【導(dǎo)讀】今天的由變頻器控制調(diào)速。且在工業(yè)各個領(lǐng)域中得到了極為廣泛的應(yīng)用。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。該方法主要通過程序來控制。入端、實現(xiàn)電機的多級調(diào)速，期間并通過RS485傳輸技術(shù)建立PLC與變頻器的PROFIBUSP-DP通。訊進而完成PLC控制變頻器調(diào)速系統(tǒng)的方案設(shè)計和全部的控制系統(tǒng)設(shè)計。

　　

【正文】 增量式控制算法的優(yōu)點是誤動作小，便于實現(xiàn)無擾動切換。當計算機出現(xiàn)故障時，可以保持原值，比較容易通過加權(quán)處理獲得比較好的控制效果。但是由于其積分截斷效應(yīng)大，有靜態(tài)誤差，溢出影響大。所以在選擇時不可一概而論。 + r(t) e(t) Δ u c(t) PID 增量算法 步進電機 被控對象 圖 12 增量型控制示意圖 + r (t) e(t) u c(t) PID 位置算法 調(diào)節(jié)閥 被控對象 圖 11 位置型控制示意圖 圖 11 PLC 程序設(shè)計 PLC程序應(yīng)包括以下控制： （ 1） 當按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕 SB1 時， PLC的 ON，允許電動機運行。 （ 2） PLC輸出接口狀態(tài)，變頻器輸出頻率，電動機轉(zhuǎn)速變化如表 4所示。 （ 3） 當按下停止按鈕 SB2時， PLC的 OFF，電動機停止運行。 運行頻率 1 0 0 0 1 5 1 0 0 1 0 10 1 0 0 1 1 20 1 0 1 0 0 30 1 0 1 0 1 40 1 0 1 1 0 50 1 0 1 1 1 45 1 1 0 0 0 35 1 1 0 0 1 25 1 1 0 1 0 15 1 1 0 1 1 10 1 1 1 0 0 20 1 1 1 0 1 30 1 1 1 1 0 40 1 1 1 1 1 50 0 0 0 0 0 0 表 4 具體程序分析見附錄 第五章 ：系統(tǒng)實驗及數(shù)據(jù)分析 使用仿真軟件調(diào)用 PID模塊。頁面如圖 12所示： 圖 12 PID模塊 在 Tuning中能完成對參數(shù) Kp,Ki,Kd設(shè)定。 在 Configuration中回路更新時間選擇 。 在 Scaling中完成對過程變量 PV和控制變量 CV 的定標。 PV為反饋轉(zhuǎn)速， 定標為最大 1500r/min，最小 0r/min。 CV為變頻器輸出頻率，定標為最大 50Hz， 最小 0Hz。 系統(tǒng)控制變量（ CV）是頻率，可以將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送給 I/O輸出通道，改變變頻器的頻率。 將仿真得到的參數(shù)在實驗中繼續(xù)調(diào)試。最后選用 Kp=， Ki=， Kd=，給定值為 1000r/min的實時控制曲線如圖 13所示。 圖 13 PID控制系統(tǒng)響應(yīng)曲線 加上負載，轉(zhuǎn)速減低，系統(tǒng)調(diào)節(jié)一段時間進入穩(wěn)態(tài)；去掉負載轉(zhuǎn)速陡然升高，系統(tǒng)調(diào) 節(jié)一段時間進入穩(wěn)態(tài)。說明系統(tǒng)的抗干擾能力比較強，反應(yīng)慢，精度高。 圖 14 加上負載去掉負載系統(tǒng)響應(yīng)曲線 系統(tǒng) 30： 31s時啟動， 30： 39s達到最大值，最大值為 1090r/min，所以系統(tǒng)超調(diào)量為 9%。 上升時間為轉(zhuǎn)速第一次達到 1000r/min所對應(yīng)的時間，為 7s。 調(diào)節(jié)時間為轉(zhuǎn)速進入并一直保持在誤差帶內(nèi)所對應(yīng)的時間，為 11s。 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差沒有超過 20轉(zhuǎn)。 系統(tǒng)的抗干擾能力比較強。 所以 PID 控制能良好，不過因為加入了積分環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的響應(yīng)速度和抗干擾能力還有待改進。 結(jié)束語 經(jīng)過半年的努力，畢業(yè)設(shè) 計終于接近尾聲。在這半年的時間里，從起初的迷茫到現(xiàn)在的嫻熟。剛拿到課題的時候基本是一問三不知的狀態(tài)，盡管學(xué)過 PLC課程，但是學(xué)習(xí)的時候用的并不是西門子系列的 PLC，所以基本上又是重新學(xué)習(xí)了一遍。在學(xué)習(xí)的過程中，遇到了不少的難點，查閱了很多資料，書籍。在做畢業(yè)設(shè)計的過程中，起初認為硬件接線看起來很簡單，但是到軟件部分才發(fā)現(xiàn)，工作量是巨大的，這無疑是一個挑戰(zhàn)。最終，經(jīng)過逐步學(xué)習(xí)，鉆研，終于取得了成功?？吹匠尚У臅r候，內(nèi)心的喜悅是無法表達的。 本次的畢業(yè)設(shè)計是基于 PLC與變頻器的交流電機調(diào)速控制，主要完成電機在自 動運行、單速運行、調(diào)整維護三種狀態(tài)下的工作。前期主要是準備工作，英文資料的翻譯，資料的查找，對課題的分析，設(shè)計 PLC變頻器 交流電動機控制系統(tǒng)的電氣接線圖， PLC 輸入、輸出地址表。 PLC梯形圖。后期主要是將編制的程序輸入 PLC機內(nèi)，設(shè)置變頻器參數(shù)，按技術(shù)要求調(diào)試運行系統(tǒng)，排除中間出現(xiàn)的故障。 畢設(shè)過程中 ，從分析開始，再進行設(shè)計，最后到作品實現(xiàn)，每一步都讓我將理論學(xué)習(xí)的知識應(yīng)用到實踐中去。在設(shè)計過程中，我收獲了很多， 當然也遇到了一些挫折，有時自己的想法沒法用設(shè)計表示出來，當然還有像自己做出來的東西不能滿足設(shè) 計的要求等， 在此要感謝我的指導(dǎo)老師 付曉輝老師 對我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計過程中，我通過查閱有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。 在整個設(shè)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(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。 最關(guān)鍵的是 培養(yǎng)了我獨立工作的能力和動手能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。 同時在這次的 設(shè)計過程中 ，我明白了做任何事情要踏踏實實，打好基礎(chǔ)，只有踏踏 實實的，才能有更好的發(fā)展。 所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。 參考文獻 [1]楊后川等 .西門子 S7200 PLC編程速學(xué)與快速應(yīng)用 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 ,2020. [2]豈興明 .PLC與變頻器快速入門與實踐 [M].北京 :人民郵電出版社 ,2020. [3]吉順平 ,孫承志 ,路明 .西門子 PLC與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2020. [4]張承慧 ,崔納新 ,李珂 .交流電機變頻調(diào)速及其應(yīng)用 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2020. [5]王建偉 .基于 PLC的電機變頻調(diào)速 試驗系統(tǒng)開發(fā) [D].太原 :中北大學(xué) ,2020. [6]劉啟新 .電機與拖動基礎(chǔ) [M].北京 :中國電力出版社 ,2020. [7]王占奎等編著 . 交流變頻調(diào)速應(yīng)用例集 [M]. 北京：科學(xué)出版社 . 1995. [8]李愛云，張承慧編著 . 現(xiàn)代逆變技術(shù)及應(yīng)用 [M]. 北京：科學(xué)出版社 . 2020. [9]胡崇岳編著 . 現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù) [M].第二版 . 北京：機械工業(yè)出版社 . 1998. [10]李方圓，變頻器行業(yè)應(yīng)用實踐 [M].北京：中國電力出版社， 2020. [11]孫傳森，錢平 .變頻器技術(shù) [M].北京：高等教育出 版社， 2020. [12]馮垛生，變頻器實用指南 [M].北京：人民郵電出版社， 2020. [13]許曉峰 .電機及拖動 .北京：高等教育出版社， 2020. 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Hackworth ,Programmable Logic Controllers: Programming Methods and Applications,Prentice Hall (April 21, 2020) 附錄 PLC程序的編寫如下： S7200程序 TITLE=程序注釋 Network 1 // 網(wǎng)絡(luò)標題 // 啟動 LD //掃描開始 按鈕狀態(tài) O //強制狀態(tài)的判斷 S ， 1 //置位開始狀態(tài) R ， 2 //復(fù)位中間位 Network 2 //停止 LD //掃描停止按鈕狀態(tài) O //強制狀態(tài)的判斷 O //掃描初次狀態(tài)位 R ， 1 //復(fù)位開始狀態(tài) R ， 2 //復(fù)位中間位 Network 3 //初始化 LD //初次狀態(tài)位 R ， 3 //復(fù)位所有中間位 R ， 5 //復(fù)位所有輸出 Network 4 //步驟數(shù)及頻率數(shù)清 0 LDN //掃描開始狀態(tài)位 MOVW 0， VW10 MOVW 0， VW20 Network 5 //100*100ms 總循環(huán)時間 LD //掃描開始狀態(tài)位 AN T51 //100ms的時間繼電器 MOVW 5， VW10 //正向 5Hz MOVW 1， VW20 //步驟數(shù)為 1 TON T37， 100 Network 6 //步驟 2：正向 10Hz LD T37 //步驟 1是否 完成 MOVW 10， VW10 //100ms的時間繼電器 MOVW 2， VW20 //正向 10Hz TON T38， 100 //步驟數(shù)為 2 Network 7 //步驟 3：正向 20Hz LD T38 //步驟 2是否完成 MOVW 20， VW10 MOVW 3， VW20 TON T39， 100 Network 8 //步驟 4：正向 30Hz LD T39 //步驟 3是否完成 MOVW 30， VW10 MOVW 4， VW20 TON T40， 100 Network 9 //步驟 5：正向 40Hz LD T40 //步驟 4是否完成 MOVW 40， VW10 MOVW 5， VW20 TON T41， 100 Network 10 //步驟 6：正向 50Hz LD T41 //步驟 5是否完成 MOVW 50， VW10 MOVW 6， VW20 TON T42， 100 Network 11 //步驟 7：正向 45Hz LD T42 //步驟 6是否完成 MOVW 45， VW10 MOVW 7， VW20 TON T43， 100 Network 12 //步驟 8：正向 35Hz LD T43 //步驟 7是否完成 MOVW 35， VW10 MOVW 8， VW20 TON T44， 100 Network 13 //步驟 9：正向 25Hz LD T44 //步驟 8是否完成 MOVW 25， VW10 MOVW 9， VW20 TON T45， 100 Network 14 //步驟 10：正向 15Hz LD T45 //步驟 9是否完成 MOVW 15， VW10 MOVW 10， VW20 TON T46， 100 Network 15 //步驟 11：反向 10Hz LD T46 //步驟 10是否完成 MOVW 10， VW10 MOVW 11， VW20 TON T47， 100 Network 16 //步驟 12：反向 20Hz LD T47 //步驟 11是否完成 MOVW 20， VW10 MOVW 12， VW20 TON T48， 100 Network 17 //步驟 13：反向 30Hz LD T48 //步驟 12是否完成 MOVW 30， VW10 MOVW 13， VW20 TON T49， 100 Network 18 //步驟 14：反向 40Hz LD T49 //步驟 13是否完成 MOVW 40， VW10 MOVW 14， VW20 TON T50， 100 Network 19 //步驟 15：反向 50Hz LD T50 //步驟 14是否完成 MOVW 50， VW10 MOVW 15， VW20 TON T51， 100 Network 20 //電機運行信號 LD //掃描開始狀態(tài)位 AN T51 //步驟 15是否完成 =