基于PLC交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于PLC的交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成 績(jī)： 姓 名： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 日 期： PLC技能考核設(shè)計(jì)訓(xùn)練任務(wù)書學(xué)生姓名 專業(yè)年級(jí) 學(xué)號(hào) 設(shè)計(jì)日期： 2016 年 5 月 27 日 至 2016 年 6 月 6 日設(shè)計(jì)題目：基于PLC的交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（實(shí)現(xiàn)記錄系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間）設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：本次設(shè)計(jì)使用可編程控制器（PLC）、HMI、變頻器、組態(tài)軟件、交流異步電動(dòng)機(jī)等器件組成的綜合控制系統(tǒng)。系統(tǒng)中通過PLC來控制變頻器，變頻器的輸出控制異步電動(dòng)機(jī)，再通過反饋系統(tǒng)將參數(shù)反饋給PLC，然后經(jīng)過PID運(yùn)算調(diào)整輸出，最終實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。并通

2、過HMI面板直觀的顯示出系統(tǒng)單次及總運(yùn)行的時(shí)間。主要是調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的控制、調(diào)節(jié)、顯示。指導(dǎo)教師評(píng)語：指導(dǎo)教師簽字：20目 錄1 緒論11.1變頻器11.2可編程控制器11.3 觸摸屏21.4組態(tài)軟件21.5基于PLC的交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)32 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)42.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的42.2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖42.3硬件選型52.4硬件接線圖83 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)93.1變頻器參數(shù)93.2觸摸屏組態(tài)畫面103.3 PLC編程104 系統(tǒng)調(diào)試195 總結(jié)205.1遇到的問題及解決方法205.2實(shí)驗(yàn)收獲205.3建議201 緒論隨著電力電子器件、微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的

3、發(fā)展，異步電動(dòng)機(jī)造價(jià)低、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固的優(yōu)點(diǎn)使其得到廣泛的應(yīng)用。這使得電動(dòng)機(jī)的控制技術(shù)要求進(jìn)一步提高，難度進(jìn)一步加大?？刂萍夹g(shù)是異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用必須克服的難關(guān)，也是這項(xiàng)技術(shù)里的難點(diǎn)。本次實(shí)驗(yàn)基于可編程控制器（PLC）硬件平臺(tái)的異步電動(dòng)機(jī)綜合控制系統(tǒng)。通過PLC來控制變頻器，然后通過變頻器輸出要求的電壓、頻率對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，同時(shí)根據(jù)電機(jī)的反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整改變變頻器的輸出，使得系統(tǒng)形成一個(gè)轉(zhuǎn)速閉環(huán)的調(diào)速系統(tǒng)，從而達(dá)到抗干擾、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。在運(yùn)行的同時(shí)，記錄系統(tǒng)單次運(yùn)行的時(shí)間以及總的運(yùn)行時(shí)間，并顯示在顯示屏上。1.1變頻器變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微

4、電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。變頻器靠?jī)?nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。采用變頻器一是可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備自動(dòng)化程度、提高生活質(zhì)量及改善生活環(huán)境等要求；二是為了節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本。用戶根據(jù)自己的實(shí)際工藝要求和運(yùn)用場(chǎng)合選擇不同類型

5、的變頻器。在調(diào)速系統(tǒng)中變頻器的優(yōu)點(diǎn)是：一、調(diào)速平滑、調(diào)速范圍大。通過控制器的控制，變頻器的輸出頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流小、動(dòng)負(fù)荷小、調(diào)速平滑而無沖擊。二、調(diào)速精度高。電動(dòng)機(jī)在自然特性上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的外特性硬，轉(zhuǎn)速隨負(fù)載變化小。三、動(dòng)態(tài)品質(zhì)好?？墒固嵘龣C(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速過程的時(shí)間降至最少，具有良好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。四、易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的換向，當(dāng)頻率降低至零后即可反向開車，采用控制器改變相序即可實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，因此可在四象限內(nèi)平滑的過渡。五、節(jié)電效果顯著。變頻調(diào)速比轉(zhuǎn)子回路串接電阻的調(diào)速方法節(jié)約電能20%40%。本次設(shè)計(jì)采用的是西門子MM420變頻器。1.2可編程控制器可編程控制器，簡(jiǎn)稱

6、PLC（Programmable logic Controller）,是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。各種PLC的組成結(jié)構(gòu)基本相同，主要有CPU,電源，儲(chǔ)存器和輸入輸出接口電路等組成。PLC

7、的工作方式為循環(huán)掃描方式，當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 其工作過程大致分為3個(gè)階段：輸入采樣、程序執(zhí)行和輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新。PLC具有以下特點(diǎn)：1.使用靈活、通用性強(qiáng)；2.可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)；3.接口簡(jiǎn)單、維護(hù)方便；4.體積小、功耗小、性價(jià)比高；5.編程簡(jiǎn)單、容易掌握；6.設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短。目前我國(guó)使用的PLC幾乎都是國(guó)外品牌的產(chǎn)品。在全世界上百個(gè)PLC制造廠中，有幾家舉足輕重的公司。它們是美國(guó)Rockwell

8、自動(dòng)化公司所屬的AB公司、GE-Fanuc公司，德國(guó)的西門子(Siemens)公司和法國(guó)的施耐德(Schneider)自動(dòng)化公司，日本的三菱公司和歐姆龍(OMRON)公司。1.3 觸摸屏HMI是Human Machine Interface 的縮寫，“人機(jī)接口”，也叫人機(jī)界面。人機(jī)界面（又稱用戶界面或使用者界面）是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介，它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。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)界面產(chǎn)品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù)存貯單元等，其中處理器的性能決定了HMI 產(chǎn)品的性能高低，是H

9、MI的核心單元。根據(jù)HMI的產(chǎn)品等級(jí)不同，處理器可分別選用8位、16位、32位的處理器。HMI軟件一般分為兩部分，即運(yùn)行于 HMI硬件中的系統(tǒng)軟件和運(yùn)行于PC機(jī)Windows操作系統(tǒng)下的畫面組態(tài)軟件。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。本次設(shè)計(jì)采用的是西門子Smart 700。1.4組態(tài)軟件組態(tài)軟件是運(yùn)行于PC硬件平臺(tái)、windows操作系統(tǒng)下的一個(gè)通用工具軟件產(chǎn)品，和PC機(jī)或工控機(jī)一起也可以組成HMI產(chǎn)品；通用的組態(tài)軟件支持的設(shè)備種類非常多，如各種PLC、PC板卡、儀表、變頻器、模塊

10、等設(shè)備，而且由于PC的硬件平臺(tái)性能強(qiáng)大（主要反應(yīng)在速度和存儲(chǔ)容量上），通用組態(tài)軟件的功能也強(qiáng)很多，適用于大型的監(jiān)控系統(tǒng)中。本次設(shè)計(jì)用的是WINCC flexible 。WINCC flexible是一種前瞻性的面向及其自動(dòng)化的HMI設(shè)備組態(tài)軟件，它能夠提供舒適而高效的設(shè)計(jì)。WINCC flexible的優(yōu)點(diǎn)：一是多功能，通用的應(yīng)用程序，適合所有工業(yè)領(lǐng)域的解決方案；多語言支持，全球通用 ；可以集成到所有自動(dòng)化解決方案內(nèi)；內(nèi)置所有操作和管理功能，可簡(jiǎn)單、有效地進(jìn)行組態(tài)；可基于Web持續(xù)延展，采用開放性標(biāo)準(zhǔn)，集成簡(jiǎn)便；集成的Historian 系統(tǒng)作為IT 和商務(wù)集成的平臺(tái)；可用選件和附加件進(jìn)行擴(kuò)展

11、 ；“全集成自動(dòng)化” 的組成部分，適用于所有工業(yè)和技術(shù)領(lǐng)域的解決方案。二是實(shí)例證明，WinCC集生產(chǎn)自動(dòng)化和過程自動(dòng)化于一體，實(shí)現(xiàn)了相互之間的整合，這在大量應(yīng)用和各種工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例中業(yè)已證明。1.5基于PLC的交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)基于PLC的交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過PLC、變頻器、HMI、組態(tài)軟件的組合共同作用，來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)無靜差的轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)，達(dá)到抗干擾、穩(wěn)速運(yùn)行。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的生產(chǎn)工作中，使用電機(jī)時(shí)，并不是簡(jiǎn)單地通電斷電，開始停止，需要能夠快速的改變速度，達(dá)到精準(zhǔn)控制，開環(huán)并不能達(dá)到要求，要達(dá)到控制的要求，并能夠很好地執(zhí)行并保持給定，這就需要

12、閉環(huán)系統(tǒng)來調(diào)節(jié)。閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)困難，但是閉環(huán)系統(tǒng)可以很好地抵抗干擾，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無靜差的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是為了實(shí)現(xiàn)電機(jī)正常并穩(wěn)定運(yùn)行，能夠根據(jù)給定快速的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速達(dá)到給定，在。達(dá)到很好地控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)要求。2.2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖圖2-1 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)框圖圖2-2 PID控制器結(jié)構(gòu)圖PID控制原理：PID控制方式的具體流程是計(jì)算誤差和速度的變化速度進(jìn)行PID計(jì)算，先以P參數(shù)和誤差計(jì)算出基礎(chǔ)輸出量，在根據(jù)誤差的累積值和I參數(shù)計(jì)算出修正量，最終找出控制點(diǎn)和速度設(shè)定點(diǎn)之間的平衡狀態(tài)，最后在通過速度的變化速率與D參數(shù)控制速度的變化速度以防止速度的劇烈變化。進(jìn)行整定時(shí)先進(jìn)行P調(diào)節(jié)，使I和D作用無效，

13、觀察速度變化曲線，若變化曲線多次出現(xiàn)波形則應(yīng)該放大比例P參數(shù)，若變化曲線非常平緩，則應(yīng)該縮小比例P參數(shù)。比例P參數(shù)設(shè)定好后，設(shè)定積分I參數(shù)，積分）正好與P參數(shù)相反，曲線平緩則需要放大積分I，出現(xiàn)多次波形則需要縮小積分I。比例P和積分I都設(shè)定好以后設(shè)定微分D參數(shù)，微分D參數(shù)與比例P參數(shù)的設(shè)定方法是一樣的。變頻調(diào)速的原理：異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速n可以表示為：n=60f/p（1-S）=n2-n1式中，n2為同步轉(zhuǎn)速，n1為轉(zhuǎn)差損失的轉(zhuǎn)速，p為磁極對(duì)數(shù)，s為轉(zhuǎn)差率，f為電源的頻率?？梢?，改變電源頻率就可以改變同步轉(zhuǎn)速和電機(jī)轉(zhuǎn)速。頻率的下降會(huì)導(dǎo)致磁通的增加，造成磁路飽和，勵(lì)磁電流增加，功率因數(shù)下降，鐵心和線圈過

14、熱。顯然這是不允許的。為此，要在降頻的同時(shí)還要降壓。這就要求頻率與電壓協(xié)調(diào)控制。此外，在許多場(chǎng)合，為了保持在調(diào)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩不變，亦需要維持磁通不變，這亦由頻率和電壓協(xié)調(diào)控制來實(shí)現(xiàn)，故稱為可變頻率可變電壓調(diào)速（VVVF），簡(jiǎn)稱變頻調(diào)速。2.3硬件選型閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的硬件組成：觸摸屏：西門子Smart 700，為觸屏中的中低端產(chǎn)品，但性價(jià)比較高。適用于單機(jī)場(chǎng)合，可以實(shí)現(xiàn)與S7-200的簡(jiǎn)單無縫連接。其屏幕大小為7寸，顯示類型為L(zhǎng)CD,分辨率為800*480，256色亮度可調(diào)，直流24V供電，帶一個(gè)RS485通信接口，最大通訊速率為187.5kbps。可以支持與第三方PLC通信，如三菱FN

15、系列，歐姆龍CP1系列等?？芍С肿疃?00個(gè)變量，50個(gè)畫面，200個(gè)報(bào)警，32個(gè)報(bào)警等級(jí)，5個(gè)配方，支持趨勢(shì)視圖、報(bào)警消息及斷電保持。其組態(tài)基于軟件WINCC flexible。圖2-3 西門子Smart 700圖2-4 PLCS7-200PLC：S7-200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：極高的可靠性、極豐富的指令集、易于掌握、便捷的操作、豐富的內(nèi)置集成功能、實(shí)時(shí)特性、強(qiáng)勁的

16、通訊能力、豐富的擴(kuò)展模塊。圖2-5 變頻器MM420頻器MM420：變頻器的工作原理是把市電（380V 、50Hz）通過整流器變成平滑直流，然后利用半導(dǎo)體器件（GTO、GTR或IGBT）組成的三相逆變器，將直流電變成可變電壓和可變頻率的交流電。根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的。如果變頻器參數(shù)為出廠初始參數(shù)，則需要對(duì)它進(jìn)行快速調(diào)試。電機(jī)機(jī)組：鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、工作可靠；不能人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。直流電機(jī)：直流電機(jī)分為直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)兩大類。本設(shè)計(jì)用直流發(fā)電機(jī)，外接電阻，相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)負(fù)載，另端接碼盤測(cè)速。碼盤：碼盤分為絕對(duì)式編碼器和

17、增量編碼器兩種，前者能直接給出與角位置相對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼；后者利用計(jì)算系統(tǒng)將旋轉(zhuǎn)碼盤產(chǎn)生的脈沖增量針對(duì)某個(gè)基準(zhǔn)數(shù)進(jìn)行加減以求得角位移。常用的碼盤是接觸編碼器和光學(xué)編碼器。接觸編碼器是絕對(duì)式編碼器中的一種，它由編碼盤、電刷和電路組成。編碼盤按二進(jìn)制碼制成，與旋轉(zhuǎn)軸固定在一起。碼盤上有6條碼道，每條碼道上有許多扇形導(dǎo)電區(qū)和不導(dǎo)電區(qū)，全部導(dǎo)電區(qū)連在一起接到一個(gè)公共電源上。 6個(gè)電刷沿一個(gè)固定的徑向安裝，分別與6條碼道接觸。每個(gè)電刷與單根導(dǎo)線相連，輸出6個(gè)電信號(hào),其電平由碼盤的位置控制。當(dāng)電刷與導(dǎo)電區(qū)接觸時(shí)，輸出為“1”電平；與不導(dǎo)電區(qū)接觸時(shí)，輸出為“0”電平。隨著轉(zhuǎn)角的不同，輸出相應(yīng)的碼。編碼器的精度取

18、決于碼盤本身的精度，分辨率則取決于碼道的數(shù)目。10條碼道的碼盤，其分辨率為1/1024，采用多個(gè)碼盤和裝上內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)可達(dá)1/105。 另一種絕對(duì)式編碼器是光學(xué)編碼器，是依照光學(xué)和光電原理制成的器件。它由光源、碼盤、光學(xué)系統(tǒng)及電路4部分組成。碼盤是在不透明的基底上按二進(jìn)制碼制成透明區(qū)圖案，相當(dāng)于接觸編碼器的導(dǎo)電區(qū)和不導(dǎo)電區(qū)。光線通過碼盤由光電元件轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。光學(xué)編碼器的精度高于1/108，徑向分度線的精度為 0.067弧秒。已制出的標(biāo)準(zhǔn)碼盤有偽隨機(jī)碼、素?cái)?shù)碼、循環(huán)碼、正弦余弦碼、對(duì)數(shù)碼和二進(jìn)十進(jìn)碼等。本次設(shè)計(jì)采用的是接觸編碼器，把輸入模擬量轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并用0-10的電壓輸出。由

19、于有誤差存在，實(shí)驗(yàn)測(cè)得碼盤最大輸出電壓為7.5V。2.4硬件接線圖圖2-3 轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)硬件接線圖3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1變頻器參數(shù)表格 31變頻器參數(shù)序號(hào)變頻器參數(shù)出廠值設(shè)定值功能說明1P000312用戶訪問級(jí)別2P0304230220電動(dòng)機(jī)的額定電壓( 220V )3P03053.250.5電動(dòng)機(jī)的額定電流( 0.5A )4P03070.750.1電動(dòng)機(jī)的額定功率( 100W )5P031050.0050.00電動(dòng)機(jī)的額定頻率( 50Hz )6P031101420電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速( 1420 r/min )7P070021或2選擇命令源（由BOP/端子排輸入）8P100021或2用BOP/端

20、子排輸入控制頻率的升降9P108000電動(dòng)機(jī)的最小頻率( 0Hz )10P10825050.00電動(dòng)機(jī)的最大頻率( 50Hz )11P11201010斜坡上升時(shí)間( 10S )12P11211010斜坡下降時(shí)間( 10S )在通過PLC控制變頻器時(shí)需將P0700和P1000設(shè)定值改為2。3.2觸摸屏組態(tài)畫面圖3-1 觸摸屏設(shè)計(jì)界面圖3-2 組態(tài)地址3.3 PLC編程PID向?qū)В?、指定回路號(hào)碼：指定配置哪一個(gè) PID 回路。如果項(xiàng)目包含使用 STEP 7 Micro/WIN 3.2 版建立的現(xiàn)有 PID 配置，必須在繼續(xù)執(zhí)行步驟 1 之前選擇編輯其中一個(gè)現(xiàn)有配置或建立一個(gè)新配置。2、設(shè)置回路參

21、數(shù)：回路給定是為向?qū)傻淖映绦蛱峁┑囊粋€(gè)參數(shù)。指定回路給定(SP)應(yīng)當(dāng)如何標(biāo)定。為“范圍低限”和“范圍高限”選擇任何實(shí)數(shù)；指定下列回路參數(shù)：比例增益、采樣時(shí)間、積分時(shí)間、微分時(shí)間。3、回路輸入和輸出選項(xiàng)：回路過程變量（PV）是您為向?qū)傻淖映绦蛑付ǖ囊粋€(gè)參數(shù)。指定回路過程變量（PV）應(yīng)當(dāng)如何標(biāo)定?？梢赃x擇：?jiǎn)螛O性(0至32000)、雙極性(-32000至32000)、20%偏移量(6400至32000，不可變更)。在環(huán)路設(shè)定值(SP)的下限必須對(duì)應(yīng)于過程變量(PV)的下限，環(huán)路設(shè)定值的上限必須對(duì)應(yīng)于過程變量的上限，以便PID算法能正確按比例縮放。本次設(shè)計(jì)計(jì)算的上限值為23040。4、為計(jì)算

22、指定存儲(chǔ)區(qū)：PID 指令使用 V 存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè) 36 個(gè)字節(jié)的參數(shù)表，存儲(chǔ)用于控制回路操作的參數(shù)。PID計(jì)算還要求一個(gè)“暫存區(qū)”，用于存儲(chǔ)臨時(shí)結(jié)果。需要指定該計(jì)算區(qū)開始的V存儲(chǔ)區(qū)字節(jié)地址。一般選擇建議地址就行。5、指定初始化子程序和中斷程序：如果項(xiàng)目中包含一個(gè)激活PID配置，已經(jīng)建立的中斷程序名被設(shè)為只讀。因?yàn)轫?xiàng)目中的所有配置共享一個(gè)公用中斷程序，項(xiàng)目中增加的任何新配置不得改變公用中斷程序的名稱。向?qū)槌跏蓟映绦蚝椭袛喑绦蛑付四J(rèn)名稱?？梢跃庉嬆J(rèn)名稱。6、生成代碼該屏幕顯示PID向?qū)傻腜OU列表，并對(duì)如何把它們集成進(jìn)用戶程序作出簡(jiǎn)要說明。7、經(jīng)過以上PID向?qū)渲?，點(diǎn)擊“完成”，S

23、7-200指令向?qū)橹付ǖ呐渲蒙沙绦虼a和數(shù)據(jù)塊代碼。由向?qū)Ы⒌淖映绦蚝椭袛喑绦虺蔀轫?xiàng)目的一部分。要在程序中使能該配置，每次掃描周期時(shí)，使用SM0.0從主程序塊調(diào)用該子程序。該代碼配置PID0。該子程序初始化PID控制邏輯使用的變量，并啟動(dòng)PID中斷“PID_EXE”程序。根據(jù)PID采樣時(shí)間循環(huán)調(diào)用PID中斷程序。圖3-3 PID參數(shù)圖3-4 PID輸入和輸出選項(xiàng)PID參數(shù)確定步驟：圖3-5 PID建議參數(shù)進(jìn)一步確定PID參數(shù)：可以通過PID調(diào)節(jié)控制面板改變P、I參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)無差度。PID參數(shù)確定的步驟：PID控制器參數(shù)選擇的方法很多，例如試湊法、臨界比例度法、擴(kuò)充臨界比例度法等。但是，

24、對(duì)于PID控制而言，參數(shù)的選擇始終是一件非常煩雜的工作，需要經(jīng)過不斷的調(diào)整才能得到較為滿意的控制效果。(1) 確定比例系數(shù)Kp：確定比例系數(shù)Kp時(shí)，首先去掉PID的積分項(xiàng)和微分項(xiàng)，可以令Ti=0、Td=0，使之成為純比例調(diào)節(jié)。輸入設(shè)定為系統(tǒng)允許輸出最大值的6070，比例系數(shù)Kp由0開始逐漸增大，直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩；再反過來，從此時(shí)的比例系數(shù)Kp逐漸減小，直至系統(tǒng)振蕩消失。記錄此時(shí)的比例系數(shù)Kp，設(shè)定PID的比例系數(shù)Kp為當(dāng)前值的6070。(2) 確定積分時(shí)間常數(shù)Ti：比例系數(shù)Kp確定之后，設(shè)定一個(gè)較大的積分時(shí)間常數(shù)Ti，然后逐漸減小Ti，直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩，然后再反過來，逐漸增大Ti，直至系統(tǒng)振蕩

25、消失。記錄此時(shí)的Ti，設(shè)定PID的積分時(shí)間常數(shù)Ti為當(dāng)前值的150180。(3) 確定微分時(shí)間常數(shù)Td：微分時(shí)間常數(shù)Td一般不用設(shè)定，為0即可，此時(shí)PID調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換為PI調(diào)節(jié)。如果需要設(shè)定，則與確定Kp的方法相同，取不振蕩時(shí)其值的30。(4)系統(tǒng)空載、帶載聯(lián)調(diào)。(5)對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，直到滿足性能要求。PLC梯形圖：方法一：PID向?qū)?shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速閉環(huán)方法二：主程序初始化子程序中斷程序?qū)崿F(xiàn)計(jì)時(shí)功能程序分析方法一：首先通過M1.0控制Q0.0得電，啟動(dòng)程序，將給定轉(zhuǎn)速VW100進(jìn)行數(shù)字類型的轉(zhuǎn)化，存放在VD404中；將實(shí)際輸出值的數(shù)量AIW0與VD404進(jìn)行PID運(yùn)算，輸出值放入AQW0中。最后，將

26、AIW0進(jìn)行數(shù)字類型變化和參數(shù)的計(jì)算后存入VW200里。方法二：首先通過M1.0控制Q0.0得電，啟動(dòng)程序，開始運(yùn)行時(shí)調(diào)用一次初始化子程序，對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行初始化設(shè)置；然后對(duì)實(shí)際轉(zhuǎn)速的數(shù)字量進(jìn)行標(biāo)幺化，存入VD500中；再對(duì)給定轉(zhuǎn)速VW100進(jìn)行標(biāo)幺化，結(jié)果存入VD504中。接著對(duì)VB500進(jìn)行PID運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果輸出值存放在VD508中；最后對(duì)PID運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行反標(biāo)幺化，分別存入AQW0與VW200中。計(jì)時(shí)程序的分析：當(dāng)M1.0閉合電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，SM0.5產(chǎn)生周期1秒，占空比為50%的方波，與此同時(shí)Q0.0的常閉斷開產(chǎn)生下降沿，C6計(jì)數(shù)器復(fù)位端得電，C6計(jì)數(shù)器進(jìn)行復(fù)位，C5計(jì)數(shù)器不復(fù)位，且將C5計(jì)數(shù)器值放入VW400，C6計(jì)數(shù)器的值放入VW300；然后計(jì)數(shù)器C5計(jì)數(shù)器、C6計(jì)數(shù)器記錄上升沿，每次為一秒；當(dāng)M1.0斷開時(shí)電機(jī)停轉(zhuǎn)，C5計(jì)數(shù)器、C6計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。當(dāng)再次運(yùn)行時(shí)，重復(fù)以上步驟，C6計(jì)數(shù)器復(fù)位，C5計(jì)數(shù)器繼續(xù)累加計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)C6計(jì)數(shù)器記錄單次運(yùn)行時(shí)間，C5計(jì)數(shù)器記錄總運(yùn)行時(shí)間。4 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)完成后，將程序分別下載到PLC、觸摸屏中，連接二