【毕业设计论文】小型多工步自动推料进给装置及温控、上位显示系统设计-毕设论文正文【有对应的CAD图】

订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 毕业设计（论文） 题 目：小型多工步自动推料进给装置及温控、上位显示系统设计 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 摘 要 本次毕业设计课题的目标要求是小型多工步自动推料进给装置及温控、 上位显示系统设 计，推料进给装置只是普通机床的一部分，进给装置关键部件主要包括步进电机、联轴器、 滚珠丝杠副等等。 为了保证设计内容的连续性、 完整性、 和系统性， 首先从推料进给装置的传动系统出发， 完成了传动系统结构设计及其各重要部件的分析、选择、以及校核计算。此外，还利用传感 器、 变送器、 S 7 - 2 0 0 P L C 及其扩展模块、 固态继电器做出了一个简单的温控系统， 运用S 7 - 2 0 0 的编程软件V 4 . 0 S T E P 7 M i c r o W I N S P 3 和E - V I E W 编程软件E B 5 0 0 完成了控温程序和上位界面 的设计。并且能实现定阶段温控和变阶段温控的普通功能。 关键词：滚珠丝杠副，步进电机、P L C 、P I D 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 Abstract The graduation project is the subject of the goal and requirements of small multi- step automatically pushed into the material to the plant and temperature control, the top display system designed to push material into the device is only part of general machine tools, feeding device key components include stepper motor, Couplings, ball screws, etc. deputy. In order to ensure the continuity of the design content, integrity, and the systematic, first pushed into the material to the installation of the transmission system, completed the structural design of transmission system and its important components of the analysis, selection and checking calculations. In addition, the use of sensors, transmitters, S7- 200PLC and its extension, solid state relays make a simple temperature control system, the use of the S7- 200 programming software V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3 and Part E- VIEW Cheng software EB500 completed the top temperature control procedures and interface design. And to achieve the stage of temperature control and variable temperature control stage of the ordinary functions. Keyword: Vice ball screw、Stepper motor、Coupling、PLC、PID 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 目 录 中文摘要. A b s t r a c t. 第一章 绪论. . 1 1 1 推料进给装置简述1 1 2 课题的提出和课题的主要任务1 1 2 1 推料进给装置传动系统的设计. 1 1 2 2 基于加工板材对温度的要求对温控装置的设计2 第二章 推料进给装置的设计方案2 2 1 滚珠丝杠副的选型计算及其校核2 2 2 电机的选型计算及其校核4 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 2 3 轴承的选型计算及其校核8 第三章 温度控制系统的基本设计方案. 9 3 1 温度控制系统的硬件选择9 3 2 温度控制系统电路的设计连接1 1 第四章 温度控制系统的可编程控制器（S 7 - 2 0 0 ）的程序设计. . 1 2 4 1 可编程序控制器的工作原理和过程. . 1 2 4 2 P L C 控制系统的设计和调试步骤. 1 4 4 3 P L C 温控程序设计中 P I D 算法的使用. 1 6 4 4 定阶段温度控制系统的 P L C 程序设计. 2 7 4 5 变阶段温度控制系统的 P L C 程序设计. 3 0 第五章 温度控制系统的上位系统设计（E - V I E W ）3 3 5 1 E - V I E W 及其设计软件 M T 5 0 0 的介绍和使用方法. 3 3 5 2 阶段温控系统的 E - V I E W 上位界面的设计3 8 5 3 变阶段温控系统的 E - V I E W 上位界面的设计4 0 第六章 结论4 3 参考文献. 4 3 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 第一章 绪论 1 1 推料进给装置简述 自工业革命开始， 机器作业逐渐代替了手工作业， 而机床作为机器作业的典型代表也日 益发展， 从人工手动控制的老式机床发展到现在的数控机床。 相应的， 作为机床作业的基础， 推料进给装置的发展也成为了机床发展的一个缩影， 从最当初的人工送料到现在的全自动机 器送料（涉及到数据库的存取） 。 随着机床的高速发展，机床设计者对推料进给装置的要求也日渐提高，无论从行程， 进给方向还是进给速度方面，提高工作效率，不仅要靠机床的快速加工，迅速而准确的推料 进给也是十分必要的。 因此在现在的机床推料进给装置的设计上， 设计者一般都秉承着进给 准确，速度合适，行程合理这几个基本原则 1 2 课题的提出和课题的主要任务 我的毕业设计的题目是小型多工步自动推料进给装置及温控、 上位显示系统设计， 主要 有两大部分，一部分是机械部分设计，进给装置的传动系统的设计，还有进给装置的结构设 计；一部分是电部分的设计，即温控系统硬件和程序的设计，及其上位显示系统的设计。 1 2 2 1 推料进给装置传动系统的设计 传动系统的作用是将原动机的运动和动力传递给工作机， 以完成预期的功能。 常用的传 动机构有齿轮机构，连杆机构，凸轮机构，螺旋机构，楔块机构，棘轮机构，槽轮机构，摩 擦轮机构，挠性件机构，液气动机构，电气机构以及利用以上一些常用机构进行组合而产生 的组合机构。 传动机构在使用中最主要的目的是为了实现速度或者力的变换， 或实现特定运 动规律的要求。 根据功率，速度，输出力三者之间的关系： P = F v 式中 P 输出功率 F 输出力 V 输出速度 在传输功率一定的情况下，为了得到一个比较大的力输出，可以降低输出速度。如果 要使输出力按某一规律变化，则可以通过调整输出速度按某种规律变化来得以实现 常见的用于运动速度或力的大小变换的传动机构主要有以下几种： 1 ）通过啮合方式进行传动（例如：齿轮、蜗轮蜗杆、链传动、同步齿形带等） 。其中 齿轮传动可以在平行轴或交错轴间实现准确的定传动比传动， 适用功率和速度范围广， 结构 紧凑，传动效率高，工作可靠，寿命长，互换性好，依次得到广泛应用。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 2 ）通过摩擦方式进行传动（例如：摩擦轮传动、摩擦式无级变速器、带传动、滚珠丝 杠副传动、滑轮传动等） 。这类机构简单，维修方便，成本低廉，由于带具有柔软性，有吸 收振动的特性，且有缓冲和安全保护的作用特性使带传动适用于两轴中心距较大的传动。 3 ）利用楔块进行传动（例如：螺旋传动等） 。螺旋传动主要由螺杆、螺母、机架组成， 螺旋传动的优点是增力效果大， 可用较小的转矩得到较大的轴向力， 结构简单， 传动精度高， 平稳无噪音等。 4 ）利用流体作用原理进行传动（例如：液压、气动传动等） 。液体可以看作一种不可 压缩物体， 因而液压传动可以传动较大的力， 经常用于传动比不需十分精确但载荷很大的情 况下，但液压传动速度较慢，例如液压千斤顶、液压挖掘机的推杆等。相反气动传动机构一 般用于传输较小的力，但作用速度快。 原动机的输出较为常见的运动形式是匀速转动， 而工作机的输出要求是多种多样的， 因 此进行运动形式的变换是传动机构一个很重要的任务。机械机构中常见的运动形式主要有： 转动、平动、摆动等。常见的用运动形式的变换机构主要有：凸轮机构、螺旋机构、连杆机 构、齿轮机构、挠性件机构、摩擦轮机构、流体机构等。它们能将转动变换成移动，或反之， 由于运动形式的变化，机构的传力方式也就随之改变。 在我的课题里，我把推料进给装置设计在冲压机床上， 选择的原动件是步进电动机， 做的是旋转运动， 而进给动作是在一个水平方向上的直线运动， 因此在传动机构方面我选用 的是滚珠丝杠副， 利用它将电机的旋转运动转换成一个水平方向上的直线进给运动。 而且在 电机选型后， 由于电机的输出轴和丝杠所在的轴可能存在粗细不同的情况， 连轴器的选用也 成为可能。 冲压机床由于加工材料都为较细的板材， 如何将直线进给运动均匀的分摊在板材上， 使 板材能够平稳的进行直线运动，也成为我的考虑范围之内。 因此，在进给力的分配上，必 须保证钢板在进给方向上受力均匀。我的初步想法是将板材上的受力点设定为 2 个点。 1 2 2 2 基于加工板材温度的要求对温控装置的设计 既然设定为冲压机床上的推料进给装置， 就得考虑到机床冲压板材时可能出现由于温度 过低而出现板材在冲压结束后形成裂纹。 而温控装置恰恰就能解决板材温度的问题， 但是加 工材料是多样的， 相应的它们对于温度的要求也是不一样的， 而且要将板材在达到温度要求 后由于余热的影响降到最小。 要一一实现它们的温度要求， 温控装置必须能够实现变阶段控 温，达到每个阶段温度后的保温时间也能自我设定。 第二章 推料进给装置的设计方案 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 2 1 丝杠副的选型计算及其校核 本次设计中选用的滚珠丝杠型号为汉江机床厂 C 1 - 4 0 0 5 - 2 . 5 型滚珠丝杠副， 公称直径为 d0= 4 0 m m , 导程 P = 5 m m 。采用两端支撑的支撑方式。该丝杆的额定载荷为：动载= 1 1 6 7 0 N ，静载 = 3 7 6 5 8 N ，设定丝杆转速为 5 4 0 r / m i n ， ( 1 ) 、最大工作载荷 Fm 的计算 工作台推料尺寸最大为 1 0 0 0 m m * 1 0 0 0 m m , 所推板材的最大厚度为 5 m m ，则板材的重量为 G = 3 m3m0.005m8900kg/m310N/kg=444.8N450N 由于滚珠是 45#钢所以，经查得，钢- - - - - 钢的摩擦系数是 0.15，摩擦力 f 为： f =FN =0.15450=67.5N 得进给方向载荷 Fx=f=67.5N，横向载荷 F y =0,垂直载荷 Fz=0 采用的是综合导轨,K=1.15, =0.150.18 Fm=()KFxFzG+=1.1567.5+0.15450=145.125N （2） 、最大动载荷 FQ的计算 FQ = 3 0wHm L f f F 滚珠丝杆的寿命： 0 L= 6 60/10nT=6054015000/106 =486 载荷系数： w f=1.01.2 硬度系数： H f=2.40 滚珠丝杆副的最大工作载荷： m F=145.125N 得 FQ =3286.1N 经比较丝杆的额定动载荷远大于实际最大动载荷，故丝杆可用。 （3）传动效率的计算 tan tan() = + 丝杆的螺旋升角： 0 arctan(/) h Pd=2.280 度 摩擦角：，一般取 10 分 =93.176% 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 （4） 、丝杆的拉伸或者压缩变形量 1 2 1 2 m F aMa ESIE = 最大工作载荷： m F,单位为 N m F=145.125N 丝杆两端支撑间的距离：a，单位为 mm a=2000 丝杆的弹性模量：E，钢的E=2.1105 MPa 丝杆按底径 d2确定的截面积：单位为 mm2 2 d=39.20625 S= 2 2 d/4=1207.26 mm2 转矩：M，单位为 N . mm M=145.12520=2902.5 丝杆按底径 d2确定的截面积惯性矩（ 4 2 /64ID=） ，单位为 mm4 I=75.45mm4 其中： “+”用于拉伸， “”用于压缩。 经计算得 1 =0.01668 滚珠与滚道间的接触变形量 2 (有预紧) 有预紧： 2 2 3 0.0013 10/10 m wYJ F D F Z = 无预紧： 1 3 2 1 0.0038() 10 m w F DZ = 滚珠直径：D,单位为 mm D=3.175 滚珠总数量：ZZ =圈数列数 Z=92 单圈滚珠数： 0 (/)3ZdD= Z=37 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 YJ F为预紧力，单位为 N 2 =0.0007548 刚度验算： 丝杆的总变形量= 1 + 2 =0.0174348 值不应大于机床定位精度的一半 （5）稳定性验算 丝杆属于受轴向力的细长杆，如果轴向负载过大，则可能产生失稳现象。失稳时的临 界载荷 Fk 应满足： 2 2 k km fEI FF Ka = 临界载荷： k F 单位为 N 丝杆支撑系数： k f=1 K：压杆稳定安全系数，一般取 2.54，垂直安装时取小值 滚珠丝杆两支撑端的距离：a 单位为 mm a=2000 k F=156.379 m F=145.125 2 2 电机的选型 电机分为步进电机和交流伺服电机， 交流伺服电机与步进电机相比， 二者性能又有较大 不同，它主要表现为： ( 1 ) . 控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为 3 . 6 、 1 . 8 ，五相混合式步进电机步距角一般为 0 . 7 2 、0 . 3 6 。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司生产的一种用于慢 走丝机床的步进电机，其步距角为 0 . 0 9 ；德国百格拉公司（B E R G E R L A H R ）生产的三相混 合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为 1 . 8 、0 . 9 、0 . 7 2 、0 . 3 6 、0 . 1 8 、 0 . 0 9 、0 . 0 7 2 、0 . 0 3 6 ，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。 交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。 以松下全数字式交流伺服电 机为例，对于带标准 2 5 0 0 线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 冲当量为 3 6 0 / 1 0 0 0 0 = 0 . 0 3 6 。 对于带 1 7 位编码器的电机而言， 驱动器每接收 2 1 7 = 1 3 1 0 7 2 个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为 3 6 0 / 1 3 1 0 7 2 = 9 . 8 9 秒。是步距角为 1 . 8 的步进电机 的脉冲当量的 1 / 6 5 5 。 ( 2 ) . 低频特性不同 步进电机在低速时易出现低频振动现象。 振动频率与负载情况和驱动器性能有关， 一般 认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。 这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现 象对于机器的正常运转非常不利。 当步进电机工作在低速时， 一般应采用阻尼技术来克服低 频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。 交流伺服电机运转非常平稳， 即使在低速时也不会出现振动现象。 交流伺服系统具有共振抑 制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（F F T ） ，可检测出机械的 共振点，便于系统调整。 ( 3 ) . 矩频特性不同 步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工 作转速一般在 3 0 0 6 0 0 R P M 。 交流伺服电机为恒力矩输出， 即在其额定转速 （一般为 2 0 0 0 R P M 或 3 0 0 0 R P M ）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。 ( 4 ) . 过载能力不同 步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服 系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯 性负载在启动瞬间的惯性力矩。 步进电机因为没有这种过载能力， 在选型时为了克服这种惯 性力矩，往往需要选取较大转矩的电机。 ( 5 ) . 运行性能不同 步进电机的控制为开环控制， 启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象， 停止 时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服 驱动系统为闭环控制， 驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样， 内部构成位置环和速 度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。 ( 6 ) . 速度响应性能不同 步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要 2 0 0 4 0 0 毫秒。交流伺服系 统的加速性能较好， 以松下 M S M A 4 0 0 W 交流伺服电机为例， 从静止加速到其额定转速 3 0 0 0 R P M 仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。 在我的推料进给装置中，基本上对启停速度要求不算太过严格，综上所述，初步选中电 机类型为步进电机。具体型号是 4 5 B F 0 0 3 - 。计算如下： （1 ） 、步进电机转轴上的总转动惯量 eq J的计算 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 2 1 () 2 h P Jm = 式中 1 m为工作台质量（kg） h P为丝杠导程（cm） 计算： eq J=(0.5/6.28)* (0.5/6.28)*30=0.1902 （2） 、步进电机转轴上的等效负载转矩 eq T的计算 通常考虑两种情况：一种是快速空载启动，另一种是承受最大工作载荷。 快速空载启动时电机转轴所受的负载转矩 1eq T 1max0eqaf TTTT=+ maxa T快速空载启动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩， 单位是N mi f T移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩，单位是N mi 0 T滚珠丝杆预紧后折算到电机转轴上的附加摩擦转矩，单位是N mi 而上式中： max 2 60 eqm aeq a J n TJ t = 电动机转轴的角加速度，单位是 2 /rad s m n电动机的转速，单位是/minr a t电动机加速所用的时间，单位是 s，一般在 0.31s 之间选取 经计算： maxa T=10.750 (35.83) 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 2 h f F p T i = 摩 F摩导轨的摩擦力，单位是 N h p滚珠丝杆的导程，单位是 m 传动链总效率，一般取=0.70.85 i总的传动比 / ms inn= m n电机的转速 s n丝杆的转速 经计算： f T=0.0671 2 00 (1) 2 YJh F P T i = YJ F滚珠丝杆副的预紧力，一般取滚珠丝杆工作载荷的 1/3，单位是 N 0 滚珠丝杆副未预紧时的传动效率，一般取 0 0.9 由于选择的是无预紧丝杠 最大工作载荷状态下电动机转轴所承受的负载转矩 2eq T 20eqtf TTTT=+ 2 fh t F P T i = f F进给方向最大工作载荷，单位是 N 12 max, eqeqeq TTT= 代入数据： t T=0.1444 1eq T=10.8171 2eq T=0.2115 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 eq T=0.04775 （3 ）步进电机的选型 将上述计算所得的 eq T乘上一个系数 K，用 K eq T的值来初选电机的最大静转矩，其中 的系数 K 称作安全系数，一般应在 2.54 之间选取。 K eq T=0.193 （4）步进电机的性能校核 最快工作进给速度时的电动机输出转矩校核 max max 60 f f v f = max (/min) f vmm最快工作进给速度 (/)mm脉冲系统的脉冲当量 从步进电机的矩频率特性曲线中找出运行频率 max f f所对应的输出转矩 max f T，同最大 工作负载转矩比较， max f T 2eq T,满足。 最快空载时的电动机输出转矩校核 max max 60 v f = max v最快空载工作进给速度 从步进电机的矩频率特性曲线中找出运行频率 max f所对应的输出转矩 max T，同最大工 作负载转矩比较， max T 1eq T,满足。 最快空载移动时的电动机运行频率校核 由最快空载移动速度 max( /min)vmm和系统脉冲当量(/)mm脉冲，算出电动机对 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 应的运行频率 max f。 max f没有超过所选电动机的极限空载运行频率。 启动频率校核 1/ q L eqm f f JJ = + L f总的转动惯量 eq J对应的启动频率，可以通过上式求得，也可以在步 进电动机的启动惯频特性曲线上找出 q f电机空载启动频率，单位是 Z H，由产品资料查得 eq J加在步进电动机上的总的转动惯量，单位是 2 kg mi m J步进电动机转子的转动惯量，单位是 2 kg mi 算得启动频率小于 L f 经计算，电机符合要求。 2 3 轴承的选型计算及其校核 一般主轴常用的几种滚动轴承的配置有以下几种。 1） 前支承采用双列短圆柱滚子轴承和 60角接触双列向心推力球轴承组合， 承受径向 和轴向载荷；后支承采用成对角接触球轴承，特点是刚度高，可以满足强力切削的要求，数 控机床应用较多。 （图中 a） 。 2）前轴承采用成组角接触球轴承，23 个轴承组成一套，要求背靠背安装，承受径向 和轴向载荷；后轴承采用双列短圆柱滚子轴承，适用于高速、重载、精度好的主轴要求，但 承受的轴向载荷比前一配置小。 （图中 b） 。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 3）前后支承均采用高精度的成组角接触球轴承，承受径向和轴向载荷；这类轴承具有 良好的高速性能，主轴最高转速达 4000r/min，它的承载能力小，适合于高速度、轻载荷、 高精度的数控机床主轴。 （图中 c） 。 4）前轴承采用双列圆锥滚子轴承，能够承受较大的径向和轴向载荷，后轴承采用单列 圆锥滚子轴承。能承受重载荷尤其能承受较强的动载荷，可调整性好，但限制了主轴最高转 速与精度，适合于低速、重载、中等精度的机床。 （图中 d） 。 轴承的精度分为 2、4、5、6、0 五级，2 级最高，0 级为普通精度级。主轴轴承以 4 级 为主（记为 P4） ，较低精度的主轴可以用 P5 级，而 P6、P0 一般不用。 前后轴承之间，前轴承对主轴组件的精度影响比后轴承的影响大。因此后轴承精度可 以比前轴承低一级。 轴承并列使用时，选择背对背的方式。采用推力轴承时，分清楚先装配内径小的圈还 是内径大的圈，内径小的圈随轴转动。 该设计中采用圆锥滚子轴承，其代号为 32914 2BC,计算系数：e=0.32 ;Y=1.9; Y0=1, 基本额定静载荷 CR=70800N 额定动载荷 COR=115000N 采用油脂润滑。 在我的设计中,选用的是角接触球轴承. 当轴承承受轴向 145.125N 的力时，F a=F d Fr tana=145.125 Fr4814 Fa/Fre P=fp(XFr+YFa)=1.0(0.44814+1.9 1290)=4376.6N I n s t r u c t i o n W i z a r d ，然后在指令向导窗 口中选择 P I D 指令。 图 1 . 选择 P I D 向导 在使用向导时必须先对项目进行编译，在随后弹出的对话框中选择“Y e s ”，确认编译。如 果已有的程序中存在错误，或者有没有编完的指令，编译不能通过。如果项目中已经配置了 一个 P I D 回路，则向导会指出已经存在的 P I D回路，并让你选择是配置修改已有的回路，还 是配置一个新的回路。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 2 . 选择需要配置的回路 第一步：定义需要配置的 P I D 回路号 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 3 . 选择 P I D 回路号 一个程序中可同时进行八路 P I D 运算，回路号为 0 - 7 。 第二步：设定 P I D 回路参数 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 4 . 设置 P I D 参数 a . 定义回路设定值（S P ，即给定）的范围： 在低限（L o w R a n g e ）和高限（H i g h R a n g e ）输入域中输入实数，缺省值为 0 . 0 和 1 0 0 . 0 ，在本例中可理解为测量温度的上下限实际值。 以下定义 P I D 回路参数，这些参数都应当是实数： b . G a i n （增益）：即比例常数。 c . I n t e g r a l T i m e （积分时间）：如果不想要积分作用，可以把积分时间设为无穷大： 输入“I N F ”。 d . D e r i v a t i v e T i m e （微分时间）：如果不想要微分回路，可以把微分时间设为 0 。 e . S a m p l e T i m e （采样时间）：是 P I D 控制回路对反馈采样和重新计算输出值的时间间 隔。 注意：关于具体的 P I D 参数值，每一个项目都不一样，需要现场调试来定，没有所谓经 验参数。 第三步：设定回路输入输出值 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 5 . 设定 P I D 输入输出参数 在图 5 中，首先设定过程变量的范围： a . 指定输入类型 o U n i p o l a r ： 单极性，即输入的信号为正，如 0 1 0 V 或 0 2 0 m A等 o B i p o l a r ： 双极性， 输入信号在从负到正的范围内变化。 如输入信号为1 0 V 、 5 V 等时选用 o 2 0 % O f f s e t ：选用 2 0 % 偏移。如果输入为 4 2 0 m A 则选单极性及此项，4 m A 是 0 2 0 m A 信号的 2 0 % ， 所以选2 0 % 偏移， 即 4 m A 对应 6 4 0 0 ， 2 0 m A 对应 3 2 0 0 0 b . 反馈输入取值范围 o 在 a . 设置为 U n i p o l a r 时，缺省值为 0 - 3 2 0 0 0 ，对应输入量程范围 0 - 1 0 V 或 0 - 2 0 m A 等，输入信号为正 o 在 a . 设置为 B i p o l a r 时，缺省的取值为- 3 2 0 0 0 - + 3 2 0 0 0 ，对应的输入范围 根据量程不同可以是1 0 V 、5 V 等 o 在 a . 选中 2 0 % O f f s e t 时，取值范围为 6 4 0 0 - 3 2 0 0 0 ，不可改变 c . O u t p u t T y p e （输出类型） 可以选择模拟量输出或数字量输出。模拟量输出用来控制一些需要模拟量给定的设 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 备，如比例阀、变频器等；数字量输出实际上是控制输出点的通、断状态按照一定 的占空比变化，可以控制固态继电器（加热棒等） d . 选择模拟量则需设定回路输出变量值的范围，可以选择： o U n i p o l a r ：单极性输出，可为 0 - 1 0 V 或 0 - 2 0 m A等 o B i p o l a r ：双极性输出，可为正负 1 0 V 或正负 5 V 等 o 2 0 % O f f s e t ：如果选中 2 0 % 偏移，使输出为 4 - 2 0 m A e . 取值范围： o d 为 U n i p o l a r 时，缺省值为 0 - 3 2 0 0 0 o d 为 B i p o l a r 时，取值- 3 2 0 0 0到 3 2 0 0 0 o d 为 2 0 % O f f s e t 时，取值 6 4 0 0 - 3 2 0 0 0 ，不可改变 如果选择了开关量输出，需要设定此占空比的周期。 第四步：设定回路报警选项 图 6 . 设定回路报警限幅值 向导提供了三个输出来反映过程值( P V ) 的低值报警、高值报警及过程值模拟量模块错误状 态。当报警条件满足时，输出置位为 1 。这些功能在选中了相应的选择框之后起作用。 a . 使能低值报警并设定过程值( P V ) 报警的低值，此值为过程值的百分数，缺省值为 0 . 1 0 ，即报警的低值为过程值的 1 0 。此值最低可设为 0 . 0 1 ，即满量程的 1 % 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 b . 使能高值报警并设定过程值( P V ) 报警的高值，此值为过程值的百分数，缺省值为 0 . 9 0 ，即报警的高值为过程值的 9 0 。此值最高可设为 1 . 0 0 ，即满量程的 1 0 0 % c . 使能过程值( P V ) 模拟量模块错误报警并设定模块于 C P U 连接时所处的模块位置。 “0 ”就是第一个扩展模块的位置 第五步：指定 P I D 运算数据存储区 图 7 . 分配运算数据存储区 P I D 指令（功能块）使用了一个 1 2 0 个字节的 V 区参数表来进行控制回路的运算工作； 除此之外，P I D 向导生成的输入/ 输出量的标准化程序也需要运算数据存储区。需要为它们 定义一个起始地址， 要保证该地址起始的若干字节在程序的其它地方没有被重复使用。 如果 点击“S u g g e s t A d d r e s s ”，则向导将自动为你设定当前程序中没有用过的 V 区地址。 自动分配的地址只是在执行 P I D 向导时编译检测到空闲地址。 向导将自动为该参数表分 配符号名，用户不要再自己为这些参数分配符号名，否则将导致 P I D 控制不执行。 第六步：定义向导所生成的 P I D 初使化子程序和中断程序名及手/ 自动模式 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 8 . 指定子程序、中断服务程序名和选择手动控制 向导已经为初使化子程序和中断子程序定义了缺省名，也可以修改成自己起的名字。 a . 指定 P I D 初使化子程序的名字。 b . 指定 P I D 中断子程序的名字 c . 此处可以选择添加 P I D 手动控制模式。在 P I D 手动控制模式下，回路输出由手动输 出设定控制，此时需要写入手动控制输出参数一个 0 . 0 1 . 0 的实数，代表输出的 0 1 0 0 而不是直接去改变输出值。 第七步：生成 P I D 子程序、中断程序及符号表等 一旦点击完成按钮，将在你的项目中生成上述 P I D 子程序、中断程序及符号表等。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 9 . 生成 P I D 子程序、中断程序和符号表等 第八步：配置完 P I D 向导，需要在程序中调用向导生成的 P I D 子程序 图 1 0 . P I D 子程序 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 1 1 . 调用 P I D 子程序 在用户程序中调用 P I D 子程序时，可在指令树的 P r o g r a m B l o c k （程序块）中用鼠标双击由 向导生成的 P I D 子程序，在局部变量表中，可以看到有关形式参数的解释和取值范围。 a . 必须用 S M 0 . 0 来使能 P I D x _ I N I T 子程序， S M 0 . 0 后不能串联任何其他条件， 而且也 不能有越过它的跳转； 如果在子程序中调用 P I D x _ I N I T 子程序， 则调用它的子程序 也必须仅使用 S M 0 . 0 调用，以保证它的正常运行 b . 此处输入过程值（反馈）的模拟量输入地址 c . 此处输入设定值变量地址（V D x x ），或者直接输入设定值常数，根据向导中的设定 0 . 0 1 0 0 . 0 ，此处应输入一个 0 . 0 1 0 0 . 0 的实数，例：过程值 A I W 0是量程为 0 2 0 0 度的温度值，则此处的设定值 2 0 代表 4 0 度（即 2 0 0 度的 2 0 ）；如果在向导 中设定给定范围为 0 . 0 - 2 0 0 . 0 ，则此处的 2 0 相当于 2 0 度 d . 此处用 I 0 . 0 控制 P I D的手/ 自动方式，当 I 0 . 0为 1 时，为自动，经过 P I D运算从 A Q W 0 输出；当 I 0 . 0 为 0 时，P I D 将停止计算，A Q W 0输出为 M a n u a l O u t p u t （V D 4 ）中 的设定值， 此时不要另外编程或直接给 A Q W 0 赋值。 若在向导中没有选择 P I D 手动功 能，则此项不会出现 e . 定义 P I D 手动状态下的输出， 从 A Q W 0输出一个满值范围内对应此值的输出量。 此处 可输入手动设定值的变量地址（V D x x ），或直接输入数。数值范围为 0 . 0 - 1 . 0 之间 的一个实数，代表输出范围的百分比。例：如输入 0 . 5 ，则设定为输出的 5 0 。若 在向导中没有选择 P I D 手动功能，则此项不会出现 f . 此处键入控制量的输出地址 g . 当高报警条件满足时，相应的输出置位为 1 ，若在向导中没有使能高报警功能，则 此项将不会出现 h . 当低报警条件满足时，相应的输出置位为 1 ，若在向导中没有使能低报警功能，则 此项将不会出现 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 i . 当模块出错时，相应的输出置位为 1 ，若在向导中没有使能模块错误报警功能，则 此项将不会出现 调用 P I D 子程序时， 不用考虑中断程序。 子程序会自动初始化相关的定时中断处理事项， 然后中断程序会自动执行。 第九步：实际运行并调试 P I D 参数 没有一个 P I D 项目的参数不需要修改而能直接运行，因此需要在实际运行时调试 P I D 参数。查看 D a t a B l o c k （数据块），以及 S y m b o l T a b l e （符号表）相应的 P I D符号标签的 内容，可以找到包括 P I D 核心指令所用的控制回路表，包括比例系数、积分时间等等。将此 表的地址复制到 S t a t u s C h a r t （状态表）中，可以在监控模式下在线修改 P I D 参数，而不 必停机再次做配置。参数调试合适后，用户可以在数据块中写入，也可以再做一次向导，或 者编程向相应的数据区传送参数。 3 ） P I D 自整定原理 在 S T E P 7 - M i c r o / W I N V 4 . 0 中可用 P I D 调节控制面板，根据工艺要求为调节回路选择快 速响应、中速响应、慢速响应或极慢速响应，P I D 自整定会根据响应类型而计算出最优化的 比例、积分、微分值，并可应用到控制中。 以下是 P I D 调节控制面板的介绍： 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 1 4 . P I D 调节控制面板 在图 1 4 中： a . 过程值指示 显示过程变量的值及其棒图 b . 当前的输出值指示 显示当前使用的设定值、采样时间、P I D 参数值及显示当前的输出值和棒图 c . 可显示过程值、设定值及输出值的 P I D 趋势图 d . 调节参数 1 ) 选择 P I D 参数的显示：当前参数（C u r r e n t ）、推荐参数（S u g g e s t e d ）、 手动输入（M a n u a l ) 2 ) 在 M a n u a l 模式下，可改变 P I D参数，并按 U p d a t e P L C按钮来更新 P L C中 的参数 3 ) 启动 P I D 自整定功能 4 ) 选择 A d v a n c e d （高级）按钮进入高级参数设定 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 e . 当前的 P I D 回路号 这里你可以选择需要监视或自整定的 P I D 回路 f . 时间选项设定 这里你可以设定趋势图的时基，时基以分为单位 g . 图例颜色 这里你可以看到趋势图中不同的颜色代表不同的值的趋势 h . 帮助按钮 i . P I D 信息显示窗口 j . 关闭 P I D 调节面板 P I D 步骤如下： 第一步：在 P I D W i z a r d ( 向导）中完成 P I D 功能配置 注意：要想使用 P I D自整定功能，P I D 编程必须用 P I D 向导来完成 第二步：打开 P I D调节控制面板，设置 P I D回路调节参数 在 M i c r o / W I N V 4 . 0 在线的情况下，从主菜单 T o o l s P I D T u n e C o n t r o l P a n e l或点击 进入 P I D 调节控制面板中，如果面板没有被激活（所有地方都是灰色），可 点击 C o n f i g u r e （配置）按钮运行 C P U 。 在 P I D 调节面板的 e . 区选择要调节的 P I D 回路号，在 d . 区选择 M a n u a l （手动），调节 P I D 参数并点击 U p d a t e （更新），使新参数值起作用，监视其趋势图，根据调节状况改变 P I D 参数直至调节稳定。 为了使 P I D 自整定顺利进行，应当做到： 使 P I D 调节器基本稳定，输出、反馈变化平缓，并且使反馈比较接近给定 设置合适的给定值，使 P I D 调节器的输出远离趋势图的上、下坐标轴，以免 P I D 自整定开始后输出值的变化范围受限制 第三步：在 d . 区点击 A d v a n c e d （高级）按钮，设定 P I D自整定选项。如果不是很特殊的系 统，也可以不加理会。 第四步：在手动将 P I D调节到稳定状态后，即过程值与设定值接近，且输出没有不规律的变 化，并最好处于控制范围中心附近。此时可点击 d . 区内的 S t a r t A u t