【正文】 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)和動態(tài)特性，使系統(tǒng)的過渡過程達(dá)到最為滿意的質(zhì)量指標(biāo)要求 。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)算既可以獲得電動機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速。速度的測量可以通過光電編碼器和 PLC 來實(shí)現(xiàn)。如可能只要求比例控制或比例與積分控制，通過設(shè)置參數(shù)可對回路進(jìn)行控制類型進(jìn)行選擇。微分時(shí)間常數(shù) Td 增大時(shí)，超調(diào)量減少，動態(tài)性能得到改善，但 Td 過大，系統(tǒng)輸出量在接近穩(wěn) 態(tài)時(shí)可能上升緩慢。積分時(shí)間常數(shù) Ti 增大，積分作用越強(qiáng)，消除穩(wěn)態(tài)誤差的速度減慢。計(jì)算機(jī)在周期性地采樣并離散化后進(jìn)行 PID 運(yùn)算，算法如下： Mn=Kc*（ SPnPVn） +Kc*（ Ts/Ti） *（ SPnPVn） +Mx+Kc*（ Td/Ts） *（ PVn1PVn） （ ） 比例項(xiàng) Kc*（ SPnPVn）：能及時(shí)地產(chǎn)生與偏差（ SPnPVn）成正比的調(diào)節(jié)作用，比例系數(shù)Kc 越大，比例調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定精度越高，但 Kc 過大會使系統(tǒng)的輸出量振蕩加劇，穩(wěn)定性降低。典型的 PID 算法包括 3項(xiàng)，比例項(xiàng)、積分項(xiàng)和微分項(xiàng)。 中斷程序：調(diào)用 PID 指令進(jìn)行運(yùn)算以及數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換。 為 滿足設(shè)計(jì)的要求，需要對變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，設(shè)定如下 參數(shù)號 名稱 設(shè)置 功能 P700 選擇命令源 2 由端子排輸入 P701 數(shù)字輸入 0的功能 0 禁止數(shù)字輸入 P702 數(shù)字輸入 1的功能 1 ON/OFF1（接通正轉(zhuǎn)） P703 數(shù)字輸入 2的功能 2 ON/OFF1（接通反轉(zhuǎn)） P1000 選擇頻率設(shè)定值的來源 2 模擬量 設(shè)定值 表 變頻器參數(shù)設(shè)置 轉(zhuǎn)速控制外部硬件連接圖 電機(jī) 速度給定 速度反饋信號 + PLC（ PID） 變頻調(diào)速系統(tǒng) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 19 圖 外部電路連接圖 PLC 程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)采用閉環(huán)控制方式來控制電機(jī)的調(diào)速，在 編寫程序的時(shí)候可以分為三部分：主程序、中斷程序和子程序。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)，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。每個(gè)選件需要一個(gè)單獨(dú)的許可證。在運(yùn)行系統(tǒng)中，您可以在過程模式下執(zhí)行項(xiàng)目。 WinCC flexible 版本決定了在 SIMATIC HMI 系列中可以組態(tài)哪些 HMI 設(shè)備。例如，這會涉及到批量數(shù)據(jù)的處理、自動傳送、甚至是運(yùn)動路徑的智能組態(tài)問題。 WinCC flexible 用于組態(tài)用戶界面以操作和監(jiān)視機(jī)器與設(shè)備?；蛘呤褂谩半x散量報(bào)警”編輯器組態(tài)報(bào)警。 WinCC flexible 為每一項(xiàng)組態(tài)任務(wù)提供專門的編輯器。 在 WinCC flexible 中創(chuàng)建新項(xiàng)目或打開現(xiàn)有項(xiàng)目時(shí)， WinCC flexible 環(huán)境將在您的編程計(jì)算機(jī)的屏幕上打開。 WinCC flexible 采用模塊化的設(shè)計(jì)。 wincc flexible 組態(tài)軟件 WinCC flexible 是一種前瞻性的面向機(jī)器的自動化概念的 HMI 軟件，它具有舒適而高2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 17 效的設(shè)計(jì)。 信號的狀態(tài)將在狀態(tài)圖的“現(xiàn)行值”欄中顯示。 在狀態(tài)圖監(jiān)控頁面的“地址”欄輸入需要監(jiān)控的操作數(shù)（信號）地址，并右擊相應(yīng)的單元格，進(jìn)行信號地質(zhì)的插入、刪除等操作。編輯元件中出現(xiàn)綠色 只是表明該編程元件接通，紅色表示指令有誤，灰色表示指令未被掃描（跳過或未調(diào)用）。 （ 1） 程序編輯器監(jiān)控 選擇主菜單“調(diào)試”上的“使用執(zhí)行狀態(tài)”選項(xiàng)，單擊工具條中的“程序狀態(tài)監(jiān)控”快捷按鈕或選擇主菜單命令“調(diào)試”→“程序狀態(tài)”，可在程序編輯器中監(jiān)控 PLC 的實(shí)際執(zhí)行狀態(tài)。 監(jiān)控 可通過主菜單“調(diào)試”選項(xiàng)，監(jiān)視、讀取、寫入和強(qiáng)制寫入 PLC 狀態(tài)。 通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控 PLC 工作狀態(tài)時(shí)， CPU 模塊上的轉(zhuǎn)換開 關(guān)應(yīng)設(shè)為“ TERM”或“ RUN”模式。但是，當(dāng) PLC操作系統(tǒng)檢測到重大錯(cuò)誤時(shí)，將強(qiáng)制從 RUN模式轉(zhuǎn)入 STOP 模式。 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 PLC 監(jiān)控 工作模式 PLC 由 STOP(停止）和 RUN(運(yùn)行）兩種基本工作模式。 （ 2） 為了減少程序中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)、簡化程序、方便程序閱讀與注釋，有時(shí)需要將相互關(guān)聯(lián)的程序塊組合到同一網(wǎng)絡(luò)中，這時(shí)應(yīng)通過狀態(tài)恒為“ 1”的觸點(diǎn) ，在網(wǎng)絡(luò)中建立一條子母線來連接不同的程序塊。 STEP7Micro/WIN 對網(wǎng)絡(luò)有以下規(guī)定的格式要求。 在主程序 OB1 上，首先編輯子程序、中斷程序的調(diào)用條件，然后打開指令數(shù)中的“指令文件夾”、選擇“指令分類文件夾”，并栓劑相應(yīng)的子程序號，即可輸入子程序、中斷程序的調(diào)用指令。 程序組織 程序結(jié)構(gòu)的組織是確定已有子程序、中斷程序的執(zhí)行次序。 SIMATIC系統(tǒng)的功能較豐富，可實(shí)現(xiàn)全部功能，其程序編輯可用梯形圖（ LAD）、指令表（ STL）、邏輯功能塊圖（ FBD)3 種編程語言，并能進(jìn)行相互轉(zhuǎn) 換。STEP7Micro/WIN 軟件使用較簡單， S7200 用戶程序用的邏輯處理、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、數(shù)學(xué)運(yùn)算、通信指令的編輯工具都已集成在軟件中；軟件也可用于程序的在線編輯、狀態(tài)監(jiān)視、變量強(qiáng)制等操作。精彩系列面板采用全新的高分辨率 16:9 寬屏液晶顯示和先進(jìn)的工業(yè)設(shè)計(jì)理念，使設(shè)備操作變得更加輕松快捷，引領(lǐng)人機(jī)界面產(chǎn)品進(jìn)入高分辨率寬屏顯示時(shí)代。如 POP－ HMI 小型人機(jī)界面 觸摸屏輸入的 HMI，顯示 屏尺寸為 ～ ，屬中級產(chǎn)品 基于平板 PC計(jì)算機(jī)的、多種通訊口的、高性能 HMI，顯示尺寸大于 ，屬高端產(chǎn)品 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 明確監(jiān)控任務(wù)要求，選擇適合的 HMI產(chǎn)品 在 PC 機(jī)上用畫面組態(tài)軟件編輯“工程文件” 測試并保存已編輯好的“工程文件” PC機(jī)連接 HMI 硬件，下載“工程文件”到 HMI中 連接 HMI 和工業(yè)控制器（如 PLC、儀表等），實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互 西門子 smartline 如今，人機(jī)界面已經(jīng)成為大多數(shù)工業(yè)機(jī)械設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)配置，尤其在使用小型機(jī)器和簡單應(yīng)用時(shí)，成本成 了關(guān)鍵因素。使用者都必須先使用 HMI 的畫面組態(tài)軟件制作“工程文件”，再通過 PC機(jī)和 HMI 產(chǎn)品的串行通訊口，把編制好的“工程文件”下載到 HMI 的處理器中運(yùn)行。根據(jù) HMI 的產(chǎn)品等級不同，處理器可分別選用 8位、 16位、 32位的處理器。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。 人機(jī)交互界面與西門子 smartline 人機(jī)交互界 面 HMI 是 Human Machine Interface 的縮寫，“人機(jī)接口”，也叫人機(jī)界面。一般異步電機(jī)在額定負(fù)載下的 s=（ 1～ 6） %?？梢姶艠O對數(shù) p越多，轉(zhuǎn)速 N 越慢。 電機(jī)磁場的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，用 N表示： N=60f/p(r/min) （ ） 式中： f— 三相交流電源頻率，一般為 50Hz； p— 磁極對數(shù)。 圖 變頻器主電路 變頻器調(diào)速基本原理 變頻調(diào)速是通過改變電機(jī)定子繞組供電的頻率來達(dá)到調(diào)速的目的。 （ 4）速度檢測電路 :以裝在異步電動機(jī)軸機(jī)上的速度檢測器 (tg、 plg 等 )的信號為速度信號，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。 （ 3）驅(qū)動電路：驅(qū)動主電路器件的電路。 （ 1） 運(yùn)算電 路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進(jìn)行比較2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。以電壓型 pwm逆變器為例示出開關(guān)時(shí)間和電壓波形。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省 去電感采用簡單的平波回路。 （ 2）平波回路：在整流器整流后的直流電壓中，含有電源 6 倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。 （ 1） 整流器：最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。對于如矢量2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 控制變頻器這種需要大量運(yùn)算的變頻器來說，有時(shí)還需要一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算的 CPU 以及一些相應(yīng)的電路 。 變頻器 變頻器是把工頻電源 (50Hz 或 60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備。選用電池模塊能延長存貯時(shí)間到 200天（ 10年壽命）。 ： 用于長時(shí)間數(shù)據(jù)后備。 ： 例如為信息加注時(shí)間標(biāo)記，記錄機(jī)器運(yùn)行時(shí)間或?qū)^程進(jìn)行時(shí)間控制?？墒褂梅抡嫫鳎ㄟx件）對本機(jī)輸入信號進(jìn)行仿真，用于調(diào)試用戶程序。的 CPU224/226 6個(gè)高速計(jì)數(shù)器（ 30KHz），具有 CPU221/222相同的功能。 ： 允許以極快的速度對過程信號的上升沿作出響應(yīng)。 /輸出點(diǎn)： CPU 221具有 6個(gè)輸入點(diǎn)和 4個(gè)輸出點(diǎn)， CPU 222具有 8個(gè)輸入點(diǎn) 和 6個(gè)輸出點(diǎn)， CPU 224具有 14個(gè)輸入點(diǎn)和 10個(gè)輸出點(diǎn)?？捎米髫?fù)載電源。 S7200系列 PLC 可提供 4個(gè)不同的基本型號的 8種 CPU 使用。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(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)備等等。 西門子 S7200系列 PLC S7200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。 如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊。 ① ．現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是 PLC 與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 為了進(jìn)一步提高 PLC 的可靠性，對大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU的表決式系統(tǒng)。當(dāng) PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。 （ CPU） 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 中央處理單元（ CPU）是 PLC 的控制中 樞。如果沒有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 PLC的制造商對電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。在這時(shí)期， PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高， PLC 逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS 系統(tǒng)。這標(biāo) 志著可編程控制器已步入成熟階段。 20世紀(jì) 80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。 20世紀(jì) 70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。此時(shí)的PLC 為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié) 合的產(chǎn)物。 1969年，美國研制出世界第一臺 PDP14 1971年，日本研制出第一臺 DCS8 1973年，德國研制出第一臺 PLC 1974年，中國研制出第一臺 PLC 發(fā)展： 20世紀(jì) 70年代初出現(xiàn)了微處理器。 PLC 的發(fā)展歷史 起源 ： 1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。 PLC 技術(shù) PLC= Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。 根據(jù)式 (),可以得到電動機(jī)的轉(zhuǎn)速常用公式 ? ? 01n s n?? () ④．三相異步電動機(jī)的定子電路與轉(zhuǎn)子電路 三相異步電動機(jī)中的電磁關(guān)系同變壓器類似，定子繞組相當(dāng)于變壓器的原繞組，轉(zhuǎn)子繞組（一般是短接的）相當(dāng)于副繞組。異步電動機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速一般很接近，轉(zhuǎn)差率很小。2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 如果轉(zhuǎn)軸上的阻轉(zhuǎn)矩加大，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n降低，即異步程度加大，才能產(chǎn)生足夠大的感受電動勢和電流，產(chǎn)生足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩，這時(shí)的轉(zhuǎn)差率 S 增大。 當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速 n0開始旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子則因機(jī)械慣性尚未轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子的瞬間轉(zhuǎn)速n=0，這時(shí)轉(zhuǎn)差率 S=1。 轉(zhuǎn)差率 s—— 用來表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 與磁場轉(zhuǎn)速 n0相差的程度的物理量。也就是說旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子之間存在轉(zhuǎn)速差，因此我們把這種電動機(jī)稱為異步電動機(jī)，又因?yàn)檫@種電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理是建立在電磁感應(yīng)基礎(chǔ)上的，故又稱為感應(yīng)電動機(jī)。對某一異步電動機(jī)而言， f1和 p 通常是一定的，所以磁場轉(zhuǎn)速 n0是個(gè)常數(shù)。 ( c ) ω t = 2 4 0 176