趙江穩(wěn)

(山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系，山西 太原 030009)

基于PAC Systems RX3i的多種電機(jī)轉(zhuǎn)速控制方法

趙江穩(wěn)

(山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系，山西 太原 030009)

針對(duì)系統(tǒng)不同的調(diào)速要求，介紹了基于PAC Systems RX3i的多種電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制方法。主要從系統(tǒng)的組成、調(diào)速的基本思路、調(diào)速的實(shí)現(xiàn)方法、模塊硬件的設(shè)置、梯形圖的編寫等展開論述。每種調(diào)速方法均在PAC Systems RX3i和MM440的聯(lián)合平臺(tái)上進(jìn)行了測(cè)試。對(duì)各種調(diào)速的優(yōu)缺點(diǎn)和注意事項(xiàng)及可能遇到的問題進(jìn)行了闡述說明，最后對(duì)整個(gè)調(diào)速的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了總結(jié)。

PAC Systems RX3i； 電機(jī)； 轉(zhuǎn)速控制

0 引言

PAC Systems RX3i(簡(jiǎn)稱RX3i)是美國(guó)通用電氣公司(GE)于2004年推出的一種新型可編程自動(dòng)化控制器。現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)中將PAC產(chǎn)生的運(yùn)算控制信號(hào)傳輸給變頻器，變頻器接收到該信號(hào)后驅(qū)動(dòng)異步交流電機(jī)來達(dá)到各種控制要求。本文通過對(duì)這一搭配的分析，建立了基于PAC Systems RX3i的多種不同電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的方法。

1 多種不同電機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)基本組成

本系統(tǒng)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(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)組成

2 調(diào)速的主要思路

變頻器MM440有模擬信號(hào)輸入功能，編程過程中將RX3i的內(nèi)部AO(模擬量輸出模塊)值0～50轉(zhuǎn)換成0～10 V電壓信號(hào)，變頻器將這個(gè)電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)為電機(jī)0轉(zhuǎn)速到額定轉(zhuǎn)速。AO通道線性轉(zhuǎn)換的設(shè)置如圖2所示。

3 多種不同電機(jī)轉(zhuǎn)速控制實(shí)現(xiàn)方法

3.1 分段調(diào)速

控制柜上的每個(gè)操作按鈕(開關(guān))代表一種速度給定，在接通情況下將設(shè)定的速度信息從PAC內(nèi)部傳輸?shù)紸O端口，AO端口利用圖2的轉(zhuǎn)換功能，在其端口輸出0 V～10 V的電壓信號(hào)。該調(diào)速方法能準(zhǔn)確達(dá)到系統(tǒng)所需要的轉(zhuǎn)速。分段調(diào)速的參考梯形圖如圖3所示。

圖2 AO通道線性轉(zhuǎn)換的設(shè)置圖

圖3 分段調(diào)速的參考梯形圖

其實(shí)變頻器本身就可以實(shí)現(xiàn)分段調(diào)速，但是有些項(xiàng)目需要采集、監(jiān)視這些給定(輸入)信號(hào)以此來產(chǎn)生報(bào)警或者作為其他控制信號(hào)，在此情況下利用上述分段調(diào)速是一種很好的選擇。

3.2 觸摸屏調(diào)速

分段調(diào)速只能實(shí)現(xiàn)已設(shè)定速度的幾種調(diào)速，對(duì)于速度分段較多的調(diào)速系統(tǒng)，則需要通過增加按鈕的方式來實(shí)現(xiàn)，這樣會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性、增加系統(tǒng)接線的復(fù)雜性和資金投入，同時(shí)分段調(diào)速無法實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。

GE公司的Quick Panel可以接收數(shù)字輸入，它將接收到的數(shù)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(nèi)(比如0～50)的任意數(shù)字，其效果相當(dāng)于分段調(diào)速中接通了某個(gè)開關(guān)。由于數(shù)字量的輸入是任意的，因此相對(duì)于分段調(diào)速而言，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)速的多樣性和速度的相對(duì)連續(xù)。觸摸屏數(shù)字輸入框設(shè)置如圖4上半部所示。當(dāng)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(shù)據(jù)，通過MOVE指令從PAC內(nèi)部直接傳輸?shù)紸O地址，同時(shí)具體的轉(zhuǎn)速值還可以顯示在觸摸屏上(如圖4的下半部分)。觸摸屏調(diào)速的參考梯形圖如圖5所示。

圖4 觸摸屏調(diào)速設(shè)置圖

圖5 觸摸屏調(diào)速的參考梯形圖

分段調(diào)速和觸摸屏調(diào)速均屬于不平滑的轉(zhuǎn)速控制，因此在控制過程中應(yīng)考慮速度差的影響，尤其是對(duì)于大功率、高壓電機(jī)的啟停控制。

3.3 AI-AO調(diào)速

在某些項(xiàng)目中需要完全平滑調(diào)速，這時(shí)可以用PAC Systems RX3i平臺(tái)中的模擬量輸入模塊的模擬量信號(hào)采集功能來實(shí)現(xiàn)。本文以滑動(dòng)變阻器為例，即由PAC的AI端子采集給定信號(hào)，將采集到的給定信

號(hào)(0 Ω～4 000 Ω的阻值)轉(zhuǎn)換成PAC內(nèi)部的數(shù)字(0～50，此處定義的是頻率值，讀者完全可以轉(zhuǎn)換成自己理解的數(shù)值)，經(jīng)過運(yùn)算后用AO輸出。AI通道線性轉(zhuǎn)換的設(shè)置如圖6所示。

圖6 AI通道線性轉(zhuǎn)換的設(shè)置圖

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

圖7 AI-AO調(diào)速梯形圖

有的項(xiàng)目中PAC內(nèi)部的AI信號(hào)和AO信號(hào)含義不同，比如AI的含義是頻率、而AO的含義是轉(zhuǎn)速。遇到這種情況，編程者應(yīng)注意工程量和計(jì)算量的轉(zhuǎn)換。

另外在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意通道和端口的組合應(yīng)用，例如在PAC Systems RX3i平臺(tái)AI模塊中，電流、電壓、電阻所用的每個(gè)采集點(diǎn)的通道和采集端口點(diǎn)不同，使用時(shí)尤其注意接線。

4 結(jié)束語

本文利用PAC Systems RX3i、Quick Panel、MM440、模擬信號(hào)采集(滑動(dòng)變阻器)、輸出等設(shè)備實(shí)現(xiàn)了幾種電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，同時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速亦可在Quick Panel上顯示，在PAC內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了對(duì)采集到的速度給定信號(hào)的判斷，使得整個(gè)系統(tǒng)可以真正做到無人工干預(yù)和調(diào)節(jié)的完全自動(dòng)化。數(shù)字量轉(zhuǎn)速控制方式能夠大大提高轉(zhuǎn)速控制的精確性，讀者可以利用此方法實(shí)現(xiàn)其他類型的PAC與變頻器組合完成對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制和調(diào)節(jié)。

[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(yīng)用[J].電工技術(shù),2011(8)：47-49，76.[2] 程彪，袁佑新，秦嶺，等.基于PLC控制的復(fù)卷機(jī)調(diào)速系統(tǒng)[J].電氣傳動(dòng)，2003(6)：46-48.

[3] 郁漢琪，王華任，許其清，等.可編程自動(dòng)化控制器(PAC)技術(shù)及應(yīng)用—基礎(chǔ)篇[M].北京：機(jī)械工業(yè)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(wěn)(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(jí)課題(JG2013019)