论文研究-基于LabVIEW和PLC的改进PID精密机械加工 .pdf

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基于LabVIEW和PLC的改进PID精密机械加工,皮柳杨,陈希有,PLC(Programmable Logic Controller)是当今工控领域主流控制设备,通过它控制电机调速的信号发生装置-通用变频器。LabVIEW不仅功能强大,界��
国科技论文在线 相异步电动机电磁转矩为 为极对数,为转差率,为定子电阻,为转子电阻,。为定子漏电抗, 为转子漏电抗 当改变供电电源频率时,同步转速 与频率成正比变化,电动机的转速 也随之变化,如连续改变电源频率,就能平滑的调节异步电机的转速。变频分为基频以 啁速和基频以上调速,基频以下调速是恒磁通调速或恒转矩调速。基频以上调速,由于电源 电压不能高于电动机的额定电压,所以调速时保持额定电压不变,随着的升高,主磁 通φ成反比的降低,类似直流电机的弱磁调速的方法。 而空间矢量控制则需要高速以及很强大的计算功能,而且对电机参数要求比较苛刻,因 为电机在运行中各项参数都在发生变化,所以常采用参数辨识的方法诚少误差。变频调速则 需要通用变频器,编程和操作相对简单,更适合工业控制。 本文采用的变频器是普传 通用变频器,额定功率为 额定电压 。变频器从结构上分为两和,交交型和交直交型,所以一般变频器都包括整流器,逆 变器,中间直流环节,控制电路(运算电路,检测电路,控制信号输入输出电路和驱动电路 等构成)。本系统的变频器参数设置见表 表变频器参数设定 功能键 参数 模拟输入设定频率 键盘端 控制 变頻器输出最大频率 输入最小电压 输入最人电压 最小输入频率 最大输入频率 改进式调节 模块的开发使只有闭环控制功能,即一个只有控制能力的可用于过 程控制。当控制过程中某个变量岀现偏差吋吋,控制算法会计算出止确的输山,并扣变 量保持在设定值上。算法一旦适应了工艺,就可以在工艺混乱的情况下依然保持设定值。 对于连续的算法 然而系统编程计算的时候一般是采用离散型的增量式算法,因为指令执行需要时 间,所以不管和高速数字信号处理器都是采用离散的算法。其中是采样时间, 总体来说采样时间越小,控制更精确,但是也不能过小,太小容易占用资源,也容易 国科技论文在线 产生的偏差较小,在运算的吋候易被舍掉,从而产生积分量化误差。以卜是离散算法: () 代换之后变为 调节器的参数直接影响到系统的性能。在高性能的调速系统中,冇时仅仅靠调整 参数难以冋时满足各项静动态性能的指标。基于此,衍生岀多种改进的算法,提高 系统的系能 本文中采用的采取没有微分作用,即 根据转速的偏差,采用不同的和 参数,即是一种改进的算法——分段算法。当偏差较大的时候,选择较大的和 参数,当偏差较小的时侯,过大的和参数又将导致输出电流的振荡,增加转速调 节器的负担,严重的时侯还将导致转速的振荡,所以这科算法可以根据不同的情况采用多套 和参数。分段算法可以解决跟随性和稳定性的矛盾。 下面是本系统采用的分段式调节器, 当输入偏差 运行结果如图。 波形图表 L曲¤人 120 10 启动 100200300400500569 时间/采样点 图分段调节器时的转速波形图 由上图可知,这种改进型调节器响应速度快,基本没有超调,稳定性高,与另常规 调节方法相比,总体性能更优。 国科技论文在线 机械加工图以及要求 本文中的系统能实现机械加工中的按照一定速度进,退,也能在自动和手动之间切换 由于采用的是闭环控制,所以不受负载的影响,可以完成不同的工序。而且经实验证明,本 系统的速度较为精确,能满灴工岦需求。使用夲系统的过程中,根据自己的需要,进行各项 设置。这里展示其中的个应用,实现四步自动连续加工,图是实验要达到具体要求。 25 150 转速 TmIn 100----- Os SON 第一轮循环 自动运 行启动 图机械加工图 实验操作步骙极为简单,设置各个时段的运行时间和运行速度,以及运行方向,点一下 自动运行”按钮,观察 中的转速图表,即图,可知己达控制期望要求。 波形图表 曲线0 120 停止 目动 200 400 60 800 1000 1200 1400 1600 1800 2011 时间/采样点 图机械加工转速波形图 人机界面设计 日趋流行,而用其作为工业控制的人札界面设计软件也是最近儿年才流行起 来的 是一种图形化编程语言,作为数据采集和仪器控制软件的标准应用」工业 界、学术界和研究性实验室。无数完美的科学和L程应用软件证明, 有助于在很 短的时间内解决多种问题,并亳无疑问的可以写出“传统的”代码。 国科技论文在线 其中 与采用的串∏通信方式,卜面介绍 中的串冂操作。调用 配置串凵”完成串凵参数的设置,包括串凵资源分配、波特率、数据位、停止位、 校验位和流控制等。使用“写入”发送数据,使用“读取”接收数据。在接收 数据之前需要使用“ ”查询当前串口接收缓冲区中的数据字节数, 如果“读取”要读取的字节数大于缓冲区中的数据字节数,“读取”操作将一 直等待,直至 或者缓冲区中的数据字节数达到要求的字节数。当然也可以分批读 取接收缓冲区的数据或者只从中读取一定字节的数据。串口使用结束后,用“关闭” 结束与 资源名称指定的串口之间的会话。 创建一个美观易用的用户界面,搭配是关键;如何把这些美观实用的控件合理地摆放在 用户界面上同样也是种学问,合理的布局可以达到整洁方使、赏心悦目的作用。为了编写 本系统的人机界面,就必颁按照以上规则编写了自定义控件,编写岀的控件必须符合⊥业习 惯,需要时则使用 处理后制作出的精美图片以作为素材。界面中需要制作一个能 随着程序运行而旋转的动态电机,而且能正反方向转动。总体上说,本系统的界面清晰美观, 通俗易懂,方便工作人员使用,可见图。 于比C与变频器的闭环P调速 变频器输出 电机」 反馈速度信号 些团4啊:15. in: o 加t.01.7610050 形表 日日 减加工老 设计的人机界面 结语 本系统中应用 作为上位机,作为控制单元,变频器作为交频装置,三相 异步电机作为负载,通过把它们组合起来,加上相应的控制方法,能应用于精密机械加工。 当然通过相应的编程,本系统的设计方法也能应用到其它场合。工业中更多的强调高效率 低成本以及安全稳定性,我们设计也要闱绕以上原则来构思。总而言之,工控技术是一门强 大而又实用的技术,对它的研究意义非常重大。 参考文献 马秀坤,史运涛,马学军 与数字调速系统的原及应用北京国防工业出版社 阳,胡军,熊伂可编程控制器原理应用与实例解析北京清华大学出版社, 乔毅,栾美艳,袁爱进等基于 和的数据通信的实现控制程 陈伯时电力拖动自动控制系统北京机减工业出版社 孙建忠,刘凤春电机与拖动北京机械工业出版社, 普传科技变频调速器 系列使用说明书 北京电子工业出版社

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