【導(dǎo)讀】調(diào)速系統(tǒng)快速性、穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能好是工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中基本要求。防、汽車(chē)、冶金、機(jī)械、石油等工業(yè)中，具有舉足輕重的作用。自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動(dòng)裝置。它具有抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格便。石油化工企業(yè)普遍采用了分散控制系統(tǒng)。但就其控制策略而言，占統(tǒng)治。地位的仍舊是常規(guī)的PID控制。PID結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)樸、穩(wěn)定性好、工作可靠、使用中不。必弄清系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。PID的使用已經(jīng)有60多年了，有人稱(chēng)贊它是控制領(lǐng)域。能源、降低生產(chǎn)成本。用戶根據(jù)自己的實(shí)際工藝要求和運(yùn)用場(chǎng)合選擇不同類(lèi)型的。頻率的自動(dòng)調(diào)節(jié)，達(dá)到節(jié)能和提高效率的目的。于一體的高科技產(chǎn)品。全球一些著名的電氣公司像西門(mén)子、ABB、東芝、三菱等，

　　

【正文】 0 點(diǎn)動(dòng)斜坡上升時(shí)間（ 10S） 17 P1061 5 點(diǎn)動(dòng)斜坡下降時(shí)間（ 5S） 注 :（ 1）設(shè)置參數(shù)前先將變頻器參數(shù)復(fù)位為工廠的缺省設(shè)定值 ； （ 2）設(shè)定 P0003=2 允許訪問(wèn)擴(kuò)展參數(shù) ； （ 3）設(shè)定電機(jī) 參數(shù)時(shí)先設(shè)定 P0010=1(快速調(diào)試 ),電機(jī)參數(shù)設(shè)置完成設(shè)定P0010=0(準(zhǔn)備 )； 26 MM420變頻器的基本操作（ BOP）按鈕： 圖 變頻器的基本操作按鈕 27 變頻器 快速調(diào)試流程圖如下： 28 圖 變頻器快速調(diào)試流程圖 多段速控制設(shè)計(jì) 變頻器 通過(guò)數(shù)字量的輸入 DIN DIN DIN3 不同的組合方式可實(shí)現(xiàn)七種不同的輸出頻率，從而實(shí)現(xiàn)多段速 的控制。 硬件設(shè)計(jì) 外部電路設(shè)計(jì) 多段速控制 外部接線如圖 所示 。 圖 多段速控制外部接線圖 由圖 可知通過(guò)切斷開(kāi)關(guān)的通斷來(lái)控制 PLC 輸出點(diǎn) 、 、 的不同組合來(lái)控制變頻器的不同的頻率。 輸入輸出分配 如表 所示。 表 系統(tǒng)的 I/O 分配 序號(hào) PLC 地址（ PLC 端子） 電氣符號(hào) （面板端子） 1 K1 2 K2 29 3 K3 4 K4 5 DIN1 6 DIN2 7 DIN3 變頻器參數(shù)設(shè)計(jì) 變頻器的參數(shù)設(shè)置如表 所示。 表 變頻器的參數(shù)設(shè)置 序號(hào) 變頻器參數(shù) 出廠值 設(shè)定值 功能說(shuō)明 32 P0700 2 2 選擇命令源（ 由端子排輸入 ） 33 P0701 1 17 固定頻率設(shè)值（二進(jìn)制編碼選擇 +ON命令） 34 P0702 12 17 固定頻率設(shè)值（二進(jìn)制編碼選擇 +ON命令） 35 P0703 9 17 固定頻率設(shè)值（二進(jìn)制 編碼選擇 +ON命令） 36 P1001 固定頻率 1 37 P1002 固定頻率 2 38 P1003 固定頻率 3 39 P1004 固定頻率 4 40 P1005 固定頻率 5 41 P1006 固定頻率 6 42 P1007 固定頻率 7 30 軟件設(shè)計(jì) 編程軟件介紹 STEP7 Micro/WIN,該 編程軟件可以方便的在Windows 環(huán)境下對(duì) PLC 編程、調(diào)試、監(jiān)控。使得 PLC 編程更加方便、快捷。 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。代碼被編譯并下載到 PLC。 2) 數(shù)據(jù)塊 數(shù)據(jù)塊由數(shù)據(jù) (變量存儲(chǔ)器的初始值 )和注釋組成。數(shù)據(jù)被編譯并下載到PLC。 3) 系統(tǒng)塊 系統(tǒng)塊用來(lái)設(shè)置系統(tǒng)的參數(shù)，例如存儲(chǔ)器的斷電保持范圍密碼 STOP 模式時(shí)PLC 的輸出狀態(tài)模擬量與數(shù)字量輸入濾波值脈沖捕捉位等，系統(tǒng)模塊中的信息需要下載到 PLC。 4) 符號(hào)表 符號(hào)表允許程序員用符號(hào)來(lái)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。程序編譯下載到 PLC 時(shí)，所有符號(hào)地址被轉(zhuǎn)換為絕對(duì)地址，符號(hào)表中的信息不會(huì)下載到 PLC。 5) 狀態(tài)表 狀態(tài)表用來(lái)觀察程序執(zhí)行時(shí)指定的內(nèi)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(yùn)行情況的一種工具。 6) 交叉引用表 交叉引用表列舉出程序中使用的各操作數(shù)在哪一個(gè)程序塊的哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)，以及使用它們的指令助記符。還可以查看哪些內(nèi)存區(qū)域已經(jīng)被使用，是作為單位使用還是作為字節(jié)使用。在運(yùn)行模式下編譯程序時(shí)，可以查看程 序當(dāng)前正 31 在使用的跳變觸點(diǎn)的編號(hào)。交叉引用表并不下載到 PLC，程序編譯成功后才能看到交叉引用表的內(nèi)容。在交叉引用表中雙擊某操作數(shù)，可以顯示出包含該操作數(shù)的那一部分程序。 閉環(huán)程序設(shè)計(jì) 主程序 32 33 子程序 34 中斷程序 多段速程序設(shè)計(jì) 35 36 第五 章 實(shí)驗(yàn) 調(diào)試和數(shù)據(jù)分析 閉環(huán)系統(tǒng) PID 參數(shù)整定 PID參數(shù)整定方法就是確定調(diào)節(jié)器的比例 系數(shù) P、積分時(shí)間 Ti和和微分時(shí)間Td，改 善系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，使系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程達(dá)到最為滿意的質(zhì)量指標(biāo)要 37 求 。一般可以通過(guò)理論計(jì)算來(lái)確定，但誤差太大。目前，應(yīng)用最多的還是工程整定法：如經(jīng)驗(yàn)法、衰減曲線法、臨界比例帶法和反應(yīng)曲線法 。 經(jīng)驗(yàn)法又叫現(xiàn)場(chǎng)湊試法 ，它不需要進(jìn)行事先的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，而是根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，利用一組經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，根據(jù)反應(yīng)曲線的效果不斷地改變參數(shù)，對(duì)于溫度控制系統(tǒng)，工程上已經(jīng)有大量的經(jīng)驗(yàn)，其規(guī)律如下表所示： 被控變量 規(guī)律的選擇 比例度 積分時(shí)間（分鐘） 微分時(shí)間（分鐘） 溫度 滯后較大 20~60 3~10 ~3 實(shí)驗(yàn)湊試法的整定步 驟為 先比例，再積分，最后微分 。 1）整定比例控制 將比例控制作用由小變到大，觀察各次響應(yīng)，直至得到反應(yīng)快、超調(diào)小的響應(yīng)曲線。 2）整定積分環(huán)節(jié) 先將步驟 1）中選擇的比例系數(shù)減小為原來(lái)的 50～ 80％，再將積分時(shí)間置一個(gè)較大值，觀測(cè)響應(yīng)曲線。然后減小積分時(shí)間，加大積分作用，并相應(yīng)調(diào)整比例系數(shù)，反復(fù)試湊至得到較滿意的響應(yīng)，確定比例和積分的參數(shù)。 3）整定微分環(huán)節(jié)環(huán)節(jié) 先置微分時(shí)間 TD=0，逐漸加大 TD，同時(shí)相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時(shí)間，反復(fù)試湊至獲得滿意的控制效果和 PID控制參數(shù)。 此次是速 度的 PID 控制，速度具有比較嚴(yán)重的滯后性，所以一般為了增強(qiáng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)，比例、積分、微分全投入使用，經(jīng)過(guò)多次參數(shù)設(shè)定比較后，當(dāng)設(shè)定比例系數(shù) P 為 10，積分時(shí)間 I 為 ，微分時(shí)間 D為 時(shí)，系統(tǒng)能得到比較滿意的控制效果，最大超調(diào)只有兩度多，穩(wěn)定后能保持在 +1r/min 以內(nèi) . 系統(tǒng)控制效果如下： 圖 系統(tǒng)控制效果圖 38 多段速控制分析 本系統(tǒng)主要是通過(guò) 控制系統(tǒng)的啟動(dòng) 、 、 的通斷來(lái)控制輸出、 、 的組合方式，經(jīng)過(guò)調(diào)試得到以下的控制結(jié)果，如表所示。 表 系統(tǒng)輸出情況 K2 K3 K4 輸出頻率 （ zH ） OFF OFF OFF OFF ON OFF OFF （ 固定頻率 1） OFF ON OFF （ 固定頻率 2） ON ON OFF （ 固定頻率 3） OFF OFF ON （ 固定頻率 4） ON OFF ON （ 固定頻率 5） OFF ON ON （ 固定頻率 6） ON ON ON （ 固定頻率 7） 第六章 總結(jié)與體會(huì) 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)， 使 我獲益匪淺。在老師的指導(dǎo)下，在同學(xué) 的幫助下，我學(xué)到了不少知識(shí) 。 學(xué)會(huì)了 SIMATIC S7200 型 PLC 的基本知識(shí)，掌握了 S7200 PLC的 工 作原 理 和基 本指 令 ，還 學(xué)習(xí) 了 變頻 調(diào)速 理 論， 掌握 了 SIMATIC MicroMaster420 變頻器 的使用方法和參數(shù)設(shè)置，對(duì)變頻器的使用和了解進(jìn)一步加深。是自己的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力進(jìn)一步提高。 在這次設(shè)計(jì)中我覺(jué)得最重要的是自學(xué)能力 和 理論聯(lián)系 實(shí)踐 的能力 。 在設(shè)計(jì)中有部分知識(shí)是以前沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)也沒(méi)有接觸 過(guò)，開(kāi)始學(xué)起來(lái)有些不知所措 ，通過(guò)自己查閱資料對(duì)資料的學(xué)習(xí)，基本就弄懂了。理論和實(shí)踐相結(jié)合是這次設(shè)計(jì)中最重要的。有些東西在理論上我們是知道的，但實(shí)際中我們就不知怎么辦了，如變頻器的原理，實(shí)際操作就需要我們的動(dòng)手能力。 當(dāng)我們遇到實(shí)際問(wèn)題時(shí)這就要我們的理論聯(lián)系實(shí)際，運(yùn)用理論知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，這樣才能鞏固理論知識(shí)，做到學(xué)以致用。 39 雖然這次我設(shè)計(jì)的東西并不難，但在設(shè)計(jì)過(guò)程中我學(xué)到了書(shū)本 上 學(xué)不到的東西。只有利理論，不能把它和實(shí)際結(jié)合起來(lái)是不行的。 只有通 過(guò) 運(yùn)用理論去解決實(shí)際問(wèn)題，把它和實(shí)際結(jié)合起來(lái)才能更好的解決問(wèn)題。 經(jīng) 過(guò)這次的 設(shè)計(jì) ， 使我意識(shí)到 自己 的操作能力的不足，在理論上 還存在 很多缺陷。所以在以后的學(xué)習(xí)生活中，我 會(huì) 更 加 努力地 加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)踐的學(xué)習(xí)，使自己的知識(shí)在實(shí)踐中不斷增長(zhǎng)，在實(shí)踐中鍛煉自己，培養(yǎng)自己各方面的能力，不斷提高自己的能力。 參考文獻(xiàn) 1. 楊公源 .常用變頻器應(yīng)用實(shí)例 .電子工業(yè)出版社 . 2. 王阿根 .電氣可編程控制 原理與應(yīng)用（第二版） .清華大學(xué)出版社 . 3. 廖常初 .PLC 編程及應(yīng)用（ S7200） .機(jī)械工業(yè)出版社 .2020. 4. 陶權(quán)、韋瑞錄 .PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝于調(diào)試 .北京理 工大學(xué)出版社 . 5. SIEMENS Micro Master 420 使用大全 6. SIMATIC S7200 可編程序控制器系統(tǒng)手冊(cè) 7. 李方園 .變頻器的自動(dòng)化工程實(shí)踐 .電子工業(yè)出版社 . 致謝 在本課題的研究和論文撰寫(xiě)過(guò)程中，我的導(dǎo)師王老師 對(duì)我的 悉心指導(dǎo) ，嚴(yán)格要求。老師 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，一絲不茍的工作作風(fēng)和淵博的知識(shí)，平易近人的品德，使我獲益匪淺，終身難忘。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，離不開(kāi)老師 的悉心指導(dǎo)，離不開(kāi) 同學(xué)們的幫助和支持。尤其是王老師 為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)付出了許多辛勤汗水。在他 們無(wú)微不至的關(guān)懷下我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。 在此，我向王老師及 致以誠(chéng)摯 李老師 的謝 意和崇高的敬意，并向在畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我巨大幫助的李威、吳廣 們表示衷心的感謝。 對(duì)于本次論文，由于自身知識(shí)水平有限，再加上時(shí)間緊張，不足之處在所難免，懇請(qǐng)大家批評(píng)指正。重要的是通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)和刻苦鉆研的精神 ，提高了自身的自學(xué)能力和動(dòng)手實(shí)踐能力，對(duì)于我來(lái)說(shuō)是一次難得的鍛煉。 40 最后，再次衷心感謝所有在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我無(wú)私幫助的 們。