基于PLC控制的变频器调速系统(3)

第三章 硬件设计以及PLC编程

3.1 开环控制设计及PLC编程 3.1.1 硬件设计

在没有反馈信息的比较，通过直接给定控制信息的控制调速系统称之为开环调速系统。其控制思想的结构框图如下图所示：

速度给定 PLC（PID） 变频调速系统

开环控制的外部硬件连接图：

速度开环控制的结构控制图

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3.1.2 PLC软件编程

系统采用开环控制方式来控制电机的调速，根据PID控制的整体思想：

控制量输入 过程采样

故在编写程序的时候可以分为三部分：主程序、中断程序和子程序。 主程序： 主要是用来启动中断程序以及控制量的输入和输出。 中断程序：调用PID指令进行运算以及数据类型的转换。

子程序： 设置PID控制的参数 PID算法

PLC的PID控制器设计是以连续系统PID控制规律为基础，经采样将其数字化写成离散形式PID控制方程，再根据离散方程进行控制程序设计。典型的PID算法包括3项，比例项、积分项和微分项。即：输出＝比例项＋积分项＋微分项。计算机在周期性地采样并离散化后进行PID运算，算法如下：

Mn=Kc*（SPn-PVn）+Kc*（Ts/Ti）*（SPn-PVn）+Mx+Kc*（Td/Ts）*（PVn-1-PVn） 比例项Kc*（SPn-PVn）：能及时地产生与偏差（SPn-PVn）成正比的调节作用，比例系数Kc越大，比例调节作用越强，系统的静态稳定精度越高，但Kc过大会使系统的输出量振荡加剧，稳定性降低。

积分项Kc*（Ts/Ti）*（SPn-PVn）+Mx：与偏差有关，只要偏差不为0，PID

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PID控制运算 控制值输出 控制的输出就会因积分作用而不断变化，直到偏差消失，系统处于稳定状态，所以积分的作用是消除稳态误差，提高控制精度，但积分的动作较慢，给系统的动态稳定带来不良影响，很少单独使用。积分时间常数Ti增大，积分作用越强，消除稳态误差的速度减慢。

微分项Kc*（Td/Ts）*（PVn-1-PVn）：根据误差变化的速度（即误差的微分）进行调节，具有超前和预测的特点。微分时间常数Td增大时，超调量减少，动态性能得到改善，但Td过大，系统输出量在接近稳态时可能上升缓慢。

许多控制系统内，可能只需要P、I、D中的一种或两种控制类型。如可能只要求比例控制或比例与积分控制，通过设置参数可对回路进行控制类型进行选择。

内存变量分配表 1、程序地址分配

地址 VD12 VD300 说明 目标速度设定存放地址 当前实际速度存放地址 2、 PID指令回路表

地址 VD100 VD104 VD108 VD112 VD116 VD120 VD124 名称 过程变量（PVn） 给定值（SPn） 输出值（Mn） 增益（Kc） 采样时间（Ts） 采样时间（Ti） 微分时间（Td） 说明 必须在0.0~1.0之间 必须在0.0~1.0之间 必须在0.0~1.0之间 比例常数，可正可负 单位为s，必须是正数 单位为min，必须是正数 单位为min，必须是正数 以下为开环控制的ＰＬＣ程序：

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主程序

中断程序

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