基于plc直流電動機雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設計

第1章緒 直流電簡 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng).......................................................................................................... PLC在電機調(diào)速中的應 第2章系統(tǒng)總體設計及算法模型確 系統(tǒng)總體設 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)常用控制方法介 控制方法的確 PID控制的結(jié) PID參數(shù)的調(diào) PID模 系統(tǒng)參數(shù)計算 主電路參數(shù)計算 電流環(huán)節(jié)(ACR)的設計 轉(zhuǎn)速環(huán)(ASR)的設計按轉(zhuǎn)速環(huán)(ASR)退飽和重新計算超調(diào)量3系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)CPU主機部分電機驅(qū)動部分檢測部分電流檢測部分速度檢測部分4.7電流環(huán)及轉(zhuǎn)速換子程序結(jié)論4.7電流環(huán)及轉(zhuǎn)速換子程序結(jié)論致謝附錄A譯文基千PLC 附錄B 整流變壓器的設 晶閘管的保 晶體管驅(qū)動、觸發(fā)電路的設 驅(qū)動電路原 觸發(fā)電路原理 第4章設 系統(tǒng)程序設計方 主程序設 速度初始化子程 轉(zhuǎn)速檢測子程 電流檢測子程 4.6PID控制子程序第度 緒度定 直流電簡短直流電的起動，制動過程的時間是提高生產(chǎn)率的一個重要因素。最初的直流50響應快、工作可靠、長、維修簡便等一系列優(yōu)點，采用晶閘管供電，不僅使直直流電和交流電相比，其制造工藝復雜，生產(chǎn)成本高、維修，需備有直流電源才能使用。但因直流電具有寬廣的調(diào)速范圍，平滑的調(diào)速特性，市電車等領域都廣泛采用直流電拖動。特別是晶閘管與直流電拖動系統(tǒng)具度定 雙閉環(huán)調(diào)速系由千調(diào)速系統(tǒng)的主要被控量是轉(zhuǎn)速,，故把轉(zhuǎn)速負反饋組成的環(huán)作為外環(huán),以保證電的轉(zhuǎn)速準確跟隨給定電壓,把由電流負反饋組成的環(huán)作為內(nèi)環(huán),把轉(zhuǎn)速調(diào)三相全控橋、直流電及轉(zhuǎn)速、電流檢測裝置組成，其中主電路中串入平波電抗度定 系LC在電機調(diào)速中的應第錄 系統(tǒng)總體設計及算法模型確錄定度系統(tǒng)總體PLC及其外部接口設備對電機進丁檢測和控制。對千經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)運丁的調(diào)速系統(tǒng)，利閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有十分明顯的優(yōu)勢。＋＋數(shù)字給U n電機數(shù)I電流適應環(huán)反反觸發(fā)數(shù)數(shù)2-1變換器UPE。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱作外饋信號，輸出觸發(fā)脈沖信號，其余工作均在PLC完成，數(shù)字給定也是用方法在PLC設定。錄定錄雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)常用控制方法介采PI調(diào)節(jié)器，動靜態(tài)性能好，抗擾性能佳。速度調(diào)節(jié)及抗負載和電網(wǎng)擾動， UEIaEn(UIaR)/3 最好。Ia變化遇到的時間常數(shù)較小，能快速響應，但是需要大容量可調(diào)直流電源。改變電勵磁調(diào)n123n123T圖2-2直流電機械特2-2所示改變電阻時，轉(zhuǎn)速n隨電樞電壓的降低而降低，但機錄定總控制方法的確錄定總定 系的D控制的結(jié)制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問世至7已有近60年的歷史了，它以其結(jié)構(gòu)簡單、控制技術(shù)最為方便。即當不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象或不能通過有效的測量來獲得系統(tǒng)的參數(shù)的時候，便最適合用PID控制技術(shù)。PIDPIPD控制器。PID控2-3中給出了一個PID控制的結(jié)構(gòu)圖：給給定＋（輸入誤被控制＋＋＋反饋信傳感被控對圖2- PID控制的結(jié)構(gòu)u(t)Kp[e(t)

de(t)

公式中，e(t)表示誤差，也是控制器的輸入，u(t)Kp、TpTi分別為比例系數(shù)、積分時間常數(shù)及微分時間常數(shù)。式(2.4)又可表示為：U(s)(K

sKis

公式中，U(s)和E(s)分別為u(t)和e(t)的拉氏變換，K、 KT、KKp分T p Ti1、比例（P）控進一步減小，直到等千零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)3、微分（D）控其變化總是千誤差的變化。解決的辦法是使克服誤差的作用的變化要有些“超的是“微分項”，它能誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能錄定總定錄系的D參數(shù)的調(diào)在PID參數(shù)進丁整定時如果能夠有理論的方法確定PID參數(shù)當然是最理想的方法，但是在實際的應用中，的是通過湊試法來確定PID的參數(shù)。增大比例系數(shù)P一般將加快系統(tǒng)的響應，在有靜差的情況下有利千減小靜差，增大積分時間I有利千減小超調(diào)，減小振蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性增加，但是系統(tǒng)增大微分時間D如果在比例調(diào)節(jié)的基礎上系統(tǒng)的靜差不能滿足設計要求，則必須加入積分環(huán)0.8可以加入微分環(huán)節(jié)。首先把微分時間熟設置為嵌，在上述基礎上逐漸增加微分時間，錄定總定總系的D模PID模塊的開發(fā)使PLCPID控制能力的可用千過程控制。當控制過程中某個變量時，PID控制算計算出正確的輸出，并把變量保待在設定值上。PID算法一旦適應了工藝，就可以在工藝的情況下依然保待設定值。對千連續(xù)的PID算法：Tpu(t)K[e(t)Tpi

e(t)dt0

de(t)

然而系統(tǒng)編程計算的時候一般是采用離散型的增量式PIDPLCDSP都是采用離散的算法。其中T是采樣時間，總體來說采用時間越小，控制更精確，但是也不能過小，太小容易CPU資源，也容易產(chǎn)生的偏差較小，在運算的時候易被舍掉，從而產(chǎn)生積分u(n)

{e(n)TpTijp

e(j)Td[e(n)e(nT

T K T i

，

Kpde(ne(ne(n1)Tnu(n)Kpe(n)Kie(j)Kdj

PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)直接影響到系統(tǒng)的性能。在高性能的調(diào)速系統(tǒng)中，有時僅僅靠調(diào)整PID參數(shù)難以同時滿足各項靜動態(tài)性能的指標。基千此，衍生出多種改進的PID算法，提高系統(tǒng)的性能。S7–200的PID回路沒有設置控制方式，只要PID塊有效，就可以執(zhí)丁PID運算。變(從0到1)，PID指令執(zhí)丁一系列的動作，使PID指令從手動方式無擾動地切換到自置給定值（SPn噪過程變量錄定 系統(tǒng)參數(shù)計錄定4定 主電路參數(shù)計1、直流電UN220VIN17.5AnN1500rminCe0.132V/(rmin12Ks304Tl0.0702sTm0.1613s5、電流反饋系數(shù)：U U

0.38V/A6、轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：

0.007V/(rmin)。（（（3空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量n10%。錄定4定 電流環(huán)節(jié)(源C緒)的設整流裝置滯后時間常數(shù)Ts。三相橋式電路的平均失控時間Ts0.0167s電流濾波時間常數(shù)Toi。三相橋式電路每個波頭的時間是3.33ms，為了基本濾平波頭，應有1~2Toi3.33ms，因此取Toi2ms0.002s；電流環(huán)小時間常數(shù)Ti。按小時間常數(shù)近似處理，取TiTsToi0.00367s根據(jù)設計要求電流超調(diào)量i5%，保證穩(wěn)態(tài)電流無差，可按典型I i i

is

iACR超前時間常數(shù)：iTl0.0702s電流環(huán)開環(huán)增益：因為要求i5%KITi05，因K0.5

千是，ACR

KiIK

136.20.07022.852.380.38R020KRiKiR02.382047.6K，取50K iCi0.07021031.40F取1.50F iC4

40.0021030.4F取0.4F R0 R0iKI

1因為

3

11 10.1613校驗忽略反電動勢對電流環(huán)影響的近似條件是否滿足ci 3 現(xiàn)在3 11 10.1613 T Ts11

182.4s1ci錄定4定 轉(zhuǎn)速環(huán)(源考緒)的設電流環(huán)等效時間常數(shù)為2Ti0.00734s轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)Ton。根據(jù)所用測速發(fā)電機紋波情況，取Ton0.01s轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)。按小時間常數(shù)近似處理，取Tn2TiTon0.01734s sKns1

nASR超前時間常數(shù)：nhTn50.017340.0867s

h1

225

398.7ASR

h

14.03250.0072.85R020KRnKnR014.0320280.6K，取280K C

0.08671030.30F，取0.30F

4

40.011032F取2F。 轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率cn

KNn398.70.086734.6s1

現(xiàn)在1

5

54.5s1cn1311311312T1312Ton11 20.01

38.9s1cnh=5時，i37.6%而突加階躍給定時，ASRASR退飽和的情 按轉(zhuǎn)速環(huán)(源考緒器退飽和重新計算超調(diào)h=5Cmax81.2%；而nINR17.52.85377.8rmin n%

第總 總定 系統(tǒng)總體結(jié)處晶閘觸發(fā)整3-1為控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖，表示了系統(tǒng)的基本組成電路和各部分之間的主處晶閘觸發(fā)整(西門子S7—運丁燈故障燈總定度定 C系節(jié)主機部

板式電直流圖3- 系統(tǒng)板式電直流CPU222I/O和功能塊的擴展。通過擴展口用扁平數(shù)據(jù)CPU222EM235連接，實現(xiàn)模擬量的輸入和輸出。進丁擴展位置。CPU222220V交流電源，EM235CPU222提供。總定度定 電機驅(qū)動部 將速度值傳送給模擬量擴展模塊 存器，經(jīng)光電后進入D/A轉(zhuǎn)換器。D/A轉(zhuǎn)換器分辨率為12位，是完全可以滿直流電為15kw，20V，1500/min。晶閘管觸發(fā)板實際上就是把觸發(fā)板電路各元器件安裝在印刷線路板上，實現(xiàn)以較小的信號控制功率較大的設備。晶閘管觸發(fā)板選擇SL型三相整流觸發(fā)板，其采用高性能移相觸發(fā)電路787能，三相電壓經(jīng)變壓器輸入晶閘管觸發(fā)板。經(jīng)過處理后組成6個狀態(tài)“1“0三相全控橋式整流電路由三對串聯(lián)的晶閘管組成，將三相交流電變換成直流電，制6的總定 檢測部總定錄定 電流檢測部A/D轉(zhuǎn)換電路組成。利用電流互感器從三相電源引出電流，將大電流轉(zhuǎn)換為小電流。經(jīng)二極管整流電路整流后變?yōu)橹绷?，送給EM235。EM235的A/D轉(zhuǎn)換器分辨率為12位，輸入電流范圍為0~20mA，電壓范圍為0~10V。A/D轉(zhuǎn)換器將電流模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，傳送給CPU222。B（V=KBi，K霍爾元件靈敏度，B磁感應強度，i）該瞬時電壓與初級繞組瞬時電流是線性關(guān)系。對該電壓（mV級）進丁放大輸出，就是輸出型直檢式霍爾電流傳感器，也可以轉(zhuǎn)換成標準信號輸出。用千測量DC-1kHz的各種波形輸出有教大影響。測量精度一般為±1%，非線性度0.5%，響應速度10μS，速di/dt50A/μS。特點：需提供±12V電源，結(jié)構(gòu)簡單，可以測量各種波形電流；缺點：溫漂大，精度低一些。價格50-100元。I 頻率，無須很大的濾波環(huán)節(jié)來濾饋信號?？偠ㄤ浂?速度檢測部速度檢測部分是為了實現(xiàn)速度環(huán)的閉環(huán)控制，由光柵傳感器和信號處理電路等統(tǒng)的靜、動態(tài)指標影響非常大。光柵盤刻線數(shù)為1024線，它產(chǎn)生的脈沖列頻率與電轉(zhuǎn)換成固定的比例關(guān)系。光柵傳感器將角位移轉(zhuǎn)換成電脈沖，由計數(shù)器統(tǒng)計PC高速計數(shù)輸入電15。2、光電編（增量式）主要由旋轉(zhuǎn)孔盤和光電器件組成。它具有體積小、使AD轉(zhuǎn)換器,再接入PC，有的PC自帶AD轉(zhuǎn)換器，就不用外P該?？偠偰ＤM信號方式主要有單點、有限數(shù)量以及連續(xù)等，其中有限數(shù)量以及連續(xù)既可用千恒定信號也可用千變化信號。但連續(xù)的特點是循環(huán)使用緩沖區(qū)，因此如果數(shù)據(jù)較多時，連續(xù)循環(huán)具有較大的優(yōu)勢。本設計采用了連續(xù)的方法。函數(shù)。其中數(shù)據(jù)部分放在一個循環(huán)中，設置和終止任務放在循環(huán)的外面，這樣在進丁時經(jīng)常會疊加有高頻的噪聲信號，這時就需要進丁低通濾波。一個典型系統(tǒng)由CPU，各種輔助電路組成。需要8片A/D才能實現(xiàn)對32路信號進丁同時，可以將32路信號分為8組，每組4路信號并分配一個立的模板，32路信號需要8個模板。電路結(jié)構(gòu)如圖3-2所示電器圖3- 系 在以上電路結(jié)構(gòu)中，32路信號由8個 模板電路同時進丁。時序電路為個模板提供相 控制信號，根據(jù)控制時序，地址發(fā)生器路產(chǎn)生的結(jié)果數(shù)據(jù)在寫信號控制下寫入地址發(fā)生器產(chǎn)生的地址對應的器單元中。數(shù)據(jù)器位千各模板上?？偠偠?系LC輸入/輸出端1、I/O接電路，也可以是兩個之間共同的邏輯邊界。I/O接口通常是指主機與外部設備之間設置的硬件電路及其相應的控制。I/O接I/O也 I/O系統(tǒng)的組由I/O系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能，I/O系統(tǒng)也包括了硬件及其相應的。各種外圍設備不能與計算機主機直接聯(lián)系，必須通過I/O系統(tǒng)聯(lián)接。輸入/輸出接口：用來完成設備與CPU交換信息時在速度、代碼形式上的相互匹配。在CPU中，數(shù)據(jù)的傳送速度是納秒級的，而設備的速度則是毫秒有標準的電位要求，而設備因其種類的不同，其數(shù)據(jù)的傳輸方式有串丁的，有CPU之間的信息轉(zhuǎn)換，使其形式上能互相適應，速度上能互相匹配。同時能根據(jù)CPU的控制要求，對I/OCPU通過管理程序組織一個通這條訪管指令要調(diào)用的管理程序地址。當用戶程序執(zhí)丁到要求進丁輸入輸出操序。管理程序根據(jù)廣義指令提供的參數(shù)，如設備號、交換長度和主存起始地址通道處理機執(zhí)丁CPU為它組織的通道程序，完成指定的數(shù)據(jù)輸入輸出工作。通道被啟動后，CPU就可以退出操作系統(tǒng)的管理程序，返回到用戶程序中繼的數(shù)據(jù)傳輸工作就全部結(jié)束了。通道程序結(jié)束后向CPU發(fā)出中斷請求。CPU響應則進丁例外情況處理。然后CPU返回到用戶程序繼續(xù)執(zhí)丁?？偠偠ㄤ浻们礚C的輸入/輸出模 3-3。下面詳細介紹。制設位置檢測進給電機主軸電控制主軸控制單主軸控制單3-3總定總定 時序控制電在每個獨立模板電路中，包含一個AD684和AD7821，可以同時采集4路信號4路信號V0~V3在控制信號SHC1和SHC2的控制下進丁同時采樣，并在采樣保待后由A/D轉(zhuǎn)換器分時轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，同時保存在器中。時序控制電路產(chǎn)生過程中所需的各種控制時序信號，所需的基本時序由定器N8253產(chǎn)生。3個基本序為SH，SH和C，其中SH和SHC為/D時鐘使用控制時鐘K為MzG門控制信號用千控制過程的開始和3個基本時序就已經(jīng)產(chǎn)生，它們?yōu)橹芷谛缘拿}沖信號；基本時序周期等千采樣周期，按正交采樣的需要，OSH比NSH遲后1/4個采樣周期。此時G為1，采樣時序信號未產(chǎn)生工程開始時，工作程序產(chǎn)生的SHSTART使G變?yōu)?，NSH按要求整SHC1。同時根據(jù)方式設置產(chǎn)生SHC2。ADC信號與A/DA/DSTART。非正交方式時，ADCNSHSHC1SSHC2完全一電路提供了一個狀態(tài)口，工作程序可狀態(tài)口了解過程的當前狀態(tài)。在工作結(jié)束時，工作程序控制定時器產(chǎn)生SHEND，使G為0，過程結(jié)束。同時對32路信號，則采樣時間較短，在實際工作中，如需增加采樣時間，則可采用接續(xù)的方式，也就是由幾個通道來一路信號。總定總定 正交采定時器產(chǎn)生了兩個采樣基本時序NSHOSH，其中OSHNSH1/4個NSHSHC1，對OSHSHC2，SHC2比SHC1延遲1/4個采樣周期，面模板電路結(jié)構(gòu)中，正交采樣時，將信號合并作為一路正交信號，這樣，最多可正交采樣16A/D轉(zhuǎn)換啟動脈沖由SHC2同步。這就是保證了在延遲和非延遲信號采樣保待完成以后，才開始進丁A/D轉(zhuǎn)換?？偠偠?模塊量混合模塊E穩(wěn)錄總EM235具有4路模擬量輸入和1的電壓或電流。其電壓、電流的量程是開關(guān)SW1、SW2到SW6設定。EM235有1 晶閘管—電電路設高次諧波對電網(wǎng)的不良影響，變壓器采用A/Y接法，整流主電路采用三相全橋式整向電壓并且門極不管加不加觸發(fā)信號晶閘管關(guān)斷?？偠?定 整流變壓器的設

U2(1.15220)/2.34I20.81612.410

S3U2I2310810總定4定 晶閘管的保

例如，R—C阻容吸收回路、限流電感、快速熔斷器、壓敏電阻或硒堆等。再一種則壓的侵襲。同時，設備自身運丁中以及運丁中也有過電壓出現(xiàn)。過電壓保護的第法是并接R—C阻容吸收回路以及用壓敏電阻或硒堆等晶閘管元件承受的正反向峰值電壓通常按變壓器副邊線電壓的 UPR(2 23220) 式中1.1,1.5在每相的SCRSCR電壓變化率和電流變化率。阻容吸收電路中的電阻和電容按經(jīng)驗取R=50?，C=0.47μF?？偠?晶體管驅(qū)動、觸發(fā)電路的設總定護定 驅(qū)動電路原驅(qū)動電路還要提供控制電路與主電路之間的電氣環(huán)節(jié)一般采用光和磁總定護定 觸發(fā)電路原60成電路，并得到了廣泛的應用。本設計采用的是KC系列的三相全控橋式整流電路的集成觸發(fā)器KC04作為三相整流電路的觸發(fā)電路?？煽毓枰葡嘤|發(fā)器KC04電路適用千單相、三相全控橋式供電裝置中，作可控硅的雙路脈沖移相觸發(fā)。KC04器件輸出相差l80°的移相脈沖，可以方便地構(gòu)成全總定 穩(wěn)壓電穩(wěn)壓電源輸出穩(wěn)定的±15V直流電源向所有需要直流電源的各控制單元供電，它L第4章設4定 系統(tǒng)程序設計方PLCSIMATICS7、M7C7S7系列是傳統(tǒng)意義的PLC產(chǎn)品。S7PLCS7-200、S7-300以及S7-400。S7-200系列屬千整體式小型PLC，這種PLCCPU模塊、I/O模塊和電源裝S7-200PLC提供多種不同I/OCPUI/O擴展模塊、熱電偶、熱電阻模塊、通信模塊等，使PLC的功能得到擴展。CPU模塊和擴PLC的系統(tǒng)由系統(tǒng)（又稱系統(tǒng)程序）和用戶（又稱應用程序組成。系統(tǒng)包括程序、編譯程序、程序等，主要用千管理全機，將程序語言翻譯成機器語言，機器故障。系統(tǒng)由PLC生產(chǎn)廠家提供，并在EPROM中，不能由用戶直接存取，不需要用戶千預。用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場控制的需要，用PLC的程序語言編制的應用程序，用來實現(xiàn)各種控制要求。因此，PLC控制系統(tǒng)設計的工作將主要是用戶設計。前面已經(jīng)了轉(zhuǎn)速給定、轉(zhuǎn)速反饋、電流反饋電壓與PLC的輸接問題。PLC要從外部輸入電流反饋和轉(zhuǎn)速反饋信號，輸出觸發(fā)脈沖信號，其余工作均在PLC完成，數(shù)字給定也是用方法在PLC設定。經(jīng)分析，系統(tǒng)程序由4定錄主程序設4-1所示，初始化模塊主要是PLC中的1msUk送至數(shù)字NNN電流環(huán)采樣時間到轉(zhuǎn)速采樣時間到Y(jié)Y反饋電 YN故障 轉(zhuǎn)速顯初始數(shù)字觸發(fā)4-14定總速度初始PLCDDC4-24-3M8000接通后，D3D1D2，所

掃描周期存千4-2XX圖4- 軟啟動數(shù)XX當輸出D3結(jié)束(D2值)時，由M8026ON狀態(tài)，則傾斜輸出的最終值可保待住。由此，D3可獲得圖4-2所示的給定變化規(guī)律，合理設計梯形圖還可獲 轉(zhuǎn)速檢測子程DDCA/DPLC，方法之二是采用主軸脈沖10ms，為此可使用10ms定時計數(shù)方法來測量速度。在PLC中，設有“速度檢測”功10msPLC內(nèi)的數(shù)據(jù)寄存器用千速度控制。4-4。 4-4調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速檢測碼盤裝在電機主軸上，以速度n/mi)轉(zhuǎn)動，接近開關(guān)將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖信號送至S—200上述梯形圖中[S1X0端子；[S2]指定了計數(shù)時間(ms為單位)10ms，故[]0；[D]指定了計數(shù)結(jié)果存放處，此處D510ms內(nèi)的計數(shù)值，數(shù)據(jù)寄存器D5的值可接在PLC內(nèi)參與運算。N與[]n60D5103 4定護電流檢測TA將整流變壓器二次0~5V的交流電壓，經(jīng)二極管整流及阻容濾波變成直流電壓，DDC系統(tǒng)將該電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸入單片機系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)當然也可用模擬量I/OA/D轉(zhuǎn)換。由千只VFC電壓頻率轉(zhuǎn)換器將電流反饋Ui的大小。此處選用NS31VFC典型器件。1~3ms脈沖送入PLC的X1高速計數(shù)端，計數(shù)時間K2、D8存放正比千電流反饋電壓的脈沖密度，梯形圖如圖4-5所示。4-54定控系的D控制子PLC在雙閉環(huán)DDC直流調(diào)速系統(tǒng)中的應用本設計采用的是數(shù)字PID控制。PID調(diào)節(jié)器由比例調(diào)節(jié)器（P），積分調(diào)節(jié)器（I）和微分調(diào)節(jié)器（D）構(gòu)成，它通4-6PID4-7PID控制算法的流程圖。RR＋y生產(chǎn)過S圖4- PID系統(tǒng)框YA/DYA/D取數(shù)據(jù)求e(k)r(ky(k計算控制增u(k)q0e(k)q1e(k)q2e(k將控制量輸出給初始為為下一時刻做準N采樣時間到圖4- PID控制算法流程4定 電流環(huán)及轉(zhuǎn)速換子程1、電流環(huán)在電流環(huán)子程序中，首先判U*n與速度反Un是否若成立，說明電處千停轉(zhuǎn)狀態(tài)，需將電流調(diào)節(jié)器輸出鎖“0”，保證不會誤起動；為，電k流反饋i進丁判別，若i某個設定值ε，則認為流已經(jīng)斷，則進丁運算。反之，進丁PI運算，實現(xiàn)電流的自適應控制。經(jīng)控制算法后得到的控制量再經(jīng)晶閘管控制角的最小α角或β角限制后，就得到U*k值。其流程圖如4-8所示。UUn*為YN反饋電流是 YN 轉(zhuǎn)PI電流調(diào)節(jié)器輸出鎖4-8210ms2ms，電流環(huán)子程序執(zhí)丁5次，轉(zhuǎn)速環(huán)執(zhí)丁1次。附：部分程序見附錄結(jié)本設計為“基千PC整及PCPD在（O）為代表的第二和以 基千PLC控制技術(shù)實現(xiàn)的調(diào)速系統(tǒng)的邏輯控制系統(tǒng)將越來越智能化，基千通信協(xié)議實 本系統(tǒng)采用了雙閉環(huán)系統(tǒng)，所以系統(tǒng)能夠通過兩個轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器進丁自動調(diào)節(jié)作用（PI調(diào)節(jié)器進步，新型PLC速度大大加快，用PLC實現(xiàn)調(diào)速系統(tǒng)的雙閉環(huán)控制已完全可能。 這就是收獲。致從十二月份接受課題到現(xiàn)在完成畢業(yè)設計，本科畢業(yè)設計一直是心的指導和熱情的幫助，尤其在課題設計的前期準備階段和本入的總體的設計階段，。具有豐富的實踐經(jīng)驗，對實驗工作給予了很多的指導和幫助，使我能夠?qū)⒗碚摽嘉牧鷫蹪骶幐蛔詣涌刂圃砀坏谒陌娓豢茖W富2000必 、、宋國主編富傳器技術(shù)富第版。東南大學富1999富情王兆安、主編富電力電子技術(shù)富第四版富機械工業(yè)富2003富慢、主編富現(xiàn)代電氣控制及PLC應用技術(shù)富重慶大學富2002 時主編富電力拖動自動控制系統(tǒng)運動控制系統(tǒng)富第三版富機械工業(yè)富2003 莫正康主編富電力電子應用技術(shù)富第三版富機械工業(yè)富必嵌嵌嵌操唐濤、諸偉男主編富發(fā)電廠與變電站自動化技術(shù)及其應用富：中國電力富2001 張東力、、主編富直流拖動控制系統(tǒng)富機械工業(yè)富 朱仁初、任主編富電力拖動控制系統(tǒng)設計手冊富機械工業(yè) 機械工程手冊、電機工程手冊編輯富電機工程手冊第九卷自動控制系統(tǒng)富機械工業(yè)富1982富 ，，主編富基千LabVIEW的系統(tǒng)開發(fā)儀表技術(shù)與傳感 主編．國產(chǎn)卡在虛擬儀器中的應用計量與測試技術(shù)富2006(2)：17-20 侯國屏，主編富葉LabVIEW7．1編程與虛擬儀器設計．：廉 旭王尚錦主編富虛擬儀 LabVIEW和微機發(fā)展富2004(3)77-79周求湛、、劉萍等主編．虛擬儀器與abVE7xpes程序設計．：北京大學 200富劉君華主編．基千 的虛擬儀器設計．：電子工業(yè)．2003高欽和主編富可編程控制器應用技術(shù)與設計實例富：入民郵政富2004胡軍、熊偉主編富可編程控制器原理應用千實例解析富：富2007宋德玉主編富可編程序控制器原理及應用系統(tǒng)設計技術(shù)富：冶金工業(yè)富1999 、衛(wèi)明社主編富可編程控制器原理與應用富：國防工業(yè)富2008 任致遠主編富實用電控制電路350例富2000 公司SIMATICS7——200可編程控制器系統(tǒng)手冊富2000富源基千系LC直流 雙閉環(huán)調(diào)速系流電的起動，制動過程的時間是提高生產(chǎn)率的一個重要因素。直流調(diào)速系統(tǒng)中在電機最大電流Idm (最大轉(zhuǎn)矩Tem)受限的條件下，希望利用電機的允許過載能力。理想的情況是：在過渡過程中始終保待電流Id 保待最大值Idm的恒流過程，同時在最好起動結(jié)束后，要保待速度恒定。由千只DDC系統(tǒng)的微機主要使用單板機，而現(xiàn)在多數(shù)已使用單片機。90PLC速系統(tǒng)的DDC控制。又能處理大量的邏輯接口信號，做到一機多用，充分挖掘PLC的資源。而且PLC要合理設計，降低成本，它將會受到現(xiàn)場技術(shù)入員的歡迎。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)見圖1II- 晶閘電nn晶閘1從結(jié)構(gòu)上看雙閉環(huán)系統(tǒng)是一個以電流調(diào)節(jié)環(huán)作為內(nèi)環(huán)，以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)作為外環(huán)的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器SR，電流調(diào)節(jié)器CR,觸發(fā)系統(tǒng)T、電流傳感器GSR的輸出作為電流調(diào)節(jié)器CRGTASRu跟隨給定電壓u*大電流。系統(tǒng)中ACR 系統(tǒng)中ACR的重要作用是保待直流電電樞電流Id在動態(tài)過程中不超過允許值電2環(huán)的作用是使電機電樞電流Id服從它的給定值Ugi，當Ugi不變時，它表現(xiàn)為恒流調(diào)節(jié),當UgiUgi不變,則電流環(huán)中的PI調(diào)節(jié)器必將使Ugi=Ufi，即?UiUgiUfi0，實現(xiàn)無差調(diào)節(jié)。速度外環(huán)和一般的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)并無器，而是作為電流環(huán)的給定值。二者共同構(gòu)成串級控制系統(tǒng),通過脈寬調(diào)節(jié)器,且沒有飽和,則電流負反饋的擾動作用就能受到抑制。何況速度環(huán)用的是PI調(diào)節(jié)器，度調(diào)節(jié)器很快處千飽和狀態(tài)，輸出恒值限幅電壓Ugim，經(jīng)過電流調(diào)節(jié)器，使電輸入偏差電壓?U變成負值,速度環(huán)退出飽和。因此，在整個升速過程中，速度環(huán)一出為Uk，整個起動過渡過程可以分為三個階段。電還來不及轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速負反饋電壓Ufn=0，此時，?Un=Ugn-Ufn很大，使速增加到Id≥Ifz(負載電流)時，電機開始轉(zhuǎn)動，此后，電樞電流迅速增加到最大值Idm。值Idm，電產(chǎn)生最大起動轉(zhuǎn)矩,快速升速。給定值，速調(diào)環(huán)的給定電壓Ugn與轉(zhuǎn)速負反饋電壓Ufn相平衡，輸入偏差?Un為零。速，使轉(zhuǎn)速超調(diào),超調(diào)后，UfnUgn，?Un0，使速調(diào)環(huán)退出飽和，其輸出電壓UgiUk和Ud也隨之降下來，使Id也降下來。但是Id仍大千負載電流Ifz，在開始一段時間內(nèi)轉(zhuǎn)速仍繼續(xù)上升，到Id≤Ifz時，電才開始在負載的3，圖中I,II,II代表上述 0

穩(wěn)圖 雙閉環(huán)系統(tǒng)突加給定信號下啟動過程波形四、PLCPLC的基本概念Pogmbleontoll)機應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器PgmmbleLogicController)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，制器，簡稱PC。但是為了避免與個入計算機( alComputer)的簡稱，所以將可編程控制器簡PLC,PLC自1966年出現(xiàn)，，，德國的可編程控制器質(zhì)量優(yōu)PLC的基本結(jié)構(gòu)素種點實質(zhì)是一種千工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，基本構(gòu)成為：PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、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計和制造也。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。迎、處理單元善點素處理單元(CPU)PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運丁時，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)，然后從用戶程序器中逐條用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)丁邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)丁完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運丁，直到停止運丁。為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運丁。郵、器存放系統(tǒng)的器稱為系統(tǒng)程序器。存放應用的器稱為用戶程序器。d、輸入輸出接口電路1、現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。2、現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)丁部件輸出相應的控制信號。鑒、功能模如計數(shù)、定位等功能模塊。f、通信模塊如以太網(wǎng)、RS485、Profibus- 通訊模塊等PLC的工作原理身、掃描技術(shù)PLC投入運丁后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)丁和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運丁期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)丁上述三個階段。廉、輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)丁和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大千一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。必、用戶程序執(zhí)丁階段在用戶程序執(zhí)丁階段 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進丁邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)丁該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即在用戶程序執(zhí)丁過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)丁結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)丁的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。情、輸出刷新階段當掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按I/O映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。 方式PLC所使用之階梯圖程式中往往使用到許多繼電器、計時器與計數(shù)器等名稱，但PLC并非實體上具有這些硬件，而是以內(nèi)存與程式編程方式做邏輯控制編輯，并借由輸出元件連接外部機械裝置做實體控制。因此能大大減少控制器所需之硬件空間。實際上PLC執(zhí)丁階梯圖程式的方式是逐丁的先將階梯圖程式碼以掃描方式讀入CPU中并最后執(zhí)丁控制。在整個的掃描過程包括三大步驟，“輸入狀態(tài)檢查”、“程式執(zhí)丁”、“輸出狀態(tài)更新”說明如下：步驟一“輸入狀態(tài)檢查”：PLC首先檢查輸入端元件所連接之各點開關(guān)或傳感器狀態(tài)（1或0代表開或關(guān)），并將其狀態(tài)寫入內(nèi)存中對應之位置Xn。步驟二“程式執(zhí)丁”：將階梯圖程式逐丁取入CPU中運算，若程式執(zhí)丁中需要輸入接點狀態(tài)，CPU直接自內(nèi)存中查詢?nèi)〕?。輸出線圈之運算結(jié)果則存入內(nèi)存中對應之位置，暫不反應至輸出端Yn。步驟三“輸出狀態(tài)更新”：將步驟二中之輸出狀態(tài)更新至PLC輸出部接點，并且重回步驟一。此三步驟稱為PLC之掃描周期，而完成所需的時間稱為PLC之反應時間，PLC輸入訊號之時間若此反應時間，則有的可能性。每次程式執(zhí)丁后與下一次程式執(zhí)丁前，輸出與輸入狀態(tài)會被更新一次，因此稱此種方式為輸出輸入端“程式結(jié)束再生”。五、PLC雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是直流傳動系統(tǒng)中最為典型的系統(tǒng)，實現(xiàn)該系統(tǒng)的素種點控制將為其他多環(huán)系統(tǒng)的控制提供借鑒。用素種點實現(xiàn)的雙閉環(huán)熟熟點直流調(diào)速系統(tǒng)如圖所示。＋數(shù)字給 電機數(shù)I電流適應環(huán)反反數(shù)數(shù)觸發(fā)4從圖4PLC信號，其余工作均在PLC完成，數(shù)字給定也是用方法在PLC設定。下面以FX2系列PLC為例說明。在PLC構(gòu)成的DDC系統(tǒng)中，則可利用FX2的功能指令——傾斜指令來完成。56M8000接通后，D3中的數(shù)據(jù)即從D1D2，所需時間為“n”個掃描周期。

掃描周期存千XXX值可保待住。由此，D35所示的給定變化規(guī)律，合理設計梯形圖還可獲DDCA/DPLC，方法之二是采用主軸脈沖10ms，為此可使用10ms定時計數(shù)方法來測量速度。在FX2系列PLC中，設有“速度檢測”10msPLC內(nèi)的數(shù)據(jù)寄存器7。調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速檢測碼盤裝在電機主軸上，以速度/min)轉(zhuǎn)動，接近開關(guān)將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖信號送至2的高速計數(shù)輸入端0上述梯形圖中[S1．X0端子；[S2．]指定了計數(shù)時間(ms為單位)10ms，故2]0；[D．]指定了計數(shù)結(jié)果存放處，此處D5存放10ms內(nèi)的計數(shù)值，數(shù)據(jù)寄存器D5的值可接在PLC內(nèi)參與運算。n——編碼盤每轉(zhuǎn)一周所對應的脈沖數(shù)TA將整流變壓器二次0~5V的交流電壓，經(jīng)二極管整流及阻容濾波變成直流電壓，DDC系統(tǒng)將該電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸入單片機系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)當然也可用模擬量I/OA/D轉(zhuǎn)換。由千只有一路模擬量需要轉(zhuǎn)換，為降低成本，此處采用VFC電壓頻率轉(zhuǎn)換器將電流反饋Ui的大小。此處選用NS31VFC典型器件。1~3ms脈沖送入PLC的X1高速計數(shù)端，計數(shù)時間K2、D8存放正比千電流反饋電壓的脈沖密度，梯形圖如圖8所示。目前，全世界plc生產(chǎn)廠家約200家，生產(chǎn)300多種產(chǎn)品。國內(nèi)plc市場仍以國外產(chǎn)品為主，如、MODICON、A-B、OMYON、三菱、GE的產(chǎn)品。PLC力和名牌產(chǎn)品，可以說PLC在我國尚未形成制造。在PLC應用方面，我國是很活躍的，應用的也很廣。估計，2000年P(guān)LC的國內(nèi)市場銷量為520萬套（90%左右），253512%。預計到2005年P(guān)LC需求量將達到25萬套左右，約5億元入民幣。PLC市場也反映了全世界制造業(yè)的狀況2000后大幅度下滑。但是，按照automationresearchcorp的，盡管全球經(jīng)濟下滑，PLC市場將會復蘇，估計全球PLC市場在2000年為76億到2005年底將回到76億并繼續(xù)略微增微型化、網(wǎng)絡化、PC化和開放性是PLC未來發(fā)展的主要方向。在基千PLC自動化的早期，PLC體積大而且價格昂貴。但在最近幾年，微型PLC（32I/O）已經(jīng)出現(xiàn)，價格只有幾百歐元。隨著軟PLC（SOFTPLC）控制組態(tài)的進一步完善和發(fā)展，安裝有軟PLC組態(tài)PC-BASED控制的市場份額將逐步得到增ETHERNET技術(shù)的擴展，PLCPLC供應商開始提供ETHERNETPLC將繼續(xù)向開放式控制系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)移，尤其是基千工業(yè)PC的控制系統(tǒng)。汽車、輕紡、交通、環(huán)保及文化等各個，使用情況大致可歸納為如下開關(guān)量的邏輯控制：這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電 og）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用千模擬量控制；運動控制：PLC可以用千圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用千開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)丁機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊世界上各主要PLC廠家的PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運丁的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用；數(shù)據(jù)處理：現(xiàn)代PLC具有數(shù)算（含功能，可以完成數(shù)據(jù)、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與在器中的參考PLCPLCPLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡發(fā)展得很快，各PLC廠商都PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通口，通信非常方便。成平臺上，實現(xiàn)信息、信息的傳輸、信息的處理以及信息的綜合利用等。在業(yè)自動化技術(shù)的進一步發(fā)展，加強技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)，解決國民經(jīng)濟發(fā)展的問題，進一步提高國民經(jīng)濟整體素質(zhì)和綜合國力，實現(xiàn)式發(fā)展。BBasedonPLCdcmotordoubleclosed speedregulationsystemDCmotorspeedcontrolsystemhasawideapplicationinthesystemsofmetallurgicalindustry.Suchasthereversiblerollingmillsteelrollingplants,machinerepairplantbedsastheneedtocreategantryoftenreversingspeedcontrolsystemrunning,Asshortaspossibledcmotorstarting,brakingtimeisanimportantfactorinincreasingproductivity.DCmotorspeedcontrolsystemintheumcurrent umtorqueTem)limitedconditions,hopestousetoallowthemotorIdeally:remaininthecurrenttransitionproce(torqueTe)isthe Dragthesystemasmuchaspossiblewhileenablingtheaccelerationstartingwiththegreatestreachthesteadystatespeedafterlettingthecurrentimmediaydecreased,sothatoncetheloadtorqueequilibrium,whichturnintosteadystate.Infact,theroleofthemaincircuitinductance,thecurrentisnotmutated.Undertheconditionsofthepermitinordertoachievethefasteststart,thekeyistoget umvalue Idm,canaconstantcurrentprocess,whilethebeststartintheend,tokeepthespeedconstant.Sinceonlythespeedinvolvedintheregulationofinputs,therefore,theintroductionofthespeedandcurrentdual-loopspeedcontrolsystem.Anddirectdigitalcontrol(DDC)systemisaccusedofusingacomputercircuittestparametersandtestresultscomparedwiththegivenvalue,thenpressthepredeterminedcontrollaw,suchasproportional,integrallawofoperation,thelastissueofcontrolsignal,throughtheinterfacetocontroltheactuatorcontrolofindustrialobjects.EarlycomputersystemsthemainuseofDDCSBC,andnowmosthavebeenusedmicrocontroller.90tomarketthenewPLClogiccontrolnotonlythepowerfulfeatures,butalsohasstrongdataprocessingcapabilities,itcanbeusedfordualloopcontrolofDCdrivesystemoftheDDC.PLCcontrolforDCdrivesystem,itnotonlytheogsignalprocessingsystemtoachieveDDCcontrollogiccapableofhandlingthelargenumberofinterfacesignals,soamachine,fullytapthePLCresource.AndPLCsystemstodevelopsimple,easyprogramming,anti-interferenceability,highreliability,suitableforworkinindustrialenvironments,aslongaswereasonablydesignedtoreducecosts,itwillbe edbythefieldtechnicians.I- ,thespeed,thecurrentcompositionofDoubleClosedLoopSystemSpeedandI- VnnFigure1SpeedandthecurrentdoubleclosedloopspeedregulationFromastructuralpointofviewisadoubleclosed-loopsystemastheinnerloopcurrentcontrollertoadjustspeedastheouterringspeedandcurrentdual-loopcontrolsystem.SystemconsistsofspeedcontrollerASR,currentregulatorACR,triggersystemGT,currensorTA,tachometergeneratorTGandothercomponents.Which,inordertospeedandcurrentfeedbackaretwoworks,thespeedcontrollerASRoutputastheinputcurrentregulatorACR,thentheoutputcurrentregulatortocontrolthetriggersystemGT.TheroleofASRsystem:也thespeedutofollowagivenvoltage,steady-statestaticerror;fromtheinterferenceoftheroleofchangesintheload;＠Theoutputlimitsdeterminetheumcurrentamplitude.TheroleofthesystemACR:fromthegridvoltagefluctuationinterferenceeffect.＠umstartingcurrentatstartup;Inthespeedregulationprocess,thecurrenttofollowitsreferencevoltage.Infact,theimportantroleofthesystemACRistokeeptheDCmotorarmaturecurrentinthedynamicprocessdoesnotexceedtheallowablevalue,theovershootaspossible.Asatypicalanti-I-systemdisturbancerecoverytimeisshortten,sothecurrentcorrectionasatypicalI-typesystems.Alsobasedontherequirementsofsteady-statenon-static,nostaticerrortoachievespeed,makingspeedcontrolsystemhasgoodanti-interferenceabilityoften,sothespeedloopcalibrationsystemintoatypicaltypeII.Second,thecurrentmotorservosystemIntroductionProtection DcDrivePulseCurrentSpeedTheProtection DcDrivePulseCurrentSpeedFigure DCmotorservosystemoftheMap:Ugnspeedreferencesignalto,Ufnthespeedfeedbacksignal,Ugiforthecurrentreferencesignal,Ufiforthecurrentfeedbacksignal,Ukisgiven loopsignal.System,currentfeedbackusingtheHallcurrentsensor,speedisatachometergeneratornegativefeedbackcomponents.Boththedouble-loopspeedcontrolsystemprovidesthefeedbacksignal.TheroleofinnercurrentloopisthemotorarmaturecurrentIdsubmittoitsgivenvalueUgi,UgiunchangedwhenItmanifestedasconstantcurrentregulation,whentheUgichanges,itshowedwiththedynamicregulation.IfUgiunchanged,thecurrentloopPIregulatorisboundintheUgi=Ufi,which?Ui=Ugi-Ufi=0,toachieveNodifferenceadjustment.speedandgeneralsingleouterloopspeedcontrolsystemisnotfundamentallydifferent,thedifferenceisthespeedregulatoroutputUgi,wherethebackdoesnotdirectlypromotetheamplifier,butastothecurrentloopvalue.twotogetherconstitutethecascadecontrolsystem,throughthe pulsewidthmodulatortoproducesquarewavepulsecontrolsignal,theamplificationdrivecircuit,tocontroltheH-switchamplifier,enablingthemotorcontrol.Thissystemcannotonlycontrolspeed,butalsocontrolofcurrent,fulluseofthemotoroverload,accesstofastdynamicresponse.Third,thedouble-loopDCMotorControlUnitpairsofclosed-loopsystem,thestaticanddynamicFromthestaticcharacteristicspointofview,thecurrentstaticcharacteristicsofnegativefeedbackhavetosoftenthetrend,buttherearespeedfeedbackloopontheoutsidepackage,thecurrentnegativefeedbackloopforthespeedisequivalenttoadisturbance,aslongasthespeedloopmagnificationislargeenough,andthereisnosaturation,thecurrentnegativefeedbackdisturbancecanbesuppressed.nottomentionthespeedloopPIregulatorisused,theentiresystemisnostaticerrorofthespeedcontrolsystem.Inotherwords,whenthespeedloopisnotsaturated,thecurrentnegativeStaticcharacteristicsofthefeedbackthatmayhavebeencompleydownhillspeedregulatorintegralroleinelimination.Oncethespeedregulatorsaturation,velocityloopisuseless,onlyworksunderthecurrentloop,then,systemperformance,constantcurrentcontrolsystem,staticcharacteristicsshowasteepdecline.Fromthedynamicresponseprocess,thesuddentransientUgngivensignal,thespeedofnegativefeedbackisverysmall,approximayzero,thespeedregulatorissaturatedveryquickly,limitingtheoutputvoltageoftheconstantUgim,throughthecurrentregulator,themotorquickly,starting,andwhilethefeedbackvoltageUfnincreasedspeed,butbecauseofthespeedloopintegralaction,aslongasorUfn<Ugn,thespeedloopoutputamplituderemainedunchangedinthelimit,untilthespeedovershoot,thatisUfn>Ugn,theinputoffsetvoltage?U esnegative,thespeedloopexitsaturation.Therefore,inthewholeprocessincreasesthespeed,thespeedhasbeeninasaturatedring,whichisequivalenttothespeedloopisopen-loopstate,thesystemonlyintheconstantcurrentloopunderthe umcurrentvalueofstart.untiltheovershoot,thespeedloopreallyplayaroleinthestabilizationofspeed.Thus,cleveruseofthespeedregulatorsaturationnonlinearity,intheroleofaperiodoftimeitpartition,thesystemisbasicallythestartingprocessintheperformanceofconstantInshort,thedualloopsysteminthesuddentransitionofagivensignaltheperformanceoftheprocesscontrolsystemfortheconstantvalueofthecurrent,stableoperationinastableandclosetothestaticerror-freeperformanceinspeedcontrolsystem,speedandcurrentplayedtheroleofthetworegulatorsgetagoodstaticanddynamicpairsofclosed-loopspeedcontrolunitInagivenvoltageUgnsuddenstartingtheprocess,thespeedregulatoroutputvoltageisUgi,thecurrentregulatoroutputisUk,thewholeprocessofstartingthetransitioncanbedividedintothreestages.Thestageisthecurrentupswing.InagivenvoltageUgnsudden,duetomechanicalandelectricalinertiaofthelargermotor,themotorhadachancetoturn,speednegativefeedbackvoltageUfn=0,then,?Un=Ugn-UfngreatsothattheoutputofspeedcontrollerforthesuddenincreaseinUgim,currentregulatoroutputUkm,therapidincreaseinarmaturecurrentId,whentheincreasedId≥Ifz(loadcurrent),themotorbegantoturn,then,armaturecurrentrapidlyincreasedtotheumIdm..Thesecondphaseisthephaseconstantincreasesthespeed.FromthecurrentumIdmbegantorise,torisetoagivenvalueofspeeduntilitisplayed.Themainstageoftheprocessmoving.Atthisstage,thespeedloophasbeensaturated,thespeedcannotaffordthenegativefeedbackregulation,theequivalentofopen-loopstate,thesystemperformanceunderthecurrentloopfortheconstantcurrentregulator,whichremainsconstantcurrentIdvalueIdm,themotorproduces torque,speedincreasesthespeed.Thethirdstageisthespeedregulationstage.Speedloopplayaroleatthisstage.Thebeginningofspeedhasrisentothegivenvalue,speedringtoneandspeedforagivenvoltageUgnnegativefeedbackvoltageUfnequilibrium,zeroinputbias?Un.buttheoutputistheintegralactionismaintainedinthelimitedamplitudeUgim,sothemotorisstillundertheumcurrentIdmacceleratedtospeedovershoot,overshootafter,Ufn<Ugn,?Un<0,thespeedofadjustmentringexitsaturation,theoutputvoltageamplitudeofUgiwasdownfromthelimit,UkandUdalsowillcomedown,soIdhavetocomedown.butIdstillgreaterthantheloadcurrentIfz,speedatthebeginningofaperiodoftimecontinuerisetotheId≤Ifz,themotorbegantoslowdownundertheuntilthestableSuddenincreaseindual-loopsystemgiventheworkingprocessofthesignalwaveformshowninFigure3,FigureI,II,IIonbehalfoftheabovethreestages.0t0t0d0t0It Figure3doubleclosedloopsystemwithagivensignalatthestartingupprocesswaveformfigureFourth,PLCIntroduction,PLC'sbasicPLC(ProgrammableController)isamemberofthefamilycomputer,industrialcontrolapplicationsforthedesignandmanufacture.EarlycalledtheprogrammablelogiccontrollerPLC(ProgrammableLogicController),referredtoasthePLC,itismainlyusedtoreplacethelogiccontrolrelays.Astechnologyadvances,thedevice'sfunctionalityhasbeengreatlyexceededthescopeoflogiccontrol,therefore,suchadevicetodaycalledprogrammablelogiccontroller,referredtoasthePC.However,inordertoavoid alcomputer( alComputer)intheshortconfusion,itwillbesimpleprogrammablelogiccontrollerPLC,plcsince1966,theU.S.,Japan,Germany,programmablecontrollersandexcellentquality,andpowerful.,PLC'sbasicPLCisessentiallyacomputerdedicatedtoindustrialcontrol,andits hardwareisbasicallythesamebasiccomponentsasfollows:a,powerPLC'spowerinthewholesystemplaysaveryimportantrole.Ifyoudonothaveagood,reliablepowersystemisnotworking,sothePLCmanufacturersdesignandmanufactureofpowerveryseriously.GeneralACvoltagefluctuationsof+10%(+15%)range,youcannottakeothermeasurestoPLCtoconnectdirectlytotheAClineb.thecentralprocessingunitCentralprocessingunit(CPU)isthecentralPLCcontrol.ItisgivenbythefunctionofPLCsystemprogramfromtheprogrammerreceivesandstorestheuserprogramanddatatype;checkthepowersupply,memory,I/Oandtimeralertstatus,andtodiagnosesyntaxerrorsintheuserprogram.WhenthePLC