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西門子PLC pid控製在三相異步電動機控製係統設計

作者:plc小王 來源:西門子plc 發布日期:2019-06-17 14:39 閱讀: 二維碼分享

        隨著西門子plc pid控製調節,三相異步電動機調速技術的不斷發展,plc控製係統設計的性能取得很大的進步。交流異步電動機由於成本低,結構堅固,應用日益廣泛。在交流逆變器的許多應用中,提出了電動機的調速性能和定位性能。在上述應用中,異步電動機有其獨特的高功率、高成本性能的優點,但其調速性能和定位性能並不完善,需要進一步提高。

提出了一種基於plc硬件平台的異步電動機綜合控製係統。該係統集成了異步電動機的速度控製和位置控製,不增加硬件投資,采用模糊控製策略,達到一定的控製精度。

  一、硬件設計

  三相異步電動機西門子plc控製係統如圖1所示。圖1中,主機和PLC通過逆變器控製異步電動機的速度和位置。通過西門子plc根據脈衝數可以獲得異步電動機的速度和位置信號。脈衝計數由PLC完成,並繼續與主計算機通信,以將計數值發送到主計算機。主計算機根據從PLC發送的脈衝計數值獲得速度和位置信息。根據不同的控製策略,獲得輸出控製量 - 速度參考值,然後傳送給PLC,速度由PLC A / D轉換模塊給出。該值的模擬值被發送到變頻器的模擬控製端子以進行控製,以形成閉環控製。

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    在係統測試中,異步電動機采用yza5*的三相180w異步電動機,額定電壓380v,額定頻率50hz,額定速度1400r/min,額定電流0.66a;旋轉式編碼器使用e6b2-cwz6c三相旋轉式編碼器,分辨率為1000p/r(上下計數方式可達4000p/r),額定電壓為5vdc-5<unk>~24vdc+5<unk>還有一個開放式集電極輸出;逆變器是西門子的微型處理器440;plc使用西門子s7-200plc。

在開環控製條件下,微主440逆變器可通過bop板或數字輸入端口接收啟動、停止、轉發和反向命令,控製電機運行模式,並通過bop板模擬輸入端口和數字輸入端口。接收速度調整指令有三種方式。係統實現了閉環控製。因此,plc的plc輸出端口將電機運行模式的控製指令發送到逆變器的數字輸入端口,並將模擬輸入從plc a/d轉換模塊的輸出端口發送到逆變器。端口發送速度調整命令。

       西門子plc提供RS232C通信端口,通過電纜連接到主機串行端口,形成一個簡單的監控網絡。工控機實現監控功能,包括現場設備通訊和遠程操作功能,控製命令和參數的輸入,複雜控製算法的實現,實驗結果曲線的顯示,數據的存儲和打印。主計算機和PLC之間的通信使用以太網要求的固定格式通信協議。

  二、軟件實現

  1、執行通信和監控功能

        為了實現西門子plc與主機之間的通信功能,必須分別設置plc與主機。在西門子plc中,需要設置係統存儲區域的相關字節來確定通信幀格式,例如baud速率、起始位、數據位和串行通信的停止位。例如,將波特率設置為:波特率9600k,偶數檢查,起始位1,位長7,停止位置2等等。在上位計算機中,利用西門子WINCC組態軟件,以實現通信和觸摸屏監控功能。這裏使用的是視覺基本語言。它使用方便,具有獨特的視窗優秀的性能和圖形工作環境,編程簡單。在視覺基礎中,有一個特殊的串行通信控製,即mscomm通信控製,通過它可以設置通信框架格式,實現通信功能。步驟如下:
mscomm1.CommPort=1
mscomm1.Settings =“9600”;設置通信幀格式
mscomm1.port open=true;打開通訊端口
mscomm 1.非緩衝區=0;清除接收區
mscomm1.OutBufferCount = 0;清除緩衝區
mscomm1.inputmode=cominputmode文本;以文本形式檢索數據
主機有兩種方法來監控西門子plc。首先,主機向plc發送初始命令,要求plc返回相關的運行數據,然後根據數據執行結果顯示和控製操作,並向plc發送控製命令,直接更改plc的數字或模擬輸出以達到速度。和位置控製;二是plc主動向主機發送初始命令,以提供相關的操作數據。主機接收數據,並根據數據執行結果顯示和控製操作。這裏使用的是前者。
為了匹配西門子plc的通信數據格式,主機發送的命令格式如下:
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  send命令必須以@開頭,節點號表示與主機通信的PLC。標題代碼是兩個字符的命令代碼,正文文本設置命令數據,FCS是一個組檢查序列。

plc響應格式如下:
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隨著代碼返回完成狀態(是否發生錯誤)並僅在有數據時返回正文。當數據長度超過131個字符時,可以作為數據包傳輸。 PLC返回的數據為ASCII格式。由於@,節點號,FCS,終結符等被自動添加,因此必須在主計算機中編寫相關處理程序以在正常通信條件下攔截所需的數據內容。
2。控製算法的實現
主機具有強大、快速的計算能力,可以方便地實現pid算法、模糊控製算法、人工神經網絡控製算法和遺傳算法等多種控製策略。
2.1速度控製算法
三相異步電動機模型是一個高階非線性強耦合多變量模型[1]。在控製中需要考慮許多因素。例如,轉子電壓、頻率、磁通量與轉子轉速和位置之間的相互作用是耦合的。繞組具有電磁慣性。轉子具有機電慣性。轉子電阻隨溫度變化。負載轉矩和轉動慣量。可能會發生其他隨機幹擾。這些因素的影響給控製帶來困難。傳統的控製方法難以達到高精度。模糊控製算法不需要對象精確數學模型的控製,對被控對象參數的變化不敏感,具有較強的魯棒性。因此,將變頻器和異步電動機作為一個整體,利用西門子plc pid控製算法實現速度控製。
同時,考慮到西門子plc pid控製係統運算是一個閉環係統,能達到自己設定的速度。通過圓周率控製,當誤差很小時,穩態精度較高[2,3],因此將增量圓周率控製策略引入模糊控製器,為了提高模糊控製器的穩態性能,提出了模糊π複合控製方法。基於模糊圓周率複合控製的異步電動機速度控製係統如圖2(a)所示。實驗結果如圖2(b)所示(給定速度為100/min,采樣周期為t=150ms,轉速誤差≤1.0)。轉移/點數)。
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  基於比例因子自調整的模糊控製係統如圖3(a)所示。實驗結果如圖3(b)所示(電機的額定轉速為0°,采樣周期為t=150ms,位置誤差≤0.09°,即位置間隔為1計數脈衝)。

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  三、結語

  西門子plc具有較高的可靠性和較強的抗幹擾能力,廣泛應用於嚴酷的工業生產中。本文以西門子plc pid控製的硬件平台為基礎,充分利用西門子plc控製器,設計了異步電動機的速度和位置綜合plc控製係統。該係統實現了比較高的控製精度,在實際應用中有很高的參考價值,如果大家有這方麵的疑問或問題,請來電丝瓜视频app污電氣,歡迎谘詢!


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