基于PLC的直流电机转速控制系统设计.pdf

自动化与仪器仪表 2 o 1 3 年第 6 期 总第 1 7 0 期 基 于P L C的直流 电机转速控制 系统设计 闫肃 ，谌海云 ，杜振华 ，曾欢 ’ 中海油节能环保服务有 限公 司 天津 ，3 0 0 4 5 7 西南石油大学电气信息学院 四川成都，6 1 0 5 0 0 摘要以西门子P L C输出的模拟电压控制P WM发生器的占空比，进而实现直流电机的P WM调速控制。在设计中， 西门子s 7 - 2 0 0 系列C P U2 2 4 XP C N AC ／ DC ／ R L Y作为整个控制系统的核心部分，配备P WM产生模块、测速电路模块以 及相应的调速按钮和系统指示灯， 实现对电机转速的测量和调节。最后进行设计的实际测试，结果表明用P L C来实现直流 电机的转速控制效果符合控制要求。 关键词P L C ；直流电机；P WM调速 Ab s t r a c t Th i s p a p e r u s e s a n a l o g v o l t a g e o f P LC’ S o u t p u t t o c o n t r o l P W M g e n e r a t o r d u t y c y c l e， t h u s a c h i e v i n g P W M DC mo t o r s p e e d c o n tr o 1 ． I n t h e d e s i g n ， u s e a S i e me n s S 7 - 2 0 0 s e r i e s C P U2 2 4 X P C N AC／ D C／ R L Y a s a c o r e p a r t o f the w h o l e c o n tr o l s y s t e m， wi t h P W M g e n e r a t i o n mo d u l e， s p e e d me a s u r i n g c i r c u i t mo d u l e an d t h e c o r r e s p o n d i n g s p e e d b u t t o n an d the s y s t e m i n d i c a t o r t o r e a l i z e the me a s ure me n t an d r e g u l a t i o n o f mo t o r s p e e d ． At l a s t ， p r a c t i c a l t e s t the d e s i g n ， t h e r e s u l t s s h o w t h a t P LC t o a c h i e v e t h e e f f e c t o f DC mo t o r s p e e d c o n tro l me e t the r e q u i r e me n t s ． Ke y wo r d s P L C； DC M o t o r ； P W M s p e e d c o n t r o l 中图分类号 T P 2 7 3 ． 5 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 - 9 2 2 7 2 0 1 30 6 - 0 0 6 3 - 0 3 O 前言 直流电机的应用场合很多，且多用于调速要求较高的生产 机械上，如轧钢机 、电车、电气铁道牵引、挖据机械等。目 前，大多的直流电机控制系统用单片机或 D S P芯片作为控制 器，但单片机或Ds P 做控制器，占用端 口多，外部元件也多， 影响系统稳定性和可靠性川 。可编程控制器 L CJ 作为近几十年 发展来的一种新型工业控制器，它可靠性高、抗干扰能力强， 它把计算机的编程灵活、功能齐全、应用面广的特点与继电器 系统的控制简单、使用方便、抗干扰能力强、价格便宜等优点 结合起来。用P L C对直流电机进行PWM调速控制，可以提高 直流调速系统的控制性能，实现直流电机的数字控制。 1 模型建立 直流电动机有两个输入量，一个是加在电枢上的理想空载 电压 U d 另一个是负载电流厶 。直流电动机的动态结构框图如 图 1 所示。 图1 直流电动机的动态结构框图 u 。 是控制输入， 是扰动输入，将扰动量 厶的综合点前 移，再进行等效变换，如图2 所示。 收稿 日期 2 O 1 3 - 0 9 - 0 5 作者简介 闫肃 1 9 7 2 一 ，男，高级工程师，甘肃静 宁 人 ．主要研 究方 向为控制理论与控制工程 。 图2 直流 电动机动态结构框 图的变换 在理想空载时， 0 ，结构框图简化为图3 。 1／ C 蹦i 7 l 图3 直流 电动机 的简化框图 由图 3司知 ，欷 定 励 磁 F的 直 流 电 动 机 是 一 个 二 阶 线 性 节， 、 是两个时间常数分别表示机电惯性和电磁惯性 。 丁 Ⅲ 为电力拖动系统机电时问常数 ， T ／ R／ a 为电 枢 回 路电 磁 时 间 常 数， T t 詈 公 式中 的电枢回路 总 电阻 R R R ， R 是 内阻 ，导通 时很 小，R 是电机电枢 内阻，L 是电枢 电感，G是电机电势系数。 它们的值可以用关系式 ， 和经验公式 2 、式 3 来决定 C , -．3 o u o 一 - L n , v “s f Y 1 l 盯 n ． ㈣ 『 2 J L 一 3 ． 8 2 U , 0 3 根 据 卜诛 的椎 导 和 计 算 。最 终 计 算 出盲 流 电机 的模 犁 为 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m