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        基于LabVIEW的電機控制系統(tǒng)?

        2018-07-31 02:07:02張瑤瑤
        計算機與數(shù)字工程 2018年7期
        關鍵詞:工控機參數(shù)設置編碼器

        張瑤瑤 徐 寶

        (1.中國空空導彈研究院凱邁機電 洛陽 471003)(2.山東大學信息科學與工程學院 濟南 250100)(3.中央軍委后勤保障部工程兵科研三所 洛陽 471023)

        1 引言

        隨著虛擬儀器技術的發(fā)展,LabVIEW被廣泛應用于各種數(shù)據(jù)采集及實時控制系統(tǒng)[1]。Lab?VIEW用戶可以根據(jù)實際需要靈活定義儀器的功能,通過不同功能模塊的組合實現(xiàn)各種功能,使用過程中不必受限于儀器廠商提供的特定功能,從而可以自主開發(fā)新功能。同時,LabVIEW軟件硬件的局限性小,易與其他儀器設備實現(xiàn)互聯(lián)。為了實現(xiàn)電機試驗臺運行過程的數(shù)字化監(jiān)控,開發(fā)了電機控制系統(tǒng),該系統(tǒng)采用CAN通訊方式與變頻器交換數(shù)據(jù),抗干擾能力強,性能穩(wěn)定。

        2 系統(tǒng)構成

        2.1 系統(tǒng)硬件接口

        系統(tǒng)硬件由ABB ACS850變頻器、西門子電機、編碼器、研華工控機等組成,如圖1所示。

        圖1 控制系統(tǒng)結構

        系統(tǒng)采用ABB ACS850變頻器控制22kw西門子電機,實際轉速通過E6B2-CWZ6C編碼器采集,接線圖如圖2所示,其中A、B兩相分別需要接2k歐姆的上拉電阻,采集信號送入變頻器FEN-31模塊、變頻器接收到A、B兩相脈沖量處理成轉速信號,再通過CAN通訊送給工控機;NI8512CAN卡直接插在工控機接口上,工控機通過NI 8512CAN卡給變頻器發(fā)送控制字、轉速等,接收變頻器狀態(tài)字、實際轉速等。

        圖2 編碼器接線圖

        2.2 變頻器參數(shù)設置

        變頻器和電機連接好之后,先設置99組參數(shù)[2~7],完成電機辨識。

        編碼器參數(shù)根據(jù)所選用編碼器的型號來設置,本系統(tǒng)編碼器有關參數(shù)設置如表1所示。

        表1 編碼器設置參數(shù)

        為了增加CAN通訊的可靠性,CAN通訊電纜采用雙絞屏蔽電纜,總線網(wǎng)絡的兩個端點各加上120Ω電阻。

        正確實現(xiàn)工控機與變頻器之間的通訊[8~9],必須將工控機CAN卡和變頻器對應的參數(shù)設置一致,如波特率、ID等,變頻器的CAN參數(shù)設置方式如表2所示。

        表2 CAN通訊設置參數(shù)

        系統(tǒng)選用NI 8512 CAN卡,運用NI Database Editor來管理CAN總線的幀格式,配置基本的網(wǎng)絡;定義總線中的框架和數(shù)據(jù)交換。CAN卡與ACS850所設置的波特率、接收發(fā)送數(shù)據(jù)的ID要一致,在Database Editor軟件中,波特率對應設成1M,RPDO21 ID需設成十進制1025(十六進制401),RPDO21定義的數(shù)據(jù)格式由4個字組成,每個字占16位,分別定義為控制字、設定轉速、設定扭矩、轉矩限福。TPDO21的ID設成十進制897(十六進制381),其定義的數(shù)據(jù)格式也由4個字組成,每個字占16位,分別定義為狀態(tài)字、實際轉速、實際扭矩、電流。

        ACS850的相應參數(shù)和Database Editor分別設置成功后,就可以在CAN總線上進行數(shù)據(jù)交換了。

        3 軟件設計

        電機控制系統(tǒng)軟件采用模塊化的設計方法[10],如圖3所示界面中,能夠實時顯示轉速,并同時以數(shù)值和波形兩種方式進行實時顯示,當遇到超轉速報警時,會通過指示燈進行提醒,同時對數(shù)據(jù)進行保存。當按下STOP按鈕時,電機會立即停機。

        圖3 電機控制系統(tǒng)軟件主界面

        變頻器和NI CAN卡按照2.2節(jié)中的參數(shù)設置好之后,就可以通過程序來控制變頻器了,流程圖如圖4所示,初始化時需要按照Database Editor中的定義格式,通過XNET Create Session函數(shù)創(chuàng)建輸入、輸出會話,之后就可以讀寫CAN數(shù)據(jù)。通過LabVIEW程序中XNET Read函數(shù)讀取變頻器中的數(shù)據(jù),分別為狀態(tài)字、實際轉速等。

        通過XNET Write函數(shù)將控制字、設定轉速等發(fā)送給變頻器,通過變頻器控制電機運行,其中本次試驗發(fā)送起動命令時,控制字的命令為047F,變頻器停止命令為04FE。

        圖4 CAN通訊流程圖

        4 結果

        在恒轉速模式下,系統(tǒng)可穩(wěn)定控制轉速,控制精度為±2R/min。圖5和圖6所示的分別是在1500R/min和1800R/min恒轉速模式下,實際值與設定值的對比值。

        圖5 實際值與設定值對比值(設定轉速1500R/min)

        圖6 實際值與設定值對比值(設定轉速1800R/min)

        5 結語

        基于NI LabVIEW,開發(fā)了一套管理軟件,與變頻器、電機、編碼器、工控機一起構成了一套電機控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過CAN通訊方式一直控制變頻器工作在恒轉速模式,轉速控制精度在±2R/min。系統(tǒng)具有軟件硬件急停功能,硬件拍急?;蜍浖醇蓖?,電機停機。

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