西門子PLC控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速

1、西門子PLC控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速    利用西門子PLC輸出的模擬量、伺服控制器完成了對(duì)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速精準(zhǔn)的控制。提高了系統(tǒng)控制的可靠性和精確度。滿足了工業(yè)現(xiàn)場的需要。   1.引言伺服電機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中用作執(zhí)行元件，它將接收到的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為軸的角位移或角速度輸出。通常的控制方式有三種：通訊方式，利用RS232或RS485方式與上位機(jī)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)控制；模擬量控制方式，利用模擬量的大小和極性來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向；差分信號(hào)控制方式，利用差分信號(hào)的頻率來控制電機(jī)速度。簡單、方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速的精確控制是工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)期望目標(biāo)，

2、本文主要研究如何利用PLC輸出的模擬量實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)的速度較為精準(zhǔn)的控制。2.控制系統(tǒng)電路控制裝置選用西門子S7-200系列PLC CPU224XPCN，這種型號(hào)的PLC除了帶有輸入輸出點(diǎn)外。還有1個(gè)模擬量輸入點(diǎn)和1個(gè)模擬量輸出點(diǎn)，這一型號(hào)PLC所具有的模擬量模塊，能夠滿足控制伺服電機(jī)的需要。觸摸屏選用西門子觸摸屏，型號(hào)為TP177B。具體控制方案如圖l所示，觸摸屏是人機(jī)對(duì)話接口，最初的指令信息要從這里輸入。輸入的信息通過通訊端口傳送到PLC。經(jīng)運(yùn)算后，PLC輸出模擬量，并連接到伺服控制器的模擬量輸入端口。伺服控制器對(duì)接收到的模擬量進(jìn)行內(nèi)部運(yùn)算，而后驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)達(dá)到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。伺服電機(jī)通過測速

3、元件將轉(zhuǎn)速信息反饋到伺服控制器，形成閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的效果。     圖1   控制方案         方案中的伺服電機(jī)，設(shè)計(jì)工作轉(zhuǎn)速范圍為5006000RPM，精度要求為±3RPM。3.控制過程在觸摸屏中設(shè)置一個(gè)對(duì)話框，可輸入4位數(shù)值，然后將此對(duì)話框中的數(shù)據(jù)屬性設(shè)置成對(duì)應(yīng)PLC中的整形變量數(shù)據(jù)(如VW310)。目的是當(dāng)在對(duì)話框中輸人數(shù)值后，電機(jī)就能夠達(dá)到與該數(shù)值相同的速度。PLC輸出的模擬量是010V，對(duì)應(yīng)的整形數(shù)據(jù)是0320

4、00；而伺服電機(jī)的輸入模擬量是0l0V。對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速是0-6500 RPM。由于這些數(shù)值都是理論上的，并且最終希望得到的還是輸入值對(duì)應(yīng)上轉(zhuǎn)速即可。因此，模擬量作為中間環(huán)節(jié)僅做參考。需要重點(diǎn)考慮的還是輸入值、整形數(shù)據(jù)和實(shí)際轉(zhuǎn)速。經(jīng)過直接實(shí)測，測試數(shù)據(jù)如表1所示。    表1直接實(shí)測數(shù)值表                 輸入值      &#

5、160;      整形數(shù)值             實(shí)際轉(zhuǎn)速                     500          

6、   500             70                     2000             2000 &

7、#160;           360                     4000             4000     

8、;        750                     6000             6000        

9、60;    1145                 由表1可看出，輸入值和實(shí)際轉(zhuǎn)速相差甚遠(yuǎn)，而唯一的辦法是通過運(yùn)算將輸入值轉(zhuǎn)換成能對(duì)應(yīng)上實(shí)際轉(zhuǎn)速的整形數(shù)值。但是還要首先找到最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的數(shù)值。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示    表2   實(shí)測對(duì)應(yīng)數(shù)值表      

10、0;          整形數(shù)值             實(shí)際轉(zhuǎn)速                     2711      &

11、#160;      500                     30854             6000         

12、0;       PLC的模擬量輸出和伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速輸出都是線性的，可以根據(jù)表2的數(shù)據(jù)列出直線方程組，計(jì)算出輸入值和整形數(shù)值之間的關(guān)系。2711500×a+b30854600×a+b解得：a=5117；b=152設(shè)實(shí)際轉(zhuǎn)速為x，整形數(shù)值為y；那么關(guān)系方程為：y=5117×x+152通過PLC。實(shí)現(xiàn)則需妻用到數(shù)字運(yùn)算指令，具體如圖2所示圖2數(shù)字運(yùn)算指令實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)關(guān)系運(yùn)算后，將數(shù)據(jù)直接傳送到模擬量輸出口就完成了轉(zhuǎn)換工作(由于輸出口不接受雙字?jǐn)?shù)據(jù)；所以僅傳字?jǐn)?shù)據(jù)，VB2232即可)。如圖3所示圖3模擬量輸出口傳送指

13、令這樣就基本上完成了從對(duì)話框輸入速度值，經(jīng)過PLC運(yùn)算后輸出模擬量。伺服控制器接收到模擬量驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速等于輸入速度值的過程。通過經(jīng)過實(shí)際檢驗(yàn)，測得輸入值、整形數(shù)值、實(shí)際轉(zhuǎn)速如表3。    表3運(yùn)算后的實(shí)測數(shù)值表                 輸入值           &

14、#160; 運(yùn)算后數(shù)值             實(shí)際轉(zhuǎn)速                     500             2711  

15、;           500                     1000             5269     

16、60;       999                     2000             10386         

17、    1998                     3000             15503             3

18、000                     4000             20620             4002