劉高君

（四川理工學(xué)院機械工程學(xué)院，四川自貢643000）

電機轉(zhuǎn)速測量裝置，是工業(yè)自動化設(shè)備的重要組成部分[1]。各種實驗環(huán)境也經(jīng)常用到電機測速裝置。根據(jù)現(xiàn)有的實驗條件，提出了利用PLC的高速脈沖輸入功能，來實現(xiàn)簡易電機測速的裝置。這樣既滿足了測速裝置的可靠性要求，也降低了系統(tǒng)的成本，是一種較為理想的方案。本文介紹利用霍爾傳感器作為檢測元件提供脈沖給PLC，由PLC計數(shù)并計算出電機轉(zhuǎn)速。

1 測速原理

霍爾轉(zhuǎn)速傳感器，是采用霍爾效應(yīng)原理（如圖1所示）測量轉(zhuǎn)速的。當(dāng)磁鋼體在霍爾元件的下方時，霍爾元件可以探到霍爾電勢；不在下方時，就無霍爾電勢[2]。當(dāng)鋁盤隨電機軸轉(zhuǎn)動時，霍爾傳感器就會產(chǎn)生隨鋁盤轉(zhuǎn)速成正比的脈沖，通過對脈沖的分析計算，就可測得電機轉(zhuǎn)速。

圖1 霍爾傳感器測速原理圖

假設(shè)一周安裝Z個磁片，電機轉(zhuǎn)速為n（r/min），計數(shù)N個脈沖檢測時間為t（s），則電機轉(zhuǎn)速為

n=60 N/Zt（r/min）

2 硬件結(jié)構(gòu)

（1）PLC輸入結(jié)構(gòu)。霍爾傳感器作為電機轉(zhuǎn)動過程的脈沖輸入元件，PLC（OMRON CP1H型，I/O刷新時間為0.01ms）高速脈沖輸入，并利用自帶時鐘信號計數(shù)脈沖數(shù)N和時間t，RS232接口板提供數(shù)據(jù)傳輸，PC機并利用OMRON的編程軟件CX-Programmer監(jiān)控功能進行數(shù)據(jù)讀取。

（2）PLC輸出顯示。PLC輸出顯示采用動態(tài)掃描法實現(xiàn)，外接4位8段數(shù)碼顯示管，逐位輸出相關(guān)進制位到各數(shù)顯管。

3 軟件設(shè)計

本系統(tǒng)為準(zhǔn)確測量霍爾傳感器的輸入脈沖，快速計算出電機轉(zhuǎn)速，主要包括下面3個大流程：計數(shù)初始化，脈沖記數(shù)，數(shù)據(jù)運算存儲（如圖2所示）。

圖2 電機測速程序流程

圖3 PLC語句表

OMRON CP1H型PLC的輸入端頻率，由刷新時間決定，任何輸入端，都可作為高速計數(shù)脈沖輸入。輸出采用動態(tài)掃描法逐位顯示，由于PLC的運行周期為ms級，觀察數(shù)碼顯示管無任何抖動。根據(jù)PLC編程要求，編寫如下程序，由于OMRON的梯形圖寫法所占篇幅太大，本文只列出對應(yīng)于PLC梯形圖程序的語句表。如圖3所示為計算電機轉(zhuǎn)速的相關(guān)語句，數(shù)碼顯示程序可使用7段數(shù)碼管解碼指令SDEC輸出到相應(yīng)輸出端即可，本文不再列出程序。

4 結(jié)果分析

本系統(tǒng)記錄間隔時間t內(nèi)的霍爾傳感器輸入PLC脈沖的平均值，其速度計算僅是電機運轉(zhuǎn)的時間t內(nèi)的平均轉(zhuǎn)速，并不是瞬時轉(zhuǎn)速，并隨霍爾傳感器的安裝位置誤差而存在計算誤差。但本裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，在條件有限的情況下，非常實用。本裝置也可作為其他設(shè)備轉(zhuǎn)速測量的簡易裝置，有廣泛的應(yīng)用價值。

[1]周秀君，鄧榆林.基于PLC的高可靠性電機測速系統(tǒng)設(shè)計[J].微電機，2008，(6)：62-63.

[2]王福安.東風(fēng)4型機車測速電機改用霍爾傳感器的探討[J].內(nèi)燃機車，1998，(6)：34-36.

[3]盧慶林.數(shù)字動態(tài)掃描顯示電路的實現(xiàn)[J].電子技術(shù)，2006，（10）：68-72.