基于PLC的變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)論文

1、課程設(shè)計(jì)(論文)基于PLC的變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)Design of variable frequency speed regulation system based on PLC 摘要 本文主要介紹了本人與本組同學(xué)研究和設(shè)計(jì)基于可編程控制器的變頻調(diào)速系統(tǒng)的假設(shè)干成果，在本次的設(shè)計(jì)中，我們的設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要由PLC、變頻器、電動(dòng)機(jī)等幾局部組成。經(jīng)過(guò)本次設(shè)計(jì)和研究，使我對(duì)所有器件有了新的認(rèn)識(shí)，尤其對(duì)PLC有了更多的了解：PLC是能進(jìn)行行邏輯運(yùn)算，順序運(yùn)算，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)，和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程的工業(yè)計(jì)算機(jī)。首先我們查閱各個(gè)器件的資料，先對(duì)其有個(gè)明確

2、的認(rèn)識(shí)，然后通過(guò)老師的指點(diǎn)明白了整個(gè)系統(tǒng)的大概工作原理框圖后，通過(guò)學(xué)習(xí)資料與老師指點(diǎn)將硬件設(shè)備連接成功。本文綜合應(yīng)用電子學(xué)與機(jī)械學(xué)知識(shí)去解決基于可編程控制器的變頻調(diào)速系統(tǒng)，本次設(shè)計(jì)選用三相異步交流電機(jī)，而PLC和交流電機(jī)無(wú)論在工業(yè)還是生活中都是應(yīng)用最廣，因此本次設(shè)計(jì)具有相當(dāng)?shù)膶?shí)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：PLC；變頻器；三相異步電動(dòng)機(jī)目錄第一章 緒論2第二章 系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)分析和總體思路2.1系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)分析32.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體思路3第三章PLC和變頻器的型號(hào)選擇3.1 PLC的型號(hào)選擇43.2變頻器的選擇和參數(shù)設(shè)置4 變頻器的選擇4變頻調(diào)速原理5變頻器的工作原理5變頻器的快速設(shè)置5第四章 硬件設(shè)計(jì)以及

3、PLC編程4.1開(kāi)環(huán)控制設(shè)計(jì)以及PLC編程9硬件設(shè)計(jì)9LC軟件編程9 開(kāi)環(huán)控制的PLC程序11第五章 實(shí)驗(yàn)調(diào)試和數(shù)據(jù)分析5.1PID參數(shù)整定15第六章 總結(jié)和體會(huì)16致謝17參考文獻(xiàn)18附錄19第一章 緒論調(diào)速系統(tǒng)快速性、穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能好是工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中根本要求。在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐的諸多領(lǐng)域中 調(diào)速系統(tǒng)占有著極為重要的地位 特別是在國(guó)防、汽車(chē)、冶金、機(jī)械、石油等工業(yè)中，具有舉足輕重的作用。調(diào)速控制系統(tǒng)的工藝過(guò)程復(fù)雜多變，具有不確定性，因此對(duì)系統(tǒng)要求更為先進(jìn)的控制技術(shù)和控制理論。 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。

4、它具有抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格廉價(jià)，可靠性強(qiáng)，編程簡(jiǎn)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。 目前在控制領(lǐng)域中，雖然逐步采用了電子計(jì)算機(jī)這個(gè)先進(jìn)技術(shù)工具，特別是石油化工企業(yè)普遍采用了分散控制系統(tǒng)DCS。但就其控制策略而言，占統(tǒng)治地位的仍舊是常規(guī)的PID控制。PID結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)樸、穩(wěn)定性好、工作可靠、使用中不必弄清系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。PID的使用已經(jīng)有60多年了，有人稱(chēng)贊它是控制領(lǐng)域的常青樹(shù)。變頻調(diào)速已被公認(rèn)為是最理想、最有開(kāi)展前景的調(diào)速方式之一，采用變頻器構(gòu)成變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)的主要目的，一是為了滿(mǎn)足提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備自動(dòng)化程度

5、、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(qián)。用戶(hù)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(lèi)型的變頻器。 組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專(zhuān)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(kāi)發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶(hù)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。在組態(tài)概念出現(xiàn)之前，要實(shí)現(xiàn)某一任務(wù)，都是通過(guò)編寫(xiě)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。編寫(xiě)程序不但工作量大、周期長(zhǎng)，而且輕易犯錯(cuò) 誤，不能保證工期。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，解決了這個(gè)問(wèn)題。對(duì)于過(guò)去需要幾個(gè)月的工作，通過(guò)組態(tài)幾天就可以完成。組態(tài)王是海內(nèi)一家較有影響力的組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)公司開(kāi)發(fā)的，組態(tài)王具有流程畫(huà)面，過(guò)程數(shù)據(jù)記

6、錄，趨勢(shì)曲線，報(bào)警窗口，生產(chǎn)報(bào)表等功能，已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域被應(yīng)用。第二章 系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)分析和總體思路2.1系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)分析隨著電力電子技術(shù)以及控制技術(shù)的開(kāi)展，交流變頻調(diào)速在工業(yè)電機(jī)拖動(dòng)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用；可編程控制器PLC作為替代繼電器的新型控制裝置，簡(jiǎn)單可靠，操作方便、通用靈活、體積小、使用壽命長(zhǎng)且功能強(qiáng)大、容易使用、可靠性高，常常被用于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和設(shè)備的控制；組態(tài)軟件技術(shù)作為用戶(hù)可定制功能的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)工具，可實(shí)現(xiàn)顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)速控制，在PC機(jī)上可開(kāi)發(fā)友好人機(jī)界面，通過(guò)PLC可以對(duì)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行“智能控制。在此，本次設(shè)計(jì)就是基于PLC的變頻器調(diào)速系統(tǒng)。將現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的PLC和

7、變頻器綜合起來(lái)主要功能實(shí)現(xiàn)了變壓變頻調(diào)速。電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，加減速以及快速制動(dòng)等。因此，該系統(tǒng)必須具備以下三個(gè)主體局部：控制運(yùn)算局部、執(zhí)行和反響局部。控制運(yùn)算主要由PLC和變頻器來(lái)完成；執(zhí)行元件為變頻器和電機(jī)；反響局部主要為速度反響。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體思路系統(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(guò)設(shè)置給定輸入給PLC，再通過(guò)PLC控制變頻器，再經(jīng)由變頻器來(lái)控制電機(jī)，隨后將電機(jī)的轉(zhuǎn)速反響給PLC，經(jīng)比擬后輸出給變頻器從而實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差調(diào)速。具體如下列圖1-1所示：電機(jī)圖1-1速度閉環(huán)控制的控制圖-速度給定速度反響信號(hào)+PLCPID變頻調(diào)速系統(tǒng)第三章 PLC和變頻器的型號(hào)

8、選擇3.1PLC的型號(hào)選擇在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原那么選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績(jī)、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語(yǔ)言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能

9、、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。綜合了輸入輸出I/O點(diǎn)數(shù)、存儲(chǔ)器容量、各項(xiàng)控制功能和機(jī)型的考慮以及性?xún)r(jià)比等各方面的因素，在此我為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇了S7-200 PLC一臺(tái)。圖3-1S7-200有5種CPU模塊、6個(gè)有12種工作方式的高速計(jì)數(shù)器和兩點(diǎn)高速計(jì)數(shù)器/和脈沖寬度調(diào)制器、直接讀寫(xiě)的模擬量I/O模塊、先進(jìn)的程序結(jié)構(gòu)、靈活方便的尋址方式以及程序化的PID編程控制。強(qiáng)大的通訊功能，它支持多種通信協(xié)議。價(jià)格是它在所有品牌在同一功能區(qū)內(nèi)很有競(jìng)爭(zhēng)力的。最重要的是它還提供了完善的的網(wǎng)上支持。這些都為實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供很好的條件和方便。例如，高速計(jì)數(shù)器可以用來(lái)測(cè)速

10、從而實(shí)現(xiàn)速度反響。3.2變頻器的選擇和參數(shù)設(shè)置變頻器的選擇正確選擇通用型變頻器對(duì)于傳動(dòng)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行時(shí)至關(guān)重要的，首先要明確使用通用變頻器的目的，按照生產(chǎn)機(jī)械的類(lèi)型、調(diào)速范圍、速度響應(yīng)和控制精度、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等要求，充分了解變頻器所驅(qū)動(dòng)負(fù)載特性，決定采用什么功能的通用變頻器構(gòu)成控制系統(tǒng)，然后決定選用哪種控制方式最適宜。所選用的通用變頻器應(yīng)是既滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求，又要在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上合理。假設(shè)對(duì)通用變頻器選型、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及使用不當(dāng)，往往會(huì)使通用變頻器不能正常的運(yùn)行、達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，甚至引發(fā)設(shè)備故障，造成不必要的損失。另外，為了確保通用變頻器長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行，變頻器的地線的連接也是非常重要的。 變頻器在調(diào)

11、速系統(tǒng)中的優(yōu)點(diǎn)：1控制電機(jī)的啟動(dòng)電流；2降低電力線路的電壓波動(dòng)；3啟動(dòng)時(shí)需要的功率更低；4可控的加速功能；5可調(diào)的運(yùn)行速度；6可調(diào)的轉(zhuǎn)矩極限；7受控的停止方式；8節(jié)能；9可逆運(yùn)行控制；10減少機(jī)械傳動(dòng)部件。在本系統(tǒng)中，選用了由西門(mén)子生產(chǎn)的通用變頻器MM420。變頻器MM420 為我們提供了很好的BOP控制面板具體如下列圖2-1：圖3-2變頻調(diào)速原理變頻調(diào)速是通過(guò)改變電機(jī)定子繞組供電的頻率來(lái)到達(dá)調(diào)速的目的。 n=60f(1-s)/p 式3.1對(duì)于成品電機(jī)，其磁極對(duì)數(shù)p已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率s變化不大，故電機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電源的頻率f成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，進(jìn)而到達(dá)異步電機(jī)的

12、調(diào)試目的。變頻器的工作原理變頻器的工作原理是把市電380V 、50Hz通過(guò)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。變頻器的快速設(shè)置如果所用的變頻器剛剛出廠的變頻器，那么需對(duì)它進(jìn)行快速調(diào)試，試驗(yàn)中用到的變頻器都已經(jīng)完成了快速調(diào)試。表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(shuō)明1P0304230380電動(dòng)機(jī)的額定電壓( 380V )2P03053.250.35電動(dòng)機(jī)的額定電流( 0.35A )3P03070.750.06電動(dòng)機(jī)的額定功率( 60W )4 P031050.0050.00電動(dòng)機(jī)的額定頻率( 50Hz

13、 )5P031101430電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速( 1430 r/min )6P100021用操作面板BOP控制頻率的升降7P108000電動(dòng)機(jī)的最小頻率( 0Hz )8P10825050.00電動(dòng)機(jī)的最大頻率( 50Hz )9P11201010斜坡上升時(shí)間( 10S )10P11211010斜坡下降時(shí)間( 10S )11P070022選擇命令源 由端子排輸入 12P0701110正向點(diǎn)動(dòng)13P07021211反向點(diǎn)動(dòng)14P10585.0030正向點(diǎn)動(dòng)頻率30Hz15P10595.0020反向點(diǎn)動(dòng)頻率20Hz16P106010.0010點(diǎn)動(dòng)斜坡上升時(shí)間10S17P106110.005點(diǎn)動(dòng)斜坡下降時(shí)間

14、5S注:1設(shè)置參數(shù)前先將變頻器參數(shù)復(fù)位為工廠的缺省設(shè)定值 2設(shè)定P0003=2 允許訪問(wèn)擴(kuò)展參數(shù) 3設(shè)定電機(jī)參數(shù)時(shí)先設(shè)定P0010=1(快速調(diào)試),電機(jī)參數(shù)設(shè)置完成設(shè)定P0010=0(準(zhǔn)備)例如：修改下表參數(shù)P0719選擇命令/設(shè)定這源改變參數(shù)數(shù)值的一個(gè)數(shù)字為了快速修改參數(shù)的數(shù)值，可以單獨(dú)修改顯示出的每個(gè)數(shù)字，操作步驟如下： 1.按 功能鍵，最右邊的一個(gè)數(shù)字閃爍。 2.按 / ，修改這位數(shù)字的數(shù)值。 3.再按 功能鍵，相鄰的下一位數(shù)字閃爍。 4.執(zhí)行2至4步，直到顯示出所要求的數(shù)值。 5.按 ，退出參數(shù)數(shù)值的訪問(wèn)級(jí)。操作步驟顯示的結(jié)果1按 訪問(wèn)參數(shù)2按 直到顯示出P07193按 進(jìn)入?yún)?shù)數(shù)值訪

15、問(wèn)級(jí)4按 顯示當(dāng)前的設(shè)定值5按 或 選擇運(yùn)行所需要的最大頻率6按 確認(rèn)并存儲(chǔ)P0719的設(shè)定值7按 直到顯示出r0008按 返回標(biāo)準(zhǔn)的變頻器顯示有用戶(hù)定義圖3-3說(shuō)明 ：忙碌信息修改參數(shù)的數(shù)值時(shí)，BOP有時(shí)會(huì)顯示： 說(shuō)明變頻器正忙于處理優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)。以下為變頻器的設(shè)置一般方法：P0700 選擇命令源 2接通/斷開(kāi)/反轉(zhuǎn)on/off/reverse0 工廠設(shè)置值1 根本操作面板BOP2 輸入端子/數(shù)字輸入P0010 開(kāi)始快速調(diào)試0 準(zhǔn)備運(yùn)行1 快速調(diào)試30 工廠的缺省設(shè)置值說(shuō)明在電動(dòng)機(jī)投入運(yùn)行之前，P0010必須回到0。但是，如果調(diào)試結(jié)束后選定P3900=1，那么，P0010回零的操作是自動(dòng)

16、進(jìn)行的。P1000 選擇頻率設(shè)定值 20 無(wú)頻率設(shè)定值1 用BOP控制頻率的升降2 模擬設(shè)定值 P0100 選擇工作地區(qū)是歐洲/北美0 功率單位為 kw：f的缺省值為 50Hz1 功率單位為 hp：f的缺省值為 60Hz2 功率單位為 kw：f的缺省值為 60Hz說(shuō)明P0100 的設(shè)定值0和1應(yīng)該用DIP開(kāi)關(guān)來(lái)更改，使其設(shè)定的值固定不變P1080 電動(dòng)機(jī)最小頻率本參數(shù)設(shè)置電動(dòng)機(jī)的最小頻率0650Hz；到達(dá)這一頻率時(shí)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度將與頻率的設(shè)定值無(wú)關(guān)。這里設(shè)置的值對(duì)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)都是使用的P1080 電動(dòng)機(jī)最大頻率本參數(shù)設(shè)置電動(dòng)機(jī)的最大頻率0650Hz；到達(dá)這一頻率時(shí)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度將與頻

17、率的設(shè)定值無(wú)關(guān)。這里設(shè)置的值對(duì)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)都是使用的P0304 電動(dòng)機(jī)的額定電壓 110V2000V根據(jù)銘牌鍵入的電動(dòng)機(jī)額定電壓VP1120 斜坡上升時(shí)間0S650S電動(dòng)機(jī)從靜止停車(chē)加速到最大電動(dòng)機(jī)頻率所需的時(shí)間P0305 電動(dòng)機(jī)的額定電流 102倍變頻器額定電流A根據(jù)銘牌鍵入的電動(dòng)機(jī)額定電流AP307 電動(dòng)機(jī)的額定功率 10KW2000KA根據(jù)銘牌鍵入的電動(dòng)機(jī)額定功率KW如果P0100=1，功率單位應(yīng)是 hpP1121 斜坡上升時(shí)間0S650S電動(dòng)機(jī)從其最大頻率減速到靜止停車(chē)所需的時(shí)間P3900 結(jié)速快速調(diào)試0 結(jié)速快速調(diào)試，不進(jìn)行電動(dòng)機(jī)計(jì)算或復(fù)位為工廠缺省設(shè)置值1 結(jié)束快速調(diào)試，進(jìn)行

18、電動(dòng)機(jī)計(jì)算和復(fù)位為工廠缺省設(shè)置值推薦的方式2 結(jié)束快速調(diào)試，進(jìn)行電機(jī)計(jì)算和I/O復(fù)位。3 結(jié)束快速調(diào)試，進(jìn)行電動(dòng)機(jī)計(jì)算，但不進(jìn)行I/O復(fù)位P0310 電動(dòng)機(jī)的額定頻率 112Hz650Hz根據(jù)銘牌鍵入的電動(dòng)機(jī)額定頻率HzP0311 電動(dòng)機(jī)的額定速度 1040000 1/min根據(jù)銘牌鍵入的電動(dòng)機(jī)額定速度rpm第四章 硬件設(shè)計(jì)以及PLC編程4.1開(kāi)環(huán)控制設(shè)計(jì)以及PLC編程硬件設(shè)計(jì)在沒(méi)有反響信息的比擬，通過(guò)直接給定控制信息的控制調(diào)速系統(tǒng)稱(chēng)之為開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。其控制思想的結(jié)構(gòu)框圖如下列圖3-1所示：速度給定圖4-1 速度開(kāi)環(huán)控制的控制圖PLCPID變頻調(diào)速系統(tǒng) 開(kāi)環(huán)控制的外部硬件連接圖3-2：圖4-2

19、LC軟件編程 系統(tǒng)采用開(kāi)環(huán)控制方式來(lái)控制電機(jī)的調(diào)速，根據(jù)PID控制的整體思想：控制量輸入控制值輸出PID控制運(yùn)算過(guò)程采樣 圖4-3故在編寫(xiě)程序的時(shí)候可以分為三局部：主程序、中斷程序和子程序。主程序： 主要是用來(lái)啟動(dòng)中斷程序以及控制量的輸入和輸出。中斷程序：調(diào)用PID指令進(jìn)行運(yùn)算以及數(shù)據(jù)類(lèi)型的轉(zhuǎn)換。子程序：設(shè)置PID控制的參數(shù)PID算法PLC的PID控制器設(shè)計(jì)是以連續(xù)系統(tǒng)PID控制規(guī)律為根底，經(jīng)采樣將其數(shù)字化寫(xiě)成離散形式PID控制方程，再根據(jù)離散方程進(jìn)行控制程序設(shè)計(jì)。典型的PID算法包括3項(xiàng)，比例項(xiàng)、積分項(xiàng)和微分項(xiàng)。即：輸出比例項(xiàng)積分項(xiàng)微分項(xiàng)。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

20、下：Mn=Kc*SPn-PVn+Kc*Ts/Ti*SPn-PVn+Mx+Kc*Td/Ts*PVn-1-PVn式3.1 比例項(xiàng)Kc*SPn-PVn：能及時(shí)地產(chǎn)生與偏差SPn-PVn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(guò)大會(huì)使系統(tǒng)的輸出量振蕩加劇，穩(wěn)定性降低。積分項(xiàng)Kc*Ts/Ti*SPn-PVn+Mx：與偏差有關(guān)，只要偏差不為0，PID控制的輸出就會(huì)因積分作用而不斷變化，直到偏差消失，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，所以積分的作用是消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度，但積分的動(dòng)作較慢，給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定帶來(lái)不良影響，很少單獨(dú)使用。積分時(shí)間常數(shù)Ti增大，積分作用越強(qiáng)，消除穩(wěn)

21、態(tài)誤差的速度減慢。微分項(xiàng)Kc*Td/Ts*PVn-1-PVn：根據(jù)誤差變化的速度即誤差的微分進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有超前和預(yù)測(cè)的特點(diǎn)。微分時(shí)間常數(shù)Td增大時(shí)，超調(diào)量減少，動(dòng)態(tài)性能得到改善，但Td過(guò)大，系統(tǒng)輸出量在接近穩(wěn)態(tài)時(shí)可能上升緩慢。許多控制系統(tǒng)內(nèi)，可能只需要P、I、D中的一種或兩種控制類(lèi)型。如可能只要求比例控制或比例與積分控制，通過(guò)設(shè)置參數(shù)可對(duì)回路進(jìn)行控制類(lèi)型進(jìn)行選擇。 內(nèi)存變量分配表1、程序地址分配地址說(shuō)明VD12目標(biāo)速度設(shè)定存放地址VD300當(dāng)前實(shí)際速度存放地址表4-12、 PID指令回路表地址名稱(chēng)說(shuō)明VD100過(guò)程變量PVn必須在0.01.0之間VD104給定值SPn必須在0.01.0之間VD

22、108輸出值Mn必須在0.01.0之間VD112增益Kc比例常數(shù)，可正可負(fù)VD116采樣時(shí)間Ts單位為s，必須是正數(shù)VD120采樣時(shí)間Ti單位為min，必須是正數(shù)VD124微分時(shí)間Td單位為min，必須是正數(shù)表4-2開(kāi)環(huán)控制的程序：主程序中斷程序子程序第五章 實(shí)驗(yàn)調(diào)試和數(shù)據(jù)分析5.1PID參數(shù)整定PID參數(shù)整定方法就是確定調(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(dòng)態(tài)特性，使系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程到達(dá)最為滿(mǎn)意的質(zhì)量指標(biāo)要求。一般可以通過(guò)理論計(jì)算來(lái)確定，但誤差太大。目前，應(yīng)用最多的還是工程整定法：如經(jīng)驗(yàn)法、衰減曲線法、臨界比例帶法和反響曲線法。經(jīng)驗(yàn)法又叫現(xiàn)場(chǎng)湊試法，它不需要進(jìn)行事

23、先的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，而是根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，利用一組經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，根據(jù)反響曲線的效果不斷地改變參數(shù)，對(duì)于溫度控制系統(tǒng)，工程上已經(jīng)有大量的經(jīng)驗(yàn)，其規(guī)律如下表所示：被控變量規(guī)律的選擇比例度積分時(shí)間分鐘微分時(shí)間分鐘溫度滯后較大20603100.53表5-1實(shí)驗(yàn)湊試法的整定步驟為"先比例，再積分，最后微分"。 1整定比例控制 將比例控制作用由小變到大，觀察各次響應(yīng)，直至得到反響快、超調(diào)小的響應(yīng)曲線。 2整定積分環(huán)節(jié)先將步驟1中選擇的比例系數(shù)減小為原來(lái)的5080，再將積分時(shí)間置一個(gè)較大值，觀測(cè)響應(yīng)曲線。然后減小積分時(shí)間，加大積分作用，并相應(yīng)調(diào)整比例系數(shù)，反復(fù)試湊至得到較滿(mǎn)意的響應(yīng)，確定比例和積分的

24、參數(shù)。 3整定微分環(huán)節(jié)環(huán)節(jié) 先置微分時(shí)間TD=0，逐漸加大TD，同時(shí)相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時(shí)間，反復(fù)試湊至獲得滿(mǎn)意的控制效果和PID控制參數(shù)。第六章 總結(jié)和體會(huì)通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，讓我受益匪淺。在課程設(shè)計(jì)期間通過(guò)與同學(xué)們之間的交流和老師的指導(dǎo)，使自己學(xué)到了不少知識(shí)。除了學(xué)會(huì)了西門(mén)子S7200 的根本知識(shí)，并掌握了S7200的工作原理和一些指令的功能以外，還掌握了傳感器和變頻器的使用方法，并且深化了我對(duì)PID控制技術(shù)的理解。在這次課程設(shè)計(jì)中我覺(jué)得最重要的就是要有自學(xué)能力，因?yàn)檫@次實(shí)訓(xùn)中有局部知識(shí)我們之前還沒(méi)有接觸過(guò)，所以自己必須學(xué)會(huì)查找相關(guān)的資料。另外就是在遇到實(shí)際問(wèn)題的時(shí)候，要認(rèn)真思考，運(yùn)用

25、所學(xué)的知識(shí)，一步一步的去探索，是完全可以解決遇到的一般問(wèn)題的。而在這次設(shè)計(jì)程序的過(guò)程中，我一開(kāi)始時(shí)走了很多彎路，這也是自己的知識(shí)不夠扎實(shí)的原因。不過(guò)經(jīng)過(guò)自己幾天的努力，最后還是做了出來(lái)，而且還做得挺不錯(cuò)的。雖然我們?cè)O(shè)計(jì)的東西并不難，但是在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我學(xué)到了書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到的東西。只有理論，沒(méi)有結(jié)合實(shí)際是很難做出東西的。比方在調(diào)試的過(guò)程中，遇到問(wèn)題往往是書(shū)本上的知識(shí)不能直接的解決的，只要在扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)的前提下，我們才能把東西做好。致謝經(jīng)過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，讓我深深的感受到理論聯(lián)系實(shí)踐的重要性，平時(shí)在學(xué)習(xí)中不能夠透徹理解的知識(shí)，通過(guò)動(dòng)手，會(huì)有更好的認(rèn)知。本次課程設(shè)計(jì)雖然不長(zhǎng)，但是它給我們帶來(lái)了很

26、多收獲。它使我意識(shí)到自己的操作能力的缺乏，在理論上還存在很多缺陷。所以在以后的學(xué)習(xí)生活中，我會(huì)更加努力地加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)踐的學(xué)習(xí)，在努力學(xué)好專(zhuān)業(yè)知識(shí)的同時(shí)努力加強(qiáng)自己的專(zhuān)業(yè)技能方面的能力，使自己的知識(shí)在實(shí)踐中不斷增長(zhǎng)，在實(shí)踐中鍛煉自己，培養(yǎng)自己各方面的能力，不斷提高自己的能力。參考文獻(xiàn)1石玉 栗書(shū)賢電力電子技術(shù)題例與電路設(shè)計(jì)指導(dǎo)機(jī)械工業(yè)出版社，1998 2王兆安 黃俊電力電子技術(shù)第4版機(jī)械工業(yè)出版社，20003浣喜明 姚為正電力電子技術(shù)高等教育出版社，20004莫正康電力電子技術(shù)應(yīng)用第3版機(jī)械工業(yè)出版社，20005鄭瓊林耿學(xué)文電力電子電路精選機(jī)械工業(yè)出版社，19966劉定建朱丹霞實(shí)用晶閘管電路大

27、全機(jī)械工業(yè)出版社，19967劉祖潤(rùn) 胡俊達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)機(jī)械工業(yè)出版社，1995附錄變頻器內(nèi)部原理框圖畢業(yè)設(shè)計(jì)論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)奉獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提