基于PLC通信方式的閉環(huán)調(diào)速控制

王嘯東

（南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院（蘇州校區(qū)），江蘇 蘇州 215137）

1 引言

隨著工業(yè)控制要求的不斷發(fā)展，對(duì)電機(jī)速度控制的要求也越來越高，一般需進(jìn)行閉環(huán)控制。交流電機(jī)調(diào)速的方法很多，調(diào)壓、串級(jí)、滑差、變頻等方式都不同程度地應(yīng)用于各種工控領(lǐng)域中。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，變頻器越來越多地被應(yīng)用于調(diào)速場合。PLC作為一種新型的工業(yè)控制裝置，以其高抗干擾能力、高可靠性、高性價(jià)比且編程簡單，在諸多領(lǐng)域得到了越來越廣泛地應(yīng)用，采用PLC與變頻器組合來構(gòu)成閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)則能達(dá)到理想的效果。本文介紹了由PLC、變頻器和編碼器組成的交流變頻閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，重點(diǎn)介紹了基于PLC RS－485通信技術(shù)的閉環(huán)調(diào)速的應(yīng)用方法。

2 系統(tǒng)組成及原理

交流電機(jī)速度閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成框圖見圖 1，整個(gè)系統(tǒng)由PLC、A/D模塊、變頻器（具有RS－485通信功能）、485通訊模塊、交流電機(jī)和旋轉(zhuǎn)編碼器組成。其工作原理為給定的速度與經(jīng)由PLC的A/D反饋回來的實(shí)際速度相減產(chǎn)生誤差，經(jīng)過PLC的比例積分得到控制量，再由RS－485接口輸出到變頻器以驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。由于PLC與變頻器之間沒有采用D/A進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而是采用了RS－485進(jìn)行數(shù)字通信，有效的提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。

圖1 系統(tǒng)組成框圖

3 PLC與變頻器通訊控制

隨著生產(chǎn)工藝對(duì)設(shè)備自動(dòng)化的要求越來越高，通信功能已成為現(xiàn)代變頻器一種“標(biāo)準(zhǔn)配置”。采用通信的好處主要有以下幾點(diǎn)：簡化了硬件；提高了信號(hào)的傳輸精度；維護(hù)工作量?。荒芘c高層網(wǎng)絡(luò)方便地交換信息，從而實(shí)現(xiàn)工廠的高度自動(dòng)化。整個(gè)系統(tǒng)中PLC和變頻器、上位機(jī)均通過RS－485進(jìn)行串行通訊。要實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)變頻器的通信控制，必須對(duì)PLC進(jìn)行編程；通過程序?qū)崿F(xiàn)PLC對(duì)變頻器的各種運(yùn)行控制和數(shù)據(jù)的采集，通信格式，見表1。

4 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

為提高整個(gè)系統(tǒng)的控制精度，減少干擾信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的影響，采取了硬件濾波和軟件濾波措施，一方面對(duì)測速發(fā)電機(jī)的信號(hào)采用了RC濾波電路進(jìn)行濾波。另一方面在設(shè)計(jì)程序時(shí)編制了一個(gè)算術(shù)平均濾波子程序，取得了較明顯的效果。

表1 通信格式

5 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

在變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下3點(diǎn)：

（1）變頻器、PLC、接觸器等可安裝在一臺(tái)控制柜內(nèi)，可就地或遠(yuǎn)程控操作，方式簡單靈活。若生產(chǎn)需要，本系統(tǒng)也可方便接入DCS或上位機(jī)，建立人機(jī)界面的監(jiān)控系統(tǒng)等。

（2）用PLC組成閉環(huán)自控系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)的過程中，為防止PLC的掃描周期的影響，PLC運(yùn)算應(yīng)采用定時(shí)中斷的方式，定時(shí)中斷的時(shí)間周期可根據(jù)系統(tǒng)的調(diào)速指標(biāo)和控制精度來設(shè)定，同時(shí)還需考慮系統(tǒng)在加給定到系統(tǒng)運(yùn)行輸出的時(shí)間延遲。

（3）電機(jī)在變頻或工頻供電方式下切換時(shí)，須保證各接觸器閉合和斷開順序以及足夠的延時(shí)，以防止電機(jī)繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢加載到變頻器的輸出逆變橋上，造成損壞。

6 結(jié)束語

本文介紹了一種用基于PLC通信方式實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)閉環(huán)調(diào)速的實(shí)現(xiàn)方法。該變頻閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，配置靈活，其穩(wěn)態(tài)性能滿足高性能要求的生產(chǎn)場合，值得在設(shè)計(jì)過程中大力推廣應(yīng)用。

1 何書森.實(shí)用數(shù)字電路原理與設(shè)計(jì)［M］.福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2002.

2 于海生.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1999.