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)

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：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：年月日至年月日設(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)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：本次設(shè)計(jì)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)。該系統(tǒng)通過可編程邏輯控制器〔PLC〕來控制變頻器，最終實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。并通過HMI面板直觀的顯示出來。具體設(shè)計(jì)是P、I調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。經(jīng)過屢次參數(shù)設(shè)定比較后，系統(tǒng)能得到比較滿意的控制效果，最大超調(diào)只有兩度多，穩(wěn)定后能保持在10r/ｓ以內(nèi)。負(fù)載改變后轉(zhuǎn)速可以很快的到達(dá)給定轉(zhuǎn)速。指導(dǎo)教師評(píng)語：指導(dǎo)教師簽字：日期：目錄167951緒論 157021.1變頻器1289141.2可編程控制器1105161.3HMI2291061.4組態(tài)軟件3103602系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 4264222.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的47682.2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖4256052.3硬件選型5119012.4硬件接線898383系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 963333.1變頻器參數(shù)9212113.2觸摸屏組態(tài)畫面10212603.3PLC編程11250363.3.1PID向?qū)?1262663.3.2PID指令18295744系統(tǒng)調(diào)試 21157355總結(jié) 231緒論隨著變頻調(diào)速技術(shù)的不斷開展，交流傳動(dòng)系統(tǒng)的性能突飛猛進(jìn)。交流異步電動(dòng)機(jī)以其低廉的造價(jià)、鞏固的結(jié)構(gòu)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在交流傳動(dòng)的許多應(yīng)用場合中，均對(duì)電機(jī)的調(diào)速性能和定位性能提出了較高的要求。異步電動(dòng)機(jī)以其大功率、高性價(jià)比的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)而占有一席之地，但同時(shí)其調(diào)速性能和定位性能卻不甚完美，尚需完善。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)。該系統(tǒng)通過可編程邏輯控制器〔PLC〕來控制變頻器，最終實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。并通過HMI面板直觀的顯示出來。1.1變頻器變頻器(Variable-frequencyDrive，VFD)是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源的頻率來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器〞。變頻器的用途：通過改變電源的頻率來到達(dá)改變電源電壓的目的，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)而到達(dá)節(jié)能、調(diào)速的目的。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)本錢。用戶根據(jù)自己的實(shí)際工藝要求和運(yùn)用場合選擇不同類型的變頻器。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〔PLC〕可編程控制器是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是繼續(xù)計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動(dòng)裝置。它具有抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格廉價(jià)，可靠性強(qiáng)，編程簡樸，易學(xué)易用等特點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域中深受工程操作人員的喜歡，因此PLC已在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域中被廣泛地使用。其特點(diǎn)是：第一,靈活性、通用性強(qiáng)。繼電器控制系統(tǒng)如果工藝要求稍有變化,控制電路必須隨之作相應(yīng)的變動(dòng),所有布線和控制柜極有可能重新設(shè)計(jì),耗時(shí)且費(fèi)力然而是利用存儲(chǔ)在機(jī)內(nèi)的程序?qū)崿F(xiàn)各種控制功能的。因此當(dāng)工藝過程改變時(shí),只需修改程序即可,外部接線改動(dòng)極小,甚至可以不必改動(dòng),其靈活性和通用性是繼電器控制電路無法比較的。第二,可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)"繼電器控制系統(tǒng)中,由于器件的老化、脫焊、觸點(diǎn)的抖動(dòng)以及觸點(diǎn)電弧等現(xiàn)象是不可防止的,大大降低了系統(tǒng)的可靠性。而在控制系統(tǒng)中,大量的開關(guān)動(dòng)作是由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成的,加之在硬件和軟件方面都采取了強(qiáng)有力的措施,使產(chǎn)品具有極高的可靠性和抗干擾能力可以直接安裝在工業(yè)現(xiàn)場穩(wěn)定地工作。PLC在硬件方面采取電磁屏蔽、光電隔離、多級(jí)濾波等措施在軟件方面采取警戒時(shí)鐘、故障診斷、自動(dòng)恢復(fù)等措施,并利用后備電池對(duì)程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù),因此被稱為“專為適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)〞。第三,編程簡單,使用方便。PLC采用面向過程,面向問題的“自然語言〞編程方式,直觀易懂,主要采用梯形圖和語句表編寫程序,使得廣闊電氣技術(shù)人員更容易接納和理解。同時(shí)設(shè)計(jì)人員也可根據(jù)自己的喜好和實(shí)際應(yīng)用的要求選擇其他編程語言。標(biāo)準(zhǔn)是編程語言的標(biāo)準(zhǔn),除了梯形圖!語句表之外,還存在順序流程圖!結(jié)構(gòu)化文本和功能塊圖三種編程語言的表達(dá)方式。一個(gè)程序的不同局部可用任何一種語言來描述,支持復(fù)雜的順序操作功能處理以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。第四,功能強(qiáng)大,可擴(kuò)展。的主要功能包括開關(guān)量的邏輯控制、模擬量控制局部還具備控制或模糊控制功能、數(shù)字量智能控制、數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控、通信、聯(lián)網(wǎng)及集散控制等功能。PLC的功能擴(kuò)展也極為方便,硬件配置相當(dāng)靈活,根據(jù)控制要求的改變,可以隨時(shí)變動(dòng)特殊功能單元的種類和個(gè)數(shù),再相應(yīng)修改用戶程序就可以到達(dá)變換和增加控制功能的目的。1.3HMIHMI是HumanMachineInterface的縮寫，“人機(jī)接口〞，也叫人機(jī)界面。人機(jī)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)品由硬件和軟件兩局部組成，硬件局部包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等，其中處理器的性能決定了HMI產(chǎn)品的性能上下，是HMI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軟件一般分為兩局部，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〔本次設(shè)計(jì)用的是WinCCflexible〕。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Smart700。1.4組態(tài)軟件組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。WinCCflexible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)。WinCCflexible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；“全集成自動(dòng)化〞的組成局部，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，包括：汽車工業(yè)、化工和制藥行業(yè)、印刷行業(yè)、能源供給和分配、貿(mào)易和效勞行業(yè)、塑料和橡膠行業(yè)、機(jī)械和設(shè)備成套工程、金屬加工業(yè)、食品、飲料和煙草行業(yè)、造紙和紙品加工、鋼鐵行業(yè)、運(yùn)輸行業(yè)、水處理和污水凈化。WinCCflexible組態(tài)包括IO域組態(tài)、按鈕組態(tài)、文本列表和圖形列表組態(tài)、動(dòng)畫組態(tài)、報(bào)警組態(tài)。2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的對(duì)于控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，控制電壓直接控制電機(jī)觸發(fā)電路。但系統(tǒng)靜特性差，在轉(zhuǎn)矩變化的情況下轉(zhuǎn)速變化很大。閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但是調(diào)速性能好，系統(tǒng)特性曲線較硬，轉(zhuǎn)矩變化對(duì)系統(tǒng)速度擾動(dòng)幾乎不記。在許多工業(yè)場合，需要電機(jī)轉(zhuǎn)速能夠很好地跟隨給定轉(zhuǎn)速，因此采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)就是基于PLC的變頻器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。2.2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)主要由三個(gè)局部構(gòu)成，即可編程邏輯控制器件PLC、變頻器和電機(jī)。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)速反響給PLC，經(jīng)比較后輸出給變頻器從而實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)速。閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖：圖2-1閉環(huán)控制的結(jié)構(gòu)控制圖圖2-1閉環(huán)控制的結(jié)構(gòu)控制圖-速度給定速度反響信號(hào)+PLC〔PID〕變頻調(diào)速系統(tǒng)PID控制器結(jié)構(gòu)圖：圖2-2PID控制結(jié)構(gòu)圖圖2-2PID控制結(jié)構(gòu)圖PID控制器以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)過程控制中不可替代的主要技術(shù)之一。PID控制分為三個(gè)環(huán)節(jié)，分別是比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)。 比例調(diào)節(jié)作用是按比例反響系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用以減小偏差。比例作用大，可以加快調(diào)節(jié)時(shí)間；但是過大的比例，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。 積分調(diào)節(jié)作用是使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度。因?yàn)橛姓`差，積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行，直至消除誤差。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)Ti，Ti越小，積分作用就越強(qiáng)；反之積分作用就越弱。參加積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組成PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器。PI調(diào)節(jié)器是最常用的調(diào)節(jié)器。 微分調(diào)節(jié)作用反響系統(tǒng)偏差信號(hào)的變化率，具有預(yù)見性，能預(yù)見偏差變化的趨勢(shì)，因此能產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒形成之前，已被積分作用消除。因此，可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。在微分時(shí)間選擇適宜情況下，可以減少超調(diào)和調(diào)節(jié)時(shí)間。微分作用對(duì)噪聲干擾有放大作用，因此過強(qiáng)的微分調(diào)節(jié)，對(duì)系統(tǒng)抗干擾不利。 變頻調(diào)速原理：異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速n可以表示為式中，n2為同步轉(zhuǎn)速，Δn1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。可見，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，簡稱變頻調(diào)速。實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的裝置稱為變頻器。變頻器一般由整流器、濾波器、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路以及控制器〔MCU／DSP〕等局部組成。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Smart700，為觸屏中的中低端產(chǎn)品，但性價(jià)比較高。適用于單機(jī)場合，可以實(shí)現(xiàn)與S7-200的簡單無縫連接。其屏幕大小為7寸，顯示類型為LCD,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系列，歐姆龍CP1系列等。可支持最多500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WinCCflexible。圖2-3西門子圖2-3西門子Smart700PLC：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)勁的通訊能力、豐富的擴(kuò)展模塊。變頻器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)而到達(dá)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)，那么需要對(duì)它進(jìn)行快速調(diào)試。圖2-4變頻器MM420圖2-4變頻器MM420電機(jī)機(jī)組：鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)：結(jié)構(gòu)簡單、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)電刷與一單根導(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。編碼器的精度取決于碼盤本身的精度，分辨率那么取決于碼道的數(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局部組成。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。由于有誤差存在，實(shí)驗(yàn)測(cè)得碼盤最大輸出電壓為7.2V。2.4硬件接線系統(tǒng)接線圖：圖2-5系統(tǒng)接線圖圖2-5系統(tǒng)接線圖電機(jī)機(jī)組為異步電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)同軸相連，對(duì)于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，定子繞組為△型接法，需將A-Z、B-X、C-Y分別短接，他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)由實(shí)驗(yàn)臺(tái)DC220V電源進(jìn)行勵(lì)磁，電樞繞組串接實(shí)驗(yàn)臺(tái)0-1000歐可變電阻。3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1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(1420r/min)7P070021或2選擇命令源〔由BOP/端子排輸入〕8P100021或2用BOP/端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)畫面圖3-1觸摸屏設(shè)計(jì)畫面圖3-2變量定義圖3-2變量定義圖3-3連接設(shè)置圖3-3連接設(shè)置當(dāng)前轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的IO域和棒圖組態(tài)的地址為VD404；給定轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的IO域和棒圖組態(tài)的地址為VD400；啟動(dòng)、停止按鈕對(duì)應(yīng)的變量為bool型，組態(tài)的地址為M0.0。3.3PLC編程3.3.1PID向?qū)?、指定回路號(hào)碼：指定配置哪一個(gè)PID回路。如果工程包含使用STEP7Micro/WIN3.2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)；指定以下回路參數(shù)：比例增益、采樣時(shí)間、積分時(shí)間、微分時(shí)間?；芈份斎牒洼敵鲞x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。可以選擇：單極性(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。圖3-4圖3-4回路參數(shù)設(shè)置圖3-5圖3-5回路輸入和輸出選項(xiàng)4、為計(jì)算指定存儲(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：如果工程中包含一個(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)楣こ讨械乃信渲霉蚕硪粋€(gè)公用中斷程序，工程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。可以編輯默認(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)用戶程序作出簡要說明。7、經(jīng)過以上PID向?qū)渲茫c(diǎn)擊“完成〞，S7-200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楣こ痰囊痪植?。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。通過PID向?qū)Х椒ǖ拇a如下：圖3-6PID程序1圖3-6PID程序1圖3-7PID程序2圖3-7PID程序2圖3-8PID程序3圖3-8PID程序3圖3-9PID程序4圖3-9PID程序4在PC與S7200通訊時(shí)需要把波特率改為和HMI相同的波特率。圖3-10波特率設(shè)置圖3-10波特率設(shè)置刷新出與PC的連接。圖3-11通信設(shè)置圖3-11通信設(shè)置可以通過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，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60％～70％，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60％～70％。(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150％～180％。(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，那么與確定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。圖3-12PID調(diào)節(jié)控制面板圖3-12PID調(diào)節(jié)控制面板圖3-13PID調(diào)節(jié)控制面板2圖3-13PID調(diào)節(jié)控制面板23.3.2PID指令主程序：圖3-14主程序圖3-14主程序子程序：圖3-15子程序圖3-15子程序圖3-16子程序圖3-16子