【導(dǎo)讀】今天的由變頻器控制調(diào)速。且在工業(yè)各個(gè)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(dòng)化控。制系統(tǒng)中，最為常見的是由PLC控制變頻器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制。該方法主要通過(guò)程序來(lái)控制。入端、實(shí)現(xiàn)電機(jī)的多級(jí)調(diào)速，期間并通過(guò)RS485傳輸技術(shù)建立PLC與變頻器的PROFIBUSP-DP通。訊進(jìn)而完成PLC控制變頻器調(diào)速系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和全部的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 增量式控制算法的優(yōu)點(diǎn)是誤動(dòng)作小，便于實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)切換。當(dāng)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可以保持原值，比較容易通過(guò)加權(quán)處理獲得比較好的控制效果。但是由于其積分截?cái)嘈?yīng)大，有靜態(tài)誤差，溢出影響大。所以在選擇時(shí)不可一概而論。 + r(t) e(t) Δ u c(t) PID 增 量算法 步進(jìn)電機(jī) 被控對(duì)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(duì)象 圖 11 位置型控制示意圖 圖 11 PLC 程序設(shè)計(jì) PLC程序應(yīng)包括以下控制： （ 1） 當(dāng)按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SB1 時(shí)， PLC的 ON，允許電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。 （ 2） PLC輸出接口狀態(tài)，變頻器輸出頻率，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化如表 4所示。 （ 3） 當(dāng)按下停止按鈕 SB2時(shí)， PLC的 OFF，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。 運(yùn)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(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析 使用仿真軟件調(diào)用 PID模塊。頁(yè)面如圖 12所示： 圖 12 PID模塊 在 Tuning中能完成對(duì)參數(shù) Kp,Ki,Kd設(shè)定。 在 Configuration中回路更新時(shí)間選擇 。 在 Scaling中完成對(duì)過(guò)程變量 PV和控制變量 CV 的定標(biāo)。 PV為反饋轉(zhuǎn)速， 定標(biāo)為最大 1500r/min，最小 0r/min。 CV為變頻器輸出頻率，定標(biāo)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(shí)驗(yàn)中繼續(xù)調(diào)試。最后選用 Kp=， Ki=， Kd=，給定值為 1000r/min的實(shí)時(shí)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(fù)載，轉(zhuǎn)速減低，系統(tǒng)調(diào)節(jié)一段時(shí)間進(jìn)入穩(wěn)態(tài)；去掉負(fù)載轉(zhuǎn)速陡然升高，系統(tǒng)調(diào) 節(jié)一段時(shí)間進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。說(shuō)明系統(tǒng)的抗干擾能力比較強(qiáng)，反應(yīng)慢，精度高。 圖 14 加上負(fù)載去掉負(fù)載系統(tǒng)響應(yīng)曲線 系統(tǒng) 30： 31s時(shí)啟動(dòng)， 30： 39s達(dá)到最大值，最大值為 1090r/min，所以系統(tǒng)超調(diào)量為 9%。 上升時(shí)間為轉(zhuǎn)速第一次達(dá)到 1000r/min所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，為 7s。 調(diào)節(jié)時(shí)間為轉(zhuǎn)速進(jìn)入并一直保持在誤差帶內(nèi)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，為 11s。 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差沒有超過(guò) 20轉(zhuǎn)。 系統(tǒng)的抗干擾能力比較強(qiáng)。 所以 PID 控制能良好，不過(guò)因?yàn)榧尤肓朔e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(jìn)。 結(jié)束語(yǔ) 經(jīng)過(guò)半年的努力，畢業(yè)設(shè) 計(jì)終于接近尾聲。在這半年的時(shí)間里，從起初的迷茫到現(xiàn)在的嫻熟。剛拿到課題的時(shí)候基本是一問(wèn)三不知的狀態(tài)，盡管學(xué)過(guò) PLC課程，但是學(xué)習(xí)的時(shí)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(guò)程中，遇到了不少的難點(diǎn)，查閱了很多資料，書籍。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，起初認(rèn)為硬件接線看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但是到軟件部分才發(fā)現(xiàn)，工作量是巨大的，這無(wú)疑是一個(gè)挑戰(zhàn)。最終，經(jīng)過(guò)逐步學(xué)習(xí)，鉆研，終于取得了成功?？吹匠尚У臅r(shí)候，內(nèi)心的喜悅是無(wú)法表達(dá)的。 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是基于 PLC與變頻器的交流電機(jī)調(diào)速控制，主要完成電機(jī)在自 動(dòng)運(yùn)行、單速運(yùn)行、調(diào)整維護(hù)三種狀態(tài)下的工作。前期主要是準(zhǔn)備工作，英文資料的翻譯，資料的查找，對(duì)課題的分析，設(shè)計(jì) PLC變頻器 交流電動(dòng)機(jī)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(jī)內(nèi)，設(shè)置變頻器參數(shù)，按技術(shù)要求調(diào)試運(yùn)行系統(tǒng)，排除中間出現(xiàn)的故障。 畢設(shè)過(guò)程中 ，從分析開始，再進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后到作品實(shí)現(xiàn)，每一步都讓我將理論學(xué)習(xí)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我收獲了很多， 當(dāng)然也遇到了一些挫折，有時(shí)自己的想法沒法用設(shè)計(jì)表示出來(lái)，當(dāng)然還有像自己做出來(lái)的東西不能滿足設(shè) 計(jì)的要求等， 在此要感謝我的指導(dǎo)老師 付曉輝老師 對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。 在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)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(dú)立工作的能力和動(dòng)手能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。 同時(shí)在這次的 設(shè)計(jì)過(guò)程中 ，我明白了做任何事情要踏踏實(shí)實(shí)，打好基礎(chǔ)，只有踏踏 實(shí)實(shí)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(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。 參考文獻(xiàn) [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. 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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(biāo)題 // 啟動(dòng) LD //掃描開始 按鈕狀態(tài) O //強(qiáng)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(qiáng)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(shí)間 LD //掃描開始狀態(tài)位 AN T51 //100ms的時(shí)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(shí)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(jī)運(yùn)行信號(hào) LD //掃描開始狀態(tài)位 AN T51 //步驟 15是否完成 =