h(∞ )的百分比，即 ? ? ? ?? ?% 10 0%ph t hh? ????? （ 6） 若 ( ) ( )ph t h??則響應無超調(diào)。 PID控制規(guī)律的基本輸入 /輸出關系可用微分方程表示： ))()(1)(()( 0 dt tdeTdtteTteKtv dtip ??? ? （ 1） 式中， e(t)為控制器的輸入偏差信號 。 22 數(shù)字 PID控制算法 PID控制的基本原理 PID 控制由反饋系統(tǒng)偏差的比例（ P）、積分（ I）和微分（ D）的線性組合而成，這 3 種基本控制規(guī)律各具特點。 PLC 程序在很大程度上影響總線的通訊控制速率和程序的通用性。 ④ 符號表 符號表允許程序員用符號來代替存儲器的地址，符號地址便于記憶，使程序更容易理解。 這些參數(shù)根據(jù)電動機的實際參數(shù)進行設置。 MICROMASTER 440既可用于單獨傳動系統(tǒng)，也可集成到‘自動化系統(tǒng)’ 中。 MM 440系列變頻器 MICROMASTER440是用于控制三相交流電動機速度和轉(zhuǎn)矩的變頻器。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制 4個部分組成。 1 個 RS485通訊 /編程口，具有 PPI通訊協(xié)議、 MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。 14 目前， PLC產(chǎn)品大致可分為美國、歐洲國家、日本三大主流。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在 I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在 I/O映象區(qū)或系統(tǒng) RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用 。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。對于復雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設計時間比設計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中。從PLC 的機外電路來說，使用 PLC 構成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。 PLC 是把計算機技術與繼電器控制技術有機地結合起來，為工業(yè)自動化提供近乎完美的現(xiàn)代化自動控制的裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 RS485 傳輸技術 PROFIBUS經(jīng)常使用的是 RS485傳輸技 術，其基本特點見表 1。 ⑶ 由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。為提高控制精度，在擾動變量可以測量時，也常同時采用按擾 動的控制（即前饋控制）作為反饋控制的補充而構成 復合控制系統(tǒng) 。 圖 4系統(tǒng)的結構圖 由圖 4可知，本文通過 PLC控制變頻器達到變頻調(diào)速的目的，從而 實現(xiàn)交 流電機的正反轉(zhuǎn)、起停、加速、減速控制以及速度的調(diào)節(jié)，并且能夠在在觸摸屏上進行操作，控制電機調(diào)速。主要性能是：在 1： 10的速度范圍內(nèi)。 變頻調(diào)速的基本控制方式 ⑴ 普通控制型 V/f通用變頻器 9 ① 普通控制型 V/f通用變頻器是轉(zhuǎn)速開環(huán)控制，無需速度傳感器，控制電路比較簡單；電動機選擇通用標準異步電動機，因此其通用性比較強，性價比比較高，是目前通用變頻器產(chǎn)品中使用較多的一種控制方式。 ⑶ 逆變器。給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，稱為主電路。當磁極沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，磁極的磁力線切割轉(zhuǎn)子導條，導條中就感應出電動勢。 MM440 新一代變頻 器不同于其他變頻器的一個顯著特點是：它給用戶提供的是一個完全開放的編程平臺， MM440變頻器具備了 6個可編程的帶電位隔離的數(shù)字輸入、 2 個可作為第 7/8 個數(shù)字輸入的模擬輸入 (0V至 10V， 0mA 至 10mA，可標定 )和 2個可編程的模擬輸出 (0mA 至 20mA)、 3 個可編程的繼電器輸出 (30V 直流 /5A，電阻性負載 。 圖 1 ： 按照系統(tǒng)設計功能的要求，初步確定系統(tǒng) PLC，變頻器（具有 RS485通信功能）和交流電機共 3 個模塊組成，其工作原理為：給定速度與經(jīng)由經(jīng) PLC 運算可得控制量，再由 RS485 接口輸出到變頻器以驅(qū)動交流電機，從而達到調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的目的。 ：通過編程或監(jiān)控界面設定負載（空載，滿載），來觀察電機的空載運行特性（各相電壓和電流的平衡性）和額定負載的起動性能（起動時的電流，轉(zhuǎn)矩和起動時間）。對耗電大、生產(chǎn)環(huán)境惡劣的煤炭行業(yè)推廣應用變頻技術更具有現(xiàn)實意義。我國具有各類風機約 780 萬臺，水泵 4000 萬臺，空壓機 560萬臺，這些裝置又占去了電機耗電的一半以上。在過去大量的所謂不變速交流傳動中，風機、水泵等機械總容量幾乎占工業(yè)電氣傳動總容量的一半，其中有不少場合并不是不需要調(diào)速，只是因為過去交流電機本身不具備調(diào)速性能，不得不依賴擋板和閥門來調(diào)節(jié)送風或供水的流量，許多電能因而白白地浪費掉了。 交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展與應用領域直流電氣傳動和交流電氣傳動在 19世紀先后誕生。 關鍵詞： 變頻器； 可編程控制器； PROFIBUSPDP通訊 Abstract Along with the power electronic technology and the development of automatic control technology, the motor speed from relay control the development of The Times has to today39。在現(xiàn)在的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，最為常見的是由 PLC控制變頻器實現(xiàn)電動機的調(diào)速控制。且在工業(yè)各個領域中得到了極為廣泛的應用。而高性能電力、電子器件的應用更是推動了交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，例如在通用變頻器方面，針對中、低壓應用領域的絕緣柵雙極型晶體管（ IGBT）的高開關頻率 使得高性能的變頻器成為可能，而在以后出現(xiàn)的智能功率模塊（ IPM），更加簡化了通用變頻器的設計。 交流調(diào)速系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來隨著電力電子技術和微電子技術的迅猛發(fā)展以及現(xiàn)代控制理論和計算機控制技術的應用，交流調(diào)速領域發(fā)展非常迅速，交流傳動技術 取得了突破性的進展，獲得了許多創(chuàng)造性的成果。我國對交流變頻調(diào)速技術 6 的研究起步較晚，到上個世紀 90 年代才有產(chǎn)品出現(xiàn)，采用的控制技術幾乎都還只是 V/F 控制，調(diào)速性能根本無法與國外產(chǎn)品相比。轉(zhuǎn)速穩(wěn)定控制采用常用的 PID控制，由監(jiān)控軟件的程序?qū)崿F(xiàn)，而不是采用變頻器的 PID功能，通過監(jiān)控畫面給負載轉(zhuǎn)矩一個短時間的擾動，觀察電機運行狀態(tài)的變化情 況，判斷電機運行的穩(wěn)定性。 觀察電動機的空載特性。 S7200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能。 8 第二章： 系統(tǒng)方案設計 變頻調(diào)速系統(tǒng) 三相交流異步電動機的結構和工作原理 三相交流異步 電 動 機是把電能轉(zhuǎn)換成機械能的設備。由電磁力進而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動起來。由于逆變器的負載為異步電動機，屬于感性負載?？刂苹芈烦Ｓ蛇\算電路，檢測電路，控制信號的輸入、輸出電路，驅(qū)動電路和制動電路等構成。矢量控制方式分為無速度傳感器的矢量控制和有速度傳感器的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩閉環(huán)矢量控制。 有速度傳感器的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩閉環(huán)矢量控制。在反饋控制系統(tǒng)中，不管出于什么原因（外部擾動或系統(tǒng)內(nèi)部變化），只要被控制量偏離規(guī)定值，就會產(chǎn)生相應的控制作用去消除偏差。 它可實現(xiàn)平穩(wěn)操作和精確控制，使電動機達到理想輸出，這種變頻器不僅考慮了 V/f控制，而且還實現(xiàn)了矢量控制，通過其本身的自動調(diào)諧功能與無速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動轉(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速范圍。有 3 個兼容部分組成部分即 PROFIBUSDP， PROFIBUSPA， PROFIBUSFMS。 RS485傳輸技術見表 1 傳輸介質(zhì) 雙絞屏蔽電纜 站點數(shù) 不用中繼器時，每段最多 32個站，用中繼器時，可擴展到 126個站 連接器 對 IP20用 9針 D型連接器 對 IP65/67用 MR， HAN BRID或西門子混合型 連接器 傳輸速率（ bit/s） 電纜的最大長度（ M） 1001200 表 1 RS485傳輸技術 12 第三章 ：系統(tǒng)硬件設計 可編程控制器簡稱 PC（ Programmable Controller），它經(jīng)歷了可編程序矩陣控制器 PMC、可編程序順序控制器 PSC、可編程序邏輯控制器 PLC（ Programmable Logic Controller）和可編程序控制器 PC 幾個不同時期。 PLC 既可用于舊設備改造，也可用于新產(chǎn)品開發(fā)，在機電一體化、工業(yè)自動化等方面應用極其廣泛 。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采 用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。 PLC 的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門 。它的重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。另外，采用掃描用戶程序的運行結果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結果有所區(qū)別?？蛇B接 7個擴展模塊，最大擴至 168路數(shù)字量 I/O點或 35路模擬量 I/O點。 (3)根據(jù)電磁力定律，在感應電動勢的作用下，轉(zhuǎn)子導體中將產(chǎn)生與感應電動勢方向基本一致的感生電流。 整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為 IGBT 三相橋式逆變器，且輸出為 PWM 波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。全面而完善的保護功能為變頻器和電動機提供了良好的保護。按下變頻器操作面板上的“ P”鍵，變頻器開始復位到工廠默認值。 ② 數(shù) 據(jù)塊 數(shù)據(jù)塊由數(shù)據(jù) (變量存儲器的初始值 )和注釋組成。在運行模式下編譯程序時，可以查看程序當前正在使用的跳變觸點的編號?？紤]調(diào)速系統(tǒng)在故障時的變更措施。 I 積分控制：積分是一種累加作用，它記錄了系統(tǒng)變化的歷史，因此，積分控制反映的是控制中歷史對當前系統(tǒng)的作用。 數(shù)字 PID 的實現(xiàn)需要式 (1) 進 行 離 散 化 ， 取 采 樣 周 期 為 T ，改寫式 (3) ，得)()1( 10 1 ??? ? ???????? ?? nndn oj jinpnj nndjinpn eeKeKeKT eeTTedTeKv （ 4） 式中， i P iK K T T? ， d P dK K T T? 為控制器輸出的控制量，式中（ 4）即為數(shù)字 PID 控制器的直接算法。調(diào)節(jié)時間描述系統(tǒng)響應的快慢。需要注意的是：積分級數(shù)太多和開環(huán)放大系數(shù)過大都會造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此，要合理選擇。而且如果執(zhí)行器 (計算機 )出現(xiàn)故障，則會引起執(zhí)行機構位置的大幅度變化，而這種情況在生產(chǎn)場合不允許的，因而產(chǎn) 生了增量式 PID控制算法。所以在選擇時不可一概而論。 PV為反饋轉(zhuǎn)速， 定標為最大 1500r/min，最小 0r/min。 上升時間為轉(zhuǎn)速第一次達到 1000r/min所對應的時間，為 7s。在學習的過程中，遇到了不少的難點，查閱了很多資料，書籍。 畢設過程中 ，從分析開始，再進行設計，最后到作品實現(xiàn)，每一步都讓我將理論學習的知識應用到實踐中去。 所學到的東西是這次畢 業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。 PLC梯形圖。在這半年的時間里，從起初的迷茫 到現(xiàn)在的嫻熟。說明系統(tǒng)的抗干擾能力比較強 ，反應慢，精度高。 在 Configuration中回路更新時間選擇 。當計算機出現(xiàn)故障時，可以保持原