【正文】 40 最后，再次衷心感謝所有在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我無私幫助的 們。 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。在他 們無微不至的關(guān)懷下我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，離不開老師 的悉心指導(dǎo)，離不開 同學(xué)們的幫助和支持。 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過程中，我的導(dǎo)師王老師 對(duì)我的 悉心指導(dǎo) ，嚴(yán)格要求。 經(jīng) 過這次的 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。只有利理論，不能把它和實(shí)際結(jié)合起來是不行的。 當(dāng)我們遇到實(shí)際問題時(shí)這就要我們的理論聯(lián)系實(shí)際，運(yùn)用理論知識(shí)來解決實(shí)際問題，這樣才能鞏固理論知識(shí)，做到學(xué)以致用。理論和實(shí)踐相結(jié)合是這次設(shè)計(jì)中最重要的。 在這次設(shè)計(jì)中我覺得最重要的是自學(xué)能力 和 理論聯(lián)系 實(shí)踐 的能力 。 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。 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) 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)， 使 我獲益匪淺。 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)。 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。 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 。一般可以通過理論計(jì)算來確定，但誤差太大。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。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)。 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。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。 3) 系統(tǒng)塊 系統(tǒng)塊用來設(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。 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。 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。 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。 輸入輸出分配 如表 所示。 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 。 其結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示： 圖 閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)框圖 電機(jī) 速度反饋信號(hào) 速度給定 + PLC（ PID） 變頻調(diào)速 24 硬件接線圖如圖 所示： 圖 系統(tǒng)硬件接線圖 輸入輸出分配 如表 所示。轉(zhuǎn)速的單位為 min/r 。在固定時(shí)間間隔內(nèi)采集脈沖差值，通過計(jì)算既可以獲得電動(dòng)機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速。速度的測(cè)量可以通過光電編碼器和 PLC 來實(shí)現(xiàn)。首先通過設(shè)置給定輸入給 PLC，再通過 PLC 控制變頻器，再經(jīng)由變頻器來控制電機(jī)， 23 隨后將電機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋給 PLC，經(jīng)比較后輸出給變頻器從而實(shí)現(xiàn)無靜差 調(diào)速。 MICROMASTER 420 既可用于單機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，也可集成到‘自動(dòng)化系統(tǒng)’中。 MICROMASTER420 具有缺省的工廠設(shè)置參數(shù)，它是給數(shù)量眾多的簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)控制 系統(tǒng)供電的理想變頻驅(qū)動(dòng)裝置。其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪聲。 并采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管（ IGBT）作為功率輸出器件。 21 SIMATIC MicroMaster420 變頻器性能介紹 本設(shè)計(jì)采用的變頻器 是 西門子公司面向世界推出的 21 世紀(jì)通用型變頻器MM420。運(yùn)行時(shí)主站可以像操作自己的 I/O一樣對(duì)從站進(jìn)行操作，即不斷地把數(shù)據(jù)寫到從站或者讀取從站的數(shù)據(jù)。主站通過配置可以知道所連接的 I/O從站的型號(hào)和地址。協(xié)議支持的波特率為 9600KB/S到12MB/S。如果設(shè)備是一個(gè)主站與 S7200 CPU通信，那么，就建立主 /從連接，因?yàn)?S7200 CPU是從站。在 MPI網(wǎng)中， S7200作為從站，從站之間相互不能通信， S7300/400作為主站，當(dāng)然主站也可以是編程器或 HMI產(chǎn)品。應(yīng)用 MPI協(xié)議組成的網(wǎng)絡(luò)，通信支持的波特率為 19． 2KB/S或 187． 5KB/S。 PPI通信協(xié)議是一個(gè)令牌傳遞協(xié)議，對(duì)于一個(gè)從站可以響應(yīng)多個(gè)主站的請(qǐng)求，協(xié)議沒有限制，但是在沒有加中繼器的情形下，網(wǎng)絡(luò)中最多只能有 32個(gè)主站 (包括編程器、 HMI等 )。如果將 S7200設(shè)置為 PPI主站模式 (可以由 SMB30設(shè)置 )，則這個(gè) S7200 CPU在 RUN模式下可以作為主站，可以利用網(wǎng)絡(luò)讀寫指令 (NETR、 NETW)來讀寫另一個(gè) S7200的數(shù)據(jù)。 PPI是一個(gè)主從協(xié)議。 1． PPI協(xié)議 PPI通信協(xié)議是西門子專為 S7200系列 PLC開發(fā)的通信協(xié)議，主要用與 S7200的編程、 S7200系列 PLC之間的通信以及與 HMI產(chǎn)品的通信，可通過普通的兩芯屏 20 蔽雙絞電纜進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。通信幀由特殊的起始和結(jié)束字符、源和 目的站地址、幀長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)校驗(yàn)組成。 PPI， MPI， Profibus協(xié)議在 OSI七層模式通信結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過令牌環(huán)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，令牌環(huán)網(wǎng)遵守歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN50170中的過程現(xiàn)場(chǎng)總線 (Profibus)標(biāo)準(zhǔn)。包括通用協(xié)議和公司專用協(xié)議。 CPU工作流程如圖 。 S7200CPU周而復(fù)始地分階段執(zhí)行一系列任務(wù)。為了使 PLC的輸出及時(shí)地響應(yīng)各種輸入信號(hào)。S7200CPU前面 板上的 LED顯示著當(dāng)前的工作模式。開關(guān)撥到 RUN位置時(shí)， CPU運(yùn)行，啟動(dòng)用戶程序的運(yùn)行：當(dāng)開關(guān)撥到 STOP位置時(shí)， CPU停止，用戶程序的運(yùn)行也相繼停止；開關(guān)撥到 TERM位置時(shí)，不改變當(dāng)前工作模式。其中用戶程序用編程軟件創(chuàng)建、編輯、編譯、調(diào)試。 S7200系列除了具有 PLC的基本控制功能以外，還有以下三個(gè)方面特點(diǎn)： (1)功能強(qiáng)大的指令集； (2)豐富強(qiáng)大的通信功能； (3)編程軟件的易用性； SIMATIC S7200 PLC 的工作模式 S7200PLC具有兩種工作模式，分別是：運(yùn)行 (RUN)模式和停止 (STOP)模式。應(yīng)用 18 領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)化控制相關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包 括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備、汽車、機(jī)器人等等。系統(tǒng)的硬件構(gòu)架是由成系統(tǒng)的 CPU模塊和豐富的功能擴(kuò)展模塊組成。在下載了程序之后， S7200將保留所需的邏輯，用于監(jiān)控應(yīng)用程序中的輸入輸出設(shè)備。 本系統(tǒng)中主要選用了 SIMATIC S7200型 PLC， SIMATIC S7200可編程序控制器采用模 塊化設(shè)計(jì)，性能范圍寬廣的不同模板可靈活組合，擴(kuò)展十分方便 。 S7200 介紹 S7200 型 PLC 可用于代替繼電器的簡(jiǎn)單控制場(chǎng)合，也可用于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。 本系統(tǒng)主要完成異步電 機(jī)兩 種調(diào)速， 由于變頻器參數(shù)設(shè)置的不同，調(diào)速方式也有所不同，分別為變頻閉環(huán)調(diào)速 和 多段速 控制。將現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的 PLC 和變頻器綜合起來主要功能實(shí)現(xiàn)了變壓變頻調(diào)速。 17 第四章 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能分析 隨著電力電子技術(shù)以及控制技術(shù)的發(fā)展，交流變頻調(diào)速在工業(yè)電機(jī)拖動(dòng)領(lǐng)域得到 了廣泛應(yīng)用；可編程控制器 PLC 作為替代繼電器的新型控制裝置，簡(jiǎn)單可靠，操作方便、通用靈活、體積小、使用壽命長(zhǎng)且功能強(qiáng)大、容易使用、可靠性高，常常被用于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和設(shè)備的控制；組態(tài)軟件技術(shù)作為用戶可定制功能的軟件開