三相异步电动机的闭环恒速控制系统.doc

毕 业 设 计 论 文 三相异步电动机的闭环恒速控制系统袁慎辉 指导老师姓名： 徐瑾瑜专 业 名 称： 电气自动化班 级 学 号： 08137124论文提交日期： 2008年11月14日论文答辩日期： 2008年11月15日2008年 11月 14 日任务 三相异步电动机的闭环恒速控制系统第一章 任务提出 现有一台三相异步电机需要按设定的转速恒速运行，请设计一台闭环控制系统。第二章 知识衔接一、 光电编码器 光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字的传感器。一般的光电编码器主要由光栅盘和光电检测装置组成，光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。在伺服系统中，由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理如图31所示。 通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就反映当前电动机的旋转。此外，为判断旋转方向，码盘还可以提供相差90度的2个通道的光吗输出，如果A相脉冲比B相脉冲超前则光电编码器为正转，否则为反转。 根据检测原理，编码器可分为光学式，磁式，感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式，绝对式以及混合式3种。二、 高速计数指令前面讲的计数器指令的计数速度受扫描周期的影响，若|输入脉冲的频率比CPU扫描频率高时，就不能满足控制要求了。为此，S7200系列PLC设计了高速计数功能HSC（High Speed Counter），其计数自动进行，不受扫描周期的影响，最高计数频率取决于CPU的类型，CPU22x系列最高计数频率为30KHz用于捕捉比CPU扫描速更快的事件，并产生中断，执行中断程序，完成预定的操作。高数计数器最多可设置12种不同的操作模式。用高数计数器可实现高速运动的精确控制。1 高数计数器的工作模式高数计数器由12种工作模式，模式0模式2采用单路脉冲输入的内部方向控制加/减计数；模式3模式5采用采用单路脉冲输入的外部方向控制加/减计数器；模式6模式8用两路脉冲输入的加/减计数器；模式9模式11用两路脉冲输入的双相正交计数。S7200 CPU224有HSC0HSC5六个高速计数器，每个高速计数器有多种不同的工作模式。高速计数器的工作模式和输入端子的关系及说明如表31所示。选用某个高速计数器在某种工作方式下工作后，高速计数器所使用的输入不是任意选择的，必须按系统指定的输入点输入信号。如HSC1在模式11下工作，就必须用I0.6为A脉冲输入端，I0.7为B相脉冲输入端，I1.0为复位端，I1.1为启动端。表3-1 高速计数器的工作模式和输入的关系及说明HSC编号及其对应的输 入HSC模式功能及说明占用的输入端子及其功能HSC0 I0.0I0.1I0.2HSC4I0.3I0.4I0.5HSC1I0.6I0.7I1.0I1.1HSC2I1.2I1.3I1.4I1.5HSC3I0.1 HSC5I0.4 0单路脉冲输入的内部方向控制加/减计数。计数方向控制位=0，减计数；计数方向控制位=1，加计数。脉冲输入端 1 复位端 2 复位端起动3单路脉冲输入的外部方向控制加/减计数。计数方向控制端=0，减计数；计数方向控制位=1，加计数。脉冲输入端方向控制端 4复位端 5复位端起动6两路脉冲输入的单相加/减计数。加计数有脉冲输入，加计数；减计数端脉冲输入，减计数。加计数脉冲输入端减计数脉冲输入端 7复位端 8复位端起动9两路脉冲输入的双相正交计数。A相脉冲超前B相脉冲，加计数；A相脉冲落后B相脉冲，减计数。A相脉冲输入端B相脉冲输入端 10复位端 11复位端起动注意:同一个输入端不能用于两种不同功能.但是高速计数器当前模式未使用的输入端均可用于其他用途,如作为中断输入端或作为数字量输入端.例如,如果在模式2中使用高速计数器HSC0,模式2使用I0.0和I0.2,则I0.1可用于边缘中断或用于HSC3.。 图32到图36中列举了几种模式下计数器功能的时序图。2 高速计数器的控制字和状态字定义了计数器和工作模式之后，还要设置高速计数器有关控制字节。每个高速计数器均有一个控制字节，他决定了计数器的计数允许或禁用，方向控制（仅限模式0、1和2）或对所有其他模式的初始化计数方向，装入当前值和预设值。控制字节每个控制位的说明如表3-2所示表3-2 高速计数器的控制字节HSC0HSC1 HSC2 HSC3 HSC4HSC5说明SM37.0SM47.0SM57.0SM147.0复位有效电平控制：0=复位信号高电平有效；1=低电平有效。SM47.1SM57.1启动有效电平控制：0=启动信号高电平有效；1=低电平有效。SM37.2SM47.2SM57.2SM147.2正交计数器计数速率选择：0=4计数速率；1=1计数速率SM37.3SM47.3SM57.3SM137.3SM147.3SM157.3计数方向控制位：0=减计数；1=加计数SM37.4SM47.4SM57.4SM137.4SM147.4SM157.4向HSC写入计数方向：0=无更新；1=更新计数方向SM37.5SM47.5SM57.5SM137.5SM147.5SM157.5向HSC写入新预置值0=无更新;1=更新预置值SM37.6SM47.6SM57.6SM137.6SM147.6SM157.6向HSC写入新的当前值：0=无更新；1=更新当前值SM37.7SM47.7SM57.7SM137.7SM147.7SM157.7HSC允许：0=禁用HSC；1=启用HSC每个高速计数器都有一个状态字节，状态为表示当前计数方向以及当前值是否大于等于预设值，没和高速计数器状态字节的状态位如表3-3所示，只有在执行中断服务程序时，状态为才有效，目的是使其他事件能够产生中断以便完成更重要的操作。表3-3 高速计数器状态字节的状态位HSC0 HSC1 HSC2 HSC3 HSC4 HSC5说明SM36.5SM46.5SM56.5SM136.5SM146.5SM156.5当前计数方向状态位：0=减计数；1=加计数SM36.6SM46.6SM56.6 SM136.6SM146.6SM156.6当前值等于预置值状态位：0=不相等；1=相等SM36.7SM46.7SM56.7SM136.7SM146.7SM156.7当前值大于预置值状态位：0=小于或等于； 1=大于3 高速计数器指令高速计数器指令有两条a) 高数计数器指令HDEF：指高速计数器的工作模式，即选择了高速计数器的输入脉冲，计数方向，复位和启动功能，每个高速计数器只能用一条高速计数器定义命令指令。b) 高速计数器指令HSC：根据高速计数器控制的状态和按照HDEF指令指定的工作模式，控制高速计数器。参数N指定高速计数器号码。每个高速计数器都有一个32位的当前值和一个32位的预设值，当前值和预设值均为带符号的整数值，要设置高速计数器的新当前值和预设值，必须设置控制字节，令其第五位和第六位为1，允许更新预设值和当前值，新当前值和新预设值写入特殊内部标志位存储区，然后执行HSC指令，将新数值传输到高速计数器。当前值和预置值占用的特殊内部标志储存区如表35所示。如果访问高速计数器的计数值，可以使用存储器类型HC和计数器号（例如HC0）。高速计数器的当前值时只读值，只能是双字（32位）。表3-5HSC0-HSC5当前值和预置值占用的特殊内部标志位存储区要装入的数值HSCHSCHSCHSCHSCHSC新的当前值SMD38SMD48SMD58SMD138SMD148SMD158新的预置值SMD42SMD52SMDSMD62SMD152SMD162执行HDEF指令之前，必须将高速计数器控制字节的位设置成需要的状态，否则将采用默认设置。默认设置为：复位和起动输入高电平有效，正交计数速率选择4模式。执行HDEF指令后，就不能再改变计数器的设置，除非CPU进入停止模式。执行HSC指令时，CPU检测控制字节和有关的当前值和预置值。例5：高速计数器的应用举例，电机转速的测量。如图37所示，用首次扫描时接通一个扫描时期的特殊内部存储器SM0.1区调用一个字程序，完成初始化操作。如图38所示，定义HSC的工作模式为模式0（单路脉冲输入的内部方向控制加/减计数，没有复位和起动输入功能），设置SMB37=16#F8（允许计数，更新当前值，更新预置值，更新计数方向为加计数，若为正交计数设为4，复位和起动设置为高电平有效）。HSC0的当前值SMD38清零，每200ms定时中断（中断事件11），中断事件11连接中断程序INT-0。c) 中断程序INT-0，如图3-9所示。三、PID回路控制指令 PID （proportional, integral and derivative）是比例、积分、微分的缩写，是闭环控制中最常用的一种算法，在温控、水泵、张力、运控等行业得到了广泛的应用。1. PID算法PID控制原理入图3-10所示。每个PID回路有两个输入量，给定值（SP）和过程变量（PV）。给定值通常是一个固定的值，比如设定的汽车速度。过程变量是与PID回路输出有关，可以衡量输出对控制系统作用的大小。在汽车速度控制系统的实例中，过程变量应该是衡量轮胎转速的测速计输入。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例(p)、积分（I）、微分（D）计算出控制量进行控制。PID控制原则基于以下公式，其中M（t）表示为比例项、积分项和微分项的函数： M(t) = KC*e + 输出比例项积分项微分项其中：（）回路的输出，是时间的函数；回路的增益；回路的偏差（设定值与进程变量之间的差）回路输出的初始值为了在数字计算机中运行该控制函数，必须将连续函数量离散化为周期采样偏差函数才能用来计算输出值。采用的计算公式为：（）（）（）输出比例积分微分其中：采样时间的回路输出值采样时间的设定值数值采样时间的进程变量数值回路增益回路采样时间积分时间微分时间采样时间的积分项数值（亦称为积分和或差）比例（）调节作用：按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成反馈的振荡。积分（）调节作用：使系统消除稳态误差，提高无差度。因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分时间越短，偏差得到的修正越快。过短的积分时间有可能造成不稳定。加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。积分作用常与另外两种调节规律结合，组成调节器或调节器。如果将积分时间设为最大值，则相当于没有积分作用。微分（）调节作用：偏差值发生改变时，微分作用将增加一个尖峰到输出中，随着时间流逝减小。微分时间越长，输出的变化越大。微分使控制对扰动的敏感度增加，也就是偏差的变化率越大，微分控制作用越强。微分相当于对反馈变化趋势的预测性调整。微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强的加微分调节，对系统抗干扰不利。微分作用不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合，组成或控制器。如果将微分时间设置为就不起作用，控制器将作为调节工作。.标准指令在中功能是通过指令功能块实现。通过定时（按照采样时间）执行功能块，按照运算规律，根据当时的给定、反馈、比例积分微分数据，计算出控制量。表3-6 PID回路表偏移地址域格式定时器类型中断描述0过程变量（PVn)REAL输入过程变量，必须在0.01.0之间4设定值(SPn)REAL输入给定值，必须在0.01.0之间8输出值（Mn)REAL输入/输出输出值，必须在0.01.0之间12增益（Kc)REAL输入增益是比例常数，可正可负16采样时间（Ts)REAL输入单位为秒，必须是正数20积分时间(Ti)REAL输入单位为分钟，必须是正数24微分时间（TD)REAL输入单位为分钟，必须是正数28积分项前项（MX)REAL输入/输出积分项前项，必须在0.01.0之间32过程变量前值（PVn_1)REAL输入/输出包含最后一次执行PID指令时存储的过程变量值36-79保留给自整定变量，对于详细信息，参考表15-1功能块通过一个如表所示的回路表交换数据，这个表是在数据存储区中的开辟，长度为字节。的标准指令如图所示。该指令有两个操作数：和。其中是回路表的起始地址；是回路号，可以是到的整数。标准指令要求给定值、过程变量及回路输出都是.和.之间的实数（实际上就是百分比），否则会出错。其他如增益、采样时间、积分时间、微分时间都是实数。由于可以控制温度、压力等许多对象，它们各自都是由工程量表示，因此，必须把外围实际的物理量与功能块需要的（或者输出的）数据之间进行转换。这就是所谓输入、输出的转换与标准化处理。如果在执行计算数学操作时发生任何错误，将设置.（溢出或非法数值），并将终止指令的执行。.向导指令的编程软件提供了指令向导，以方便地完成这些转换、标准化处理，指令同时会被自动调用。的向导指令如图所示，指令中各操作数的数据类型如表所示。注意：必须保证用.无条件调用程序。表3-7 PID向导指令各操作数的数据类型输出/输入操作数数据类型PV-IVW,IW,QW,MW,SW,SMW,LW,T,C,AIW,AC,*VD,*LD,*AC整数Setpoint_RID,QD,MD,SD,SMD,VD,LD,AC,*VD,*LD,*AC,Constant实数Auto_ManualI,Q,M,SM,T,C,V,S,L布尔ManuaputID,QD,MD,SD,SMD,VD,LD,AC,*VD,*LD,*AC,Constant实数输出（模拟）IW,QW,MW,SW,SMW,T,C,VW,LW,AIW,AC,Constant,*VD,*LD,*AC整数输出（数字），Alarm,ModuleErrI,Q,M,SM,T,C,V,S,L布尔根据在向导中设置的输入和输出执行功能。在自动模式中（“”），将使用内置算法执行计算，并驱动框的输出。在手动模式中（“”），输出通过（必须为标准化实数值.）的输入值进行控制，驱动介于输出向导中指定的范围值之间的输出。例如，如果在向导中，输出范围设置为至，那么当输入为.时，输出将为.同样的，当输入为.时，输出将为.当输入为.，输出将为范围的中间值，即（）/。PID向导功能可用于简化PID操作配置，询问初始化选项，然后为指定配置生成程序代码和数据块代码。首先打开PID向导：选择菜单命令工具(T)指令向导，然后选择PID；或点击浏览条中的指令向导图标，然后选择PID；或打开指令树中的“向导”文件夹并随后打开此向导或某现有配置。然后设置PID向导：步骤1 指定回路号码步骤2 设置回路参数参数表地址的符号名已经由向导指定。PID向导生成的代码使用相对于参数表中的地址偏移量建立操作数。（1） 指定回路给定（SP）：“范围低限”和“范围高限”选择任何实数。默认值是0.0和100.0之间的一个实数。（2） 指定回路参数：比例增益、采样时间、积分时间、微分时间。步骤3 设置回路输入和输出选项（1） 指定回路过程变量（PV）：单极性（默认0至32000）、双极性（默认-32000至32000）、20%偏移量（设置范围6400至32000，不可变更） 注意：环路设定值（SP）的下限必须对应于过程变量（PV）的下限，环路设定值的上限必须对应于过程变量的上限，以便PID算法能正确按比例缩放。（2） 指定回路输出：输出类型（模拟量或数字量）为单极、双极或20%偏移量。 注意：如果选择配置数字量输出类型，则必须以秒为单位输入“空比周期”。步骤4 设置回路报警选项步骤5 为计算指定存储区PID指令使用V存储区中的一个80个字节的参数表，存储用于控制回路操作的参数。PID计算还要求一个“暂存区”，用于存储临时结果。您需要指定该计算区开始的V存储区字节地址。还可以选择增加PID的手动控制。位于手动模式时，PID计算不执行，回路输出不改变。注意：当PID位于手动模式时，输出应当通过向“手动输出”参数写入一个标准化数值（0.00至1.00）的方法控制输出，而不是用直接改变的方法控制输出。这样会在PID返回自动模式时提供无扰动转换。步骤6 指定子程序和中断程序 注意：如果项目包含一个激活PID配置，已经建立的中断程序名设为只读。因为项目的所有配置共享一个公用中断程序，项目中增加的任何新配置不得改变公用中断程序的名称。调用PID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。步骤7 生成PID代码（注意查看，是否SMB34定时中断）回答这些询问后点击“完成”，S7-200指令向导将为您指定的配置生成程序代码和数据块代码。由向导建立的子程序和中断程序成为项目的一部分。要在程序中使能该配置，每次扫描周期时，使用SM0.0从主程序块调用该子程序。该代码配置PID0。该子程序初始化PID控制逻辑使用的变量，并启动PID中断“PID_EXE”程序。根据PID采样时间循环调用PID中断程序。.4.PID调整控制面板 PID自动调谐会计算增益、积分时间、微分时间、等调谐数值的建议（接近最优）数值，并且允许选择调谐回路的快速、中速、慢速、或很慢应答。借助于PID调谐控制面板，可以发起自动调谐进程、中止自动调谐进程、用图形方式监视其结果。 打开PID调谐控制面板的方法有三种：（1） 选取工具（T）PID调谐控制面板菜单命令。（2） 单极操作栏上的PID调谐控制面板按钮。（3） 打开指令书上的工具文件夹，然后打开PID调谐控制面板。PID调谐控制面板如图3-13所示，欲使用此控制面板，与之通讯的S7-200PLC必须处于运行模式，并且此PLC内必须存在向导生成的PID回路配置，这样就能显示某PID回路的操作。 圆点按钮会表明所显示的是增益、积分时间、微分时间的“当前”、“手动”数值。 如果修改调谐参数，请单击手动圆点按钮。若按“新PLC”按钮，就正在监视的PID回路，将所显示的增益、积分时间、微分时间诸值传输给PLC。按“始自动调谐”按钮，会自动调谐序列，当自动调谐序列完成时，基于在自动调谐过程中收集的进程频率和增益信息，终极增益和终极频率将被计算得出，由此将计算出增益积分时间、微分时间的建议值。为了能得出教理想的建议值，自动调谐必须满足三个先决条件（1） 回路必须处于自动模式。回路输出必须由PID指令的执行来控制，如果回路处于手动模式，自动调谐将会失败。（2） 在发起自动调谐操作前，进程必须已达到某种稳定态；也就是说，PV已经到达设定值(或就P型回路而言，PV与设定值的某恒定值差)，并且输出没有不规律地改变。（3） 在开始自动调谐时，回路输出值最好能够在控制范围的中点附近。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。倘若回路输出很接近其控制范围的任何一端，由自动调谐过程引入的步进改变可能令输出值试图超出最小或最大范围极限。 在完成自动调谐序列且已将建议的调谐参数传输至PLC后，可以使用控制面板监视回路对设定值步进变的应答。任务分析 根据任务要求，由光电编码器、触摸屏、PLC、变频器与电机实行的闭环控制系统框图如图3-14所示。光编码器检测电机的运行脉冲（每转300各脉冲），由PLC转换成际转速，与触摸屏上设置的转速一起经PID运算后，由PLC输出010V模拟信号控制变频器的运行，从而控制电机的正反转恒速运行。设计三个触摸屏窗口相互切换，图3-15为转速控制窗口。由触摸屏上的开关（启动、停止、正反转、复位）控制PLC，由PLC的输出端子控制变频器的运行命令信号（正转、反转、复位）；由触摸屏上的手动自动开关、手动输出、设定转速等控制PLC输出010V模拟信号，作为变频器的运行频率信号；由变频器的数字输出端口输出变频故障信号，经PLC处理，在触摸屏上显示故障。图3-16为PID参数窗口，图3-17为速度曲线窗口。任务实施一、变量与PLC的地址分配1.PLC的I/O分配根据任务分析，PLC需要2各输入点，3各输出电，输入输出点分配见表3-8.输入输出输入继电器输入元件名称输出继电器输出元件名称I0.0CHA脉冲输入Q0.0INV5正转I0.4INV19变频运行Q0.1INV6反转Q0.4INV7复位2.组态软件变量与PLC的地址分配根据任务分析，触摸屏的组态软件变量与PLC的地址分配见表3-9.输入输出名称PLC地址组态软件变量名称PLC地址组态软件变量启动M0.0启动运行状态M2.0运行状态：0停止 1运行停止M0.1停止变频故障灯M2.4运行故障：0无 1有正反转M0.2正反转：0正转 1反转电机状态VW0电机状态：0停止 1正转 2反转手自动M0.3手动自动：0 手动 1自动手动输出VD750手动输出%复位按钮M0.4复位实际输出VD850实际输出%参数修改M1.0PID参数：0显示 1修改模拟输出AQW0032000设定值VD600设定转速曲线实际VW950曲线实际值：字实际值VD500运行转速曲线设定VW952曲线设定值：字增益VD912P参数采样时间VD916Ts参数积分时间VD920Ti参数微分时间VD924Td参数二绘制变频器接线图并接线 （1）绘制电机恒速控制电路图，如图3-18所示。图中，V、M两个端子是S7-224XP的模拟量输出端，输出010V模拟信号，作为变频器3、4两端的模拟量输入信号，控制变频器运行频率。 （2）按图3-18所示的电路图进行接线，注意PLC输入输出端口、变频器数字输入端口电源线的连接。 （3）检查线路正确性，确保无误。三触摸屏组态 1.创建工程创建一个新的工程并命名为电机恒速控制。 2.制作启动窗口 （1）新建10、11、12号3个基本窗口。 （2）命名10号窗口为转速控制窗口，背景颜色选择合适的颜色如蓝色。 （3）制作位状态切换开关。 “启动”M0.0，开关类型选择“复归型开关”，状态0和1都标签“启动”。“停止”M0.1，开关类型选择“复归型开关”，状态0和1都标签“停止”。“复位”M0.4，开关类型选择“复归型开关”，状态0和1都标签“复位”。 “正反转”M0.2,开关类型选择“切换开关”，状态0标签“正转”，状态1标签“反转”。“手自动”M0.3,开关类型选择“切换开关”，状态0标签“手动”，状态1标签“自动”。（4）制作静态文本“变频故障”、“运行状态”、“电机状态”、“手动输出”、“实际输出”、“设定转速”、“实际转速”。（5）对应静态文本制作显示元件。 “变频故障”M2.4，位状态显示元件。 “运行状态”M2.0，位状态显示元件，标签：0停止、1运行。 “电机状态”VW0, 多状态显示元件，状态号：3；标签：0停止、1正转、2反转。(6)制作数值输入元件。 “手动输出”VW750,“BIN”，字数“2”，触发地址选择“LB9000”，数值显示选择“单精度浮点”、小数点以上位数“3位”、小数点以下位数“1位”、下限“0”、上限“100”。 “设定转速”VW600，“BIN”，字数“2”，触发地址选择“LB9000”，数值显示选择“单精度浮点”、小数点以上位数“4位”、小数点以下位数“1位”、下限“0”、上限“1500”。（7）制作数值显示元件。 “实际输出”VW850，“BIN”，数字“2”，数值显示选择“单精度浮点”、小数点以上位数“3位”、小数点以下位数“1位”、下限“0”，上限“999”。 “实际转速”VW500，“BIN”，字数“2”，数值显示选择“单精度浮点”、小数点以上位数“4位”、小数点以下位数“1位”、下限“0”、上限“9999”。 （8）制作矩形框，用于放置“运行状态”，“电机状态”，“手动输出”，“设定转速”的显示。 （9）制作功能键 功能键“PID参数”：选“切换基本窗口”，窗口编号选择“11”，标签内容“PID参数”。功能键“速度曲线”：选“切换基本窗口”，窗口编号选择“12”，标签内容“速度曲线”。3.制作PID参数窗口 （1）命名11号窗口位PID参数窗口。 （2）制作静态文本“PID参数”、“Kc“（0.016000.0）”、“Ts”、“（0.03200.0）”、“秒”、“Ti”、“（0.009999.00）”、“分”、“Td”、“（0.009999.00）”、“分”。 （3）制作位状态切换开关。 “参数”M1.0，开关类型选择“切换开关”，状态0标签“参数显示”，状态1标签“参数修改”。（4）制作数值输入元件。 “Kc”VW912，“BIN”，字数“2”，触发地址选择“LB9000”，数值显示选择“单精度浮点”、小数点以上位数“5位”、小数点以下位数“1位”、下限“0”、上限“16000”。“Ts”VW916“BIN”，字数“2”，触发地址选择“LB9000”，数值显示选择“单精度浮点”、小数点以上位数“4”、小数点以下位数“1位”、下限“0”、上限“3200“Ti” VW920,“BIN”，字数“2”，触发地址选择“LB9000”，数值显示选择“单精度浮点”、小数点以上位数“4位”、小数点以下位数“2位”、下限“0”，上限“9999”。“Td”VW924，“BIN”，字数“2”，触发地址选择“LB9000”，数值显示选择“单精度浮点”、小数点以上位数“4位”、小数点以下“2位”、下限“0”、上限“9999”。（5）制作矩形框，用于放置“Kc”、“Ts”、“Ti”、“Td”的值。（6）制作功能键“返回主页”：选“切换基本窗口”，窗口编号选择“10”，标签内容“返回主页”。4.制作速度曲线窗口（1）命名12号窗口为速度曲线窗口。（2）制作静态文本“速度曲线”、“设定”、“实际”。（3）制作刻度。 水平刻度：类型选择“水平”，等分“8”，位置X位“20”、Y位“40”，大小宽度位“280”、高为“160”。 垂直刻度：类型选择“垂直”，等分“14”，位置X为“20”、Y为“40”，大小宽度为“280”、高为“160”。（4）制作趋势图。 一般属性：类型,取样时间“1秒”、点数“140”，读取地址选择“VW950”、“BCD”、轨迹数“2”。 趋势图：轨迹线0“蓝色”、轨迹线1“红色”，数值都为Zero“0”、Span“750”。 轮廓：位置X位“20”、Y为“40”，大小宽为“280”、高为“160”。（5）制作数值显示元件。 “设定”VW952，“BIN”，字数“1”，数值显示选择“十进制”、小数点以上位数“4位”、小数点以下位数“0位”、下限“0”、上限“9999”。“实际”VW952，“BIN”，字数“1”，数值显示选择“十进制”、小数点以上位数“4位”、小数点以下位数“0位”、下限“0”、上限“9999”。（6）制作功能键“返回主页”：选“切换基本窗口”、窗口编号选择“10”，标签内容“返回主页”。5.工程保存、编译、离线模拟四、PLC编程 1.程序流程图 按照控制要求及对MM440变频器数字输入/输出端口、S7-200PLC数字输入/输出端口、组态软件所做的变量约定，PLC程序设计应实现下列控制：（1） 按下启动M0.0，电动机按“正反转”开关选择的方向运行，按下停止M0.1就停止。（2） 在手动状态，变频器的运行频率由“手动输出控制。在自动状态，变频器的运行频率由“设定转速”及光电编码器反馈脉冲（用高速计数器HSC0检测）的运行（用PID向导指令）控制。为了在手自动切换时不产生波动，要编制手自动无扰程序，从手动切换到自动时，将实际转速传输给设定转速；从自动切换到手动时，将实际输出传输给手动输出。（3） 变频器故障时，报警灯亮、电动机停止运行。图3-19为电机恒速控制程序流程图。2.创建PLC工程项目双击STEP 7-Micro/WIN图标，创建一个新的工程项目并命名为电机恒速控制。3.编辑符号表 单击符号表图标，打开符号表编辑器，编辑符号表如表5-15所示。4.设计梯形图程序 如图3-203-24所示为S7-200PLC/MT506触摸屏和变频器联机实现电机恒速控制梯形图程序。它包含了一个主程序。四个子程序（初始化HSC0、PID参数修改、输出显示、PID0-INIT）、两个中断程序（中断200ms、PID-EXE），其中PID0-INIT、PID-EXE由PID向导建立。子程序“初始化HSC0”、中断“中断200ms”完成计数200ms的光电编码器脉冲数，再由子主程序转换成实际转速。调用带手自动切换的PID向导指令，需要设置如下PID向导：步骤一 指定回路号码：PID0步骤二 设置回路参数给定值范围低限和给定值范围高限分别为0.0和1500.0。比例增益、采样时间、积分时间，微分时间分别为1.0，0.2，0.10，0.00。步骤三 设置回路输出和输入选项回路输入标定：单极性;回路过程变量（PV）:0至1500.0。回路输出类型：模拟量；标定：单极性；范围低限：0；范围高限：32000。步骤四 设置回路报警选项：无。步骤五 为计算指定存储区：VB1000。步骤六 指定子程序和中断程序：PID0-INIT、PID-EXE，增加手动控制。步骤七 生成PID代码（注意查看，是否SMB34定时中断）5.录入、编译并下载程序 注意：录入程序时，先设置PID向导。 五、初调PLC、触摸屏程序 1.关掉变频器电源 断开空气开关Q，关掉变频器电源，以免PLC输出导致变频器误动作。 2.运行PLC程序 运行PLC程序并在线监控程序。 3.触摸屏在线模拟调试 正确连接MT500和PLC，在Easy Manager中设置号COM及各种通信参数，进行在线模拟。（1）按下启动按钮M0.0，若“正反转”开关选择正转，PLC上的Q0.0指示灯亮，按下停止按钮M1.0，Q0.0指示灯亮。按下“正反转”按钮选择反转，按同样的方法试Q0.1。观察各种运行状态显示是否正常。（2）强制I0.4为“1”，模拟变频故障信号，变频故障灯亮；强制I0.4为“0”，按下“复位”按钮M0.4，变频故障灯灭，PLC上的Q0.4指示灯亮；松开复位按钮M0.4，PLC上的Q0.4指示灯灭。（3）在手动状态，触摸矩形框内手动输出，会出现输入数据用的小键盘，在小键盘上修改输出量（0100），实际输出值会跟随变化，观察PLC(224XP)的模拟量输出AQW0是否与实际输出值所对应的数据相吻合（0%对应0，50%对应16000，100%对应32000）。（4）在自动状态，触摸矩形框内设定转速，会出现输入数据用的小键盘，在小键盘上修改设定转速，观察实际输出值是否越来越大，而实际转速则为0（想一想，为什么？）（5）触摸“PID参数”，切换到PID参数窗口，触摸矩形框内的参数，会出现小键盘，修改参数值，参数值不变。触摸“PID参数显示”，进入“PID参数修改”，再修改参数值，参数值可变。注意，必须在10秒钟内完成，否则又回到“PID参数显示”。触摸“返回主页”，返回控制窗口。（6）触摸“转速曲线”，切换到转速曲线窗口，观察曲线；触摸“返回主页”，返回到控制窗口，修改设定转速，在切换到转速曲线窗口，观察曲线。 在线模拟结束后，在当前屏幕上单击鼠标右键选择“Exit”或者直接按下空格键，退出在线模拟。4.停止PLC 初调完成后，停止PLC，以免PLC输出导致变频器误动作，因变频器尚未进行修改设置。六、设置变频器参数 1.开启变频器电源 2.恢复变