【正文】 U212:0；對于其他 CPU： 0（ HSC0） 0~11（ HSC1， 2） 第 29 頁 共 38 頁 N：對于 CPU212： 0；對于其他 CPU： 0， 1， 2 HSC 的工作模式如表 ，表 所示。電源“ ”端要與編碼器的 COM 端連接，“ + ”與編碼器的電源端連接。 以同步轉(zhuǎn)速為 1n ，電機額定轉(zhuǎn)速為 2n ，同步轉(zhuǎn)速公式： Pfn 601 ? （式 ） (f ：電源頻率，我國電源頻 率為 50HZ， P ：磁極對數(shù)，一對磁極為 2 極，以此類推 ) 轉(zhuǎn)差率公式： ? ? %10 0121 ??? nnns （式 ） 本異步電動機：電機磁極為 4極，轉(zhuǎn)速為 1440r/分，求轉(zhuǎn)差率。 經(jīng)過努力的學習和工作，我終于完成了《基于 plc和組態(tài)軟件的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設計》的設計。 第 34 頁 共 38 頁 附 錄 第 35 頁 共 38 頁 第 36 頁 共 38 頁 參考文獻 [1]王杰，梁麗珍 .基于 PLC 和組態(tài)軟件的電站通風控制系統(tǒng) [J].自動化技術與應用， 2021， (10):108～ 110. [2]閏虎民，張永飛 .PLC 控制系統(tǒng)中模擬量采樣的數(shù)字濾波算法研究 [J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新， 2021， (4):1。雖然在完成此次論文的過程中遇見很多困難，但在導師的耐心指導和建議下這些問題最終都得到解決。其次，感謝我身邊的同學和好朋友，要不是得到他們的支持和鼓勵，我一個人是很難完成這個系統(tǒng)的，這里一并表示真誠的感謝 。 做畢業(yè)設計的經(jīng)歷會使我終身受益，我感受 到做設計是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學習的過程和研究的過程，沒有學習就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會有所突破，那也就不叫設計了。上位機選擇計算機，主要完成系統(tǒng)的組態(tài)、監(jiān)控、參數(shù)設置和開關量置位。 第 32 頁 共 38 頁 圖 反轉(zhuǎn)動態(tài)圖 點擊停止后，退出操作面，停止操作，電機停止轉(zhuǎn)動。編碼器有 4條引線，其中2條是脈沖輸出線， 1條是 COM 端線， 1條是電源線。每個計數(shù)器只能用一個 HDEF 指令。 。 二 .PLC 編程 [6] PLC 要實現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、閉環(huán)控制等，通過按鈕實現(xiàn)相關的操作。端子 、 處于關閉狀態(tài)，不通過操作板控制。當頻率設定為數(shù)字設定方式時， MOP 功能 第 26 頁 共 38 頁 不能使用。 Min 的位置是停止， Max 的位置是最大設定頻率。注：選擇 PWM 頻率信號時， SW2(端子 )和 SW3(端子 )的功能將強制性變?yōu)?PWM 控制專用。 24 9 多功能控制信號 SW2的輸入端子 PWM控制時的 PWM信號輸入端子 P19錯誤 !未找到引用源。如圖 所示。如圖 。在窗口內(nèi)，用戶可以放置不同的構件，創(chuàng)建圖形對象并 調(diào)整畫面的布局，組態(tài)配置不同的參數(shù)以完成不同的功能。運行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構造的組態(tài)工程，以用戶指定的方式運行，并進行各種處理，完成用戶組態(tài)設計的目標和功能。它能夠產(chǎn)生與位移增量等值的脈沖信 號，其作用是提供一種對連續(xù)位移量離散化或增量化以及位移變化（速度）的傳感方法，它是相對于某個基準點的相對位置增量，不能夠直接檢測出軸的絕對位置信息。其缺點是它無法直接讀出轉(zhuǎn)動軸的絕對位置信息。 M/T 法測速是將 M 法和 T 法兩種方法結合在一起使用，在一定的時間范圍內(nèi)，同時對光電編碼器輸出的脈沖個數(shù) M1和 M2進行計數(shù)，實際工作時，在固定的 Tc 時間內(nèi)對光電編碼器的脈沖計數(shù)，在第一個光電編碼器上升沿定時器開始定時，同時開始記錄光電編碼器和時鐘脈沖數(shù)，定時器定時 Tc 時間到，對光電編碼器的脈沖停止計數(shù)，而在下一個光電編碼器的上升沿到來時刻，時鐘脈沖才停止記錄。在一定的轉(zhuǎn)速下要增大檢測脈沖數(shù) M1以減小誤差，可以增大檢測時間 Tc 單考慮到實際的應用檢測時間很短，例如伺服系統(tǒng)中的測量速度用于反 饋控制，一般應在 秒以下。它廣泛應用于數(shù)控機床、回轉(zhuǎn)臺、伺服傳動、機器人、雷達、軍事目標測定等需要檢測角度的裝置和設備中。其缺點是無法輸出軸轉(zhuǎn)動的絕對位置信息。當圓盤旋轉(zhuǎn)時，光敏元件接收的光通量隨透光線條同步變化，光敏元件輸出波形經(jīng)過整形后變?yōu)槊}沖，碼盤上有之相標志，每轉(zhuǎn)一圈輸出一個脈沖。它可以提高奇特的產(chǎn)成品率，延長設備的正常工作周期和使用壽命，使操作和控制系統(tǒng)得以簡化，有的甚至可以改變原有的工藝規(guī)范，從而提高了整個設備控制水平。除此之外，原有調(diào)速方式耗能較大者 (如繞線轉(zhuǎn)子電動機等 )，原有調(diào)速方式比較龐雜，效率較低者 (如龍門刨床等 )，采用了變頻調(diào)速后，節(jié)能效果也很明顯。 在基頻以上調(diào)速時，頻率可以從 f 1n 往上增高，但電壓 U1磁通與頻率成反比的降低，相當于直流電機弱磁升速的情況。在交流異步電機種，磁通是定子和轉(zhuǎn)子合成產(chǎn)生的。當磁場旋轉(zhuǎn)時，位于該磁場中的轉(zhuǎn)予繞組將切割磁力線，并在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生相應的感應電動勢和感應電流，而此感應電流又將受到旋轉(zhuǎn)磁場的作用而產(chǎn)生電磁力，即轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子跟隨旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)．當將三相異步電動機繞組的任意兩相進行交換時，所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的方向?qū)l(fā)生改變。它根據(jù)電機的不同負載分別實現(xiàn)節(jié)能、提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)自動化、增加設備使用壽命并使設備小型化等用途，廣泛應用在鋼鐵、輕工、化學、纖維、汽車、電機 (機械 )、機 第 10 頁 共 38 頁 床、食品、造紙、水泥、礦業(yè)、煤氣、交通、裝卸搬運、工廠建筑、農(nóng)業(yè)、生活服 務、電力、試驗研究、石油等領域。值得注意的是，在程序的執(zhí)行過程中，排在上面的邏輯行被刷新后的邏輯線圈狀態(tài)或數(shù)據(jù)，會對排在下面的凡是用到這些邏輯線圈的接點或數(shù)據(jù)的邏輯行起作用，而排在下面的邏輯行，其被刷新的邏 第 9 頁 共 38 頁 輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，只有等到下一 個掃描周期才可能會對排在上面的邏輯行起作用。 掃描工作過程： PLC 開始運行時，首先清除 I／ O 映像區(qū)的內(nèi)容，然后進行自診斷，自檢 CPU及 I／ O 組件，確認正常后開始循環(huán)掃描。 PLC 的工作原理 PLC 靠執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)控制要求。 I／ O 模塊的類型、品種與規(guī)格越多 PLC 系統(tǒng)的靈活性越好； I／ O 模塊的 I／ O 容量越大， PLC 系統(tǒng)的適應性越強。 PLC的組成及各部分作用 (CPU) 與通常計算機一樣， CPU是 PLC的核心部件 ，在 PLC控制系統(tǒng)中的作用類似于人體的神經(jīng)中樞，整個 PLC的工作過程都是在 CPU的統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下進行的。 [19] 第 6 頁 共 38 頁 PLC選型 PLC的發(fā)展 可編程程序控制器 (Programmable Controller)是以微處理器為核心，綜合計算機技術、自動控制技術 和通信技術發(fā)展起來的一種專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的計算機控制系統(tǒng)。 實用通信程序組件。 [17]自動化工程設計師最先接觸的一定是系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，通過一定工作量的系統(tǒng)組態(tài)和調(diào)試，最 終將目標應用程序在系統(tǒng)運行環(huán)境投入實時運行，完成一個工程項目。隨著它的快速發(fā)展，實時數(shù)據(jù)庫、實時控制、 SCADA、通信及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對I／ O 設備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容。增量式光電編碼器是碼盤隨位置的變化輸出一系列的脈沖信號，然后根據(jù)位置變化的方向用計數(shù)器對脈沖進行加 /減計數(shù)，以此達到位置檢測的目的，它是由光源、透 鏡、主光柵碼盤、鑒向盤、光敏元件和電子線路組成。 [12]但其設備結構復雜，使用成本高，維護和維修困難，不宜用于大功率場合，僅限于中小功率范圍，故現(xiàn)已逐步被交流調(diào)速所替代。變頻器調(diào)速技術的發(fā)展很大程度上依賴于大功率半導體器件的制造水平以及電力電了技術的發(fā)展水平。由于大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使 8位微處理器和位片處理器相繼問世，使可編程控制技術產(chǎn)牛了飛躍。 [6]很多從事工業(yè)控制儀表和計算機的公司推出了新型控制系統(tǒng)，其中具有代表 性的是美國 Honeywdl 公司于1975 年推出的世界上第一套 DCS，即 TDC2021。 [1]而組態(tài)軟件是一種新型的開發(fā)軟件，利用其提供的工 具，通過簡單形象的組態(tài)工作，就可完成我們所需的監(jiān)控軟件。 [3]隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展，速度可調(diào)節(jié)成了電動裝置的一項基本要求，并且，除了滿足一定的調(diào)速范圍和連續(xù)可調(diào)的同時，還必須具有持續(xù)的穩(wěn)定性和良好的瞬態(tài)性能。 80 年代后期，隨著個人計算機的普及和開放系統(tǒng)概念的推廣，基于個人計算機的監(jiān)控系統(tǒng)開始進入市場，為組態(tài)軟件提供了發(fā)展空間。由于超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使 PLC 向大規(guī)模、高速性能方向發(fā)展，形成了多種系列化產(chǎn)品。這些高精度、多功能、智能化的變頻器將調(diào)速效率和精度提高到了前所未有的水平。實際應用最多的為變頻調(diào)速，即由功率半導體器件為主組成的變頻器得到變頻電源，向交流電動機供電，實現(xiàn)變頻調(diào)速。所以擬采用組態(tài)軟件技術、 PLC 技術、變頻調(diào)速技術、增量式光電編碼器來實 現(xiàn)系統(tǒng)設計要求。 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境：它是自動化工程設計工程師為實施其控制方案，在組態(tài)軟件的支持下進行應 用程序的系統(tǒng)生成工作所必須依賴的工作環(huán)境。 [18] 組態(tài)軟件擴展可選組件包括：通用數(shù)據(jù)庫接 VI(ODBC 接口 )組態(tài)程序；通用數(shù)據(jù)庫接 El 組件用來完成組態(tài)軟件的實時數(shù)據(jù)庫與通用數(shù)據(jù)庫 (如 Oracle、Sybase、 FoxPro、 DB SQL Server 等 ) 。 組態(tài)軟件的功能和特點 ： 與采集、控制設備之間的進行數(shù)據(jù)交換；使來自設備的數(shù)據(jù)與計算機圖形界面上的各元素關聯(lián)起來；處理數(shù)據(jù)報替和系統(tǒng)報替；存儲歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢；各類報表的生產(chǎn)和打印輸出；為使用者提供靈活、靈活的組態(tài)工具，可以適應不同應用領域的需求；最終輸出的應用系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠；具有與第三方程序的接口，方便數(shù)據(jù)共享。因為早期的可編程序控制器在功能上只能進行邏輯控制，稱為 PLC (programmable Logic controller)，即是可編程邏輯控制器。 PLC配有兩種存儲器：系統(tǒng)存儲 器和用戶存儲器。小型 PLC 的電源往往和 CPU單元合為一體，大中型 PLC 都有專用電源部件。掃描從第 0號存儲地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按存儲地址號遞增的方向順序逐條掃描用戶程序，也就是順序執(zhí)行程序，直到程序結束，即完成一個掃描周期，然后再從頭開始執(zhí)行用戶程序，并周而復 第 8 頁 共 38 頁 始地重復。這個過程稱為對輸入信號的采樣，或稱輸入刷新，接著轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。 當程序執(zhí)行后，進入輸出刷新階段。 [26]CPU 就安裝在控制電路板上，變頻器的操作軟件燒錄在 CPU上，同一型號的變頻器軟件是固定的，唯一例外的就是三晶變頻器，軟件可根據(jù)使用需求更改。因此，可以通過改變該電源的頻率來實現(xiàn)對異步電動機的調(diào)速控制。由上式可知，要保持 m? 不變，但頻率 1f 從額定值 1f n向下調(diào)節(jié)時，必須同時降低 gE 。在基頻以下，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”的調(diào)速，而在基頻以上，基本上屬于“恒功率調(diào)速”。 變頻調(diào)速系統(tǒng)起動大都是從低速開始，頻率較低?？梢詫崿F(xiàn)軟肩動，減小沖擊電流，解決大負載的啟動問題。 [28] 根據(jù)檢測原理，編碼器可分為光學式、磁式、感應式和電容式。編碼的設計可采用二進制碼、循環(huán)碼、二進制補碼等。 使用光電編碼器來測量電機 的轉(zhuǎn)速： 可以利用定時器 /計數(shù)器配合光電編碼器的輸出脈沖信號來測量電機的轉(zhuǎn)速。 T 法也稱之為測周法，該測速方法是在一個脈沖周期內(nèi)對時鐘信號脈沖進行計數(shù)的方法。它們的節(jié)距和碼盤上的節(jié)距相等，并且兩組透光縫隙錯開 1/4 節(jié)距，使得光電檢測器件輸出的信號在相位上相差 90176。工作時，鑒向盤不動，主光柵碼盤隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，光源經(jīng)透鏡平行射向主光柵碼盤，通過主光柵碼盤和鑒向盤后由光敏二極管接收相位差 90176。同時還有用作參考零位的 Z 相標志（指示）脈沖信號，碼盤每旋轉(zhuǎn)一周，只發(fā)出一個標志信號。運行環(huán)境本身沒有任何意義， 必須與組態(tài)工程一起作為一個整體，才能構成用戶應用系統(tǒng)。 組態(tài)過程 使用 MCGS 完成一個實際的應用系統(tǒng)，首先必須在 MCGS 的組態(tài)環(huán)境下進行系統(tǒng)的組態(tài)生成工作，然后將系統(tǒng)放在 MCGS 的運行環(huán)境下運行。如圖 所示。 圖 內(nèi)部屬性設置 第 23 頁 共 38 頁 VFO 變頻器 VFO 變頻器各種端子有關參數(shù)的功能，如表 。 :頻率設定信號切換輸入端子 （ SW2）； :PWM 信號輸入端子。接線方式由 RS232 接通到 端子，輸入 PWM 信號。按下 SET 鍵之后，顯示出用▲上升鍵或▼下降鍵所設定的頻率，按下 SET 鍵進行設定確定。 本次變頻器操作運用操作板運行操作，正轉(zhuǎn) /反轉(zhuǎn)功