变频流量自动控制系统的设计.docx

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1、扬州大水利与健源劭力工程流课程设计报告题 目:变频流量自动控制系统的设计课程:电拖动自动控制系统专业:电气工程及其自动化班 级:电气1102姓名:学 号:指导教师:王永华完成日期:2015年3月25日“偈变器sr s机陷ass断路得SF,断路牌、Pci捽机KMIKM21n侵” .丨汚水罐止网网涡枳流5Hl圧力发热攵换器汽提塔处理后 废水扬州大学水利与能源动工程学院电拖动自动控制系统设计任务书1 .题目变频流量自动控制系统的设计2 .原始资料汽提塔废水处理流量自动控制系统用涡街流量计、PLC与变频器构成反馈的闭环流量控 制系统。用调节5. 5KW化工泵转速,保证废水流量稳定、满足汽提塔的工艺要求

2、、并可根据 现场处理情况自动切换流量（两挡）,满足业现场废水处理要求。两台变频器、两台化工 泵用一备（互为备用）保证系统运行可靠。液位二 器:_X.图1汽提塔流量控制系统的工作原理（1）由流量传感器测量污水管的进水口流量,流量变化信号变换成标准420mA电流信 号（便于远距离传送信号）、液位传感器将缓冲罐液位开关信号传送PLC实时控制。（2）把信号传到有相关软件的PLC、根据汽提塔工艺要求、现场污水排放量进行智能型2 .系统控制要求:本系统恒压变量供水系统是在2台5. 5 k W电机拖动的水泵机组能够满足废水总量设计 要求的前提下,达到全自动闭环液位控制系统,1）污水流量进行智能型PI调节控制

3、。2）具有短路、欠压、过载、过流等诸多保护功能。3 .具体任务及技术要求1）分析控制要求、控制原理设计控制方案;画出流量自动控制系统结构框闇;2） PLC、变频器、选择:3）画出该控制系统的原理图。（主电路、plc控制电路、变频器控制电路）4）流量自动控制系统变频器的节能控制分析；5）PID原理分析与选用;PID在PLC中实现。4.实物内容及要求课程设计报告文本内容包括:1.封面；2.任务书;3.目录;4.正文;5.参考文献6.附 录（课程设计有关程序）。5,完成期限任务书写于2015年3月16 I I,完成期限为2015年3月26日6.指导教师王永华吴远网1工程概况41.1 系统概述41.2

4、 系统控制要求:41.3 流量自动控制系统结构框图51.4 主电路设计51.5 控制线路设计62元器件的选择82.1 变频器的选型82.2 变频器接线图122.3 涡积流量计的选型132.4 PLC的选型143P1D在PLC中实现163.1 PLC实现PID控制的方式163.2 PID控制器的数字化163.3 输入输出变量的转换173.4 PID指令及其回路表183.5 PID参数的整定203.6 PID在PLC中实现的梯形图234小节与体会265参考文献271工程概况1.1 系统概述汽提塔废水处理流量自动控制系统用涡街流量计、PLC与变频器构成反馈的闭环流量控 制系统。用调节5. 5KW化工

5、泵转速,保证废水流量稳定、满足汽提塔的工艺要求、并可根据 现场处理情况自动切换流量（两挡）,满足业现场废水处理要求。两台变频器、两台化工 泵用一备（互为备用）保证系统运行可靠。“港交田卷SF，断路牌、Pc L捽机KMI汽提塔图1.1汽提塔流量控制系统的工作原理（1）由流量传感器测量污水管的进水口流量,流量变化信号变换成标准420mA电流信号（便于远距离传送信号）、液位传感器将缓冲罐液位开关信号传送PLC实时控制。（2）把信号传到有相关软件的PLC、根据汽提塔工艺要求、现场污水排放量进行智能型 PI调节控制。1.2 系统控制要求:本系统恒压变量供水系统是在2台5. 5 k W电机拖动的水泵机组能

6、够满足废水总量设计要求的前提下,达到全自动闭环液位控制系统,2）具有短路、欠压、过载、过流等诸多保护功能。1.3 流量自动控制系统结构框图图1. 2流量自动控制系统结构框图变频调速系统将管道流量作为控制对象,涡街流量器将管道的流量转变为电信号送给 PLC,通过PLC实现PID算法控制。在PLC中,将流量信号与流量给定值进行比较,并根据 差值的大小按预先设定好的PID控制模式进行运算,产生控制信号去控制变频器的输出电压 和频率，调整水泵的转速，从而使实际流量始终维持在给定流量上。另外，采用该方案后, 水泵从静止到稳定转速可由变频器实现软启动,避免了启动时大电流对电网的冲击和启动给 水泵带来的机械

7、冲击。1.4 主电路设计控制过程为:根据液位开关给定的档位,经过PLC的PID控制算法计算,将输出量输 出给变频器再控制水泵送水。有两台变频器和水泵互为备用。在必要时还可以切换成手动控 制。1.5 控制线路设计PLC控制线路如图1.4,、1.5所示,控制电路控制正常运行、停车、手动切换,但当 主变频器1出现故障时,变频器内部继电器R1的常闭触点RI (RIB, R1C)断开,交流接触 器KMKKM2线圈断电，切断变频器与交流电源和电动机的连接。同时R1的常开触点RKR1A, R1C)闭合,一方面接通由蜂鸣器HA和指示灯HL组成的声光报警电路,另一方面PLC内部 定时器定时,其常开触点延时闭合，

8、自动接通备用变频器2运行电路。此时操作人员应及时 将SA拨到备用变频器位置，声光报警结束，及时检修变频器。在变频器运行时，不能通过SB1停车，只能通过SB3以正常模式停车，与SB1并联的KA常开触点保证了这要求。交城診1.2切断按钮变城界1.2接入按傾2号机停止按包2号机启动按根1号机停止按钮2号机启动按钮1.2号机车动餐按钮1号机故培2号机故瓚胆替复牧高液位洋千开关低液位洋干开关 E S-220V10.000.010.100.100.210.200.310.3Q0.410.40.510.500.610.610.701.001.211.001.311.101.411.201.5+48V11.3

9、IL4+24VCDMDKA1KA219机箱人1号机，i出2号机箱入2号机给出1号机运行2号机运行1.2号机电源輸入1号机运行橫示2号机运行極示1号机牧唯権示2号机故磴橙示故磅胆售)A.-Q Q :HL1HL2HL3B7OhTTSha图L4 PLC控制线路图1.5 PLC的输入端口6. 062元器件的选择2.1变频器的选型根据我们所用的水泵功率为5. 5kW（因此我们选用施耐德Altivar31型变频器。性能描述:功率范围:0. 18-15KW；电压等级:200500V；加减速时间、曲线调整;点动、电动电位器、给定值记忆;给定值切换;PI调节器,预置PI设定,PI调节器自动手动切换:摆频控制,限

10、位开关控制;马达切换,抱闸控制;1/。设置:3个模拟输入,1模拟逻辑混合输出；逻辑端口可配置，支持正负逻辑:自动直流注入；降低噪声的开关频率控制;混合模式（给定、控制命令源的组合）；故障停车模式管理（自由停车,快速停车，直流制动停车）；飞车起动断电时受控停车,可在供电电压低至50%情况下工作电机热保护。（1）变频器常用参数1、上限频率（高速）SEt-HSP与下限频率（低速）SEt-LSP上限频率是最大给定所对应的频率，下限频率是最小给定所对应的频率。上下限频率的 设定是为了限制电动机的转速，从而满足设备运行控制的要求。2、加速时间（加速斜坡时间）SEt-ACC与减速时间（减速斜坡时间）SEt-

11、dEC加速时间是变频器从0Hz加速到额定频率（通常为50Hz）所需的时间，加速斜坡类型由 FUnrPC-rPt设置。减速时间是变频器从额定频率减速到0Hz所需的时间。设定加、减速 时间必须与负载的加、减速相匹配。电机功率越大,需要的加、减速时间也越长。一般llkW 以下的电机,加、减速时间可设置在10s以内。对于大容量的电机，若设置加速时间太短， 可能会使变频器过流跳闸;设置减速时间太短,可能会使变频器过压跳闸。对于多电机同步 运行的情况,若设置加速时间太短,可能会使变频器过流跳闸,设置加速时间太长,会使开 车时同步性能变坏;设置减速时间太短，可能会使变频器过压跳闸，设置减速时间太长, 由于各

12、电机功率不同,负载差异较大，可能会使各电机不能同时停转,造成次开车困难。 因此，多电机同步运行时，需要精确设置加、减速时间，这也是设备调试的主要项目之一。3、保存配置 drC （或 1-0、CtL、FUn） SCS对于经常使用的设置或经现场调试可行的设置,可以保存起来，在需要的时候可以恢复。 但保存配置只能保存一次，再次保存时，原来保存的设置就被新保存的设置所替代。SCS参 数一被保存,就自动变为no。4、返回出厂设置/恢复配置drC （或1-0、CtL、FUn） FCS变频器在调试期间，可能出现由于操作不当等原因,偶尔发生功能、数据紊乱等现象, 遇到这种情况可以恢复配置（FCS参数设置为rE

13、CI）或者返回出厂设置（FCS参数设置为Ini）, 然后重新设置参数。FCS参数一被保存，就自动变为n0。5、电机缺相检测FLtOPL电机缺相检测是变频器的基本功能，也是实际使用时必需的。但在济南星科的实验台中, 由于配备的电机功率太小且空载，电机电流几乎等于零,变频器检测不到电机电流，认为没 有接电机。所以，在实验室必须把OPL参数设置为n0 （电机缺相不检测）,否则变频器无法 运行。但实际使用时一定把OPL参数设置为yES （电机缺相检测）。（2）变频器的操作运行1、本机控制本机控制是通过变频器操作面板上的RUN和STOP键控制变频器的运行与停止，通过0 菜单tCC参数设置为LOC激活此功

14、能，B|J I-O-tCC=LOC如果功能访问等级CTL-LAC设 置为L3咼级功能，本机控制功能不可用，即1。tCC不出现LOC。如果控制柜安装在操作现场，并且变频器的操作面板露在控制柜的操作面板上，可采用 本机控制。通常情况下，本机控制很少采用。本机控制的默认设置是FUnPSSPS2=LI3, FUn-PSSPS4=LI4,所以要使用LI3和 LI4端子,FUn-PSSPS2和FUnPSSPS4参数必须设置为n0。2、外部端子控制（1） 2线控制2线控制是通过变频器端子LI1和LIX （X为26）控制变频器的运行与停止，通过1-0 菜单tcc参数设置为2C激活此功能。2线控制的接线图如图2

15、. 1所示。在2线控制方式中,LI1为正转控制端子,接入24V, 变频器正转运行，断开24V变频器停止,不需要设置:LIX为反转控制端子，接入24V,变 频器反转运行,断开24V变频器停止，通过1-0菜单rrS参数设置具体端子，变频器的默认 设置为LI2, 一般使用默认设置。图2.1 2线控制接线图若只需要电机正转运行，反转控制端不接线，即不用开关K2就可以了，但该端子不能 用作其它用途，除非0菜单rrS参数设置为n0。2线控制的另个默认设置是把LI3和LI4端子分配给2段和4段速度控制，即FUn 一 PSSPS2=LI3, FUn-PSSPS4=LI4,所以要使用 LI3 和 LI4 端子，

16、FUn-PSSPS2 和 FUn -PSSPS4参数必须设置为nOo2线控制是用得最多的种控制方式,一般的控制电路都采用2线控制。（2） 3线控制3线控制是通过变频器端子Lil、LI2和LIX (X为36)控制变频器的运行与停止，通 过1-0菜单tCC参数设置为3C激活此功能。3线控制的接线图如图2. 2. 2所示。在3线控制方式中,LI1为停止端子,接入24V, 为变频器运行做准备;断开24V,已运行的变频器停止,没运行的变频器不能起动，LI1端 子的功能不需要设置。LI1 一般接常闭触点，如图2.2中的K1。(3)变频器的给定方式变频器的给定方式也就是如何使变频器升速和降速，Altivar

17、3!变频器有两个给定配 置,给定配置1为CtL-Frl,给定配置2为CtL-Fr2。Frl和Fr2通过CtL-rFC选择或切 换。常有以下几种方式。1、本机给定本机给定就是通过变频器的操作面板升降速。施耐徳AItivar31变频器是通过操作面板 上的电位器升降速,以前的变频器多数采用这种方式,现在的变频器多数是通过操作面板上 的键升降速,面板上没有升降速电位器。Altivar31变频器是通过CtL菜单Fr!或Fr2 参数设置为AIP激活此功能。Altivar31变频器的默认给定通道为Frl,默认给定方式为本 机给定,BP CtLrFC=Frl, CtLFrl=AIP,如果控制柜安装在操作现场，

18、变频器的操作面板露在控制柜的操作面板上,并且不需要 同步调速时，可使用本机给定。2、模拟输入端子给定Altivar31变频器有3个模拟输入端子，分别是All、AI2, AI3,公共端为COM。（1） All端子给定All端子给定就是通过变频器的控制端子All给定，给定信号为010V电压信号,0V 对应低速（SEt-LSP参数），10V对应高速（SEt-HSP参数），通过CtL菜单Frl参数设置 为All激活此功能。若CtL-rFC=Fr2或需要两个给定通道切换时，通过CtL菜单Fr2参数 设置为All激活此功能。（2） AI2端子给定通过变频器控制端子AI2给定，给定信号为010V电压信号，“

19、+ ”电压电动机正 转，“一”电压电动机反转，通过CtL菜单Frl参数设置为AI2激活此功能。若CtL-rFC= Fr2或需要两个给定通道切换时,通过CtL菜单Fr2参数设置为AI2激活此功能。（3） AI3端子给定通过变频器控制端子AI3给定，给定信号为XYmA电流信号，通过CtL菜单Frl参数 设置为AI3激活此功能。若需要两个给定通道切换时,通过CtL菜单Fr2参数设置为AI3 激活此功能。X对应下限频率（低速），通过1-0菜单CrL3参数设置，设置范围为20mA,通常设置 为 4mA 丫对应上限频率（高速），通过10菜单CrH3参数设置，设置范围为420mA,通常设 置为20mA如果丫

20、小于X,则电流越大，频率越低。3、逻辑输入端子给定逻辑输入端子给定也就是通过按钮升降速。它是Altivar31变频器的高级功能，必须将 功能访问等级CtL-LAC设置为L2或L3i才能进行设置。通过按钮升降速就是在逻辑输入端子上.接入升速按钮和降速按钮,如图2. 2. 3所示。按 下升速按钮SB1开始升速,松开SB1按钮停止升速;按下降速按钮SB2开始降速,松开SB2 按钮停止降速。逻辑输入端子LIX1和LIX2由下列参数设置,但必须保证LIX!和LIX2是其它功能没用 过的端子,包括变频器的默认设置。CtL-LAC=L2或L3设置功能访问等级;CtL-Fr2=UPdt设置给定方式;CtLrF

21、C=Fr2选择给定通道;FUnUPd-USP=LIXl设置升速逻辑输入端子位置；FUnUPd-dSP=LIX2设置降速逻辑输入端子位置2.2 变频器接线图本课题采用的是2线控制,模拟电压信号由PLC输出经Al!端子给定。参数设置如下:1) drC-FCS = InI恢复出厂设置；2) FLt-OPL=nO电机缺相不检测;3) I-0-tCC=2C设置控制方式；4) I-0-rrS=LI2设置反转(变频器默认，可以不设置)；5) CtL-Frl=AIl设置给定方式；PLC控制KA1、KA2、KA3、KA4闭合,电机正转,变频器显示运行频率。PLC输出模拟量至变频器All端，控制变频器运行频率,继

22、而控制水泵电机的转速。制动单元 制动电阻DBMCCB三相交 流编入 电源R広正转运行 反转运行/ I IX1端子”X2端子 X3端子X4端子X5端子X6端子公共端子flFWD REV TT XT XT X4 xF X6- 丽Y1 0故障继电器输出 正常时,TA-TB闭合 故険时,TA-TC闭合TA TB TC开路集电 极徧出+24V模拟电流编入(0-20mA)485志行通讯端口AVI电位器徧入或 模拟电压痂入 (0-10VDC)447aci | 且GND|AVIAC I10V+24Vdfm485+1485-+24V(COM .模拟信号输出(0-10VDC 或。-20mA)数字信号嫡出 (0-1

23、0KHz)2J:前出V：图2.3变频器接线图2.3 涡积流量计的选型本系统采用LUGB型涡街流量计,LUGB型涡街流量计是根据卡门涡街原理测量气体、蒸 汽或液体的体积流量、标况的体积流量或质量流量的体积流量计。并可作为流量变送器应用 于自动化控制系统中。参比条件下涡积流量传感器工况流量范围表如表2. 1所示,其主要参 数如下:精度等级:1%、1.5% ；连接方式:法兰夹装、法兰连接等;介质温度:-40250、-40350； 公称压:2. 5Mpa(2. 5 Mpa)；输出方式：脉冲输出、4-20mA标准信号;供电电源:24V； 3.6V锂电池;仪表结构：组合型、分离型;防爆标志:ExibIIC

24、T6 ；传输距离:传感器至显示仪距离可达1000m。图2.4涡积流量计2.4 PLC的选型本系统采用的是西门子S7-2OO可编程序控制器。S7-2OO是种小型的可编程序控制器, 适用于各行各业,各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-2OO系列的强大功能使其 无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-2OO系列具有极高的性 能/价格比。CPU 224XPtftftrO000000M I V A* B- AC0.0/如果模板数值为正JMPO直接转换成実数NOT/Z反之ORD 16 # FFFFOOOO, AC0/Z将ACO内的数值进行符号扩展,扩展为32位负数 LBL0D

25、TR ACO.ACO将32位整数转検成实数然后,将实数进一步转换成。.01.0之间的标准数,可用式3对给定值及过程变量进 行标准化:Rne =()+offset(3)span式中:RNorm为标准化实数值;RRaw为标准化前的值;offset为偏移量,对单极性变量为 0.0对双极性变量为0.5； Span为取值范围,等于变量的最大值减去最小值,单极性变量 的典型值为32 000,双极性变量的典型值为64 000。下面的程序将上述转换后得到的AC0中的双极性数（其中span=64 000）转换为0. 0-1. 0之间的实数的转换程序为:/R 64000.0.AC0将累加器中的实数标准化+R0.5

26、,AC0加上偏移值,使其在.1.0之间MOVR AC0.VD100将标准化后的值存入回路表内回路输出的转换:回路输出即PID控制器的输出,它是标准化的. 1.0之间的实数。将回路输出送给D/A转换器之前,必须转换成16位二进制数，这过程是将pv与sp转换成标准化数值的 逆过程。用卜.面的式（4）将回路输出转换为实数:Rsai = (M, offset) X Span (4)式中，RScal是回路输出对应的实数值;Mn是回路输出标准化的实数值。将冋路输出转换为对应的实数的程序为:MOVR VD108.ACO-R 0. 5.AC0 R 64000.0.ACO16位整数的指令为:/Z將回路输出送入累

27、加器/Z仅双极性数有此语旬11单极性变,应票以32 000.0将代表回路输出的实数转化为ROUND AC0.AC0将实效转化32位整数MOVW AC0.AQW0 /Z将16位整数写入模拟出（D/A）寄存!3.4 PID指令及其回路表由于理想P1D控制算法存在一定的局限性，在实际应用中,理想PID要改进之后才能 使用。S7-200 PLC的PID指令中，PID控制算法是基于理想PID控制算法的改进得到的。 其微分项采用微分先行改进,积分项采用抗积分饱和法改进。微分先行,是指只对被控量微 分,而对偏差无微分作用，这样避免了当改变设定值时对系统产生冲击。S7-200 PLC中使用PID控制算法的方法

28、有两种:一一种是使用指令集中的PID计算指令; 令一种是使用PID向导,根据向导提示一步步完成P1D的参数配置,生成P1D指令。无 论是哪种方式使用PID指令,都需要建立PID回路表。PID回路表是存储用于控制回路操作参数的连续存储空间,长度为80字节。对于使用PID指令向导建立存储区,用户还需额 外分配40字节的存储空间，用于指令计算的缓存。PID回路表见表3.1o偏移量数据类型数据格式符号注释0I双字/实数过程变量,0.0-1.041双字/实数、匕给定值，0.0-1.08I/O双字/实数输出计算值,0.0-1.0121双字/实数K,回路增益，正/负常数16I双字/实数、采样时间，正数，单位

29、为秒201双字/实数T.积分时间,正数,单位为分钟24I双字/实数T,微分时间,正数，单位为分钟28I/O双字/实数MX积分项前值，0.0-1.032I/O双字/实数尸匕1过程变量前值，.1.036ContASCIIPIDAPID扩展回路表标志（A版）401字节ACNTL算法控制字节，详见后文41字节ASTAT算法状态字节，详见后文42I/O字节ARES算法结果字节,详见后文43J字节ACNFG算法配置字节，详见后文44!实数DEV最大PV振荡幅度的归值, 0.0250.2548I实数HYS过零的PV滞后的归值, 0.005-0.1 若 DEV/ HYS4,则自动调谐过程中会出现警告52I实数

30、STEP初始输出步长改变的归值, 0.05-0.456I实数WDOG看门狗时间，两个过零间的最大允 许时间，60-7200,单位为秒60实数AT_KC自动调谐确定的建议回路增益。64实数AT JI自动调谐确定的建议积分时间68实数ATJTD自动调谐确定的建议微分时间720实数ASTEP自动调谐确定的归一输出步长值76实数AHYS自动调谐确定的归 PV滞后值表3.1 PID回路表3.5 PID参数的整定1. PID控制参数的作用比例调节可以减小静差,但不能消除静差;比例系数越大,比例作用越强,系统响应越 快，但比例系数过大，会使超调量过大,甚至使系统不稳定。积分调节主要用于消除静差; 但积分作用

31、的加入，会是系统动态响应变慢，积分时间越小,积分作用越强,但积分作用太 强会使系统超调加大，使系统振荡加剧。微分调节可以改善系统的动态响应，减小调节时间， 但当系统存在高频干扰时不宜加入微分调节；微分时间越大，微分作用越强。2. PID校正方法对于个给定的控制系统,要实现预定的控制过程，必须通过选择合适的P、I、D控 制参数来实现。整定控制器的参数，是提高控制质量的主要途径。当控制器的参数整定好并 且投入运行系统之后,被调参数可以稳定在工艺要求的范围之内,就可以认为控制器的参数 整定好了。PID的校正方法有很多，概括起来说可以分为三类，即理论计算整定法、工程整定法和 自整定法。在这里只简单的介

32、绍三种常用的方法。（1）临界比例度法1）临界比例度法是种闭环整定方法。由于该方法直接在闭环系统中进行,不需要测试 过程的动态特性，其方法简单、使用方便，因而获得了广泛应用。具体整定步骤如下: 先将调节器的积分时间（置于最大（&二 ）,微分时间厶置零比例度置为 较大的数值（K置为较小值）使系统投入闭环运行。2）等系统运行稳定后,对设定值施加一个阶跃变化，并减小，直到系统出现如图2-1 所示的等幅振荡为止。记录下此时的（临界比例度）和等幅振荡周期K。3）根据所记录的，和，按表2-1给出的经验公式计算出调节器的、厶及参数。图3.3临界比例度下的等幅振荡曲线调节规律6T,P23kPI2.240.87；

33、PID1.70.57；0.137；,表3.2临界比例度法的参数计算表（2）衰减曲线法衰减比例法与临界比例法相类似,所不同的是无需出现等幅振荡过程,具体方法如下:1）先置调节器积分时间丁产00,微分时间1/=,比例度5置于较大数值，将系统投入运 行。2）等系统运行稳定后，对设定值作阶跃变化，然后观察系统的响应。若系统振荡衰减太 快，则减小比例度;反之,则增大比例度。如图3.4系统衰减振荡曲线此反复,直到出现如图2-2a所示的衰减比为4:1的振荡过程,或者如图2-2b所示的衰减比 为10:1的振荡过程时,记录下此时的值（设为4）以及1值（如图2-2a）,或者值（如 图2-2b所示）。图中,丁、为衰

34、减振荡周期，为输出响应的峰值时间。3）按表2-2中所给出的经验公式计算、厶及。衰减率W调节规律整定参数ST,0.75P3sPI1.2为0.57；PID0.880.37；0.17；0.90P&PI1.22。PID0.881.200.4表3.3衰减曲线法参数计算公式表（3）经验法需要指出的是,无论采用哪种工程整定方法所得到的调节器参数,都需要在系统的实 际运行中，针对实际的过渡过程曲线进行适当的调整与完善。其调整的经验准则是“看曲线, 调参数”：1）比例度越大,放大系数片，越小,过渡过程越平缓,稳态误差越大;反之,过渡过程 振荡越激烈,稳态误差越小:若过小,则可能导致发散振荡。2）积分时间（越大,

35、积分作用越弱，过渡过程越平缓，消除稳态误差越慢；反之，过渡 过程振荡越激烈，消除稳态误差越快。3）微分时间,越大，微分作用越强，过渡过程趋于稳定，最大偏差越小；但过大，则 会增加过渡过程的波动程度。3. PID调节控制面板S7-200 PLC的PID回路表起初只有36字节，在增加了 PID自动调谐后，回路表扩展到 了 80字节。STEP7-Micro/WIN中的PID调节控制面板可以帮助用户设置PID回路表中的参 数,以实现对PID参数的自动调谐,使PID参数的整定过程更加简便。但需要注意的是， 使用自动调谐有一定的前提条件:(1)P1D回路必须处于自动模式;如果冋路处于手动模式,自动调谐将会

36、失败。(2)在启动自动调谐之前,检测值必须达到某稳态,即PV应经达到稳态,并且输出没有不规律地变化。(3)开始自动调谐时，回路输出值最好能够在控制范围中点附近:因为自动调谐过程会 通过在回路输出中做出小步长改变，在进程中建立一个振荡。若回路输出太过于接近控制范 围边缘，有可能在自动调谐时因为引进的小步长改变而试图超出控制范围。PID调节控制面板也可进行手动设置PID参数,使用之前介绍的PID校正方法同样可 以较快的配置好参数。3.6 PID在PLC中实现的梯形图有涡街流量计送入PLC的模拟量输入端的数据只是4-20mA的电流，需要经过些转换 才能为PID程序模块所使用。首先，将电流转换成电压，

37、再经过数据格式转换后送入PID 模块数据区进行相关控制。其梯形图如图3. 5所示。PID的参数整定程序如下(仅列出部分)；主程序/Z苜次扫描时/Z调用初始化子程序/Z子程序/Z装入给定值0.8/装入回路増益0.2 /装入采样时间。.05 s /Z装入积分时间20 min /装入罐分时间10 minLD SMO. 1CALLOLD SMO. 0MOVR 0.8.VD104MOVR 0. 2.VD1O2MOVR 0. 05,VD116MOVR 2O.O.VD12OMOVR 1O.O.VD124MOVR 1OO.SMB34/Z设定定时中断的时间间隔为!00 msATCH 0,10设定定时中断以执行P

38、ID指令EN1允许中断,子程序结束中断程序LD SM0.0LTD Al WO, ACO/Z单极性模拟量经A/D转换后存入累加器DTR ACO.ACO 32位整数转换为实数/R 32000.0.ACO标准化累加器中的实效MOVR ACO, VD100存入回路衣LD 10.0在自动方式下执行PID指令PID VB100.0 回路表的起始地址为VB100.回路号为 LD SM0.0MOVR VD108.AC0 PID控納器的輸出值送入累加薪 R32OOO.O.ACO将累加器中的数标准化ROUND ACO.ACO实数转换为32位整数DTI AC0.AQW0将16位整数写入到模拟量输出（D/A）寄存器图

39、3. 5 PID在PLC中实现梯形图4小节与体会为期一周半的电拖课程设计已经结束,通过这次的课程设计,我对变频器的性能和应用 有了进步的了解,同时还掌握了变频器调速过程及设计要求,并巩固了数字PID反馈所学 的内容,初步具备设计PLC自动控制系统的能力。在本次课程设计的过程中,通过自己思考,动手实践，我对电拖动的控制理论有了更 为深刻的理解,之前在书本上学到的知识得以结合实践。我达到了课程设计的要求与目的熟 悉了交直流调速系统设计的一般设计原则，设计内容以及设计程序的要求:也掌握了控制统 设计制图的基本规范,熟练掌握电气控制部分的新图标;又学会收集、分析、运用自动控制 系统设计的有关资料和数据:还培养了独立工作能力、创造能力及综合运用专业知识解决实 际工程技术问题的能力。同时,通过设计调速系统，我对PLC的应用和计算机控制技术有了更多的了解。之前我 们学习到的知识基本都是抽象的，而这次的课程设计，很好地将理论结合实际，将PLC 、计算机控制技术和电拖动的知识有效地联系起来，通过实际的设计和分析，从而掌握了