PLC控制电机同步技术及其应用研究

PLC控制电机同步技术及其应用研究

发表时间：2017-09-06T10:39:39.807Z 来源：《电力设备》2017年第14期作者：王亮[导读] 摘要：电机作为自动控制系统中的重要执行部件，负责将自动控制系统长度信号转换为直线形式的位移、角位移以及角速度或者速度改变量等参数再进行输出。

（山信软件股份有限公司莱芜自动化分公司山东 271104）摘要：电机作为自动控制系统中的重要执行部件，负责将自动控制系统长度信号转换为直线形式的位移、角位移以及角速度或者速度改变量等参数再进行输出。将PLC应用于电机同步控制技术中，极大的提高了电机的运行效率，提高了对电机的控制质量和效果，使生产效率显著提高。本文就PLC控制电机同步技术及其应用进行了详细的讨论。

关键词：PLC控制电机；同步技术；应用研究

一、控制方案分析

1.控制方案设计

首先进行直接输入，将原始的指令以及通信链接直接输入到可编程逻辑控制系统中，通过可编程逻辑控制器对信息以及数据进行计算，计算完成以后，通过连接将其传送至服务器当中，控制器将可编程逻辑运算器得到的计算结果传入电机中，这时电机得到的结果是与电机计算结果相同的运转状态。电机通过速度反馈设备将转弯信息传送到控制设备，构成了电机闭环控制系统，实现了稳定的控制操作。

2.控制过程

控制系统内部，触摸屏是实现信息与命令输入和结果反馈的最直接的设备，可以用于信息的显示，在触摸屏上部设置一个输入框，用于数字的输入，地址应该是可编程逻辑控制系统的数据信息存储设备，将指示灯布置在触摸屏上，则其地址为可编程逻辑控制系统的中间继电设备，全部触摸屏中的输入数据都来源于可编程逻辑控制系统，其中，输入的模拟量数值范围为0伏-10伏之间，整形数据为0-32000，电机的输入数值范围约为0-10伏，转速为0-6500RPM，可编程逻辑控制器不同，其输入的数据也有所区别，其对应数据有不尽相同。

通常来说，可编程逻辑控制器输出的数据和电机的转动速度呈线性关系，通过计算发现，当电机的实际转速为Z，整形数据为Y时，则二者之间的关系为Z=5117Y+152.输出数据可以对电机转速进行线形转换，将运算数在传输到模拟量的端口完成转换，要保证输出口不接收双字数据。

3.控制方案分析

在所应用的控制系统中，各个电机的复杂有所区别，所以应该依据实际的速度值进行详细的计算。在闭环控制系统中，当上位机发出指令以后，依据电机轴上部的负载河道去半径大小，进而计算转速，依据转速的计算公式，实现输出频率之间的有效变换。在满足一台电机同步的同时，还可以满足两台电机的同步，当多台电机同步运行时，每一台都需要具备相应的控制系统，来对速度进行及时的反应。经过试验发现，可编程逻辑控制器可以很好的实现电机同步，操作简单便捷，稳定性和可靠性强，控制精度高，由于其他控制手段，误差较小，可以将其控制在百分之零点五左右。

二、PLC控制程序

可编程逻辑控制其可以通过对梯形图、功能模块以及语句等表达方式的合理利用，开始先控制目的。欧姆龙公司具有很多PLC控制模块，通过对这类模块的合理利用，组合成了一个高效、标准的功能单元，这一标准处理功能是已经设置完成的，但是没有实际的地质，只存在一系列的变量，应用者可以在变量当中进行地质和常数的设置。

三、PLC控制电机同步技术的应用

随着电子信息技术以及自动化技术的不断更新，人们对系统控制的要求不断提高。可编程逻辑控制器基于其较多的优势被广泛的应用于人们的生产和生活当中，作用于各个方面。在工业领域当中，PLC被应用于生产线的自动运行管控、自动化管控以及进料系统的管控等。在机床的进料系统中，必须保证良好的同步性，同步作用的精度与产品的质量密切相关，技术人员曾经通过很多方法的尝试，力图实现电机控制的同步性，但是效果并不理想，PLC系统应用以后，实现了电机同步控制，为系统的发展提供了方向。为工业化领域技术进步提供了前提和保障。另外，可编程逻辑控制系统对电机的同步化控制，使人们的生活发生了较大的变化，人们生活中较为常见的电梯以及自动电气设备、空调的自动化控制都是通过PLC来完成的。

四、PLC控制电机同步技术实验实验方案和过程

1.控制系统的硬件选择

为了能够详细说明PLC控制电机同步技术，需要选择合适的PLC和伺服电机。首先我们选择合适的PLC，因为在研究中PLC要与伺服电机进行配合实现不同状态下的运动速度控制，所以在必须PLC内设定一定的程序。在本次的研究中，伺服电机的运动并不复杂，对输入、输出点数量要求不高，程序量也不大，所以选用西门子57系列PLC就可以满足这样的要求，本次研究选择57-200CPU224XPCN型PLC。这个型号的PLC不仅满足我们所要求的，而且还具有一个模拟量输人点和模拟量输出点，我们可以利用他们进行模拟控制研究的伺服电机的需要。其次，我们选择合适的伺服电机：伺服电机的选择主要考虑伺服电机的电动机类型，电压、电流值，以及有没有定位转矩，从而确定我们所选择的电机类型。

2.控制方案的设计

具体的控制方案如图1所示，触摸屏是输人口，最初的指令信息要从触摸屏输人，通过通信总线传送到PLC，通过PLC进行逻辑运算后，PLC输出运算结果，并通过总线输送到伺服电机的伺服控制器中，伺服电机控制再次经过内部运算，得到结果后输人到伺服电机中，使伺服电机达到相应的转速，与此同时，伺服电机通过测速的元件将电机现行的转速信息反馈给伺服控制器，这样就形成了伺服电机的闭环控制系统，达到了转速稳定的效果。

3.控制过程

在控制系统中，触摸屏是人机对话的窗口，我们在触摸屏中设置一个数据属性为对应PLC的整形变量数据（如VW310）的对话框，可以在其中输人四位数值。设计这样一个输人对话框的目的是连接输人与电机之间的直接关系，即当在对话框中输人数值后，电机就能够达到与该数值相应的速度。PLC的输人模拟量范围是0-10v，与之相应的整形数据是0-32000；而伺服电机的输人模拟量的范围是0-10V，而对应的转速是0-6500RPM。这些都是理论上的数值，我们可以拿来与实际的电机转速进行对比，而模拟量只是用来作为中间环节进行参考。经过实际的测试后，我们对输人值、整形数据和实际转速进行相互对比，结果显示输人的数据与实际测量的转速相差甚远，因此我们必须将通过某种方法将输人值转换成相应的实际测量转速的整形数值，首先我们通过实验找到了最高转速与最低转速对应的数值，对应关系如表1所示。

通过PLC可以实现输出数据与伺服电机转速的线性转换，具体如图2所示。

经过运算，数据在传送到模拟量输出口时就完成了转换，即输出口不接受双字数据，仅传字数据VB2232。如图3。通过这样的运算，我们就可以从对话框里输人速度值，经过PLC进行逻辑运算后，把所得的模拟量输人到伺服电机控制器，然后输人到伺服电机，这样，伺服电机的转速就等于输人速度值。下面的表2是实测的输人值，整形数值，实际转速。

4.实验小结

经过以上实验，可以看出PLC在控制电机同步方面具有非常大的优势，它不仅可靠性强，操作方便，易于控制，而且在控制精度方面，比其它的所有可编程控制都要好得多，误差范围可以控制在0.05%。

综上所述，随着电子技术日渐发展，人们对控制系统的要求不断提高，可编程逻辑控制系统在对电机同步运转的控制方面，具有显著的效果，被广泛的应用与电梯控制、工业机床控制以及空调系统的控制中。PLC技术基于其误差量小、准确程度高、稳定性和可靠性高等特点，在工业的发展中发挥着重要的作用，随着技术人员不断的对技术进行更新与改进，PLC必将在未来的工业运转中发挥重要的作用。

参考文献：

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[2]张国芝备自投自动技术分析[J].现代营销：学苑版，2011（5）