【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 三相異步電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)恒速控制系統(tǒng) 27 參考文獻(xiàn) [1] 魯遠(yuǎn)棟 .PLC 機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù) [Z].北京：電子工業(yè)出版社， 2020. [2] 廖常初 . PLC 應(yīng)用技術(shù)答問 [Z].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. [3] 威綸科技股份有限公司 . EasyBuilder 500 使用手冊 . [4]惲新星 李海波 付琛 .PLC 技術(shù)綜合運(yùn)用 [Z].無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院。其次還是要感謝徐老師和我們組的成員們，在該論文的撰寫及修改過程中給了我許多的寶貴意見。 在該系統(tǒng) 硬件設(shè)備上的大力支持以及在硬件連接和軟件編程的過程中都給予了關(guān)鍵性的指導(dǎo)。在對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試前，應(yīng)檢查一遍線路是否完全正確，避免發(fā)生不必要的事故。PLC通過閉環(huán)控制，可以較好的控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度，在 PID 控制回路的調(diào)節(jié)下，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)并且能夠使電動(dòng)機(jī)保持穩(wěn)定恒速的轉(zhuǎn)動(dòng)。 （ 9） 調(diào)試結(jié)束，關(guān)閉所有電源。按下停止按鈕，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 （ 6） 再次自動(dòng)跟蹤 查看 PID 參數(shù)值是否變化，調(diào)整“設(shè)定轉(zhuǎn)速”至 500rpm、 300rpm，觀察實(shí)際轉(zhuǎn)速的跟蹤情況，與自動(dòng)調(diào)諧作比較。 （ 5） PID 自動(dòng)調(diào)節(jié) 調(diào)整“設(shè)定轉(zhuǎn)速”至 700rpm，打開 PID 調(diào)諧控制面板，監(jiān)視實(shí)際轉(zhuǎn)速，等待實(shí)際轉(zhuǎn)速穩(wěn)定至 700rpm 左右時(shí)，按“開始自動(dòng)調(diào)諧”按鈕，會(huì)自動(dòng) 調(diào)諧序列。 （ 3）手動(dòng)到自動(dòng)的切換 觸摸“手自動(dòng)”開關(guān)到自動(dòng)狀態(tài)，觀察手動(dòng)到自動(dòng)的無擾動(dòng)切換情況，此時(shí)設(shè)定轉(zhuǎn)速應(yīng)等于實(shí)際轉(zhuǎn)速 450rpm。調(diào)整“手動(dòng)輸出”至 20%、 30%，觀察實(shí)際轉(zhuǎn)速顯示是否為 300rpm、 450rpm。（一開始不能太高，電機(jī)正常運(yùn)行后再調(diào)高）。 總體調(diào)試 （ 1）檢查并調(diào)整參數(shù) 檢查并調(diào)整“ PID 參數(shù)”，使“ Kc”、“ Ts”、“ Ti”、“ Td”分別為 ， ,。 表 82快速參數(shù)調(diào)試表 參數(shù)號(hào) 出廠值 設(shè)置值 說明 P0003 1 3 設(shè)用戶訪問級(jí)為專家級(jí) P0010 0 1 快速調(diào) 試 P0100 0 0 功率以 kW表示，頻率為 50Hz P0205 0 0 變頻器的應(yīng)用對(duì)象選擇恒轉(zhuǎn)矩 P0300 1 1 電動(dòng)機(jī)類型選擇異步電動(dòng)機(jī) P0304 400 380 電動(dòng)機(jī)額定電壓（ V） P0305 電動(dòng)機(jī)額定電流（ A） P0307 電動(dòng)機(jī)額定功率（ kW） 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 三相異步電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)恒速控制系統(tǒng) 23 P0308 電動(dòng)機(jī)額定功率因數(shù) P0310 電動(dòng)機(jī)額定頻率 P0311 1395 1430 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（ r/min） P0335 0 0 電動(dòng)機(jī)的冷卻方式 P0640 電動(dòng)機(jī)的過載因子（ %） P0700 2 2 命令源選擇面板操作 P1000 2 2 頻率設(shè)定選擇鍵盤（電動(dòng)電位計(jì)）輸入 P1080 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的最低頻率（ Hz） P1082 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的最高頻率（ Hz） P1120 斜坡上升時(shí)間 P1121 斜坡下降時(shí)間 P1135 OFF3 斜坡下降時(shí)間 P1300 0 0 控制方式選擇 線性 V/f 控制 P1500 0 0 轉(zhuǎn)矩設(shè)定值無選擇無 P1910 0 0 禁止自動(dòng)檢測 P3900 0 3 結(jié)束快速調(diào)試 （ 3） 設(shè)置模擬信號(hào)控制、端子控制參數(shù) 按表 83所示設(shè)置數(shù)字輸入 /輸出端子、控制參數(shù)。 表 81 恢復(fù)變頻器工廠默認(rèn)值 參數(shù)號(hào) 出廠值 設(shè)置值 說明 P0010 0 30 工廠的設(shè)定值 P0970 0 1 參數(shù)復(fù)位 按上表所示設(shè)置參數(shù)，按下 P鍵，開始復(fù)位，復(fù)位過程大約為 3min，這樣就保證了變頻器的參數(shù)均回到工廠默認(rèn)值。開啟變頻器電源。 在手動(dòng)狀態(tài)下， 在“手動(dòng)輸出”框內(nèi)輸入數(shù)值， 觀察 PLC 的模擬量輸出是否與實(shí)際輸出值所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)吻合（ 0%對(duì)應(yīng) 0； 50%對(duì)應(yīng) 16000； 100%對(duì)應(yīng) 32020）；在自動(dòng)狀態(tài)下， 修該“設(shè)定轉(zhuǎn)速”數(shù)值，觀察實(shí)際輸出是否越來越大，而實(shí)際轉(zhuǎn)速則為 0；檢查“ PID 參數(shù)”和“速度曲線”窗口是否可以正常切換。 觸摸屏在線模擬調(diào)試 正確連接 MT500 和 PLC，在 Easy Manager 中設(shè)置好 COM 口及其各種通信參數(shù)，進(jìn)行在線模擬。 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 三相異步電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)恒速控制系統(tǒng) 17 第七章 人機(jī)界面的創(chuàng)建和 PLC 的編程 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 圖 77 主程序梯形圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 三相異步電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)恒速控制系統(tǒng) 19 圖 78 SBR0 梯形圖 圖 79 SBR1 梯形圖 第七章 人機(jī)界面的創(chuàng)建和 PLC 的編程 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 三相異步電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)恒速控制系統(tǒng) 21 圖 710 SBR2 梯形圖 圖 711 中斷程序梯形圖 第八章 控制系統(tǒng)的調(diào)試 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 22 第八章 控制系統(tǒng)的調(diào)試 初調(diào) PLC、觸摸屏程序 關(guān)掉變頻器電源 斷開空氣開關(guān) Q，關(guān)掉變頻器電源，以免 PLC 輸出導(dǎo)致變頻器誤動(dòng)作。它包含了一個(gè)主程序、四個(gè)子程序（初始化 HSC0、 PID參數(shù)修改、輸出顯示、 PID0INIT）、兩個(gè)中斷程序（中斷 200ms、 PIDEXE），其中 PID0INIT、 PIDEXE 由 PID 向?qū)Ыⅰ? 編輯符號(hào)表 打開符號(hào)表編輯器， 編輯符號(hào)表如表 76所示。 如 圖 75 所示為電機(jī)恒速控制的程序流程圖。為了在手自動(dòng)切換時(shí)不產(chǎn)生波動(dòng)，要編制手自動(dòng)無擾程序，從手動(dòng)切換到自動(dòng)時(shí)， 將實(shí)際轉(zhuǎn)速傳輸給設(shè)定轉(zhuǎn)速；從自動(dòng)切換到手動(dòng)時(shí)，將實(shí)際輸出傳輸給手動(dòng)輸出。 （ 2） 手動(dòng)狀態(tài)，變頻器的運(yùn)行頻率由“手動(dòng)輸出”控制。 圖 73 “ PID 參數(shù)”窗口 制作速度曲 線窗口 按圖 74所示，制作速度曲線窗口，并命名為“速度曲線”窗口。 圖 71 新工程窗口 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 三相異步電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)恒速控制系統(tǒng) 13 制作啟動(dòng)窗口 按圖 72 所示，制作啟動(dòng)窗口，并命名為“轉(zhuǎn)速控制”。 第六章 控制系統(tǒng)的變量地址分配及接線 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 圖 65 電機(jī)恒速控制電路 第七 章 人機(jī)界面的創(chuàng)建和 PLC 的編程 觸摸屏組態(tài) 創(chuàng)建工程 創(chuàng)建一個(gè)新的工程并命名為電機(jī)恒速控制。 圖中， V、 M 兩個(gè)端子是 S7224XP 的模擬量輸出端，輸出 0~10V 模擬信號(hào) ，作為變頻器 3/4 兩端的模擬量輸入信號(hào)，控制變頻器運(yùn)行頻率。在這里，我們把 COM 口的 RS422 方式等同為 RS485（ 4線 ） 方式。由于 PC[RS232]和 PLC[RS485]共用一個(gè) COM 口，在調(diào)試過程中建議使用 MT5_PC 電纜連接線，該連接線把共用的 COM 口分成兩個(gè)獨(dú)立的 COM 口使用。 手 自動(dòng) 手自動(dòng)： 0 手動(dòng) 1 自動(dòng) 手動(dòng)輸出 VD750 手動(dòng)輸出 % 復(fù)位按鈕 復(fù)位 實(shí)際輸出 VD850 實(shí)際輸出 % 參數(shù)修改 PID 參數(shù)： 0顯示 1修改 模擬輸出 AQW0 0~32020 設(shè)定值 VD600 設(shè)定轉(zhuǎn)速 曲線實(shí)際 VW950 曲線實(shí)際值：字 實(shí)際值 VD500 運(yùn)行轉(zhuǎn)速 曲線設(shè)定 VW952 曲線設(shè)定值：字 增益 VD912 P 參數(shù) 采樣時(shí)間 VD916 Ts 參數(shù) 積分時(shí)間 VD920 Ti 參數(shù) 微分時(shí)間 VD924 Td 參數(shù) 各部件之間的接線 編碼器與 PLC 的接線 一般可按照圖 63所示方式接線 。 停止 停止 變頻故障 運(yùn)行故障： 0=無； 1=有。 表 61 輸入輸出點(diǎn)分配表 輸入 輸出 輸入繼電器 輸入元件 名稱 輸出繼電器 輸出元件 名稱 CHA 脈沖輸入 INV5 正轉(zhuǎn) INV19 變頻運(yùn)行 INV6 反轉(zhuǎn) INV7 復(fù)位 組態(tài)軟件變量與 PLC 的地址分配 根據(jù)任務(wù)分析，觸摸屏的組態(tài)軟件變量與 PLC的地址分配見表 62。通過定時(shí)（按照采 樣時(shí)間）第六章 控制系統(tǒng)的變量地址分配及接線 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 執(zhí)行 PID功能塊，按照 PID運(yùn)算規(guī)律，根據(jù)當(dāng)時(shí)的給定、反饋、比例 — 積分 —微分?jǐn)?shù)據(jù)，計(jì)算出控制量。如果將微分時(shí)間設(shè)置為 0 就不起作用，控制器將作為 PI 調(diào)節(jié)器工作。微分作用對(duì)噪聲干擾有放大作用，因此過強(qiáng)的加微分調(diào)節(jié)，對(duì)系統(tǒng)抗干擾不利。微分使控制對(duì)擾動(dòng)的敏感度增加，也就是偏差的變化率越大，微分控制作用越強(qiáng)。 微分（ D）調(diào)節(jié)作用： 偏差值發(fā)生改變時(shí)，微分作用將增加一個(gè)尖峰到輸出中，隨著時(shí)間流逝減小。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組成 PI 調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器。過短的積分時(shí)間有可能造成不穩(wěn)定。因?yàn)橛姓`差，積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行，直至無差，積分調(diào)節(jié)停止，積分調(diào)節(jié)輸出一常值。比例作用大，可以加快調(diào)節(jié)，減少誤差，但是過大的比例，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，甚至造成反饋的震蕩。 PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例（ P）、積分（ I）、微分（ D）計(jì)算出控制量進(jìn)行控制。給定值通常是一個(gè)固定的值，比如設(shè)定的汽車速度。 PID 算法 PID 控制原理如圖 51 PID 所示。 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 三相異步電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)恒速控制系統(tǒng)