基于PAC Systems RX3i的多種電機轉速控制方法

趙江穩

(山西工程職業技術學院 電氣工程系，山西 太原 030009)

基于PAC Systems RX3i的多種電機轉速控制方法

趙江穩

(山西工程職業技術學院 電氣工程系，山西 太原 030009)

針對系統不同的調速要求，介紹了基于PAC Systems RX3i的多種電機轉速的控制方法。主要從系統的組成、調速的基本思路、調速的實現方法、模塊硬件的設置、梯形圖的編寫等展開論述。每種調速方法均在PAC Systems RX3i和MM440的聯合平臺上進行了測試。對各種調速的優缺點和注意事項及可能遇到的問題進行了闡述說明，最后對整個調速的設計過程進行了總結。

PAC Systems RX3i； 電機； 轉速控制

0 引言

PAC Systems RX3i(簡稱RX3i)是美國通用電氣公司(GE)于2004年推出的一種新型可編程自動化控制器?，F代自動化系統中將PAC產生的運算控制信號傳輸給變頻器，變頻器接收到該信號后驅動異步交流電機來達到各種控制要求。本文通過對這一搭配的分析，建立了基于PAC Systems RX3i的多種不同電機轉速控制的方法。

1 多種不同電機轉速控制系統基本組成

本系統主要由PAC Systems RX3i、Quick Panel(GE公司的一種觸摸屏)、西門子變頻器MM440組成，如圖1所示。

圖1 多種不同電機轉速控制系統組成

2 調速的主要思路

變頻器MM440有模擬信號輸入功能，編程過程中將RX3i的內部AO(模擬量輸出模塊)值0～50轉換成0～10 V電壓信號，變頻器將這個電壓信號對應為電機0轉速到額定轉速。AO通道線性轉換的設置如圖2所示。

3 多種不同電機轉速控制實現方法

3.1 分段調速

控制柜上的每個操作按鈕(開關)代表一種速度給定，在接通情況下將設定的速度信息從PAC內部傳輸到AO端口，AO端口利用圖2的轉換功能，在其端口輸出0 V～10 V的電壓信號。該調速方法能準確達到系統所需要的轉速。分段調速的參考梯形圖如圖3所示。

圖2 AO通道線性轉換的設置圖

圖3 分段調速的參考梯形圖

其實變頻器本身就可以實現分段調速，但是有些項目需要采集、監視這些給定(輸入)信號以此來產生報警或者作為其他控制信號，在此情況下利用上述分段調速是一種很好的選擇。

3.2 觸摸屏調速

分段調速只能實現已設定速度的幾種調速，對于速度分段較多的調速系統，則需要通過增加按鈕的方式來實現，這樣會降低系統的可靠性、增加系統接線的復雜性和資金投入，同時分段調速無法實現平滑調速。

GE公司的Quick Panel可以接收數字輸入，它將接收到的數字信息傳輸給PAC Systems RX3i，用戶只需在觸摸屏上輸入限定范圍內(比如0～50)的任意數字，其效果相當于分段調速中接通了某個開關。由于數字量的輸入是任意的，因此相對于分段調速而言，該方法能夠實現調速的多樣性和速度的相對連續。觸摸屏數字輸入框設置如圖4上半部所示。當觸摸屏程序和PAC程序下載完成后，在觸摸屏上輸入所需要的數據，通過MOVE指令從PAC內部直接傳輸到AO地址，同時具體的轉速值還可以顯示在觸摸屏上(如圖4的下半部分)。觸摸屏調速的參考梯形圖如圖5所示。

圖4 觸摸屏調速設置圖

圖5 觸摸屏調速的參考梯形圖

分段調速和觸摸屏調速均屬于不平滑的轉速控制，因此在控制過程中應考慮速度差的影響，尤其是對于大功率、高壓電機的啟?？刂啤?/p>

3.3 AI-AO調速

在某些項目中需要完全平滑調速，這時可以用PAC Systems RX3i平臺中的模擬量輸入模塊的模擬量信號采集功能來實現。本文以滑動變阻器為例，即由PAC的AI端子采集給定信號，將采集到的給定信

號(0 Ω～4 000 Ω的阻值)轉換成PAC內部的數字(0～50，此處定義的是頻率值，讀者完全可以轉換成自己理解的數值)，經過運算后用AO輸出。AI通道線性轉換的設置如圖6所示。

圖6 AI通道線性轉換的設置圖

AI-AO調速方式是一種平滑調速，速度可以是0到額定轉速的任意值。AI-AO調速的參考梯形圖如圖7所示。

圖7 AI-AO調速梯形圖

有的項目中PAC內部的AI信號和AO信號含義不同，比如AI的含義是頻率、而AO的含義是轉速。遇到這種情況，編程者應注意工程量和計算量的轉換。

另外在系統設計過程中應注意通道和端口的組合應用，例如在PAC Systems RX3i平臺AI模塊中，電流、電壓、電阻所用的每個采集點的通道和采集端口點不同，使用時尤其注意接線。

4 結束語

本文利用PAC Systems RX3i、Quick Panel、MM440、模擬信號采集(滑動變阻器)、輸出等設備實現了幾種電機轉速的控制，同時電機的轉速亦可在Quick Panel上顯示，在PAC內部實現了對采集到的速度給定信號的判斷，使得整個系統可以真正做到無人工干預和調節的完全自動化。數字量轉速控制方式能夠大大提高轉速控制的精確性，讀者可以利用此方法實現其他類型的PAC與變頻器組合完成對電機轉速的控制和調節。

[1] 劉彥良，李夏，付海濤.基于西門子PLC與MM440變頻器的多段速控制方法應用[J].電工技術,2011(8)：47-49，76.[2] 程彪，袁佑新，秦嶺，等.基于PLC控制的復卷機調速系統[J].電氣傳動，2003(6)：46-48.

[3] 郁漢琪，王華任，許其清，等.可編程自動化控制器(PAC)技術及應用—基礎篇[M].北京：機械工業出版社，2011.

Motor Speed Control Method Based on PAC Systems RX3i

ZHAO Jiang-wen

(Shanxi Engineering Vocational College, Taiyuan 030009, China)

According to the different requirements of control system, this article introduced the motor speed control methods based on PAC Systems RX3i, and put emphasis on the system composition, the basic ideas and realization method of speed control, the control module hardware settings, and the trapezoidal chart compilation. Each control method was tested in PAC Systems RX3i and MM440 platform. This article also described the problems may be encountered in the speed control, and summaried the design process of the speed control system.

PAC Systems RX3i; motor; speed control

1672- 6413(2015)06- 0135- 02

2015- 04- 15；

2015- 10- 19

趙江穩(1978-)，男，山西芮城人，講師，碩士，研究方向：電氣控制、PLC。

TP273

A

山西省教育廳2013年度省級課題(JG2013019)