工业电子中的基于PLC的异步电动机综合控制系统设计
需积分: 9 152 浏览量
2020-11-08
19:25:09
上传
评论
收藏 203KB PDF 举报
工业电子中的基于工业电子中的基于PLC的异步电动机综合控制系统设计的异步电动机综合控制系统设计
摘要：本文设计了一种基于PLC的异步电动机调速与定位综合控制系统,应用模糊-PI复合控制算法实现了异步电
动机的速度控制,应用比例因子自调整模糊控制算法实现了异步电动机的位置控制。该系统集异步电动机速度控
制和位置控制为一体,达到了一定的控制精度。 1 引言 随着变频调速技术的不断发展，交流传动系统的
性能突飞猛进。交流异步电动机以其低廉的造价、坚 固的结构得到了越来越广泛的应用。在交流传动的许多应
用场合中，均对电机的调速性能和定位性能提出 了较高的要求。例如在加工设备和机床的主轴伺服系统中，主
轴应兼备速度和位置控制的功能；在住宅小 区和高层建筑的恒压供水系统中，要求电机有较高的调速性能
摘要：本文设计了一种基于PLC的异步电动机调速与定位综合控制系统,应用模糊-PI复合控制算法实现了异步电动机的速
度控制,应用比例因子自调整模糊控制算法实现了异步电动机的位置控制。该系统集异步电动机速度控制和位置控制为一体,达
到了一定的控制精度。
1 引言
随着变频调速技术的不断发展，交流传动系统的性能突飞猛进。交流异步电动机以其低廉的造价、坚 固的结构得到了越
来越广泛的应用。在交流传动的许多应用场合中，均对电机的调速性能和定位性能提出 了较高的要求。例如在加工设备和机
床的主轴伺服系统中，主轴应兼备速度和位置控制的功能；在住宅小 区和高层建筑的恒压供水系统中，要求电机有较高的调
速性能；在炼钢转炉的准确定位、堆垛机械的位置 控制系统中，要求电机有精确的定位功能。在上述应用场合中，异步电动
机以其大功率、高性价比的独特 优势而占有一席之地，但同时其调速性能和定位性能却不甚完美，尚需完善。
本文提出了一种基于可编程控制器（PLC）硬件平台的异步电动机综合控制系统。该系统在没有增加 硬件投资的情况下
集异步电动机速度控制和位置控制为一体，应用模糊控制策略，达到了一定的控制精度。
2 硬件设计
异步电动机综合控制系统硬件如图1所示。图1中，上位计算机和PLC通过变频器对异步电动机进行速 度和位置控制。通
过旋转编码器的脉冲计数值可以获得异步电动机的速度和位置信息。脉冲计数由PLC完 成，并不断与上位机通讯，将计数值
传送给上位机。上位机根据PLC传送过来的脉冲计数值得到速度和位 置信息，根据不同的控制策略，得到输出控制量——速
度给定值，再传送给PLC，经过PLC的A/D转换模块， 将速度给定值的模拟量送到变频器的模拟控制端进行控制，形成闭环控
制。
在系统实验中，异步电动机采用YZA5*S 三相180W 异步电动机，额定电压380 伏，额定频率50Hz， 额定转速
1400r/min，额定电流0.66A；旋转编码器采用的是E6B2-CWZ6C 型三相旋转编码器，分辨率为 1000P/R（采用上下计数方式
可达4000P/R），额定电压5VDC-5%~24VDC+5%，集电极开路输出；变频器为西门子公司的MICRO MASTER440；PLC 采
用OMRON CQM1H。
在开环控制工况下，MICRO MASTER440 变频器可以通过BOP 板或者数字量输入端口接收启动、停 止、正反转等指令
控制电机运行方式，并通过BOP 板、模拟量输入端口和数字量输入端口三种方式接收 速度调节指令。此系统实现的是闭环控
制，因此由PLC 的开关量输出端口向变频器的数字量输入端口发布 电机运行方式的控制指令，同时由PLC A/D 转换模块的输
出端口向变频器的模拟量输入端口发布速度调节 指令。
CQM1H PLC 提供了一个RS232C 通讯口，用电缆将其与上位计算机串口相连，即可构成一个简单的 监控网络。上位计
算机实现监控功能，包括人机交互界面的显示、控制指令和参数的输入、复杂控制算法 的实现、实验结果曲线的显示、数据
的存储、打印等功能。上位机和PLC 之间的通讯采用CQM1H 所要 求的固定格式的通讯协议。
3 软件实现
3.1 通讯与监控功能的实现
为实现 PLC 与上位机之间的通讯功能，必须分别对PLC 和上位机进行设定。在CQM1H 中，需要对 系统存储区的相关字
节进行设定，确定串行通讯的波特率、起始位、数据位、停止位等通讯帧格式。如将 DM*6 设定为：波特率9600K、偶校验、
起始位1 位、位长7 位、停止位2 位等。 在上位计算机中，采用高级语言编写程序代码实现通讯和监控功能。这里采用 Visual
Basic 语言，该 软件易于上手，既具有Windows 所特有的优良性能和图形工作环境，又具有编程的简易性。在Visual Basic 中
评论0