基于LabVIEW的电机控制系统

收稿日期：2018年1月15日，修回日期：2018年2月9日
作者简介：张瑶瑶，女，硕士，助理工程师，研究方向：电机测试。

徐宝，男，硕士，工程师，研究方向：电子通信。

∗
1引言
随着虚拟仪器技术的发展，LabVIEW 被广泛
应用于各种数据采集及实时控制系统［1］。

Lab ⁃VIEW 用户可以根据实际需要灵活定义仪器的功能，通过不同功能模块的组合实现各种功能，使用过程中不必受限于仪器厂商提供的特定功能，从而可以自主开发新功能。

同时，LabVIEW 软件硬件的局限性小，易与其他仪器设备实现互联。

为了实现电机试验台运行过程的数字化监控，开发了电机控制系统，该系统采用CAN 通讯方式与变频器交换数据，抗干扰能力强，性能稳定。

2
系统构成
2.1
系统硬件接口
系统硬件由ABB ACS850变频器、西门子电
机、编码器、研华工控机等组成，如图1所示。

图1控制系统结构
系统采用ABB ACS850变频器控制22kw 西门子电机，实际转速通过E6B2-CWZ6C 编码器采集，接线图如图2所示，其中A 、B 两相分别需要接2k 欧姆的上拉电阻，采集信号送入变频器FEN-31模块、变频器接收到A 、B 两相脉冲量处理成转速信号，再通过CAN 通讯送给工控机；NI8512CAN 卡直接插在工控机接口上，工控机通过NI 8512CAN 卡给变频器发送控制字、转速等，接收变频器状态字、实际转速等。

基于LabVIEW 的电机控制系统
∗
张瑶瑶1
徐
宝2，
3
（1.中国空空导弹研究院凯迈机电
洛阳
471003）（2.山东大学信息科学与工程学院
济南250100）
（3.中央军委后勤保障部工程兵科研三所
洛阳
471023）
摘
要
为了提高电机控制试验台的灵活性和适应性，开发了基于LabVIEW 语言的由ACS850变频器、电机、工控机组成的控制系统。

借助于变频器闭环控制转速，并实时显示当前转速。

当超过软件中所设报警值时，系统会紧急停机保护。

关键词LabVIEW ；ACS850变频器；控制系统；转速
中图分类号
TP2
DOI ：10.3969/j.issn.1672-9722.2018.07.042
Motor Control System Based on LabVIEW
ZHANG Yaoyao 1
XU Bao 2，
3
（1.CAMA Electromechanic ，China Airborne Missile Academy ，Luoyang 471003）（2.School of Information Science and Engineering ，Shandong University ，Jinan
250100）
（3.The Third Engineer Scientific Research Institute of logistic Support Department ，CMC ，Luoyang 471023）
Abstract
In order to enhance the flexibility and adaptability of the motor control testing ，a control system based on LabVIEW
language is developed ，which is composed of ACS850inverter ，motor and industrial control computer.With the help of the inverter closed-loop control speed ，and parameters such as speed are showed in real time.When the alarm value is exceeded in the soft ⁃ware ，the system will be shut down.
Key Words LabVIEW ，ACS850inverter ，control system ，speed
Class Number
TP2
2018年第7期
计算机与数字工程图2编码器接线图
2.2变频器参数设置
变频器和电机连接好之后，先设置99组参数［2~7］，完成电机辨识。

编码器参数根据所选用编码器的型号来设置，本系统编码器有关参数设置如表1所示。

表1编码器设置参数
代码19.02 90.01 93.01 93.02参数
En1
FEN-31
1024
Quadrature
说明
选择编码器1
编码器模块型号
编码器线束
编码器类型正交编码器
为了增加CAN通讯的可靠性，CAN通讯电缆采用双绞屏蔽电缆，总线网络的两个端点各加上
120Ω电阻。

正确实现工控机与变频器之间的通讯［8~9］，必须将工控机CAN卡和变频器对应的参数设置一致，如波特率、ID等，变频器的CAN参数设置方式如表2所示。

表2CAN通讯设置参数
代码
50.01
51.01 51.02 51.03 51.19
51.22
52.09 52.10 52.11
52.12
53.09 53.10 53.11 53.12参数
Enable
CANopen
01
1M
1
1
4
5
141
104
1
2
3
2007
说明
激活现场总线模块
只读
节点地址
通讯波特率
激活RPDO21，使用默认的COB-ID
激活TPDO21，使用默认的COB-ID
ABB Drives状态字
实际速度
实际转矩
电流
ABB Drive控制字
REF1速度给定
REF2转矩给定
最大转矩限幅
系统选用NI8512CAN卡，运用NI Database Editor来管理CAN总线的帧格式，配置基本的网络；定义总线中的框架和数据交换。

CAN卡与ACS850所设置的波特率、接收发送数据的ID要一致，在Database Editor软件中，波特率对应设成1M，RPDO21ID需设成十进制1025（十六进制401），RPDO21定义的数据格式由4个字组成，每个字占16位，分别定义为控制字、设定转速、设定扭矩、转矩限福。

TPDO21的ID设成十进制897（十六进制381），其定义的数据格式也由4个字组成，每个字占16位，分别定义为状态字、实际转速、实际扭矩、电流。

ACS850的相应参数和Database Editor分别设置成功后，就可以在CAN总线上进行数据交换了。

3软件设计
电机控制系统软件采用模块化的设计方法［10］，如图3所示界面中，能够实时显示转速，并同时以数值和波形两种方式进行实时显示，当遇到超转速报警时，会通过指示灯进行提醒，同时对数据进行保存。

当按下STOP按钮时，
电机会立即停机。

图3电机控制系统软件主界面
变频器和NI CAN卡按照2.2节中的参数设置好之后，就可以通过程序来控制变频器了，流程图如图4所示，初始化时需要按照Database Editor中的定义格式，通过XNET Create Session函数创建输入、输出会话，之后就可以读写CAN数据。

通过LabVIEW程序中XNET Read函数读取变频器中的数据，分别为状态字、实际转速等。

通过XNET Write函数将控制字、设定转速等发送给变频器，通过变频器控制电机运行，其中本次试验发送起动命令时，控制字的命令为047F，变频器停止命令为04FE。

图4CAN通讯流程图
1479
第46卷
4结果
在恒转速模式下，系统可稳定控制转速，控制
精度为±2R/min 。

图5和图6所示的分别是在1500R/min 和1800R/min 恒转速模式下，实际值与设定值的对比值。

1234567891011121314
时间（s ）
15011500.515001499.51499
转速（r /m i n ）
设定值实际值
图5实际值与设定值对比值（设定转速1500R/min ）
1234567891011121314时间（s ）
18011800.518001799.51799
转速（r /m i n ）
设定值实际值
图6实际值与设定值对比值（设定转速1800R/min ）
5结语
基于NI LabVIEW ，开发了一套管理软件，与变
频器、电机、编码器、工控机一起构成了一套电机控制系统。

该系统通过CAN 通讯方式一直控制变频器工作在恒转速模式，转速控制精度在±2R/min 。

系统具有软件硬件急停功能，硬件拍急停或软件按急停，电机停机。

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张瑶瑶等：基于LABVIEW 的电机控制系统1480。