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  • 同步电机plc控制器
    2020-11-10 19:19:00

    来源 | 工控帮

    专业自动化工程师学院,从简单到复杂,带领学员应用PLC,触摸屏,上位机,变频器,伺服驱动,控制电路,传感器和执行器,逐个完成应用案例, 在应用中快速掌握自动化应用技术,轻松成长成为合格的自动化工程师。

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    PLC作为一种工业控制计算机,具有模块化结构、配置灵活、高速的处理速度、精确的数据处理能力、PLC对步进电机也具有良好的控制能力,利用其高速脉冲输出功能或运动控制功能,即可实现对步进电机的控制。

    对于那些在运行过程中移动距离和速度均确定的具体设备,小编认为采用PLC通过步进电机驱动器来控制步进电机的运转是一种理想的技术方案。

    步进电机的特点:

    (1)步进电机的角位移与输入脉冲数严格成正比,电机运转一周后没有累积误差,具有良好的跟随性。

    (2)由步进电机与驱动器电路组成的开环数字控制系统,既非常简单、廉价,又非常可靠。同时,它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数字控制系统。

    (3)步进电机的动态响应快,易于启停、正反转及变速。

    (4)速度可在相当宽的范围内平滑调节,低速下仍能保证获得大转矩。

    (5)步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行,它不能直接使用交流电源和直流电源。

    步进电机能响应而不失步的最高步进频率称为“启动频率”;与此类似,“停止频率”是指系统控制信号突然关断,步进电机不冲过目标位置的最高步进频率。而电机的启动频率、停止频率和输出转矩都要和负载的转动惯量相适应。有了这些数据,就能有效地对步进电机进行变速控制。

    采用PLC控制步进电机,应根据下式计算系统的脉冲当量、脉冲频率上限和最大脉冲数量,进而选择PLC及其相应的功能模块。根据脉冲频率可以确定PLC高速脉冲输出时需要的频率,根据脉冲数量可以确定PLC的位宽。

    脉冲当量=(步进电机步距角×螺距)/(360×传动速比);

    脉冲频率上限=(移动速度×步进电机细分数)/脉冲当量;

    最大脉冲数量=(移动距离×步进电机细分数)/脉冲当量。

    PLC对步进电机的控制首先要确立坐标系,可以设为相对坐标系,也可以设为绝对坐标系。坐标系的设置在DM6629字中,00—03位对应脉冲输出0,04—07位对应脉冲输出1。设置为0时,为相对坐标系;设置为1时,为绝对坐标系。

    采用PLC通过步进驱动器来控制步进电机的运转,从而达到了PLC在步进电动控制中应用更加广泛。例如,在对单双轴运动的控制过程中,在控制面板上设定移动距离、速度和方向等参数。PLC读入这些设定值后,通过运算产生脉冲、方向信号,控制步进电动机驱动,达到对距离、速度、方向控制的目的。并通过实测证明系统运行结果具有可靠性、可行性、有效性。

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  • 步进电机控制PLC

    千次阅读 多人点赞 2021-03-11 20:15:22
    步进电机控制PLC) 目录 1、系统控制要求... 2 一、控制要求... 2 二、说明... 2 三、三相六拍步进电机简介... 3 2、设计方案及流程图... 4 一、设计基础... 4 二、设计方案... 4 三、流程图... 6 3. I/...

    步进电机控制(PLC)

    目录

    1、系统控制要求... 2

    一、控制要求... 2

    二、说明... 2

    三、三相六拍步进电机简介... 3

    2、设计方案及流程图... 4

    一、设计基础... 4

    二、设计方案... 4

    三、流程图... 6

    3. I/O分配表... 7

    4.外部接线图... 7

    6.梯形图... 8

    7.系统调试与总结... 11

    一、调试分析... 11

    二、总结... 12

     

    1、系统控制要求

    一、控制要求

    设计一个三相六拍环形分配器控制脉冲进而控制步进电机运行。

    该程序应具有:

    1. 电机正反转控制 
    2. 转速控制:快速(0.5s)、中速(1s)、慢速(2s)
    3. 定步控制:执行8步后自动停止
    4. 高分要求:正反转/转速可以任意组合

     

    二、说明

    步进电机是电流在线圈中按顺序切换而使电机转轴作步矩式转的电机 。切换是由输入驱动的脉冲信号来完成的,每给驱动电路一个脉冲,电机转轴就按要求旋转一定的角度。故这种电机可以用输入的脉冲数来控制电机的转角,并且转速由脉冲的频率决定。

    本实训的步进电机采用单-双相励磁,如下图:

     

    表中的S1、 S2 、S3 分别为步进电机三相激励线圈A、B、C的控制开关。

    三、三相六拍步进电机简介

    设A相首先通电,转子齿与定子A、A’对齐(图1a)。然后在A相继续通电的情况下接通B相,这时定子B、B′极对转子齿2、4产生磁拉力,使转子顺时针方向转动,但是A、A’极继续拉住齿1、3,因此,转子转到两个磁拉力平衡为止,这时转子的位置如图1b所示,即转子从图1a位置顺时针转过了15°。接着A相断电,B相继续通电,这时转子齿2、4和定子B、B’极对齐(图1c),转子从图1c的位置又转过了15°,其位置如图1d 所示。这样,如果按A→AB→B→BC→C→CA→A.的顺序轮流通电,则转子便顺时针方向一步一步地转动,步距角15°。电流换接六次,磁场旋转一周,转子前进了一个齿距角。如果按A→AC→C→CB→B→BA→A.的顺序通电,则电机转子逆时针方向转动。采用六拍方式时,转子走六步前进一个齿距角,即每走一步前进六分之一齿距角,由上面介绍可知,步进电机具有结构简单、维护方便、精确度高、起动灵敏、停车准确等性能。此外,步进电动机的转速决定于电脉冲频率,并与频率同步。

     

     

    2、设计方案及流程图

    一、设计基础

    在步进电机控制系统中,步进电机作为一种控制用的特种电机,利用其没有积累误差的特点,广泛应用于各种控制中。对于步进电动机来讲,它受控于脉冲量,比直

    流电机或交流电机组成的开环精度高,适用于精度要求不太高的机电一体化伺服传动系统。

    步进电机的驱动电源开环控制基本上由脉冲发生器、脉冲分配器和脉冲放大器三部分组成。

     

    所以对于三相六拍步进电机的控制转换为 对于A、B、C输出脉冲的控制,所以我们只要使用PLC输出不同周期的脉冲对步进电机进行驱动。

    二、设计方案

    整体的设计方案如下:

    定时脉冲输出设计

    使用一个时间Time变量作为所需的延迟时间输入到定时器延时的时间中,在用这个定时器时间一到控制转换输出状态为高电平,同时启用使用另外一个定时器(固定时间)控制输出为低电平(比前面的时间短很多),这样就实现一个脉冲的输出。同时设计在按键按下触发使用移位指令 将时间数值送过去。从而实现实时改变步进电机的运行速度。

    脉冲驱动A、B、C三相输出控制

    因为步进电机一个周期走完需要6拍,也就是有6个状态,用顺序功能图进行设计时候就很繁琐,因为有六个状态,3个输出,所以我们可以对六个状态进行编码(数字电子技术),每一步对应一个状态,每一个状态对应一个输出。这里有两种思路,一种,将增计数器的输出CV设一个变量,代表一步的状态,然后进行|==|的判断,等等与0就是第一步,等等1就是第二部……以此类推。以上这种方案比较繁琐,需要多处判断指令;第二种方案使用移位指令。从100000一直移位,移到000001.

    采用移位指令进行步进控制。每右移1位,代表电机一步,据此,可作出移位寄存器输出状态及步进电机正反转绕组的状态真值表,从而得出三相绕组的控制逻辑关系式。

    正转时;

    A相:Q0.O=MO.5+M0.4+M0.0

    B相:Q0.1=M0.4+MO.3+MO.2

    C相:Q0.2=MO.2+MO.1+MO.0

    反转时:

    A相:Q0.O=M0.5+MO.4+M0.0

    B相:Q0.1=M0.2+MO.1+MO.0

    C相:Q0.2=M0.4+MO.3+M0.2

     

    正反转设计

    为了简单,我使用了一个常闭的按钮作为正反转的控制,这样简化了程序(减少了自锁、互锁环节),实际生活中,安全隐患可能较大,但作为实验,能简单则简单,而且查找程序错误也比较的方便。

    三、流程图

     

    3. I/O分配表

    控制信号

    信号名称

    元件名称

    地址编码

     

     

     

    输入信号

    启动

    常开按钮

    I0.0

    正、反转

    常闭按钮

    I0.4

    低速开关

    常开按钮

    I0.1

    中速开关

    常开按钮

    I0.2

    高速开关

    常开按钮

    I0.3

    定步、不定步控制

    常闭按钮

    I0.3

     

    输出信号

    控制A相绕组

     

    Q0.0

    控制B相绕组

     

    Q0.1

    控制C相绕组

     

    Q0.2

     

    4.外部接线图

     

    6.梯形图

    Part one:启动

     

    Part two :速度选择

     

    Part three :移位初始化

     

    Part Four 脉冲生成+移位

    Part Five 计数

    Part six:

    Part seven:

     

    Part eight:

     

    7.系统调试与总结

    一、调试分析

    软件调试

    首先,由于上机的次数比较少,导致编程的时候有点生疏。主要有以下几点:

    1、上升沿指令用得不是很明白。

    用线圈的常开上升沿指令需要设定一个存储位,这个存储位不能设置成和本身一样,或者其他已经存在变量,否者很难出结果。在这个点卡了不少时间。

    2、步进电机是通过脉冲控制的。

    由于实验前并不知道对步进电机的控制是通过脉冲实现的,以为步进电机是通过对相电平的识别实现的,所以饶了不少弯路,最后从脉冲定时器找到灵感。这主要是查资料查找得不够充分,以后会改进。

    3、定时器的PV上的值是Time类型的变量。

    对于变量的类型不是很清晰,但是在编译中出错了,通过对在变量表中对变量类型的更改才通过编译,明白变量的类型也是挺重要的。

    4、常闭开关的妙用

    常闭开关有两种状态,闭合、断开,这两者是分离的,因此在效果对立(不是这个,就是)的两个功能中可以使用,可以减少不少的编程量(自锁、互锁可以省略),但实际生产中不推荐用。

    硬件调试

    要注意的是IO口与相应类型的按钮要对应好,否者很难出结果。调试的时候使用监视模式,可以很清楚的看到按钮按下是否起作用了。

    二、总结

    通过这次设计实践。我提高了了PLC的编程能力,对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中,提高了我们的工程素质,在没有做实践设计。以前,我们对知道的撑握都是思想上的,对一些细节不加重视,当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候,问题出现了,不是不能运行,就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题,我们对PLC的理解得到加强,看到了实践与理论的差距。

     

     

     

     

    参考文献:

    1、廖常初. S7-1200 PLC编程及应用.第2版[M]. 机械工业出版社, 2010.

    2、叶真. 步进电机的PLC控制梯形图程序设计[J]. 应用技术学报, 2007, 7(002):83-86.

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    导读:本期文章主要介绍永磁同步电机直接转矩控制,通过MATLAB仿真建模来学习DTC的基本原理,后期会介绍基于两电平三电平SVPWM改进的PMSM直接转矩控制。

    如果需要本文的仿真模型,关注微信公众号:浅谈电机控制,获取。


    • 工作原理

    不同于矢量控制技术,DTC利用Bang-Bang控制(滞环控制)产生PWM信号,对逆变器的开关状态进行最佳控制,从而获得转矩的高动态性能。 DTC具有自己的特点,它在很大程度上解决了矢量控制中存在的一些问题,如计算的复杂特性,易受电动机参数变化的影响, 实际性能难以达到理论分析结果等。 DTC摒弃了传统矢量控制中的解耦思想,而是将转子磁通定向更换为定子磁通定向,取消了旋转坐标变换,减弱了系统对电机参数的依赖性,通过实时检测电机定子电压和电流,计算转矩和磁链的幅值,并分别与转矩和磁链的给定值比较,利用所得差值来控制定子磁链的幅值及该矢量相对于磁链的夹角,由转矩和磁链调节器直接输出所需的空间电压矢量,从而达到磁链和转矩直接控制的目的。

    图1 永磁同步电机直接转矩控制框图

    图2永磁同步电机DTC系统开关表

    二、仿真建模

    图3 永磁同步电机直接转矩控制系统仿真

     

    图4 电压型磁链观测器观测的磁链

    估算的磁链不怎么正弦,后面换个观测器试试!

    图5 电机转矩波形仿真

    转矩脉动较大。

    图6 定子磁链圆旋转轨迹

     

    图7 定子磁链幅值波形情况

    三、总结

    传统的DTC采用滞环控制器和开关表对电机磁链和转矩进行定性增减控制,结构简单,动态响应速度快,但由于控制简单粗放,存在转矩脉动较大的问题。

    DTC算法简单,参数鲁棒性强,理论上来说DTC只需要电机的定子电阻Rs即可实现高性能调速控制。但由于DTC采用滞环比较器只考虑了误差方向而没有考虑误差大小,因此为实现优良的稳态性能必须采用很高的采样率(通常不低于20kHz)。

    后续会尝试对DTC的改进方法进行浮现对比,比如引进SVM、占空比、MPTC以及无差拍等。如果有学友对DTC及改进DTC感兴趣,欢迎关注微信公众号:浅谈电机控制,一起交流学习。

     

     

     

     

     

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    三菱伺服控制器与变频器区别,三菱伺服控制器优势在哪?我们先看下面的整理关于三菱伺服控制器与变频器的内容,我们一起往下阅读吧!  

    伺服一词源于希腊语“奴隶”的意思。人们想把“伺服机构”当个得心应手的驯服工具,服从控制信号的要求而动作。在信号来到之前,转子静止不动;信号来到之后,转子立即转动;当信号消失,转子能即时自行停转。由于它的“伺服”性能,因此而得名。目前伺服已经成为高精度、高响应速度、高性能的代名词。

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    三菱伺服控制器与变频器区别,三菱伺服控制器优势在哪?

      伺服系统是具有反馈的闭环自动控制系统。它是由控制器、功率驱动装置、反馈装置和电动机组成的。利用伺服机构可以进行位置、速度、转矩的单项控制及组合控制。

      转矩控制:通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小,主要应用于需要严格控制转矩的场合。——电流环控制 

      伺服系统是具有反馈的闭环自动控制系统。它是由控制器、功率驱动装置、反馈装置和电动机组成的。利用伺服机构可以进行位置、速度、转矩的单项控制及组合控制。

      驱动对象不同

      变频器是用来控制交流异步电机,伺服驱动器用来控制交流永磁同步电机。伺服系统的性能不仅取决于驱动器的性能,而且跟伺服电机的性能有直接的关系。伺服电机的材料、结构和加工工艺要远远高于变频器驱动的交流电机,电机方面的严重差异也是两者性能不同的根本。

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    三菱伺服控制器与变频器区别,三菱伺服控制器优势在哪?

      应用场合不同

      变频控制与伺服控制是两个范畴的控制。前者属于传动控制领域,后者属于运动控制领域。一个是满足一般工业应用要求,对性能指标要求不高的应用场合,追求低成本、少维护、使用简单等特点的驱动产品。另一个就是代表着工业自动化发展水平的产品,追求高性能、高响应、高精度。

      除了伺服驱动器和变频器之外,还有新型的控制系统——运动控制器,拥有更大的存储空间,处理速度更快,可连接模块更多。真正实现工业自动化一体式控制和操作。

      伺服驱动器是用来驱动伺服电机的,伺服电机可以是步进电机也可以是三菱伺服电机,也可以是交流异步电机,主要为了实现快速、精确定位,像那种走走停停、精度要求很高的场合用的很多。

      变频器就是为了将工频交流电变频成适合调节电机速度的电流,用以驱动电机,现在有的变频器也可以实现伺服控制了,也就是可以驱动伺服电机,但伺服驱动器和变频器还是不一样的!可伺服和变频器的区别究竟是什么呢?

      一、变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换成另一频率的电能控制装置,能实现对交流异步电机的软启动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素等功能。

      变频器可驱动变频电机、普通交流电机,主要是充当调节电机转速的角色。

      变频器通常由整流单元、高容量电容、逆变器和控制器四部分组成。

      变频器

      伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理,使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制的非常灵活方便。

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      二、伺服系统是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。又称随动系统。在很多情况下,伺服系统专指被控制量(系统的输出量)是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统,其作用是使输出的机械位移(或转角)准确地跟踪输入的位移(或转角)。伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。

      伺服系统

      伺服系统按所用驱动元件的类型可分为机电伺服系统、液压伺服系统和气动伺服系统。最基本的伺服系统包括伺服执行元件(电机、液压缸)、反馈元件和伺服驱动器。若想让伺服系统运转顺利还需要一个上位机构,PLC、以及专门的运动控制卡,工控机+PCI卡,以便给伺服驱动器发送指令。

      变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。风机、泵类负载采用变频调速后,节电率为20%~60%,这是因为风机、泵类负载的实际消耗功率基本与转速的三次方成比例。当用户需要的平均流量较小时,风机、泵类采用变频调速使其转速降低,节能效果非常明显。而传统的风机、泵类采用挡板和阀门进行流量调节,电动机转速基本不变,耗电功率变化不大。据统计,风机、泵类电动机用电量占全国用电量的31%,占工业用电量的50%。在此类负载上使用变频调速装置具有非常重要的意义。目前,应用较成功的有恒压供水、各类风机、中央空调和液压泵的变频调速。

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    三菱伺服控制器与变频器区别,三菱伺服控制器优势在哪?

      变频器在自动化系统中应用

      由于变频器内置有32位或16位的微处理器,具有多种算术逻辑运算和智能控制功能,输出频率精度为0.1%~0.01%,且设置有完善的检测、保护环节,因此,在自动化系统中获得广泛应用。例如:化纤工业中的卷绕、拉伸、计量、导丝;玻璃工业中的平板玻璃退火炉、玻璃窑搅拌、拉边机、制瓶机;电弧炉自动加料、配料系统以及电梯的智能控制等。变提高工艺水平和产品质量方面的应用频器在数控机床控制、汽车生产线、造纸和电梯上的应用。

      变频器在提高工艺水平和产品质量方面的应用

      变频器还可以广泛应用于传送、起重、挤压和机床等各种机械设备控制领域,它可以提高工艺水平和产品质量,减少设备的冲击和噪声,延长设备的使用寿命。采用变频调速控制后,使机械系统简化,操作和控制更加方便,有的甚至可以改变原有的工艺规范,从而提高了整个设备的功能。例如,纺织和许多行业用的定型机,机内温度是靠改变送入热风的多少来调节的。输送热风通常用的是循环风机,由于风机速度不变,送入热风的多少只有用风门来调节。如果风门调节失灵或调节不当就会造成定型机失控,从而影响成品质量。循环风机高速启动,传动带与轴承之间磨损非常厉害,使传动带变成了一种易耗品。在采用变频调速后,温度调节可以通过变频器自动调节风机的速度来实现,解决了产品质量问题。此外,变频器能够很方便地实现风机在低频低速下启动并减少了传动带与轴承之间的磨损,还可以延长设备的使用寿命,同时可以节能40%。

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    三菱伺服控制器与变频器区别,三菱伺服控制器优势在哪?

      变频器实现电机软启动

      电机硬启动不仅会对电网造成严重的冲击,而且会对电网容量要求过高,启动时产生的大电流和震动对挡板和阀门的损害极大,对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频器后,变频器的软启动功能将使启动电流从零开始变化,最大值也不超过额定电流,减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求,延长了设备和阀门的使用寿命,同时也节省设备的维护费用。 

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    展开全文
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  • 励磁系统是同步电动机中...随着可编程控制器PLC)技术的发展,以微型PLC为核心、功能更加完善的励磁控制系统的出现成为可能。该系统接线简单、控制功能丰富、可配置汉显的人机界面、价格适中、适合于恶劣的工业环境。

空空如也

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