|
|
| 基于PLC的高可靠性電機測速系統設計 |
| |
| |
摘要：介紹了用PLc和光電碼盤配合使用的電機測速系統；可獲得高可靠性的精度要求而又降低系統成本。重點闡述了該測速法的基本原理、軟硬件設計。
關鍵詞：光電碼盤；PLc；數顯表；轉速；電機
0 引 言
電機轉速測量裝置是工業自動化設備的重要組成部分。根據工業環境下高可靠性的特點，提出了在自動化設備運行的PLc上增加部分硬件，實現轉速測量。這樣既解決了測速裝置的可靠性問題，又降低了系統的成本，是一種較為理想的方案。傳統的轉速測量方法較多，但都普遍存在硬件成本高、測量精度和可靠性較低、測試過程復雜等缺點。本文介紹一種以PLc為控制核心，結合光電碼盤，設計一種高可靠性的測速系統。
1測速原理
圖1所示，碼盤固定于電機軸上，隨著電機一起轉動，接收管接收透過碼盤孔的光源，在t時間內輸出一串方波，波形如圖2。
假設與電機同軸連接的光電碼盤每旋轉一周，輸出脈沖數為z，電機轉速為n(r／min)，檢測時間為t(s)，在t內的計數脈沖數為Ⅳ，則電機的轉速為：
2系統硬件構成及原理
系統是利用控制設備運行PLc的兩個晶體管輸出點和一個高速輸入點，增加轉速信號檢測單元及轉速顯示單元組成轉速測量裝置，如圖3所示。其中信號檢測單元由光電素子(EE—SX670A型)和光電碼盤組成。光電碼盤將電機轉速轉換成電脈沖信號，光電素子產生光源和吸收透過碼盤后的電脈沖，輸入到PLc的高速輸人端(如：X0)，PLc(三菱FX2N系列)，執行程序計算t時間內脈沖數，驅動輸出轉速sDA信號(如：Y14)和時鐘scK信號(如：Y15)，使PLc專用數顯表(HLP2型)顯示。HLP2型數碼顯示表采用兩線串行傳輸方式，只用兩個PLc輸出端口就可以完成復雜的數據傳送。PLc程 序中任意指定的數據，如數量、時間、溫度、壓力等通過計數器、計時器、數據寄存器等將數據送人指定的顯示緩沖區內，經驅動子程序通過兩個輸出端口送出編碼至PL(=外部的數顯表上。
3系統軟件
設計為實現高可靠性測速及顯示，本系統功能流程主要包括初始化、數據采集取樣、數據運算處理、驅動輸出、轉速顯示，如圖4所示。
3．1轉速脈沖檢測和運算程序
將光電碼盤的脈沖信號輸入到PL￡的高速輸入端口x(】上(x(】為高速輸入端，其****頻率為：
200 kHz)，利用PLc的高速計數器c235接收高速脈沖存入PLC數據單元D0中，并進一步計算出電機的轉速。采用經驗設計法編程，其梯形圖如圖5所示。
3．2 PLC驅動
數顯表的編程方法以三菱PLc編程為例子說明編程的具體方法(見圖6)。其它品牌的PLc可參照該方法，大同小異。編程過程可分為五個部分：
1．產生時鐘脈沖，利用PLc產生的特定時鐘脈沖。
2．將待顯示數據送入數據通道，將控制通道復位。如MOV Kn送入DO通道，Kn為待顯示的立即數，如果顯示變量可將其改為通道xxx送人通道DO，待顯示的數送入通道xxx就可以了。
3．SFTIJP是將通道K4M200、k4M217、K4M233到K4：M249四個通道按‘時鐘脈沖’一起左移一位，右邊用‘1’填充不需要復位。
4．SDA為數據輸出，為適合漏型晶體管輸出型，如采用源型晶體管輸出則需將輸出反向。
5．ScK為時鐘脈沖的輸出，為適合漏型晶體管輸出型，如采用源型晶體管輸出則需將輸出反向。
雙表及多表只需增加中間3步即可。因為多表共用時只需N+1個輸出端口，節省了PLc的輸出端口，連接方法簡單而且它的PI_c驅動程序也非常簡單明了，特別方便用戶使用，更加適用于程序設計的模塊化。
4結語
這種測速設計可以使PLC控制的工業系統結構變簡單、降低成本、提高精度和運行的可靠性，可以推廣到水電站、數控加工等高可靠性的工業控制系統中進行轉速信號測量。對于如何完善系統的整體功能(如調速等)，有待于去開拓和深入。這里作一介紹，希望在工業環境下得到更廣泛的應用，并為工業測速系統的設計提供可資借鑒的技術依據。
參考文獻[1]張文海一種測試微型直流電機轉速的方法[J]無線電，1978，(3)[2] 盧道英微型直流電動機轉速測量的一種方法[J] 微特電機，1985，(3)．[3]馮欣南．電機學[M]．北京：機械工業出版社，1989．[4] 秦繼榮現代直流伺服控制技術及其系統設計[M] 北京：
機械工業出版社，1993．作者簡介：周秀君(1974一)，男，工程師，碩士生，從事機電液控制_技術的設計開發、調試工作。 |
| |
|
