【正文】 到 消除。在此過(guò)程中，可根據(jù)系統(tǒng)的響應(yīng)曲線的好壞反復(fù)改變比例系數(shù)和積分時(shí)間，以期得到滿意的控制過(guò)程和整定參數(shù)。 如果在上述調(diào)整過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程反復(fù)調(diào)整還不能得到滿意的結(jié)果，則可以加入微分環(huán)節(jié)。首先把微分時(shí)間 D 設(shè)置為 0，在上述基礎(chǔ)上逐漸增加微分時(shí)間，同時(shí)相應(yīng)的改變比例系數(shù)和積分時(shí)間，逐步湊試，直至得到滿意的調(diào)節(jié)效果。 FX2N 的 PID指令 PID 指令的編號(hào)為 FNC88，如圖 所示源操作數(shù) [S1]、 [S2]、 [S3]和目標(biāo)操作數(shù) [D]均是數(shù)據(jù)寄存器 D， 16 位指令，占 9 個(gè)程序步。 [S1]和 [S2]非別用來(lái)存放給定值和當(dāng)前測(cè)量值。 [S3]到 [S3]+6 用來(lái)存放控制參數(shù)的值，運(yùn)算結(jié)果存放在 [D]中。 圖 為 PID 控制算法的流程圖。 圖 PID 指令 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁(yè) 圖 PID 控制算法流程圖 速度初始化子程序 速度給定信號(hào)是調(diào)速系統(tǒng)的主令控制信號(hào)，模擬系統(tǒng)中常用電位器調(diào)節(jié)給出；在 PLC 構(gòu)成的 DDC 系統(tǒng)中 ， 例如要實(shí)現(xiàn)圖 所示的軟起動(dòng)數(shù)字給定，可利用圖 的梯形圖。當(dāng) M8000 接通后， D3 中的數(shù)據(jù)即從 D1 逐漸地變到最終值 D2，所需時(shí)間為 “n”個(gè)掃描周期。 初始化 從 A/D 取數(shù)據(jù) )(ky 求 )()()( kykrke ?? 計(jì)算控制增量 )(eq)(eq)(eq)( 210 kkkku ???? 將控制量輸出給 D/A 為下一時(shí)刻做準(zhǔn)備 采樣時(shí)間到？ D/A 被 控 對(duì) 象 A/D Y △ u N Y 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 24 頁(yè) 圖 軟啟動(dòng)數(shù)字給定 圖 軟啟動(dòng)數(shù)字給定梯形圖 當(dāng)輸出 D3 結(jié)束 (達(dá)到 D2 值 )時(shí)，由于 M8026 為 ON 狀態(tài)，則傾斜輸出的最終值可保持住。由此， D3 可獲得 圖 所示的給定變化規(guī)律，合理設(shè)計(jì)梯形圖還可獲得軟停止及其他變化規(guī)律的數(shù)字給定。 電流檢測(cè)子程序 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中電流檢測(cè)的常用方法是用電流互感器 TA 將整流變壓器二次RUN 監(jiān)控 X 啟動(dòng) RAMP ENC67 (P) D1 D2 D3 K100 SET M8026 RST M8026 M8000 X 停車 掃描周期存于 D4 （ D2） （ D3） t/s （ D1） U/V 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 25 頁(yè) 側(cè)的交流電流變換成 0～ 5V 的交流電壓，經(jīng)二極管整流及阻容濾波變成直流電壓，模擬系統(tǒng)直接將該電壓作為電流反饋電壓；單片機(jī)構(gòu)成的 DDC 系統(tǒng)將該電壓經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換輸入單片機(jī)系統(tǒng)， PLC 系統(tǒng)當(dāng)然也可用模擬量 I/O 模塊進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。由于只有一路模擬量需要轉(zhuǎn)換，為降低成本，此處采用 VFC 電壓頻率轉(zhuǎn)換器將電流反饋電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)，通過(guò)測(cè) 量單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)，可計(jì)算出反饋電壓Ui 的大小。此處選用 NS 公司的 31 系列 VFC 典型器件。 工程上電流環(huán)采樣周期為 1～ 3ms，此處選采樣周期為 2ms，由于電流反饋電壓已轉(zhuǎn)換成脈沖頻率信號(hào)，可采用類似于轉(zhuǎn)速檢測(cè)的方法實(shí)現(xiàn)電流反饋檢測(cè)，將電流脈沖送入 PLC 的 X1 高速計(jì)數(shù)端，計(jì)數(shù)時(shí)間選為 K D8 存放正比于電流反饋電壓的脈沖密度，梯形圖如圖 所示。 圖 電流檢測(cè)環(huán)節(jié)梯形圖 轉(zhuǎn)速檢測(cè)子程序 速度檢測(cè)常用的方法之一是用測(cè)速發(fā)電機(jī)將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電壓，然后進(jìn)行反饋。DDC 系統(tǒng)中需將這一電壓進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換才能輸入 PLC，方法之二是采用主軸脈沖發(fā)生器作為速度反饋檢測(cè)元件，它可將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，以脈沖的方式輸入 PLC，通過(guò)計(jì)數(shù)器定時(shí)計(jì)數(shù)即可測(cè)出電機(jī)主軸轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)采用方法二。 在轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，根據(jù)工程實(shí)際情況一般轉(zhuǎn)速環(huán)的采樣周期取10ms，為此可使用 10ms 定時(shí)計(jì)數(shù)方法來(lái)測(cè)量速度。在 PLC 中，設(shè)有 “速度檢測(cè) ”功能指令，它可測(cè)出 10ms 內(nèi)的脈沖數(shù)，并將其送給 PLC 內(nèi)的數(shù)據(jù)寄存器用于速度控制。檢測(cè)速度的功能指令梯形圖見(jiàn)圖 。 圖 轉(zhuǎn)速檢測(cè)功能指令梯形圖 調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速檢 測(cè)碼盤(pán)裝在電機(jī)主軸上，以速度 n(r/min)轉(zhuǎn)動(dòng)，接近開(kāi)關(guān)將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)送至 FX2N 的高速計(jì)數(shù)輸入端。 M8000 SPD FNC56 X1 K2 D8 [D] [S2] [S1] M8000 SPD FNC56 X0 X10 D5 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 26 頁(yè) 上述梯形圖中［ S1］指定了計(jì)數(shù)脈沖輸入端為 X0 端子；［ S2］指定了計(jì)數(shù)時(shí)間 (以ms 為單位 )，由于轉(zhuǎn)速環(huán)采樣周期選為 10ms，故［ S2］為 K10；［ D］指定了計(jì)數(shù)結(jié)果存放處，此處 D5 存放 10ms 內(nèi)的計(jì)數(shù)值，數(shù)據(jù)寄存器 D5 的值可接在 PLC 內(nèi)參與運(yùn)算。 轉(zhuǎn)速 N 與［ D5］的關(guān)系為 ： ? ? 310560 ?? ntDn (r/min) (式 ) 式中 n—編碼盤(pán)每轉(zhuǎn)一周所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù) t—［ S2］指定的計(jì)數(shù)時(shí)間 圖 正反轉(zhuǎn)過(guò)程中的轉(zhuǎn)速、電流仿真結(jié)果 在無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)帶載起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)從正轉(zhuǎn)到穩(wěn)定運(yùn)行（ 02s） ,給出反轉(zhuǎn)指令后電動(dòng)機(jī)經(jīng)歷正轉(zhuǎn)制動(dòng)到反轉(zhuǎn)起動(dòng)、反轉(zhuǎn)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速變化過(guò)程（ 25s），5s 后系統(tǒng)又從反轉(zhuǎn)切換到正轉(zhuǎn)狀態(tài)。 從仿真結(jié)果看，當(dāng)給定正信號(hào)時(shí)，在電流調(diào)節(jié)作用下，電流接近最大值，在 左右時(shí)轉(zhuǎn)速超調(diào)，電流很快下降，在 1s 時(shí)達(dá)到穩(wěn)態(tài)。 2s 時(shí)，轉(zhuǎn)速給定 Un*從 “+”切換到 “”，系統(tǒng)進(jìn)入反轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)狀態(tài)。電流迅速改變方向，并變到最大值，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)帶載加速。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 27 頁(yè) 結(jié)束語(yǔ) 本設(shè)計(jì)為 “龍門(mén)刨床 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”， 從調(diào)速系統(tǒng)可控整流電源出發(fā)，逐步建立了雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的模型，并對(duì)電流調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，在此基礎(chǔ)上完成了主控電路圖的繪制，以及 PLC 相關(guān)邏輯控制單元流程圖的設(shè)計(jì)。 直流電機(jī)調(diào)速發(fā)展趨勢(shì)主要集中在控制理論的不斷完善和控制元件的不斷提高兩方面。 在控制力理論方面 ，自適應(yīng)控制、模糊控制、 PID 控制等控制理論被引入；基于 PLC 控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的調(diào)速系統(tǒng)的邏輯控制系統(tǒng)將越來(lái)越智能化，基于通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)的上位機(jī) PC 與下位機(jī) PLC 之間的通信，將使各個(gè)行業(yè)的自動(dòng)控制水平都向前邁進(jìn)一大步。 本系統(tǒng)采用了雙閉環(huán)系統(tǒng)，所以系統(tǒng)能夠通過(guò)兩個(gè) 調(diào)節(jié)器進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)作用減少穩(wěn)態(tài)速降，但是有超調(diào)。為使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能更好，該系統(tǒng)采用無(wú)靜差調(diào)節(jié)，即轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采用比例積分調(diào)節(jié)器（ PI 調(diào)節(jié)器），使系統(tǒng)保證恒速運(yùn)行，以保證滿足更嚴(yán)格的生產(chǎn)要求。 目前，由于小型的 PLC 速度較慢，而電流環(huán)的速度較快，電流采樣值有 可能出現(xiàn)部分值丟失現(xiàn)象，影響電流環(huán)調(diào)節(jié)精度，但雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)決定系統(tǒng)性能的主要調(diào)節(jié)環(huán)是轉(zhuǎn)速環(huán)，而轉(zhuǎn)速采樣周期較長(zhǎng)， FX2N 已能滿足要求。而且隨著 PLC 技術(shù)的進(jìn)步，新型 PLC 速度大大加快，用 PLC 實(shí)現(xiàn)調(diào)速系統(tǒng)的雙閉環(huán)控制已完全可能。 通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)了轉(zhuǎn)速，電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并能熟練地掌握轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器參數(shù)的選擇和計(jì)算，在設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上更加認(rèn)識(shí)到直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用廣泛。 在這次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我得到了一些寶貴的經(jīng)驗(yàn)， 這就是我的收獲 。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 28 頁(yè) 致謝 從 接受課題到現(xiàn)在完成畢業(yè) 設(shè) 計(jì)論文，我的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一直是在 成麗華老師的悉心指導(dǎo)下進(jìn)行的，衷心的感謝我的指導(dǎo)老師 成麗華 給予了精心的指導(dǎo)和熱情的幫助，導(dǎo)師提出許多寶貴的設(shè)計(jì)意見(jiàn)，在最后的修改階段老師在百忙之中抽出時(shí)間 為我提供了必要的幫助，這樣使得我得以順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作 。成麗華 老師治為人和藹可親，在 電力電子 方面具有豐富的 教學(xué) 經(jīng)驗(yàn) ， 通過(guò)多次的溝通交流 使我能夠 清晰的理解設(shè)計(jì)思路 。并且在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中， 成麗華老師 不斷對(duì)我 進(jìn)行敦促， 使得我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題能夠進(jìn)行下去，也 使我做了許 多有益的思考。在此表示深深的謝意！ 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 29 頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1]李宗寶 沈玉梅 ﹒ 機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新 ﹒ 基于 PLC 和變頻器的龍門(mén)刨床設(shè)計(jì) ，2021， 1： 35 [2]艾鐵偉 ﹒ 科技與生活 ﹒ 控制系統(tǒng) PLC 選擇的若干問(wèn)題探討 ﹒ 2021： 07 [3]陳立定 ﹒ 電氣控制與可編程控制器的原理及應(yīng)用 ﹒ 北京：機(jī)械工業(yè) 出版社， 2021﹒ 437 [4]阮毅 陳伯時(shí) ﹒ 電力拖動(dòng)與自動(dòng)控制系統(tǒng) ﹒ 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021﹒ 275 [5]王兆安 劉進(jìn)軍 ﹒ 電力電子技術(shù) ﹒ 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021﹒ 268 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 30 頁(yè) 附錄 系統(tǒng)部分程序清單 程序主程序 LD CALL 電流控制程序 LD CALL 模數(shù)轉(zhuǎn)換 LD CALL 算法 LD CALL 轉(zhuǎn)速控制程序 電流控制程序 LD MOVR , VD204 MOVR , VD212 MOVR , VD216 MOVR , VD220 MOVR , VD224 MOVR 200, SMB34 ATCH INT1,10 //電流 PID 控制中斷程序 INT1 LD ITD AIW0， AC0 DTR AC0， AC0 /R 32021， ACO MOVR AC0， VD200 PID VB200, 0 MOVR VD208, AC0 *R RONVD AC,AC0 DTI AC0， AC0 MOVW AC0， AQW0 轉(zhuǎn)速 控制 //轉(zhuǎn)速測(cè)量初始化子程序 SBR2 LD 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 31 頁(yè) MOVB 16F8， SMB37 MOVD +0， SMB38 HDEF 0, 0 LD MOVB 200， SMD34 ATCH INT2,10 ENI HSC 0 //轉(zhuǎn)速測(cè)量中斷程序 INT2 LD MOVD HC0， VD300 MOVD VD300， VD400 MOVB 16F8， SMB37 MOVB 0, SMD38 HSC 0 算法控制 //輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 LD XORD AC0， AC0 MOVW AIW0， AC LDW= AC0, 0 JMP 0 NOT ORD 16FFFF0000， AC0 LBL 0 DTR AC0， AC0 /R ， AC0 +R ， AC0 MOVR AC0， VD100 //輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 MOVR VD108， AC0 R ， AC0 *R ， AC0 ROUND AC0， AC0 MOVW AC0， AQWO 朗讀 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 32 頁(yè) 顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音 朗讀 顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 33 頁(yè)