【正文】 速的大小，還包含了轉(zhuǎn)速的方向，不過模擬測(cè)速方法的精度不夠高，在低速時(shí)更為嚴(yán)重。比例部分能迅速響應(yīng)控制作用，積分部分則最終消除穩(wěn)態(tài)偏差。如圖26所示，電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)工作于固有機(jī)械特性1與負(fù)載機(jī)械特性3的交點(diǎn)A，其轉(zhuǎn)速為nA，如果在電樞回路串入電阻，那么電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性將變?yōu)閳D中直線2，它與負(fù)載機(jī)械特性3的交點(diǎn)為B點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變?yōu)閚B，從而實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。這種方法的缺點(diǎn)是被測(cè)信號(hào)易受電磁干擾和溫度變化的影響。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中每個(gè)界面需要的各種變量，在數(shù)據(jù)詞典中進(jìn)行相應(yīng)的變量定義。具有完備的詞法語法查錯(cuò)功能和豐富的運(yùn)算符、數(shù)學(xué)函數(shù)、字符串函數(shù)、控件函數(shù)、SQL 函數(shù)和系統(tǒng)函數(shù)。輸入完畢后，單擊鼠標(biāo)，文字輸入完成。（7）編寫用戶程序 用選擇的編程語言編寫用戶程序。（7）項(xiàng)目中各部分的參數(shù)設(shè)置 執(zhí)行菜單命令“工具”—“選項(xiàng)”，在出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇某一選項(xiàng)卡，可以進(jìn)行有關(guān)的參數(shù)設(shè)置。（4）符號(hào)表 符號(hào)表允許程序員用符號(hào)來代替存儲(chǔ)器的地址，符號(hào)地址便于記憶，使程序更容易理解。STEP 7Micro/WIN 的兼容性極強(qiáng)，支持所有S7200 CPU 22x 系列產(chǎn)品，增加了數(shù)據(jù)記錄指令、PID自整定指令、配方指令、夏令時(shí)指令、間隔定時(shí)指令、診斷LED（DIAG_LED）指令、線性斜坡脈沖指令等。 S7200 PLC概述PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程裝置組成，PLC的特殊功能模塊用來完成某些特殊的任務(wù)。為了求出Ra的值，對(duì)效率電機(jī)可以采用伏安法實(shí)測(cè)，如果沒有實(shí)際電機(jī)，則可以根據(jù)名牌數(shù)據(jù)估算Ra的值。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程為： （21）當(dāng)電動(dòng)機(jī)外加電壓為額定值UN，氣隙磁通也為額定值ΦN，且電樞回路不外串電阻Rc,即Rc=0時(shí)，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性（也稱自然機(jī)械特性），如圖22中直線1所示。當(dāng)電樞在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；當(dāng)電樞繞組中流過電流時(shí)，它在磁場(chǎng)中受力產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。機(jī)座由鑄鋼鑄成或由厚鋼板焊接而成。磁極鐵心套上勵(lì)磁繞組后用螺釘固定在機(jī)座上。目前，雖然由晶閘管整流元件組成的靜止固態(tài)直流電源設(shè)備已基本上取代了直流發(fā)電機(jī)，但直流電動(dòng)機(jī)仍以其良好調(diào)速性能的優(yōu)勢(shì)在許多傳動(dòng)性能要求高的場(chǎng)合占據(jù)一定地位。在工業(yè)生產(chǎn)中，常需要利用電動(dòng)機(jī)的軸上轉(zhuǎn)矩拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加工。，提供程序梯形圖。 設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，其主要內(nèi)容為：。掌握分程控制系統(tǒng)的特點(diǎn)、分程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想。此外，小容量直流電機(jī)大多在自動(dòng)控制系統(tǒng)中以伺服電動(dòng)機(jī)、測(cè)速發(fā)電機(jī)等形式作為測(cè)量、執(zhí)行元件使用。它由磁極鐵心和勵(lì)磁繞組兩部分組成，如圖21所示。換向磁極安裝在兩個(gè)主磁極之間的幾何中性線上，并用螺釘固定在機(jī)座上。當(dāng)電樞在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，鐵心個(gè)的磁通方向不斷變化，因而會(huì)產(chǎn)生渦流及磁滯損耗。電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指U=UN=常值，If=IfN =常值，電樞回路電阻(Ra+Rc)=常值條件下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，即n=f（Tem）。取理想空載點(diǎn)和額定運(yùn)行點(diǎn)計(jì)算比較方便。（二）人為機(jī)械特性的繪制求出Ra、CeΦN后，人為機(jī)械特性就容易計(jì)算了。西門子公司在2004年推出了升級(jí)產(chǎn)品CPU 224和CPU 226，本設(shè)計(jì)所用的是CPU 224，新產(chǎn)品CPU 224除具備升級(jí)CPU特性外，還集成有2路模擬量輸入，1路模擬量輸出，有2個(gè)RS485通信口，高速脈沖輸出頻率提高到100 kHz，2相高速計(jì)數(shù)器頻率提高到100kHz，有PID自整定功能。數(shù)據(jù)被編譯并下載到PLC，注釋被忽略，數(shù)據(jù)塊的編寫方法詳見[13,10]。在運(yùn)行（RUN）模式下編輯程序時(shí)，可以查看程序當(dāng)前正在使用的跳變觸點(diǎn)的編號(hào)。（4）確定程序結(jié)構(gòu) 較簡(jiǎn)單的控制程序一般只有主程序（OB1）,系統(tǒng)較大、功能復(fù)雜的程序除了主程序外，可能還有子程序、中斷程序和數(shù)據(jù)塊。?建模建模就是在對(duì)系統(tǒng)要求進(jìn)行分析后，建立數(shù)學(xué)模型。建立動(dòng)畫連接后，當(dāng)數(shù)據(jù)庫中的變量發(fā)生變化后，圖形對(duì)象就可以按照設(shè)定的動(dòng)畫連接隨之做同步的變化。 組態(tài)王通訊與變量設(shè)置（1）通訊連接設(shè)置設(shè)置上位機(jī)與下位機(jī)的連接：在組態(tài)王工程瀏覽器樹型目錄中，選擇設(shè)備，在右邊的工作區(qū)中出現(xiàn)了“新建”圖標(biāo), 雙擊此“新建”圖標(biāo)，彈出“設(shè)備配置向?qū)А睂?duì)話框。 目前工業(yè)中測(cè)量轉(zhuǎn)速的方式主要有兩種。在生產(chǎn)中應(yīng)用較多的是電氣調(diào)速，即人為地改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，從而得到不同的轉(zhuǎn)速。從無靜差的角度突出地表明了積分控制優(yōu)于比例控制的地方，但是從另一方面看，在控制的快速性上，積分控制卻又不如比例控制。圖31 控制結(jié)構(gòu)框圖 確定了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備之后，接下來就需要硬件選型表 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建、 下面是相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)物圖及整體的實(shí)物連接圖圖32 實(shí)物元件圖圖33 整體實(shí)物連接圖圖34 電氣控制原理圖 控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速檢測(cè)轉(zhuǎn)速的測(cè)量方式有多種，數(shù)字測(cè)速具有測(cè)速精度高、分辨能力強(qiáng)、受器件影響小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于調(diào)速要求高、調(diào)速范圍大的系統(tǒng)。脈沖送到PLC的高速計(jì)數(shù)器中，再通過基于測(cè)速原理的計(jì)算轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速值。電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈共產(chǎn)生Z個(gè)脈沖，把f1除以Z就得到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 實(shí)驗(yàn)中固定在電動(dòng)機(jī)軸上的磁片數(shù)越多，電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)輸出的脈沖數(shù)就越多，轉(zhuǎn)速測(cè)量也就越精確，由于實(shí)際條件的限制，電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈輸出200個(gè)脈沖，脈沖信號(hào)送到PLC的高速計(jì)數(shù)器，程序中設(shè)計(jì)每隔200 ms執(zhí)行一次高速計(jì)數(shù)器指令。其中PWM(脈寬調(diào)制)是常用的一種調(diào)速方法。（2）開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗及發(fā)熱都較小。指令的操作數(shù)Q=0或1。所有控制字節(jié)、周期、脈沖寬度和脈沖數(shù)的默認(rèn)值均為0。同步更新時(shí)，波形特性的變化在兩個(gè)周期的交界處，可以實(shí)現(xiàn)平滑過度。如果要裝入新的脈沖數(shù)、脈沖寬度或周期，應(yīng)在執(zhí)行PLS指令前將它們裝入相應(yīng)的控制寄存器。中斷連接（ATCH）指令 用來建立某個(gè)中斷事件和某個(gè)中斷程序之間的聯(lián)系，并允許這個(gè)中斷事件。高速計(jì)數(shù)器的指令包含定義高速計(jì)數(shù)器（HDEF）指令和高速計(jì)數(shù)器（HSC）指令（如表53所示），高速計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入速率可達(dá)10～30KHz。當(dāng)當(dāng)前值等于預(yù)置值或外部復(fù)位信號(hào)有效時(shí)，可使計(jì)數(shù)器產(chǎn)生中斷；除模式（0～2）外，計(jì)數(shù)器方向的改變也可產(chǎn)生中斷。（HSC0～HSC2）的控制字節(jié)如表42所示。 控制方式S7200 的PID 回路沒有設(shè)置控制方式，只要PID 塊有效，就可以執(zhí)行PID 運(yùn)算。2）設(shè)定回路參數(shù)在 PID 指令中,必須指定內(nèi)存區(qū)內(nèi)的46個(gè)字節(jié)參數(shù)表的首地址。（2）TBL是控制回路表的起始地址，LOOP 取值范圍是0~7。梯形圖由觸電、線圈和用方框表示的功能塊組成。數(shù)據(jù)長(zhǎng)度與數(shù)值范圍 CUP存儲(chǔ)器中存放的數(shù)據(jù)類型可分為BOOL、BYTE、WORD、INT、DINT、REAL。它包括輸入映像寄存器（I）、輸出映像寄存器（Q）、變量存儲(chǔ)器（V）、內(nèi)部標(biāo)志位存儲(chǔ)器（M）、順序控制繼電器存儲(chǔ)器（S）、特殊標(biāo)志位存儲(chǔ)器（SM）、局部存儲(chǔ)器（L）、定時(shí)器存儲(chǔ)器（T）、計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)器（C）、模擬量輸入映像寄存器（AI）、模擬量輸出映像寄存器（AQ）、累加器（AC）、高速計(jì)數(shù)器（HC）。定時(shí)器分辨率(時(shí)基)有三種：1ms、10ms、100ms，定時(shí)器的分辨率由定時(shí)器號(hào)決定，定時(shí)器總數(shù)有256個(gè)，定時(shí)器號(hào)范圍為(T0~T255)；計(jì)數(shù)器指令：增計(jì)數(shù)CTU、減計(jì)數(shù)CTD、增/減計(jì)數(shù)CTUD器。數(shù)據(jù)傳送指令把輸入端（IN）指定的數(shù)據(jù)傳送到輸出端（OUT），傳送過程中數(shù)值保持不變。它們各自對(duì)應(yīng)的操作數(shù)數(shù)據(jù)類型分別是有符號(hào)整數(shù)（INT）、有符號(hào)雙整數(shù)（DINT）、實(shí)數(shù)（REAL）。本次設(shè)計(jì)所使用的PLC型號(hào)為：SIMATICS7200CPU224，整個(gè)PLC模塊及數(shù)字量輸入/輸出界面如下圖51所示，1為CPU模塊，型號(hào)為CUP224 AC/DC/RLY 2141BD23OXBO， CPU模塊有14個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)（～,～）和10個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)（～,～）,輸入點(diǎn)分成兩組，1M、2M是每組輸入點(diǎn)內(nèi)部電路的公共端，輸出點(diǎn)分成三組，1L、2L、3L是每組輸出點(diǎn)內(nèi)部電路的公共端，該模塊還有8個(gè)輸入設(shè)備，～，～，模塊右邊打開的蓋子中間的黃色選擇開關(guān)為PLC的狀態(tài)開關(guān)，向上合時(shí)PLC為RUN狀態(tài)，向下合時(shí)PLC為STOP狀態(tài)，狀態(tài)開關(guān)下面的有兩個(gè)可調(diào)節(jié)的旋鈕0和1，分別為PLC的模擬電位器0和模擬電位器1，對(duì)應(yīng)PLC內(nèi)部存儲(chǔ)器SMB28和SMB29；輸入點(diǎn)分成兩組，3M、4M是每組輸入點(diǎn)內(nèi)部電路的公共端，輸出點(diǎn)分成兩組，1L、2L是每組輸出點(diǎn)內(nèi)部電路的公共端；M端口為PLC內(nèi)部接地端；L+為PLC輸出DC 24V電源隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)展了許多新的電機(jī)控制方法，其中PWM(脈寬調(diào)制)是最常用的一種調(diào)速方法，本次設(shè)計(jì)也是采用PWM實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速。本設(shè)計(jì)所用PLC的數(shù)字量輸出模塊的輸出端口有8個(gè)（即QB2：～），這樣可以根據(jù)實(shí)際控制情況，把VW20中的16位分成4個(gè)四位的數(shù)，從高到低依次送入數(shù)碼管的最高位、次高位、次低位、最低位（即依次作為轉(zhuǎn)速顯示的千位、百位、十位、個(gè)位的數(shù)值），、作為74LS48的輸入，～，即把1610放入一個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)單元后，與VW20中的最低四位通過“或”指令放到一起組成一個(gè)新8位數(shù)從QB2中輸出，這樣只要VW20中的數(shù)被掃描后，與它同步變化的選通位就會(huì)控制該位的數(shù)的顯示了，VW20中的其它3個(gè)四位數(shù)從低到高分別與16161680組成新的8位數(shù)從QB2中輸出，這樣就能實(shí)現(xiàn)不同位的數(shù)由相應(yīng)的選通位來控制了。由表61可以看出，在額定轉(zhuǎn)速以上，測(cè)速的精確度比較高，低于額定值后，隨著轉(zhuǎn)速的降低，測(cè)速的精確度就會(huì)明顯降低。M法測(cè)速的分辨率為：根據(jù)表61所測(cè)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，可以繪出調(diào)速系統(tǒng)n隨u變化的曲線，如圖611所示。一個(gè)循環(huán)掃描顯示周期為45ms，轉(zhuǎn)速值從低位到高位依次掃描顯示，每一位的時(shí)間間隔為10ms，程序的循環(huán)掃描顯示是由兩個(gè)定時(shí)器來控制實(shí)現(xiàn)的，一個(gè)控制停止掃描，把各存儲(chǔ)單元的清零，5ms后，另一個(gè)定時(shí)器啟動(dòng)，開始下一次掃描。設(shè)計(jì)中，設(shè)置PWM波的周期和脈寬的增量單位為微秒（us），為了增大可調(diào)范圍，設(shè)周期值為最大值65535us（），對(duì)于PWM波的寬度（即占空比）的調(diào)節(jié)（即對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)）是通過特殊存儲(chǔ)器的SMW28來實(shí)現(xiàn)的，SMW28中的數(shù)字分別對(duì)應(yīng)于模擬電位器0和模擬電位器1動(dòng)觸點(diǎn)的位置，在STOP/RUN方式下，每次掃描時(shí)更新該值。加1減1指令把輸入端（IN）數(shù)據(jù)加1或減1，并把結(jié)果存放到輸出單元（OUT）,其操作數(shù)的數(shù)據(jù)類型可分為字節(jié)、字、雙字加1/減1指令。移位與循環(huán)指令均為無符號(hào)操作數(shù)，包括右移位指令，左移位指令，循環(huán)左、右移位指令。移位寄存器指令：可用來進(jìn)行順序控制、物流及數(shù)據(jù)流控制；S7200的功能指令涉及的數(shù)據(jù)類型多，編程時(shí)應(yīng)保證操作數(shù)在所示規(guī)定的合法范圍內(nèi)。數(shù)據(jù)區(qū)使CPU的運(yùn)行更塊、更有效。在上述數(shù)據(jù)類型中，用字節(jié)（B）型、字（W）型、雙字(D)型分別表示8位、16位、32位數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。線圈通常代表邏輯輸出結(jié)果，用來控制外部的指示燈、交流接觸器和內(nèi)部的輸出條件等。IEC(國際電工委員會(huì))于1994年5月公布了PLC標(biāo)準(zhǔn)（IEC61131），該標(biāo)準(zhǔn)鼓勵(lì)不同的PLC制造商提供在外觀和操作上相似的指令，其中的第三部分（IEC511313）是PLC的編程語言標(biāo)準(zhǔn)。3）為計(jì)算指定內(nèi)存區(qū)域,PID 計(jì)算需要一定的存儲(chǔ)空間,存儲(chǔ)暫時(shí)結(jié)果。當(dāng)PID 運(yùn)算不被執(zhí)行時(shí)，我們稱之為“手動(dòng)”方式。偏差是給定值SP 和過程