采用PLC 解決車(chē)輛分散驅動(dòng)的同步控制問(wèn)題

為實(shí)現兩臺牽引電機的速度同步, 采用兩臺變頻電機牽引, 并分別采用變頻器調速進(jìn)行矢量閉環(huán)控制, 用PLC直接控制兩臺變頻器。在控制中, PLC與變頻器之間采用Profibus 聯(lián)接, 保證輸出信號源的同步性。以牽引電機1 的速度為目標速度, 由牽引電機2 的變頻器來(lái)調節其速度以跟蹤牽引電機1的速度。將兩臺增量式旋轉編碼器與電機同軸聯(lián)接, 使編碼器1 和編碼器2 分別采集兩臺電機的速度脈沖信號, 并將該信號送到PLC 的高速計數模塊中。PLC 以這兩個(gè)速度信號數據作為輸入控制量,進(jìn)行比例積分控制運算（ PID） , 運算結果作為輸出信號送至PLC 的模擬量模塊, 以控制牽引電機2 的變頻器。這樣, 就可以保證牽引電機2 的速度跟蹤并隨著(zhù)牽引電機1 速度的變化而發(fā)生變化。使兩個(gè)速度保持同步。

取自編碼器采集的脈沖信號, 經(jīng)高速計數模塊FM350- 1 進(jìn)入PLC, 轉換成電機速度數據。將兩個(gè)電機編碼器的信號相比較, 通過(guò)PID 調節模塊, 調整電機轉速差值, 給定電機2 的轉速值MW1000。

MW1000 需要轉化成變頻器能接受的信號。由于PLC的對應4～20mA 值為0～27648, 變頻器接收范圍值為0～8192, 所以MW1000/27648×8192 送到模擬量輸出通道, 換算成變頻器能接受的電流信號, 以控制牽引電機2 的變頻器, PID 算法是工業(yè)控制中最常用的一種數學(xué)算法, 其基本算式如下:

Pou （t t） =Kp×（et） +Ki×Σ（et） +Kd×[ （et） - （et- 1） ]

式中:Kp―比例調節系數。是按比例反映系統的偏差,系統一旦出現偏差, 比例調節立即產(chǎn)生調節作用, 以減少誤差。

Ki―積分調節系數。使系統消除穩態(tài)誤差, 提高無(wú)差度。積分作用的強弱取決于積分時(shí)間,常數Ti 越小, 積分作用就越強。Kd―微分調節系數。微分作用反映系統偏差信號的變化率, 具有預見(jiàn)性, 能預見(jiàn)偏差變化的趨勢, 因此能產(chǎn)生超前的控制作用, 在偏差還沒(méi)有形成之前, 已被微分調節作用消除。為了減少電源系統波動(dòng)等因素引起的外來(lái)干擾,在編制控制算法時(shí), 必須考慮利用積分環(huán)節, 即采用一段時(shí)間內連續穩定的輸入信號而不是某一瞬時(shí)值的輸入信號進(jìn)行PID 運算, 以消除累積誤差, 使轉數在一定的范圍內可調。這樣, 牽引電機1 和牽引電機2 就能很好地進(jìn)行同步控制且同步精度較高, 從而確保了運行機構的穩定性。

4 控制結果

利用STEP7 編制PLC 上位機監控程序,Wincc采集速度值并繪制曲線(xiàn)。數據提取的時(shí)間間隔為15ms。實(shí)際上牽引電機1 和牽引電機2 速度是相同的, 但為了反映牽引電機2 的跟蹤和波動(dòng)情況, 在此特地將其分開(kāi), 上面是牽引電機1 的速度曲線(xiàn), 下面是牽引電機2 的速度曲線(xiàn)（見(jiàn)圖4） 。牽引電機1 的速度發(fā)生變化時(shí), 牽引電機2 就能及時(shí)地響應, 進(jìn)行跟蹤, 并且能很快地達到穩定。實(shí)驗表明, 采用PLC 和變頻器的控制方法, 能達到較高的同步要求, 響應快、速度波動(dòng)幅度較小。

5 結束語(yǔ)

該控制方法已在各種爐下車(chē)輛中應用。實(shí)際應用中, 走行同步起動(dòng)效果明顯, 車(chē)輛運行平穩。實(shí)踐證明, 采用PLC 解決車(chē)輛分散驅動(dòng)時(shí)電機速度同步的控制方法應用效果較好, 是一種理想的調速控制方法, 滿(mǎn)足了生產(chǎn)工藝要求, 減少了設備的維修維護費用, 保證了車(chē)輛發(fā)揮正常的生產(chǎn)效率, 經(jīng)濟效益顯著(zhù)。隨著(zhù)PLC 與變頻器控制方法的廣泛應用, 必將更好地提高傳動(dòng)系統對速度控制的可靠性與靈活性。