双闭环串级调速系统的PLC控制
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统 采 用 串入 附 加 频 敏 变 阻器 Ｒ Ｆ来 实 现 间 接 起 动 。 频 敏 变 阻 器 的电阻与流过 的电流的频率成正 比 ， 电 机起 动 时 ， 转速 为零 ， 转
加了零速封锁 信号 Ｄ Ｚ Ｓ 。可逆运行 时 ， 为 了 使 速 度 反 馈 与 给 定 信 号 始 终 保 持 负 反 馈 极 性 关 系 ，在 速 度 反 馈 通 道 中 引 入 了 绝 对 值 放 大器 Ａ ＡＢ和 反 号 器 Ａ Ｒ。Ｂ Ｓ速 度 变 换 器将 测 速 发 电 机 Ｔ Ｇ 测速发 电机检测 出的电动机转速转换 成相应 的转速反馈 信号 ，
《 工业控制计算机 ｝ ２ ０ １ ３年 第 ２ ６卷 第 ４期
１ ２ １
双 闭环 串级调速系统的 Ｐ Ｌ Ｃ控制
Ｐ Ｌ Ｃ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｄｏｕ ｂｌ ｅ Ｃｌ ｏ ｓ ｅ ｄ Ｌ ｏ ｏ ｐ Ｃａ ｓ ｃ ａ ｄｅ Ｓｐ ｅ ｅ ｄ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ｔ ｈ ｅ ｈ ａ ｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｇ ｉ ｖ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｐ Ｌ Ｃ Ｉ ／ ０ ｌ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｄ ｕ ｒ ｅ ｓ ． Ｓｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｒ ｌ ｅ —
ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｉ ｍｐｒ ｏｖ ｅ ｄ．
Ｋｅｙ ｗｏ￣Ｉ ｓ ： ＰＬ Ｃ． ｄｏｕ ｂｌ ｅ ｃｌ ｏｓ ｅｄ Ｌ ｏ ｏｐ， ｃａ ｓ ｃ ａｄｅ ｓ ｐｅ ｅｄ， ｌ ａｄｄｅ ｒ ｄｉ ａｇｒ ａｍ
本文 主 要介 绍 用 Ｐ Ｌ Ｃ 实现 双 闭环 串级调 速 系 统 的控 制 ， 仿 真
实 验 结果 实 现 了串级 调速 系统 的 可逆 和全 速 运行 。不仅 用 简 单 的 程 序 实 现 了复 杂 的逻 辑控 制 ， 还 提 高 了系 统 的可 靠性 和 安全 性 ］ 。
１ 系 统硬 件构 成
必 须 有 严 格 的 操 作 顺 序 。总 的原 则 是 在 起 动 时 必 须 使 逆 变器 先
ｓ ｕ ｉ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｓ ｆ ｙ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ． Ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ａ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｄ ｅ ａ ｌ ｏ ｆ ｈ ａ ｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ ｗｉ ｒ ｉ ｎ ｇ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｍｅ ａ ｎ ｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ
图 １为 双 闭环 串级 调 速 系统 原 理 图 。 系统给定为零时 ， 为 防 止 调 节器 零 漂 使 电 动 机 产 生 爬 行 ，分 别 在 Ａ Ｓ Ｒ、 Ａ Ｃ Ｒ 调 节 器 上
当串 级 调 速 装 置 发 生 意 外 故 障 ，异 步 电动 机 可 以脱 离 调 速 状态 ， 通 过接触 器 Ｋ Ｍ６ 短接 转子实 现系统 全速运行 ， 这 样 可 对 调 速 装 置 进 行 检 修 而 不 中断 生 产 ， 待修复故障再接入调速装置。 可逆运行通过接触器 Ｋ Ｍ。 、 Ｋ Ｍ 改变电源相序实现控制 ， 系
实现 了 串级 调 速 运 行 和 全 速 运 行 。Ｐ Ｌ Ｃ 控 制 减 少 了 大量 继 电 器 的硬 件 接 线 ， 提 高 了 系统 的 可 靠性 。
关键词Fra Baidu bibliotek： Ｐ Ｌ Ｃ， 双 闭环 ， 串级 调 速 ， 梯形 图
Ａｂｓ ｔ ｒ ａｃ ｔ Ｉ ｎ ｔ ｒ ｏｄｕ ｃｅ ｄ ｔ ｈｅ ｈ ａｒ ｄｗａｒ ｅ ａｎ ｄ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａｒ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｏｕｂ ｌ ｅ ｃｌ ｏｓ ｅ ｄ ｌ ｏ ｏｐ ｃａ ｓ ｃａ ｄｅ ｓ ｐｅｅ ｄ ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂａ ｓ ｅｄ ｏｎ ＰＬ Ｃ． Ｄｅ —
于电动机接人交流电网 ， 停 车 时 则 比 电动 机后 脱 离 电 网 ， 以 防 止 逆变器交流侧断电 ， 使 晶 闸管 无 法 关 断 而 造成 短 路 事 故 。同 时 ， 不允许转子开路 ， 否则 转 子 侧 将 产 生 过 电 压 引 起 硅 元 件 击 穿 ， 甚
至电动机绝缘击穿［ ２ ］ 。
Ｂ Ｃ 电流变 换器将 电流互感 器 Ｔ Ａ 检 测 到 的 电 流 转 换 成 相 应 的 电流反馈信号 。 为消除静差 ， 调节器均采用 Ｐ Ｉ 调节器 ， 按 照 工 程 设计 方法 ， 电流 环 按 典 型 Ｉ 型 系统 设 计 ， 转 速 环 按 典 型 Ⅱ型 系 统 设计 。 为 了 防止 出现 逆 变 失 败 ， 在Ａ ＣＲ调 节 器输 出 电 压 为 零 时 ，
子 电流 频 率 最 高 ，此 时 频 敏 变 阻 器 阻值 较 大 ，从 而 限 制 起 动 电 流 。随 着 转 速 的增 加 ， 转子 电流频率逐渐减小 ， 变 阻 器 阻 值 也 减 小， 待 转 速 升 高 至设 定 值 时 ， 才 将 串级 调 速 装 置 投入 运行 。 在 正
邓 娜 （ 开封 大 学 电子 电气 工程 学 院 ， 河 南 开封 ４ ７ ５ ０ ０ ４ ）
摘 要
以 双 闭 环 串级 调 速 控 制 系 统 为研 究 对 象 ， 在 对 其 系 统 构 成 和 控 制 要 求 进 行 分析 的 基 础 上 ， 采用Ｓ ７ — ２ ０ ０ 系列 Ｐ Ｌ Ｃ 作 为主 控 制 器 实现 系统 的运 行 操 作 。详 细介 绍 了 ｌ ／ Ｏ 分 配 和相 关控 制程 序 的设 计 ， 仿 真 实验 结 果 表 明 系统 达 到 了设 计 要 求 ，
加了零速封锁 信号 Ｄ Ｚ Ｓ 。可逆运行 时 ， 为 了 使 速 度 反 馈 与 给 定 信 号 始 终 保 持 负 反 馈 极 性 关 系 ，在 速 度 反 馈 通 道 中 引 入 了 绝 对 值 放 大器 Ａ ＡＢ和 反 号 器 Ａ Ｒ。Ｂ Ｓ速 度 变 换 器将 测 速 发 电 机 Ｔ Ｇ 测速发 电机检测 出的电动机转速转换 成相应 的转速反馈 信号 ，
《 工业控制计算机 ｝ ２ ０ １ ３年 第 ２ ６卷 第 ４期
１ ２ １
双 闭环 串级调速系统的 Ｐ Ｌ Ｃ控制
Ｐ Ｌ Ｃ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｄｏｕ ｂｌ ｅ Ｃｌ ｏ ｓ ｅ ｄ Ｌ ｏ ｏ ｐ Ｃａ ｓ ｃ ａ ｄｅ Ｓｐ ｅ ｅ ｄ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
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本文 主 要介 绍 用 Ｐ Ｌ Ｃ 实现 双 闭环 串级调 速 系 统 的控 制 ， 仿 真
实 验 结果 实 现 了串级 调速 系统 的 可逆 和全 速 运行 。不仅 用 简 单 的 程 序 实 现 了复 杂 的逻 辑控 制 ， 还 提 高 了系 统 的可 靠性 和 安全 性 ］ 。
１ 系 统硬 件构 成
必 须 有 严 格 的 操 作 顺 序 。总 的原 则 是 在 起 动 时 必 须 使 逆 变器 先
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图 １为 双 闭环 串级 调 速 系统 原 理 图 。 系统给定为零时 ， 为 防 止 调 节器 零 漂 使 电 动 机 产 生 爬 行 ，分 别 在 Ａ Ｓ Ｒ、 Ａ Ｃ Ｒ 调 节 器 上
当串 级 调 速 装 置 发 生 意 外 故 障 ，异 步 电动 机 可 以脱 离 调 速 状态 ， 通 过接触 器 Ｋ Ｍ６ 短接 转子实 现系统 全速运行 ， 这 样 可 对 调 速 装 置 进 行 检 修 而 不 中断 生 产 ， 待修复故障再接入调速装置。 可逆运行通过接触器 Ｋ Ｍ。 、 Ｋ Ｍ 改变电源相序实现控制 ， 系
实现 了 串级 调 速 运 行 和 全 速 运 行 。Ｐ Ｌ Ｃ 控 制 减 少 了 大量 继 电 器 的硬 件 接 线 ， 提 高 了 系统 的 可 靠性 。
关键词Fra Baidu bibliotek： Ｐ Ｌ Ｃ， 双 闭环 ， 串级 调 速 ， 梯形 图
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于电动机接人交流电网 ， 停 车 时 则 比 电动 机后 脱 离 电 网 ， 以 防 止 逆变器交流侧断电 ， 使 晶 闸管 无 法 关 断 而 造成 短 路 事 故 。同 时 ， 不允许转子开路 ， 否则 转 子 侧 将 产 生 过 电 压 引 起 硅 元 件 击 穿 ， 甚
至电动机绝缘击穿［ ２ ］ 。
Ｂ Ｃ 电流变 换器将 电流互感 器 Ｔ Ａ 检 测 到 的 电 流 转 换 成 相 应 的 电流反馈信号 。 为消除静差 ， 调节器均采用 Ｐ Ｉ 调节器 ， 按 照 工 程 设计 方法 ， 电流 环 按 典 型 Ｉ 型 系统 设 计 ， 转 速 环 按 典 型 Ⅱ型 系 统 设计 。 为 了 防止 出现 逆 变 失 败 ， 在Ａ ＣＲ调 节 器输 出 电 压 为 零 时 ，
子 电流 频 率 最 高 ，此 时 频 敏 变 阻 器 阻值 较 大 ，从 而 限 制 起 动 电 流 。随 着 转 速 的增 加 ， 转子 电流频率逐渐减小 ， 变 阻 器 阻 值 也 减 小， 待 转 速 升 高 至设 定 值 时 ， 才 将 串级 调 速 装 置 投入 运行 。 在 正
邓 娜 （ 开封 大 学 电子 电气 工程 学 院 ， 河 南 开封 ４ ７ ５ ０ ０ ４ ）
摘 要
以 双 闭 环 串级 调 速 控 制 系 统 为研 究 对 象 ， 在 对 其 系 统 构 成 和 控 制 要 求 进 行 分析 的 基 础 上 ， 采用Ｓ ７ — ２ ０ ０ 系列 Ｐ Ｌ Ｃ 作 为主 控 制 器 实现 系统 的运 行 操 作 。详 细介 绍 了 ｌ ／ Ｏ 分 配 和相 关控 制程 序 的设 计 ， 仿 真 实验 结 果 表 明 系统 达 到 了设 计 要 求 ，