基于PLC三相異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)

1、基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)（論文）基于plc的三相異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 學(xué)生學(xué)號(hào)：專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化信息技術(shù)學(xué)院電氣工程系2011年12月24摘要摘要 本論文設(shè)計(jì)了基于plc的可逆變?nèi)喈惒诫姍C(jī)調(diào)速系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。與傳統(tǒng)的繼電器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。三相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用廣泛，具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，控制方便，運(yùn)行可靠的優(yōu)點(diǎn)。本文研究的這個(gè)系統(tǒng)的控制是采用plc的編程語(yǔ)言-梯形圖,梯形語(yǔ)言是在可編程控制器中的應(yīng)用最廣的語(yǔ)言，因?yàn)樗诶^電器的基礎(chǔ)上加進(jìn)了許多功能，使用靈活的指令，使邏輯關(guān)系清晰直觀，編程容易，可讀性強(qiáng)，所實(shí)現(xiàn)的功能也大大

2、超過(guò)傳統(tǒng)的繼電器控制電路。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)等操作的指令，并采用數(shù)字式，模擬式的輸入和輸出，控制各種的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。關(guān)鍵詞：plc 三相異步電動(dòng)機(jī) 可編程控制 梯形i 目錄目錄摘要i1 緒論31.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)分析41.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體思路42 plc和變頻器型號(hào)的選擇52.1 plc的型號(hào)的選擇52.2 變頻器的選擇和參數(shù)設(shè)置62.2.1變頻器的選擇62.2.2 變頻器調(diào)速原理72.2.3變頻器的工作原理72.2.4變頻器的快速設(shè)置73可逆電路設(shè)計(jì)93.1可逆控制電路的工作原理93.1.1雙重聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路93.1.2接觸器連鎖

3、的正反轉(zhuǎn)控制電路93.1.3按鈕連鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路113.1.4按鈕、接觸器雙重聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路124硬件設(shè)計(jì)以及plc編程134.1開環(huán)控制設(shè)計(jì)及plc編程134.1.1 硬件設(shè)計(jì)134.1.2 plc軟件編程134.2 閉環(huán)控制設(shè)計(jì)174.2.1 硬件和速度反饋設(shè)計(jì)174.2.2閉環(huán)的程序設(shè)計(jì)以及源程序18結(jié) 論24參考文獻(xiàn)2525 1 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)中基本要求。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、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

4、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。它具有抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格便宜，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，有人稱贊它是控制領(lǐng)域的常青樹。變

5、頻調(diào)速已被公認(rèn)為是最理想、最有發(fā)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、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。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)編寫程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。編寫程序不但工作量大、周期長(zhǎng)，而且輕易犯錯(cuò) 誤，不能保證工期。組態(tài)軟件

6、的出現(xiàn)，解決了這個(gè)問題。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)軟件開發(fā)公司開發(fā)的，組態(tài)王具有流程畫面，過(guò)程數(shù)據(jù)記錄，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。1.1 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)的發(fā)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)作為用戶可定制功能的軟件開發(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)上可開發(fā)友好人

7、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)主體部分：控制運(yùn)算部分、執(zhí)行和反饋部分?？刂七\(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)；反饋部分主要為速度反饋。1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體思路系統(tǒng)主要由三個(gè)部分構(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)速反饋給plc，經(jīng)比較后輸出給變頻器從而實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差調(diào)速。具體如下

8、圖所示：圖1 系統(tǒng)總體框圖-速度給定速度反饋信號(hào)+plc變頻調(diào)速系統(tǒng)電機(jī)2 plc和變頻器型號(hào)的選擇2.1 plc的型號(hào)的選擇在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)充其功能的原則選型所選用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

9、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、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)型的考慮以及性價(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2 s7-200 plc cpu的外形模型圖s7-200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

10、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?gòu)亩鴮?shí)現(xiàn)速度反饋。2.2 變頻器的選擇和參數(shù)設(shè)置2.2.1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合適。所選用的通用變頻器應(yīng)是既滿足生產(chǎn)工藝要求，又要在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上合理。若對(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

11、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)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控制面板具體如下圖：圖3 plc控制面板2.2.2 變頻器調(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)達(dá)到調(diào)速的目的。 n=60f(1-s)/

12、p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)而達(dá)到異步電機(jī)的調(diào)試目的。2.2.3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。2.2.4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，則需對(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1 變頻器參數(shù)設(shè)定序號(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

13、)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 )4p031050.0050.00電動(dòng)機(jī)的額定頻率( 50hz )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

14、向點(diǎn)動(dòng)14p10585.0030正向點(diǎn)動(dòng)頻率（30hz）15p10595.0020反向點(diǎn)動(dòng)頻率（20hz）16p106010.0010點(diǎn)動(dòng)斜坡上升時(shí)間（10s）17p106110.005點(diǎn)動(dòng)斜坡下降時(shí)間（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)3可逆電路設(shè)計(jì)3.1可逆控制電路的工作原理3.1.1雙重聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路 圖4 正反轉(zhuǎn)控制電路3.1.2接觸器連鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路接觸器連鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路如圖5所示。電路中采用了兩個(gè)接觸

15、器，即正轉(zhuǎn)用的接觸器km1和反轉(zhuǎn)用的接觸器km2，它們分別由正轉(zhuǎn)按鈕sb2和反轉(zhuǎn)按鈕sb3控制。從主電路中可以看出，這兩個(gè)接觸器的主觸點(diǎn)所接通的電源相序不同，km1按l1l2l3相序接線，km2則對(duì)調(diào)了兩相的相序，按l3l2l1相序接線。相應(yīng)地控制電路有兩條：一條是由按鈕sb2和km1線圈等組成的正轉(zhuǎn)控制電路；另一條是由按鈕sb3和km2線圈線圈等組成的反轉(zhuǎn)控制電路。必須指出，接觸器km1和km2的主觸點(diǎn)絕不允許同時(shí)閉合，否則將造成兩相電源（l1相和l3相）短路事故。為了保證一個(gè)接觸器得電動(dòng)作時(shí)，另一個(gè)接觸器不能得電動(dòng)作，以避免電源的相間短路，就在正轉(zhuǎn)控制電路中串接了反轉(zhuǎn)接觸器km2的常閉輔助

16、觸點(diǎn)，而在反轉(zhuǎn)控制電路中串接了正轉(zhuǎn)接觸器km1的常閉輔助觸點(diǎn)。這樣，當(dāng)km1得電動(dòng)作時(shí)，串接在反轉(zhuǎn)控制電路中的km1常閉觸點(diǎn)分?jǐn)?，切斷了反轉(zhuǎn)控制電路，保證了km1主觸點(diǎn)閉合時(shí)，km2的主觸點(diǎn)不能閉合。同樣，當(dāng)km2得電動(dòng)作時(shí)，其km2的常閉觸點(diǎn)分?jǐn)?，切斷了正轉(zhuǎn)控制電路，從而可靠地避免了兩相電源短路事故的發(fā)生。像上述這種在一個(gè)接觸器得電動(dòng)作時(shí)，通過(guò)其常閉輔助觸點(diǎn)使另一個(gè)接觸器不能得電動(dòng)作的作用叫聯(lián)鎖（或互鎖）。實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖作用的常閉輔助觸點(diǎn)稱為聯(lián)鎖觸點(diǎn)（或互鎖觸點(diǎn)）。圖5 接觸器聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路工作原理：先合上電源開關(guān)qs，然后進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)控制。 （1）正轉(zhuǎn)控制 按下sb2km1線圈得電km1主

17、觸點(diǎn)閉合、km1自鎖觸點(diǎn)閉合自鎖、km1聯(lián)鎖觸點(diǎn)分?jǐn)鄬?duì)km2聯(lián)鎖電動(dòng)機(jī)m啟動(dòng)連續(xù)正轉(zhuǎn)。 （2）反轉(zhuǎn)控制 先按下sb1km1線圈失電km1主觸點(diǎn)分?jǐn)?、km1自鎖觸點(diǎn)分?jǐn)嘟獬枣i、km1聯(lián)鎖觸點(diǎn)恢復(fù)閉合解除對(duì)km2聯(lián)鎖電動(dòng)機(jī)m失電停轉(zhuǎn)； 再按下sb3km2線圈得電km2主觸點(diǎn)閉合、km2自鎖觸點(diǎn)閉合自鎖、km2聯(lián)鎖觸點(diǎn)分?jǐn)鄬?duì)km1聯(lián)鎖電動(dòng)機(jī)m啟動(dòng)連續(xù)反轉(zhuǎn)。 停止時(shí)，按下停止按鈕sb1控制電路失電km1（或km2）主觸點(diǎn)分?jǐn)嚯妱?dòng)機(jī)m 失電停轉(zhuǎn)。 從以上分析可見，接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制電路的優(yōu)點(diǎn)是工作安全可靠，缺點(diǎn)是操作不便。因電動(dòng)機(jī)從正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)時(shí)，必須先按下停止按鈕后，才能按反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，否則由于接

18、觸器的聯(lián)鎖作用，不能實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。為克服此電路的不足，可采用按鈕聯(lián)鎖或按鈕和接觸器雙重聯(lián)瑣的正反轉(zhuǎn)控制電路。3.1.3按鈕連鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路把圖5中的正轉(zhuǎn)按鈕sb2和反轉(zhuǎn)按鈕sb3換成兩個(gè)復(fù)合按鈕，使復(fù)合按鈕的常閉觸點(diǎn)代替接觸器的常閉聯(lián)鎖觸點(diǎn)，就構(gòu)成了按鈕聯(lián)瑣的正反轉(zhuǎn)控制線路，如圖6所示。 這種控制線路的工作原理與接觸器的聯(lián)瑣的正反轉(zhuǎn)控制線路的工作原理基本相同，只是當(dāng)電動(dòng)機(jī)從正轉(zhuǎn)改變?yōu)榉崔D(zhuǎn)時(shí)，可直接按下反轉(zhuǎn)按鈕sb3即可實(shí)現(xiàn)，不必先按下停止按鈕sb1圖6按鈕聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路當(dāng)按下反轉(zhuǎn)按鈕sb3時(shí)，串接在正轉(zhuǎn)控制電路中sb3的常閉觸點(diǎn)先分?jǐn)?，使正轉(zhuǎn)接觸器km1線圈失電，km1的主觸點(diǎn)和自鎖觸點(diǎn)

19、分?jǐn)?，電?dòng)機(jī)m失電慣性運(yùn)轉(zhuǎn)。sb3的常閉觸點(diǎn)分?jǐn)嗪?，其常開觸點(diǎn)才隨后閉合，接通反轉(zhuǎn)控制電路，電動(dòng)機(jī)m便反轉(zhuǎn)。這樣既保證了km1和km2的線圈不會(huì)同時(shí)通電，又可不按停止按鈕而直接按反轉(zhuǎn)按鈕實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。同樣，若使電動(dòng)機(jī)從反轉(zhuǎn)運(yùn)行變?yōu)檎D(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，也只要按下正轉(zhuǎn)按鈕sb2即可。3.1.4按鈕、接觸器雙重聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路 按鈕、接觸器雙重聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路操作方便，工作安全可靠，因此，在電力拖動(dòng)中被廣泛采用。 工作原理：先合上電源開關(guān)qs，然后進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)控制。 （1） 正轉(zhuǎn)控制 按下sb2sb2常閉觸點(diǎn)先分?jǐn)鄬?duì)km2聯(lián)鎖（切斷反轉(zhuǎn)控制電路），sb2常開觸點(diǎn)后閉合km1線圈得電km1主觸點(diǎn)閉合電動(dòng)機(jī)

20、m啟動(dòng)連續(xù)正轉(zhuǎn)，km1聯(lián)鎖觸點(diǎn)分?jǐn)鄬?duì)km2聯(lián)鎖（切斷反轉(zhuǎn)控制電路）； （2）反轉(zhuǎn)控制 按下sb3sb3常閉觸點(diǎn)先分?jǐn)鄈m1線圈失電km1主觸點(diǎn)分?jǐn)嚯妱?dòng)機(jī)m失電，sb3常開觸點(diǎn)后閉合km2線圈得電km2主觸點(diǎn)閉合電動(dòng)機(jī)m啟動(dòng)連續(xù)反轉(zhuǎn)，km2聯(lián)鎖觸點(diǎn)分?jǐn)鄬?duì)km1聯(lián)鎖（切斷正轉(zhuǎn)控制電路）。 若要停止，按下sb1，整個(gè)控制電路失電，主觸點(diǎn)分?jǐn)?，電?dòng)機(jī)m失電停轉(zhuǎn)。 4 硬件設(shè)計(jì)以及plc編程4.1開環(huán)控制設(shè)計(jì)及plc編程4.1.1 硬件設(shè)計(jì)在沒有反饋信息的比較，通過(guò)直接給定控制信息的控制調(diào)速系統(tǒng)稱之為開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。其控制思想的結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：圖7速度開環(huán)控制plc變頻調(diào)速系統(tǒng)速度給定圖8開環(huán)控制的外

21、部硬件連接4.1.2 plc軟件編程系統(tǒng)采用開環(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 故在編寫程序的時(shí)候可以分為三部分：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)類型的轉(zhuǎn)換。子程序：設(shè)置pid控制的參數(shù)內(nèi)存變量分配表2 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3 pid指令回路表地址名稱說(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vd108輸出值（mn）必須

22、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)以下為開環(huán)控制的程序：主程序中斷程序子程序4.2 閉環(huán)控制設(shè)計(jì)4.2.1 硬件和速度反饋設(shè)計(jì) 構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)就要把速度信息反饋給輸入。速度的測(cè)量可以通過(guò)光電編碼器和plc來(lái)實(shí)現(xiàn)。 速度采集：s7-200具有高速脈沖采集功能，采集頻率可以達(dá)到30khz，共有6個(gè)高速計(jì)數(shù)器（hsc0hsc5）工作模式有12種。在固定時(shí)間間隔內(nèi)采集脈沖差值，通過(guò)計(jì)算既可以獲得電動(dòng)機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速。例如： 設(shè)采樣周期為10

23、0ms 即是每隔100ms采集脈沖一次，光電開關(guān)每轉(zhuǎn)發(fā)出8個(gè)脈沖，那么就可以得到速度為 其中 為采樣周期內(nèi)接受到的脈沖數(shù)。轉(zhuǎn)速的單位為 。閉環(huán)控制就是將速度信號(hào)反饋給plc，再通過(guò)與給定量比較，輸出給pid控制部分，從而調(diào)節(jié)速度使其能達(dá)到設(shè)定要求。圖9硬件連接4.2.2閉環(huán)的程序設(shè)計(jì)以及源程序主程序子程序中斷程序結(jié) 論通過(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)了西門子s7200 的基本知識(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)中我覺得最重要的就是要有自學(xué)能力，因?yàn)檫@次實(shí)訓(xùn)中有部分知識(shí)我們之前還沒有接觸過(guò)，所以自己必須學(xué)會(huì)查找相關(guān)的資料。另