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摘 要:隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在許多工程實(shí)際中，PID控制器都起到了很重要的作用，它對溫度，流量，速度等重要參數(shù)有著很好的調(diào)節(jié)。PID的發(fā)展時間已經(jīng)有60多年的歷史了，它結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠性高、調(diào)整方便，成為工業(yè)控制主要的技術(shù)工具。速度這個參數(shù)在許多工業(yè)生產(chǎn)中是一個重要的參數(shù)，而控制速度的器件有伺服電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，變頻電機(jī)等等。要想控制伺服電機(jī)和變頻器需要用到操作軟件，常見的有PLC，單片機(jī)等等。要使電機(jī)輸出一個穩(wěn)定的速度則需要用到PID算法?；赑LC的PID速度控制在許多工程實(shí)際中運(yùn)用，加了PID控制器的系統(tǒng)具有良好的實(shí)時性，還有很高的精度。 本文介紹一種采用PLC的超細(xì)線拉絲機(jī)自動控制系統(tǒng)，利用PLC 的功能指令，可以方便地實(shí)現(xiàn)拉絲機(jī)的張力控制。PID控制器是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)，由于它形式簡單固定，在很寬的操作范圍內(nèi)都能保持較好的魯棒性，同時工程技術(shù)人員能夠用簡單直接的方式來調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所以在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本系統(tǒng)是一個串級控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)具備更好的抗干擾性、快速性、適應(yīng)性和控制質(zhì)量。 本文對拉絲機(jī)速度PID控制進(jìn)行了研究，利用了S7-200與張力臂傳感器構(gòu)成PID閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)根據(jù)負(fù)荷的變化而變速運(yùn)行。利用張力臂傳感器測量出距離模擬量信息，自動調(diào)節(jié)收線速度，間接控制排線速度。要實(shí)現(xiàn)拉絲、收絲的速度控制，首先要測出速度信號。定速輪線速反映了拉絲速度，排線導(dǎo)輪由細(xì)絲帶動旋轉(zhuǎn)，其線速反映了收線輪的線速，即收絲速度。因?yàn)槎ㄋ佥喤c排線導(dǎo)輪之間的細(xì)絲存在一定的張力，細(xì)絲與兩輪都存在摩擦力，由于摩擦打滑因素，排線導(dǎo)輪的線速與定速輪的線速并不相等，而是存在一定的比例關(guān)系K（由拉絲工藝確定）。因而在定速輪和排線導(dǎo)輪兩端設(shè)置兩只光電測速傳感器，測出實(shí)際的定速輪轉(zhuǎn)速和排線導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速值，間接反映拉絲、收絲線速度。并利用MATLAB對控制對象數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了仿真。 關(guān)鍵詞：PLC；PLD；速度；變頻電機(jī)；伺服電機(jī)；拉絲機(jī)；串級控制系統(tǒng)
目錄 摘要 abstract 第1章 緒論-1 1.1 引言-1 1.2 研究背景-1 1.2.1 拉絲機(jī)的發(fā)展-1 1.2.2 可編程邏輯控制器的發(fā)展與應(yīng)用-3 1.2.3 PID的控制器發(fā)展與應(yīng)用-4 1.3 課題來源-5 1.4 研究內(nèi)容-5 1.5 研究意義-6 第2章 PLC的介紹-7 2.1 概述-7 2.2 可編程控制器的組成-7 2.2.1 CPU模塊-7 2.2.2 I/O模塊-7 2.2.3 電源-8 2.2.4 編程器-8 2.2.5 輸入/輸出擴(kuò)展單元-8 2.2.6 外部設(shè)備接口-8 2.3 可編程控制器的工作原理-8 2.4 可編程控制器的內(nèi)存區(qū)域的分布及I/O配置-9 2.5 可編程控制器的編程語言概述-10 2.6 可編程控制器的編程步驟-11 2.7 PLC-PID控制-11 第3章 閉環(huán)控制系統(tǒng)及PID調(diào)節(jié)器-13 3.1 概念-13 3.2 PID控制器的優(yōu)點(diǎn)-13 3.3 PID控制器的種類-13 3.3.1 P控制-13 3.3.2 PI控制-13 3.3.3 PD控制-13 3.3.4 PID控制-14 3.3.5 模糊PID-14 3.4 S7-200中的PID算法-15 3.5 PID在串級系統(tǒng)中的運(yùn)用-16 3.5.1 概念-16 3.5.3 串級系統(tǒng)通用方框圖-17 3.5.4 串級控制系統(tǒng)的設(shè)計-17 第4章 變頻調(diào)速和伺服調(diào)速的基本原理-19 4.1 變頻器原理-19 4.2 變頻器控制電路組成-19 4.3 伺服控制方式-20 4.4 伺服速度控制-20 第5章 基于MATLAB 對控制對象的PID仿真-21 5.1 直流伺服電機(jī)模型-21 5.1.1直流伺服電機(jī)的物理模型-21 5.1.2 直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型-21 5.2 仿真系統(tǒng)的要求-22 5.3 系統(tǒng)階躍輸入響應(yīng)仿真-22 5.4 PID校正-23 5.4.1 比例控制校正-24 5.4.2 比例微分控制校正-25 5.4.3 PID控制器校正-26 5.5 結(jié)論-28 第6章 基于PLC對拉絲工藝的PID速度調(diào)節(jié)的設(shè)計-29 6.1 工藝模型及工藝流程圖-29 6.1.1 工藝模型-29 6.1.2 工藝流程圖-29 6.2 基于PLC的PID控制流程圖-30 6.3 拉絲工藝電器原理圖-31 6.4 元器件選擇-33 6.5 拉絲工藝控制方式-34 6.6 PID回路及地址分配-34 6.6.1 PID回路定義表-34 6.6.2 系統(tǒng)參數(shù)-35 第7章 基于S7-200的PID控制系統(tǒng)的參數(shù)整定-37 7.1 PID控制器參數(shù)的整定-37 7.2 PLC的 PID變化曲線-38 7.3 PID 參數(shù)自整定-39 第8章 結(jié)論與展望-42 參考文獻(xiàn)-43 致 謝-45 |
