1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上直流電機(jī)調(diào)速的PLC控制 背景： 使用直流電機(jī)有許多優(yōu)點(diǎn)如：電機(jī)調(diào)速經(jīng)濟(jì)，控制方便；機(jī)械特性較硬，穩(wěn)定性較好；PLC電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制可以完成了液位控制、直流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)控制組態(tài)圖，使得操作人員通過計(jì)算機(jī)屏幕對現(xiàn)場的運(yùn)行情況一目了然。用戶可以通過組態(tài)圖隨時(shí)了解、觀察并掌握整個(gè)控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，必要時(shí)還可以通過界面向控制系統(tǒng)發(fā)出故障報(bào)警，進(jìn)行人工干預(yù)。 一、硬件 輸入輸出接口電路實(shí)際上是PLC與被控對象間傳遞輸入輸出信號的接口部件。輸入輸出接口電路要有良好的電隔離和濾波作用。 1.輸入接口電路 輸入輸出信號分為開關(guān)量、模擬量及數(shù)字量。可編程控制器的一個(gè)重要特點(diǎn)就是所有的輸入

2、輸出信號全部經(jīng)過了隔離，無論任何形式的輸入輸出最終都是經(jīng)過光電偶合口或繼電器將信號傳入/送出PLC。由于生產(chǎn)過程中使用的各種開關(guān)、按鈕、傳感器等輸入器件直接接到PLC輸入接口電路上，為防止由于觸點(diǎn)抖動(dòng)或干擾脈沖引起錯(cuò)誤的輸入信號，輸入接口電路必須有很強(qiáng)的抗干擾能力1。 2.輸出接口電路 根據(jù)驅(qū)動(dòng)負(fù)載元件不同可將輸出接口電路分為三種形式：一種是繼電器輸出型，CPU接通繼電器的線圈，繼而吸合觸點(diǎn)，而觸點(diǎn)與外線路構(gòu)成回路；另一種是晶體管輸出，它是通過光偶合使開關(guān)晶體管通斷以控制外電路；再一種就是可控硅輸出型，這里的可控硅是采用光觸發(fā)型的。 二、軟件 第一部分為系統(tǒng)監(jiān)控程序。它是每一個(gè)可編程控制器成品

3、必須包括的部分，是由可編程控制器的制造者編制的，用于控制可編程控制器本身的運(yùn)行。另一部分為用戶程序。它是由可編程控制器的使用者編制的，用于控制被控裝置的運(yùn)行。這里主要介紹監(jiān)控程序。 系統(tǒng)管理程序是監(jiān)控程序中最重要的部分，整個(gè)可編程控制器的運(yùn)行都由它主管。管理程序又分為三個(gè)部分： 第一部分是運(yùn)行管理，控制可編程控制器何時(shí)輸入、何時(shí)輸出、何時(shí)自檢等等，進(jìn)行時(shí)間上的分配管理。第二部分進(jìn)行存儲空間的管理，即生成用戶環(huán)境，由它規(guī)定各種參數(shù)、程序的存放地址，將用戶使用的數(shù)據(jù)參數(shù)存儲地址轉(zhuǎn)化為實(shí)際的數(shù)據(jù)格式及物理存放地址。第三部分是系統(tǒng)自檢程序。它包括各種系統(tǒng)出錯(cuò)檢驗(yàn)、用戶程序語法檢驗(yàn)、句法檢驗(yàn)等。在系統(tǒng)管

4、理程序的控制下，整個(gè)可編程控制器就能按部就斑的正確工作了2。 三、直流電動(dòng)機(jī) 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能很好，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，特別是調(diào)速性能為交流電動(dòng)機(jī)所不及。因此，在對電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能和起動(dòng)性能要求較高的生產(chǎn)機(jī)械上，大都使用直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)。 （一） PWM控制技術(shù) PWM（Pulse Width Modulation）控制就是對脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，即通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要的波形。保持開關(guān)周期T不變，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間T 對脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。PWM控制技術(shù)在晶閘管時(shí)代就已經(jīng)產(chǎn)生，但是最初為了使晶閘管通斷要付出很大的代價(jià)，因而難以得到廣泛應(yīng)用。 PWM的基本原理

5、是用改變電機(jī)電樞（定子）電壓的接通和斷開的時(shí)間比（占空比）來控制電機(jī)的速度，在脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電機(jī)通電時(shí)，其速度增加；電機(jī)斷電時(shí)，其速度減低。只要按照一定的規(guī)律改變通、斷電的時(shí)間，即可使電機(jī)的速度達(dá)到并保持一穩(wěn)定值3。 （二）PWM脈寬調(diào)制輸出 為了簡化位控應(yīng)用程序的編程，STEP7-M/WIN中提供了位控編程向?qū)В梢詭椭脩粼趲追昼妰?nèi)完成全部PTO、PWM的編程任務(wù)。 PWM可以用來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速從停止到目標(biāo)速度的變化，也可以用來控制閥從關(guān)到開的位置變化。 PWM的配置非常簡單，只需要在向?qū)е羞x中配置PWM并定義其周期時(shí)間單位即可。 （三）直流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)控制 （1）系統(tǒng)的組成 設(shè)定值：0-

6、10V連續(xù)變化的電壓模擬量； PWM：電動(dòng)機(jī)輸入電壓的占空比； DIR：電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制信號。 PLS：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的測量 （2）系統(tǒng)的特點(diǎn) 直流電機(jī)采用了PWM脈寬調(diào)制的方法對轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào)的功能。PWM脈沖是通過編程，由PLC輸出口Q0.0或Q0.1來輸出完成的，通過外加的驅(qū)動(dòng)電路來直接控制直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。DIR信號控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，為0時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，為1時(shí)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)圓盤的旁邊安裝了一個(gè)對射式的光電傳感器，圓盤被黑條分成了20等份，這樣，根據(jù)光電傳感器在圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí)接收到的脈沖信號就可以計(jì)算出圓盤旋轉(zhuǎn)的角度了。 （四）電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制 要求：在電機(jī)正向旋

7、轉(zhuǎn)的時(shí)候，按下正反轉(zhuǎn)開關(guān)，電機(jī)先停止3秒鐘后開始反方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)彈起正反轉(zhuǎn)開關(guān)后，電機(jī)也先停止3秒鐘后再改變方向運(yùn)轉(zhuǎn)。PWM周期在1002000之間選擇，占空比為50%。 表1-1 I/O分配 （五）電動(dòng)機(jī)的的模擬量開環(huán)轉(zhuǎn)速控制 設(shè)定值為模擬量輸入，用輸入的0-10V對應(yīng)PWM脈沖的占空比0-100%，來控制輸出給電動(dòng)機(jī)的電壓變化，以達(dá)到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速模擬量開環(huán)控制的目的。 表1-2 I/O分配 直流電動(dòng)機(jī)的PID閉環(huán)控制，設(shè)定值為模擬量輸入，用輸入的0-10V對應(yīng)PWM脈沖的占空比0-100%，以光電計(jì)數(shù)器PLS輸入作為反饋信號，進(jìn)行PID運(yùn)算，來控制輸出給電動(dòng)機(jī)電壓的變化，以達(dá)到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速模擬量閉環(huán)控制的目的。反應(yīng)根據(jù)采樣時(shí)間會(huì)有一定延遲。 參考文獻(xiàn)： 1 耿文學(xué)編著. 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)手冊M.北