王嘯東

（南京鐵道職業(yè)技術(shù)學院（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，對電機速度控制的要求也越來越高，一般需進行閉環(huán)控制。交流電機調(diào)速的方法很多，調(diào)壓、串級、滑差、變頻等方式都不同程度地應用于各種工控領(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、高性價比且編程簡單，在諸多領(lǐng)域得到了越來越廣泛地應用，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)，重點介紹了基于PLC RS－485通信技術(shù)的閉環(huán)調(diào)速的應用方法。

2 系統(tǒng)組成及原理

交流電機速度閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成框圖見圖 1，整個系統(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)動交流電機，從而達到調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的目的。由于PLC與變頻器之間沒有采用D/A進行轉(zhuǎn)換，而是采用了RS－485進行數(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)工藝對設(shè)備自動化的要求越來越高，通信功能已成為現(xiàn)代變頻器一種“標準配置”。采用通信的好處主要有以下幾點：簡化了硬件；提高了信號的傳輸精度；維護工作量??；能與高層網(wǎng)絡方便地交換信息，從而實現(xiàn)工廠的高度自動化。整個系統(tǒng)中PLC和變頻器、上位機均通過RS－485進行串行通訊。要實現(xiàn)PLC對變頻器的通信控制，必須對PLC進行編程；通過程序?qū)崿F(xiàn)PLC對變頻器的各種運行控制和數(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

為提高整個系統(tǒng)的控制精度，減少干擾信號對系統(tǒng)的影響，采取了硬件濾波和軟件濾波措施，一方面對測速發(fā)電機的信號采用了RC濾波電路進行濾波。另一方面在設(shè)計程序時編制了一個算術(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)計中應注意的問題

在變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計中應注意以下3點：

（1）變頻器、PLC、接觸器等可安裝在一臺控制柜內(nèi)，可就地或遠程控操作，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，建立人機界面的監(jiān)控系統(tǒng)等。

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

（3）電機在變頻或工頻供電方式下切換時，須保證各接觸器閉合和斷開順序以及足夠的延時，以防止電機繞組產(chǎn)生的感應電動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通信方式實現(xiàn)電動機閉環(huán)調(diào)速的實現(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)計過程中大力推廣應用。

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

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