S7-200PLC控制的PWM直流电机论文.doc

S7-200PLC控制的PWM直流电机毕业论文 目 录 1 设计内容及要求 1 1.1 1 1.2 1 1.3 2 2 系统的总体设计 3 2.1直流电动机的结构及工作原理 3 2.1.1直流电动机的结构 3 2.1.2直流电机的工作原理 4 2.2直流电动机的基本方程 5 2.3直流电动机的机械特性 6 2.4直流电动机的调速 8 2.4.1他励直流电动机的串电阻调速 9 2.4.2降低电枢供电电压调速 10 2.4.3减弱磁通调速 11 3 系统的硬件设计 12 3.1直流电机的PWM调速概述 12 3.2直流电动机PWM调速系统的构成 12 3.3 S7-200PLC实现直流电动机的PWM调速 17 3.3.1S7-200PLC的高速脉冲输出指令 17 3.3.2控制原理的实现 18 4 系统的软件设计 19 4.1S7-200 PLC编程的基本概念 19 4.2S7-200 PLC的编程指令 20 4.2.1基本逻辑指令 20 4.2.2基本功能指令 21 4.2.3中断指令和高速计数器指令 22 4.3STEP 7-Micro/MIN V4.0编程软件简介 25 4.3.1编程软件项目的组成 25 4.3.2程序的编写与传送 26 5 实验结果分析 27 5.1控制系统设计概述 27 5.2.1控制系统的电源设计 27 5.2.2控制系统功率驱动电路的设计 28 6 结论 30 6.1调速控制系统软件概述 30 6.2控制系统功率驱动软件 33 6.2.1功率驱动软件编程思想 33 6.2.2功率驱动软件的流程图 34 6.2.3功率驱动软件程序编写 35 6.3控制系统测速软件 38 6.3.1系统测速软件编程思想 38 6.3.2控制系统测速软件流程图 40 6.3.3控制系统测速软件编程 41 6.4控制系统扫描显示软件 43 6.4.1扫描显示软件编程思想 43 6.4.2扫描显示软件流程图 43 6.4.3扫描显示软件程序编写 45 7 48 7.1本次设计实验结果及分析 48 7.2本控制系统特点 49 1 设计内容及要求 1.1 设计目的 本设计是针对电机对象， 由上位机给定分程系数，用西门子 S7-200可编程控制器的原理编程，特别是光电编码器脉冲数的读取和PID算法程序的编制。其中，使用KINGVIEW 监控组态软件编写上位机监控程序，完成显示控制流程，实时曲线，结构框图，历史曲线，报表打印等功能。 1.2 设计内容 设计一个直流电机转速控制系统，其主要内容为： 1.熟悉可编程控制器和实验设备。 2.掌握西门子S7-200-CPU224的性能，熟悉编程环境。 3.掌握建立计算机控制技术系统的方法，按系统要求组成系统，进行调试以满足给定指标。 4.绘制系统结构图，提供程序梯形图。 利用西门子PLC设计电机转速的控制系统，编写程序，实现单闭环控制系统，实现如下工程： 实现启动过程准时间最优，静态调速无静差 在CAD上画出系统的硬件控制原理图 要求电机完成启动、停车、加减速控制 在计算机上用组态王模拟实验现场流程图，并进行参数设定。 1.3 设计原理 利用小型过程控制装置结合计算机控制技术，在组态软件下编程并通过调整和改进控制算法，从而实现单闭环控制系统设计要求。通过利用调节器的工程整定方法，最后得到一组能稳定、准确、快速的达到控制要求的PID参数。 通过本设计掌握分程控制系统的基本概念，了解分程控制系统的组成结构。掌握分程控制系统的特点、分程控制系统的设计思想。掌握分程控制参数整定方法，熟悉PID参数对控制系统质量指标的影响，用计算机进行PID参数的调整和自动控制的投运。 2 系统的总体设计 2.1试验系统简介 2.1.1直流电动机概述 直流电动机是指通过直流电流而产生机械运动的电动机。 在工业生产中，常需要利用电动机的轴上转矩拖动生产机械，对产品进行加工。根据工艺要求，生产机械需要各种不同的速度，因而要求电动机能够在所需要的范围内进行进度调节。和交流电动机比较，直流电动机具有更好的调速性能，不但调速范围广，且易于平滑调节；起、制动转矩大，易于快速起、停车；易于控制， 因而直接流电动机被广泛应用于深调速和高精度，特别是快速可逆电力拖动系统中。例如，用来作为轧钢机、金属切削机床等生产机械的拖动电动机。电子技术的发展和现代控制理论的应用，使直流电机拖动系统更能适应高精度、高指标的生产机械的要求。此外，小容量直流电机大多在自动控制系统中以伺服电动机、测速发电机等形式作为测量、执行元件使用。 半导体技术的发展，促使直流电机也有所发展，同时也扩大了直流电机的应用范围。但是，和交流电动机比较，直流电动机有结构较复杂、制造成本较高、维修较为困难等缺点，出而直流电功机的应用也受到一定的限制。 目前，虽然由晶