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基於西門子的plc編程軟件PCC步進電機控製及應用

作者:plc小王 來源:西門子plc 發布日期:2019-02-28 23:54 閱讀: 二維碼分享

       可編程控製器(PC)包括西門子的plc編程軟件(PLC)和可編程計算機控製器(PCC)。無論是plc控製係統還是其升級產品PCC,其基本組成和工作原理都是相同的。但是,PCC具有通用PLC所不具備的特點:

  1、PCC采用了多任務操作係統;

  2、PCC不僅支持梯形圖、C語言等各種高、低編程語言,而且具有專門為工業控製開發的高級語言,更適合工業控製。與C語言等一般高級語言相比,PCC更易於編程;

  3、PCC可以支持多個主CPU同時工作。它還具有智能處理器,如特殊時間處理單元保護(TPU)。

  綜上所述,PCC在許多方麵突破了傳統,在西門子plc編程軟件中引入了新的思想和編程思想,使其更容易達到日益複雜的工業控製要求。步進電機在工業上應用廣泛,實現步進電機的PCC控製具有很大的實用價值。

  一、步進電機控製說明

  步進電機的性能對控製係統的設計具有重要意義。為了使速度控製係統更加可靠,需要考慮步進電機的步進角、細分數和保持力矩。

  在步進PCC調速器中,根據步進電機的控製脈衝產生方式,其控製方式可分為直接控製和間接控製。前者通過PCC完成脈衝的產生和分配,輸出適合步進電機的脈衝,然後通過功率釋放驅動步進電機;後者通過PCC完成脈衝的產生和輸出步進電機的脈衝和方向控製信號,然後通過硬件或其它數據實現脈衝的分配和功率放大。設備(如步進電機驅動器)。

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  采用直接控製方式時,步進電機的頻率由高速任務組的掃描周期決定。步進電機頻率越高,要求高速任務組掃描周期越短,占用CPU的時間越長。采用間接控製方式時,步進電機的功能由TPU完成,不占用CPU資源。脈衝分配由步進電機驅動器完成,具有更多的優點。完善靈活的控製功能(如加速、減速等)。因此,步進PCC調節器主要采用間接控製力。

  說明了一種采用間接控製的兩相混合式步進電機控製結構。在PCC間接控製模式下,方向控製信號根據控製量增量的正負值確定。輸出脈衝信號由步進電機驅動器分配,使步進電機按照所需的力方向、位移或角度旋轉。

  兩相步進電機PCC控製電路

  步進電機為Palker公司的OEM83-135,驅動程序為Palker公司的OEM750,PCC模塊為奧地利B&R公司的Power Panel.PP41,數字輸出模塊為DOL35,可與TPU通道連接。PCC通過數字輸出模塊輸出步進脈衝信號和方向控製信號,輸入到OEM750步進電機驅動器的相應端口。步進電機由OEM750步進電機驅動器驅動與步進電機對應的脈衝驅動。在PCC中,步進電機的脈衝信號是通過調用TPU功能塊ltxpestxo產生的。

  該模塊專門為步進電機設計,有兩個與步進電機驅動器對應的輸出信號,即步進脈衝信號和方向電平信號。采用PCC輸出的步進脈衝信號控製步進電機的位置和速度。也就是說,每次驅動器接收到一個脈衝,它驅動步進電機旋轉一個步進角,改變脈衝頻率。同時改變了步進電機的轉速。通過控製脈衝數,可以準確定位步進電機,達到步進電機調速定位的目的。PCC輸出方向的控製信號用於控製步進電機的旋轉方向。在這一端,電機順時針旋轉,否則,電機逆時針旋轉。

  1.1步進電機驅動器

  OEM75驅動器具有分辨率高、靜態鎖定電流大、***大驅動電流大、速度控製等優點。

  分辨率(步進電機在一圈內運行的步進電機步數)可設置為16級,從每圈200步到每圈508()0步,可滿足用戶的不同要求。設置後,可以通過驅動器上開關2的2到5位來完成。在PCC調速器中,每個循環的步數為1000步,使步進電機的步距角為0.36度,完全滿足速度控製係統的要求。同時,由於驅動器采用細分技術,對抑製步進電機的低頻振動也起到了很好的作用,提高了係統的穩定性和可靠性。

  步進電機靜態鎖定電流有四種不同的電流等級。由於PCC調節器的鎖緊力矩較小,故選用靜態鎖緊電流為***大驅動電流的25%,以降低步進電機的溫升,延長步進電機的使用壽命。

  為了在不引起電機振蕩和噪聲的情況下***大化電機扭矩,PCC調節器的***大驅動電流設置為7.5a,電源電壓為24V。電流回路增益的計算公式如下:

  Ki=364000 lm/u

  公式:

  lm——電機電感(h)

  U——電源電壓(V)

  應注意,當電機需要改變運動方向時,控製電平信號必須保持至少200 us。

  1.2 TPU功能塊LTXpestXO模塊

  TPU是PP41模塊微處理器的時間處理單元。主要用於plc控製係統事件計數、門級時間測量、頻率測量、脈寬調製等時間相關任務的外部處理。它可以縮短CPU模塊調用中斷服務程序處理這些任務所需的時間。TPU功能模塊包括TPU操作係統、TPU配置、完成特定功能的TPU程序模塊等。應用程序與TPU通信以傳輸參數和數據。功能模塊由B&R公司專門開發的TPU碼連接器生成。當CPU熱啟動時,它將自身傳輸到TPU的RAM,後者將接管TPU以完成用戶特定的功能。

  在步進電機控製中,主要采用LTXpestXO模塊。它與D0135模塊一起使用。它占用兩個TPU輸出通道。***通道是控製步進電機速度的脈衝信號,第二通道是控製步進電機力方向的信號。可根據絕對位置或相對位置調節步進電機。在循環任務中調用此模塊。應該注意,這個模塊隻能在程序的一個地方被調用。否則,在程序的不同部分調用相同的硬件可能會導致衝突。
 

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  功能模塊ltxpestxo可用於***小和***大速度,包括步進電機的啟動/停止時間、步進電機加速時的加速度和減速時的加速度、絕對目標位置和相位。

  通過設定目標位置等多種參數,PCC和步進電機可以靈活使用,功能強大,從而實現對步進電機和驅動器的良好控製。

  二、步進電機控製應用

  目前,四川省越西鐵馬二級電站和飛羅電站已經投產了許多步進PCC調節器。對四川越溪鐵馬二電站2號機組調節係統的靜態和動態特性進行了綜合測試。結果表明,各項性能指標均達到或超過了GB/T9652.1-1997的要求。

  試驗結果的主要特點是:1)限速器死區小於0.04%;2)額定負載被拒25%,繼電器固定時間為0.16s;3)100%額定負載被拒時達到***大速度。升到額定轉速的118%,調整時間為19秒。第四,空載時幹擾為8%。選擇幾個參數組進行測試和比較。當kp=1.7,kz=0.32,kd=1.7時,是理想的。幹擾後,調節時間短,繼電器擺動一次,頻率過衝小。

  總結:

  水輪機調節係統采用PCC控製的步進電機。幾十座電站的運行結果表明,設計合理,運行狀況良好。水輪機調速器采用步進電機,有效地解決了原調速器可靠性低的問題,簡化了調速器結構,降低了成本。它能完全滿足水輪機調速器的動靜態的要求。

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