小型多工步自動(dòng)推料進(jìn)給裝置及溫控、上位顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

小型多工步自動(dòng)推料進(jìn)給裝置及溫控、上位顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一章 緒論11 推料進(jìn)給裝置簡(jiǎn)述自工業(yè)革命開(kāi)始，機(jī)器作業(yè)逐漸代替了手工作業(yè)，而機(jī)床作為機(jī)器作業(yè)的典型代表也日益發(fā)展，從人工手動(dòng)控制的老式機(jī)床發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床。相應(yīng)的，作為機(jī)床作業(yè)的基礎(chǔ)，推料進(jìn)給裝置的發(fā)展也成為了機(jī)床發(fā)展的一個(gè)縮影，從最當(dāng)初的人工送料到現(xiàn)在的全自動(dòng)機(jī)器送料（涉及到數(shù)據(jù)庫(kù)的存?。?。隨著機(jī)床的高速發(fā)展，機(jī)床設(shè)計(jì)者對(duì)推料進(jìn)給裝置的要求也日漸提高，無(wú)論從行程，進(jìn)給方向還是進(jìn)給速度方面，提高工作效率，不僅要靠機(jī)床的快速加工，迅速而準(zhǔn)確的推料進(jìn)給也是十分必要的。因此在現(xiàn)在的機(jī)床推料進(jìn)給裝置的設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)者一般都秉承著進(jìn)給準(zhǔn)確，速度合適，行程合理這幾個(gè)基本原則12課題的提出和課題的主要任務(wù)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是小型多工步自動(dòng)推料進(jìn)給裝置及溫控、上位顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要有兩大部分，一部分是機(jī)械部分設(shè)計(jì)，進(jìn)給裝置的傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還有進(jìn)給裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；一部分是電部分的設(shè)計(jì)，即溫控系統(tǒng)硬件和程序的設(shè)計(jì)，及其上位顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 1221推料進(jìn)給裝置傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給工作機(jī)，以完成預(yù)期的功能。常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有齒輪機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，螺旋機(jī)構(gòu)，楔塊機(jī)構(gòu)，棘輪機(jī)構(gòu)，槽輪機(jī)構(gòu)，摩擦輪機(jī)構(gòu)，撓性件機(jī)構(gòu)，液氣動(dòng)機(jī)構(gòu)，電氣機(jī)構(gòu)以及利用以上一些常用機(jī)構(gòu)進(jìn)行組合而產(chǎn)生的組合機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在使用中最主要的目的是為了實(shí)現(xiàn)速度或者力的變換，或?qū)崿F(xiàn)特定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求。 根據(jù)功率，速度，輸出力三者之間的關(guān)系： p=fv式中 p輸出功率 f輸出力 v輸出速度 在傳輸功率一定的情況下，為了得到一個(gè)比較大的力輸出，可以降低輸出速度。如果要使輸出力按某一規(guī)律變化，則可以通過(guò)調(diào)整輸出速度按某種規(guī)律變化來(lái)得以實(shí)現(xiàn) 常見(jiàn)的用于運(yùn)動(dòng)速度或力的大小變換的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有以下幾種： 1）通過(guò)嚙合方式進(jìn)行傳動(dòng)（例如：齒輪、蝸輪蝸桿、鏈傳動(dòng)、同步齒形帶等）。其中齒輪傳動(dòng)可以在平行軸或交錯(cuò)軸間實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定傳動(dòng)比傳動(dòng)，適用功率和速度范圍廣，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率高，工作可靠，壽命長(zhǎng)，互換性好，依次得到廣泛應(yīng)用。 2）通過(guò)摩擦方式進(jìn)行傳動(dòng)（例如：摩擦輪傳動(dòng)、摩擦式無(wú)級(jí)變速器、帶傳動(dòng)、滾珠絲杠副傳動(dòng)、滑輪傳動(dòng)等）。這類(lèi)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，成本低廉，由于帶具有柔軟性，有吸收振動(dòng)的特性，且有緩沖和安全保護(hù)的作用特性使帶傳動(dòng)適用于兩軸中心距較大的傳動(dòng)。 3）利用楔塊進(jìn)行傳動(dòng)（例如：螺旋傳動(dòng)等）。螺旋傳動(dòng)主要由螺桿、螺母、機(jī)架組成，螺旋傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是增力效果大，可用較小的轉(zhuǎn)矩得到較大的軸向力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)精度高，平穩(wěn)無(wú)噪音等。 4）利用流體作用原理進(jìn)行傳動(dòng)（例如：液壓、氣動(dòng)傳動(dòng)等）。液體可以看作一種不可壓縮物體，因而液壓傳動(dòng)可以傳動(dòng)較大的力，經(jīng)常用于傳動(dòng)比不需十分精確但載荷很大的情況下，但液壓傳動(dòng)速度較慢，例如液壓千斤頂、液壓挖掘機(jī)的推桿等。相反氣動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一般用于傳輸較小的力，但作用速度快。原動(dòng)機(jī)的輸出較為常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)形式是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，而工作機(jī)的輸出要求是多種多樣的，因此進(jìn)行運(yùn)動(dòng)形式的變換是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一個(gè)很重要的任務(wù)。機(jī)械機(jī)構(gòu)中常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)形式主要有：轉(zhuǎn)動(dòng)、平動(dòng)、擺動(dòng)等。常見(jiàn)的用運(yùn)動(dòng)形式的變換機(jī)構(gòu)主要有：凸輪機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、撓性件機(jī)構(gòu)、摩擦輪機(jī)構(gòu)、流體機(jī)構(gòu)等。它們能將轉(zhuǎn)動(dòng)變換成移動(dòng)，或反之，由于運(yùn)動(dòng)形式的變化，機(jī)構(gòu)的傳力方式也就隨之改變。在我的課題里，我把推料進(jìn)給裝置設(shè)計(jì)在沖壓機(jī)床上， 選擇的原動(dòng)件是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，做的是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而進(jìn)給動(dòng)作是在一個(gè)水平方向上的直線運(yùn)動(dòng)，因此在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方面我選用的是滾珠絲杠副，利用它將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成一個(gè)水平方向上的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。而且在電機(jī)選型后，由于電機(jī)的輸出軸和絲杠所在的軸可能存在粗細(xì)不同的情況，連軸器的選用也成為可能。沖壓機(jī)床由于加工材料都為較細(xì)的板材，如何將直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均勻的分?jǐn)傇诎宀纳希拱宀哪軌蚱椒€(wěn)的進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，也成為我的考慮范圍之內(nèi)。 因此，在進(jìn)給力的分配上，必須保證鋼板在進(jìn)給方向上受力均勻。我的初步想法是將板材上的受力點(diǎn)設(shè)定為2個(gè)點(diǎn)。1222 基于加工板材溫度的要求對(duì)溫控裝置的設(shè)計(jì)既然設(shè)定為沖壓機(jī)床上的推料進(jìn)給裝置，就得考慮到機(jī)床沖壓板材時(shí)可能出現(xiàn)由于溫度過(guò)低而出現(xiàn)板材在沖壓結(jié)束后形成裂紋。而溫控裝置恰恰就能解決板材溫度的問(wèn)題，但是加工材料是多樣的，相應(yīng)的它們對(duì)于溫度的要求也是不一樣的，而且要將板材在達(dá)到溫度要求后由于余熱的影響降到最小。要一一實(shí)現(xiàn)它們的溫度要求，溫控裝置必須能夠?qū)崿F(xiàn)變階段控溫，達(dá)到每個(gè)階段溫度后的保溫時(shí)間也能自我設(shè)定。 第二章 推料進(jìn)給裝置的設(shè)計(jì)方案21絲杠副的選型計(jì)算及其校核 22 電機(jī)的選型電機(jī)分為步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)，交流伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)相比，二者性能又有較大不同，它主要表現(xiàn)為：(1).控制精度不同兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為3.6、 1.8，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72 、0.36。也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機(jī)床的步進(jìn)電機(jī)，其步距角為0.09；德國(guó)百格拉公司（berger lahr）生產(chǎn)的三相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置為1.8、0.9、0.72、0.36、0.18、0.09、0.072、0.036，兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角。交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以松下全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，對(duì)于帶標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360/10000=0.036。對(duì)于帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動(dòng)器每接收217=131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360/131072=9.89秒。是步距角為1.8的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。 (2).低頻特性不同步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等。交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（fft），可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。(3).矩頻特性不同 步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300600rpm。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000rpm或3000rpm）以?xún)?nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。 (4).過(guò)載能力不同步進(jìn)電機(jī)一般不具有過(guò)載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過(guò)載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過(guò)載和轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆](méi)有這種過(guò)載能力，在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)。 (5).運(yùn)行性能不同步進(jìn)電機(jī)的控制為開(kāi)環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過(guò)高或負(fù)載過(guò)大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)高易出現(xiàn)過(guò)沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問(wèn)題。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過(guò)沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。(6).速度響應(yīng)性能不同步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下msma 400w交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000rpm僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場(chǎng)合。在我的推料進(jìn)給裝置中，基本上對(duì)啟停速度要求不算太過(guò)嚴(yán)格，綜上所述，初步選中電機(jī)類(lèi)型為步進(jìn)電機(jī)。具體型號(hào)是45bf003-。計(jì)算如下：（1）、步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 式中 為工作臺(tái)質(zhì)量（kg） 為絲杠導(dǎo)程（cm） 計(jì)算：=(0.5/6.28)* (0.5/6.28)*30=0.1902（2）、步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 通常考慮兩種情況：一種是快速空載啟動(dòng)，另一種是承受最大工作載荷。 快速空載啟動(dòng)時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)軸所受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 快速空載啟動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩，單位是移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩，單位是滾珠絲桿預(yù)緊后折算到電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩，單位是而上式中：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的角加速度，單位是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位是電動(dòng)機(jī)加速所用的時(shí)間，單位是s，一般在0.31s之間選取經(jīng)計(jì)算：=10.750 (35.83)導(dǎo)軌的摩擦力，單位是n滾珠絲桿的導(dǎo)程，單位是m傳動(dòng)鏈總效率，一般取=0.70.85總的傳動(dòng)比 電機(jī)的轉(zhuǎn)速 絲桿的轉(zhuǎn)速經(jīng)計(jì)算：=0.0671滾珠絲桿副的預(yù)緊力，一般取滾珠絲桿工作載荷的1/3，單位是n滾珠絲桿副未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，一般取0.9由于選擇的是無(wú)預(yù)緊絲杠最大工作載荷狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 由最快空載移動(dòng)速度和系統(tǒng)脈沖當(dāng)量，算出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率。沒(méi)有超過(guò)所選電動(dòng)機(jī)的極限空載運(yùn)行頻率。 啟動(dòng)頻率校核 總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)頻率，可以通過(guò)上式求得，也可以在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)慣頻特性曲線上找出 電機(jī)空載啟動(dòng)頻率，單位是，由產(chǎn)品資料查得加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，單位是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，單位是算得啟動(dòng)頻率小于經(jīng)計(jì)算，電機(jī)符合要求。23 軸承的選型計(jì)算及其校核 一般主軸常用的幾種滾動(dòng)軸承的配置有以下幾種。1）前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和60角接觸雙列向心推力球軸承組合，承受徑向和軸向載荷；后支承采用成對(duì)角接觸球軸承，特點(diǎn)是剛度高，可以滿足強(qiáng)力切削的要求，數(shù)控機(jī)床應(yīng)用較多。（圖中a）。2）前軸承采用成組角接觸球軸承，23個(gè)軸承組成一套，要求背靠背安裝，承受徑向和軸向載荷；后軸承采用雙列短圓柱滾子軸承，適用于高速、重載、精度好的主軸要求，但承受的軸向載荷比前一配置小。（圖中b）。3）前后支承均采用高精度的成組角接觸球軸承，承受徑向和軸向載荷；這類(lèi)軸承具有良好的高速性能，主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)4000r/min，它的承載能力小，適合于高速度、圖13數(shù)控機(jī)床主軸軸承的配置形式輕載荷、高精度的數(shù)控機(jī)床主軸。（圖中c）。4）前軸承采用雙列圓錐滾子軸承，能夠承受較大的徑向和軸向載荷，后軸承采用單列圓錐滾子軸承。能承受重載荷尤其能承受較強(qiáng)的動(dòng)載荷，可調(diào)整性好，但限制了主軸最高轉(zhuǎn)速與精度，適合于低速、重載、中等精度的機(jī)床。（圖中d）。軸承的精度分為2、4、5、6、0五級(jí)，2級(jí)最高，0級(jí)為普通精度級(jí)。主軸軸承以4級(jí)為主（記為p4），較低精度的主軸可以用p5級(jí)，而p6、p0一般不用。前后軸承之間，前軸承對(duì)主軸組件的精度影響比后軸承的影響大。因此后軸承精度可以比前軸承低一級(jí)。軸承并列使用時(shí)，選擇背對(duì)背的方式。采用推力軸承時(shí)，分清楚先裝配內(nèi)徑小的圈還是內(nèi)徑大的圈，內(nèi)徑小的圈隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)。該設(shè)計(jì)中采用圓錐滾子軸承，其代號(hào)為32914 2bc,計(jì)算系數(shù)：e=0.32 ;y=1.9; y0=1,基本額定靜載荷cr=70800n 額定動(dòng)載荷cor=115000n采用油脂潤(rùn)滑。在我的設(shè)計(jì)中,選用的是角接觸球軸承.當(dāng)軸承承受軸向145.125n的力時(shí)，f a=f d fr tana=145.125fr4814fa/fre p=fp(xfr+yfa)=1.0(0.44814+1.9 1290)=4376.6n instruction wizard，然后在指令向?qū)Т翱谥羞x擇pid指令。圖1. 選擇pid向?qū)г谑褂孟驅(qū)r(shí)必須先對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行編譯，在隨后彈出的對(duì)話框中選擇“yes”，確認(rèn)編譯。如果已有的程序中存在錯(cuò)誤，或者有沒(méi)有編完的指令，編譯不能通過(guò)。如果項(xiàng)目中已經(jīng)配置了一個(gè)pid回路，則向?qū)?huì)指出已經(jīng)存在的pid回路，并讓你選擇是配置修改已有的回路，還是配置一個(gè)新的回路。圖2. 選擇需要配置的回路第一步：定義需要配置的pid回路號(hào)圖3. 選擇pid回路號(hào)一個(gè)程序中可同時(shí)進(jìn)行八路pid運(yùn)算，回路號(hào)為0-7。第二步：設(shè)定pid回路參數(shù)圖4. 設(shè)置pid參數(shù)a. 定義回路設(shè)定值（sp，即給定）的范圍：在低限（low range）和高限（high range）輸入域中輸入實(shí)數(shù)，缺省值為0.0和100.0，在本例中可理解為測(cè)量溫度的上下限實(shí)際值。以下定義pid回路參數(shù)，這些參數(shù)都應(yīng)當(dāng)是實(shí)數(shù)：b. gain（增益）：即比例常數(shù)。 c. integral time（積分時(shí)間）：如果不想要積分作用，可以把積分時(shí)間設(shè)為無(wú)窮大：輸入“inf”。 d. derivative time（微分時(shí)間）：如果不想要微分回路，可以把微分時(shí)間設(shè)為0 。 e. sample time（采樣時(shí)間）：是pid控制回路對(duì)反饋采樣和重新計(jì)算輸出值的時(shí)間間隔。 注意：關(guān)于具體的pid參數(shù)值，每一個(gè)項(xiàng)目都不一樣，需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)定，沒(méi)有所謂經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。第三步：設(shè)定回路輸入輸出值 圖5. 設(shè)定pid輸入輸出參數(shù)在圖5中，首先設(shè)定過(guò)程變量的范圍：a. 指定輸入類(lèi)型o unipolar： 單極性，即輸入的信號(hào)為正，如010v或020ma等o bipolar：雙極性，輸入信號(hào)在從負(fù)到正的范圍內(nèi)變化。如輸入信號(hào)為10v、5v等時(shí)選用o 20% offset：選用20%偏移。如果輸入為420ma則選單極性及此項(xiàng)，4ma是020ma信號(hào)的20%，所以選20% 偏移，即4ma對(duì)應(yīng)6400，20ma對(duì)應(yīng)32000b. 反饋輸入取值范圍o 在a.設(shè)置為unipolar時(shí)，缺省值為0 - 32000，對(duì)應(yīng)輸入量程范圍0 - 10v或0 - 20ma等，輸入信號(hào)為正o 在a.設(shè)置為bipolar時(shí)，缺省的取值為-32000 - +32000，對(duì)應(yīng)的輸入范圍根據(jù)量程不同可以是10v、5v等o 在a.選中20% offset時(shí)，取值范圍為6400 - 32000，不可改變c. output type（輸出類(lèi)型）可以選擇模擬量輸出或數(shù)字量輸出。模擬量輸出用來(lái)控制一些需要模擬量給定的設(shè)備，如比例閥、變頻器等；數(shù)字量輸出實(shí)際上是控制輸出點(diǎn)的通、斷狀態(tài)按照一定的占空比變化，可以控制固態(tài)繼電器（加熱棒等）d. 選擇模擬量則需設(shè)定回路輸出變量值的范圍，可以選擇：o unipolar：?jiǎn)螛O性輸出，可為0-10v或0-20ma等o bipolar：雙極性輸出，可為正負(fù)10v或正負(fù)5v等o 20% offset：如果選中20% 偏移，使輸出為4-20mae. 取值范圍： o d為unipolar時(shí)，缺省值為0-32000 o d為bipolar時(shí)，取值-32000到32000 o d為20% offset時(shí)，取值6400-32000，不可改變 如果選擇了開(kāi)關(guān)量輸出，需要設(shè)定此占空比的周期。第四步：設(shè)定回路報(bào)警選項(xiàng)圖6. 設(shè)定回路報(bào)警限幅值向?qū)峁┝巳齻€(gè)輸出來(lái)反映過(guò)程值(pv)的低值報(bào)警、高值報(bào)警及過(guò)程值模擬量模塊錯(cuò)誤狀態(tài)。當(dāng)報(bào)警條件滿足時(shí)，輸出置位為1。這些功能在選中了相應(yīng)的選擇框之后起作用。a. 使能低值報(bào)警并設(shè)定過(guò)程值(pv)報(bào)警的低值，此值為過(guò)程值的百分?jǐn)?shù)，缺省值為0.10，即報(bào)警的低值為過(guò)程值的10。此值最低可設(shè)為0.01，即滿量程的1%b. 使能高值報(bào)警并設(shè)定過(guò)程值(pv)報(bào)警的高值，此值為過(guò)程值的百分?jǐn)?shù)，缺省值為0.90，即報(bào)警的高值為過(guò)程值的90。此值最高可設(shè)為1.00，即滿量程的100%c. 使能過(guò)程值(pv)模擬量模塊錯(cuò)誤報(bào)警并設(shè)定模塊于cpu連接時(shí)所處的模塊位置?！?”就是第一個(gè)擴(kuò)展模塊的位置第五步：指定pid運(yùn)算數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)圖7. 分配運(yùn)算數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)pid指令（功能塊）使用了一個(gè)120個(gè)字節(jié)的v區(qū)參數(shù)表來(lái)進(jìn)行控制回路的運(yùn)算工作；除此之外，pid向?qū)傻妮斎?輸出量的標(biāo)準(zhǔn)化程序也需要運(yùn)算數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。需要為它們定義一個(gè)起始地址，要保證該地址起始的若干字節(jié)在程序的其它地方?jīng)]有被重復(fù)使用。如果點(diǎn)擊“suggest address”，則向?qū)⒆詣?dòng)為你設(shè)定當(dāng)前程序中沒(méi)有用過(guò)的v區(qū)地址。自動(dòng)分配的地址只是在執(zhí)行pid向?qū)r(shí)編譯檢測(cè)到空閑地址。向?qū)⒆詣?dòng)為該參數(shù)表分配符號(hào)名，用戶(hù)不要再自己為這些參數(shù)分配符號(hào)名，否則將導(dǎo)致pid控制不執(zhí)行。第六步：定義向?qū)傻膒id初使化子程序和中斷程序名及手/自動(dòng)模式圖8. 指定子程序、中斷服務(wù)程序名和選擇手動(dòng)控制向?qū)б呀?jīng)為初使化子程序和中斷子程序定義了缺省名，也可以修改成自己起的名字。a. 指定pid初使化子程序的名字。 b. 指定pid中斷子程序的名字c. 此處可以選擇添加pid 手動(dòng)控制模式。在pid手動(dòng)控制模式下，回路輸出由手動(dòng)輸出設(shè)定控制，此時(shí)需要寫(xiě)入手動(dòng)控制輸出參數(shù)一個(gè)0.01.0的實(shí)數(shù)，代表輸出的0100而不是直接去改變輸出值。第七步：生成pid子程序、中斷程序及符號(hào)表等一旦點(diǎn)擊完成按鈕，將在你的項(xiàng)目中生成上述pid子程序、中斷程序及符號(hào)表等。圖9. 生成pid子程序、中斷程序和符號(hào)表等第八步：配置完pid向?qū)?，需要在程序中調(diào)用向?qū)傻膒id子程序圖10. pid子程序圖11. 調(diào)用pid子程序在用戶(hù)程序中調(diào)用pid子程序時(shí)，可在指令樹(shù)的program block（程序塊）中用鼠標(biāo)雙擊由向?qū)傻膒id子程序，在局部變量表中，可以看到有關(guān)形式參數(shù)的解釋和取值范圍。a. 必須用sm0.0來(lái)使能 pidx_init 子程序，sm0.0 后不能串聯(lián)任何其他條件，而且也不能有越過(guò)它的跳轉(zhuǎn)；如果在子程序中調(diào)用 pidx_init 子程序，則調(diào)用它的子程序也必須僅使用 sm0.0 調(diào)用，以保證它的正常運(yùn)行 b. 此處輸入過(guò)程值（反饋）的模擬量輸入地址 c. 此處輸入設(shè)定值變量地址（vdxx），或者直接輸入設(shè)定值常數(shù)，根據(jù)向?qū)е械脑O(shè)定0.0100.0，此處應(yīng)輸入一個(gè)0.0100.0的實(shí)數(shù)，例：過(guò)程值aiw0是量程為0200度的溫度值，則此處的設(shè)定值20代表40度（即200度的20）；如果在向?qū)е性O(shè)定給定范圍為0.0 - 200.0，則此處的20相當(dāng)于20度 d. 此處用i0.0控制pid的手/自動(dòng)方式，當(dāng)i0.0為1時(shí)，為自動(dòng)，經(jīng)過(guò)pid運(yùn)算從aqw0輸出；當(dāng)i0.0為0時(shí)，pid將停止計(jì)算，aqw0輸出為manualoutput（vd4）中的設(shè)定值，此時(shí)不要另外編程或直接給aqw0賦值。若在向?qū)е袥](méi)有選擇pid手動(dòng)功能，則此項(xiàng)不會(huì)出現(xiàn) e. 定義pid手動(dòng)狀態(tài)下的輸出，從aqw0輸出一個(gè)滿值范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)此值的輸出量。此處可輸入手動(dòng)設(shè)定值的變量地址（vdxx），或直接輸入數(shù)。數(shù)值范圍為0.0-1.0之間的一個(gè)實(shí)數(shù)，代表輸出范圍的百分比。例：如輸入0.5，則設(shè)定為輸出的50。若在向?qū)е袥](méi)有選擇pid手動(dòng)功能，則此項(xiàng)不會(huì)出現(xiàn) f. 此處鍵入控制量的輸出地址 g. 當(dāng)高報(bào)警條件滿足時(shí)，相應(yīng)的輸出置位為1，若在向?qū)е袥](méi)有使能高報(bào)警功能，則此項(xiàng)將不會(huì)出現(xiàn) h. 當(dāng)?shù)蛨?bào)警條件滿足時(shí)，相應(yīng)的輸出置位為1，若在向?qū)е袥](méi)有使能低報(bào)警功能，則此項(xiàng)將不會(huì)出現(xiàn) i. 當(dāng)模塊出錯(cuò)時(shí)，相應(yīng)的輸出置位為1，若在向?qū)е袥](méi)有使能模塊錯(cuò)誤報(bào)警功能，則此項(xiàng)將不會(huì)出現(xiàn) 調(diào)用pid子程序時(shí)，不用考慮中斷程序。子程序會(huì)自動(dòng)初始化相關(guān)的定時(shí)中斷處理事項(xiàng)，然后中斷程序會(huì)自動(dòng)執(zhí)行。第九步：實(shí)際運(yùn)行并調(diào)試pid參數(shù)沒(méi)有一個(gè)pid項(xiàng)目的參數(shù)不需要修改而能直接運(yùn)行，因此需要在實(shí)際運(yùn)行時(shí)調(diào)試pid參數(shù)。查看data block（數(shù)據(jù)塊），以及symbol table（符號(hào)表）相應(yīng)的pid符號(hào)標(biāo)簽的內(nèi)容，可以找到包括pid核心指令所用的控制回路表，包括比例系數(shù)、積分時(shí)間等等。將此表的地址復(fù)制到status chart（狀態(tài)表）中，可以在監(jiān)控模式下在線修改pid參數(shù)，而不必停機(jī)再次做配置。參數(shù)調(diào)試合適后，用戶(hù)可以在數(shù)據(jù)塊中寫(xiě)入，也可以再做一次向?qū)?，或者編程向相?yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)傳送參數(shù)。3） pid自整定原理在step 7-micro/win v4.0中可用pid調(diào)節(jié)控制面板，根據(jù)工藝要求為調(diào)節(jié)回路選擇快速響應(yīng)、中速響應(yīng)、慢速響應(yīng)或極慢速響應(yīng)，pid自整定會(huì)根據(jù)響應(yīng)類(lèi)型而計(jì)算出最優(yōu)化的比例、積分、微分值，并可應(yīng)用到控制中。以下是pid調(diào)節(jié)控制面板的介紹：圖14. pid調(diào)節(jié)控制面板在圖14中：a. 過(guò)程值指示顯示過(guò)程變量的值及其棒圖b. 當(dāng)前的輸出值指示顯示當(dāng)前使用的設(shè)定值、采樣時(shí)間、pid 參數(shù)值及顯示當(dāng)前的輸出值和棒圖c. 可顯示過(guò)程值、設(shè)定值及輸出值的pid趨勢(shì)圖d. 調(diào)節(jié)參數(shù)1) 選擇pid參數(shù)的顯示：當(dāng)前參數(shù)（current）、推薦參數(shù)（suggested）、手動(dòng)輸入（manual) 2) 在manual模式下，可改變pid參數(shù)，并按update plc按鈕來(lái)更新plc中的參數(shù) 3) 啟動(dòng)pid自整定功能 4) 選擇advanced（高級(jí)）按鈕進(jìn)入高級(jí)參數(shù)設(shè)定e. 當(dāng)前的pid回路號(hào)這里你可以選擇需要監(jiān)視或自整定的pid回路 f. 時(shí)間選項(xiàng)設(shè)定這里你可以設(shè)定趨勢(shì)圖的時(shí)基，時(shí)基以分為單位 g. 圖例顏色這里你可以看到趨勢(shì)圖中不同的顏色代表不同的值的趨勢(shì)h. 幫助按鈕i. pid信息顯示窗口 j. 關(guān)閉pid調(diào)節(jié)面板pid步驟如下：第一步：在pid wizard (向?qū)В┲型瓿蓀id功能配置注意：要想使用pid自整定功能，pid編程必須用pid向?qū)?lái)完成 第二步：打開(kāi)pid調(diào)節(jié)控制面板，設(shè)置pid回路調(diào)節(jié)參數(shù)在micro/win v4.0在線的情況下，從主菜單tools pid tune control panel或點(diǎn)擊進(jìn)入pid調(diào)節(jié)控制面板中，如果面板沒(méi)有被激活（所有地方都是灰色），可點(diǎn)擊configure（配置）按鈕運(yùn)行cpu。在pid調(diào)節(jié)面板的e.區(qū)選擇要調(diào)節(jié)的pid回路號(hào)，在d.區(qū)選擇manual（手動(dòng)），調(diào)節(jié)pid參數(shù)并點(diǎn)擊update（更新），使新參數(shù)值起作用，監(jiān)視其趨勢(shì)圖，根據(jù)調(diào)節(jié)狀況改變pid參數(shù)直至調(diào)節(jié)穩(wěn)定。為了使pid自整定順利進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)做到： 使pid調(diào)節(jié)器基本穩(wěn)定，輸出、反饋?zhàn)兓骄彛⑶沂狗答伇容^接近給定 設(shè)置合適的給定值，使pid調(diào)節(jié)器的輸出遠(yuǎn)離趨勢(shì)圖的上、下坐標(biāo)軸，以免pid自整定開(kāi)始后輸出值的變化范圍受限制 第三步：在d.區(qū)點(diǎn)擊advanced（高級(jí)）按鈕，設(shè)定pid自整定選項(xiàng)。如果不是很特殊的系統(tǒng)，也可以不加理會(huì)。第四步：在手動(dòng)將pid調(diào)節(jié)到穩(wěn)定狀態(tài)后，即過(guò)程值與設(shè)定值接近，且輸出沒(méi)有不規(guī)律的變化，并最好處于控制范圍中心附近。此時(shí)可點(diǎn)擊d.區(qū)內(nèi)的start auto tune按鈕啟動(dòng)pid自整定功能，這時(shí)按鈕變?yōu)閟top auto tune。這時(shí)只需耐心等待，系統(tǒng)完成自整定后會(huì)自動(dòng)將計(jì)算出的pid參數(shù)顯示在d.區(qū)。當(dāng)按鈕再次變?yōu)閟tart auto tune時(shí)，表示系統(tǒng)已經(jīng)完成了pid自整定。注意：要