随着电力电子技术以及控制技术的发展,交流变频调速在工业电机拖动领域得到了广泛应用;可编程控制器PLC作为替代继电器的新型控制装置,简单可靠,操作方便、通用灵活、体积小、使用寿命长且功能强大、容易使用、可靠性高,常常被用于现场数据采集和设备的控制;在此,本次设计就是基于S7-200PLC的USS通信方式的速度闭环定位控制。
将现在应用最广泛的PLC和变频器综合起来通过USS协议网络控制实现速度闭环定位控制。PLC根据输入端的控制信号及脉冲信号,经过程序运算后由通讯端口控制变频器运行设定的行程;电机运行到减速值后开始减速;电机运行到设定值后停止运行并锁定。因此,该系统必须具备以下三个主体部分:控制运算部分、执行和反馈部分。控制运算主要由PLC和变频器来完成;执行元件为变频器和电机;反馈部分主要为速度反馈。
S7-200 PLC通过USS协议网络控制Micro-Master MM420变频器,控制电动机的启动、制动停和定位控制,并能够通过PLC读取变频器参数、设置变频器参数。
1.系统设计的总体思路
系统主要由三个部分构成,即可编程逻辑控制器件PLC、变频器和电机。首先通过设置给定输入给PLC,再通过PLC控制变频器,再经由变频器来控制电机,随后将电机的转速反馈给PLC,经比较后输出给变频器从而实现无静差调速。构成闭环系统就要把速度信息反馈给输入。速度的测量可以通过光电编码器和PLC来实现。
速度采集:S7-200具有高速脉冲采集功能,采集频率可以达到30KHz,共有6个高速计数器(HSC0~HSC5)工作模式有12种。在固定时间间隔内采集脉冲差值,通过计算既可以获得电动机的当前转速。
例如:设采样周期为100ms即是每隔100ms采集脉冲一次,光电开关每转发出8个脉冲,那么就可以得到速度为:
其中Δm为采样周期内接受到的脉冲数。
转速n的单位为r /min.
闭环控制就是将速度信号反馈给PLC,再通过与给定量比较,输出给PID控制部分,从而调节速度使其能达到设定要求。具体如图1所示。
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