内容发布更新时间 : 2024/12/23 12:33:44星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
然后测量其电压。这种方法的缺点是被测信号易受电磁干扰和温度变化的影响。另一种是将转速信号转化为脉冲信号, 然后用数字系统内部的时钟来对脉冲信号的频率进行测量。这种方法的优点在于抗干扰能力强、不受温度变化影响、稳定性好 。
2.6 直流电动机的调速
在生产实践中,有许多生产机械根据工艺要求需要调节速度。改变生产机械的转速可以
n3采用改变传动机构的速比实现,这种方法称为nAA1机械调速。在生产中应用较多的是电气调速,
Bn即人为地改变电动机的参数,从而得到不同的B2转速。
从机械特性可知,电动机的转速由电动机的机械特性和负载机械特性的交点,即工作点oTemTL决定。若工作点变了,电动机的转速也就变了。图2?6电动机的调速如图2-6所示,电动机额定运行时工作于固有机
械特性1与负载机械特性3的交点A,其转速为nA,如果在电枢回路串入电阻,那么电动机的机械特性将变为图中直线2,它与负载机械特性3的交点为B点,电动机的转速变为nB,从而实现了转速调节。常见的几种调速方式:1他励直流电动机的串电阻调速 2降低电枢供电电压调速 3减弱磁通调速
n02.7 如何实现电机启动过程的准时间最优
在设备物理上的允许条件下实现最短时间的控制称作“时间最优控制”,
对于调速系统,在电动机允许过载能力限制下的恒流启动,就是时间最优控制。实际启动过程与理想启动过程相比还有一些差距,不过这两段时间只占全部启动时间中很小的成分,无伤大局,故可称做“准时间最优控制”。
2.8 如何实现电机调速的静态调速无静差
积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行,实现无静差调速。比例调节器的输出朱取决于输入偏差量的现状,而积分调节器的输出则
包含了输入偏差量的全部历史。从无静差的角度突出地表明了积分控制优于比例控制的地方,但是从另一方面看,在控制的快速性上,积分控制却又不如比例控制。同样在阶跃输入作用之下,比例调节器的输出可以立即响应,而积分调节器的输出却只能逐渐地变化。比例积分控制综合了比例控制和积分控制两种规律的优点,又克服了各自缺点,扬长避短,相互补充。比例部分能迅速响应控制作用,积分部分则最终消除稳态偏差。
2.9 如何实现电机调速
调制的方法,把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列,从而可以改变平均输出电压的大小,以调节电动机的转速。
3 硬件设计
3.1控制系统设计概述
本次设计采用S7-200 PLC实现PWM控制直流电动机,单闭环回路,使用PLC的CPU224模块。分析本设计后决策使用的硬件有:开关、固态继电器、整流装置、光电编码器、直流电机、西门子PLCS7-200。设计用霍尔传感器来检测电动机的转速,将其以脉冲的形式输出,并送至PLC内部的高速脉冲计数器,使用M法测速原理,通过编程转换成转速,经过软件实时扫描,从而得到电机的转速。
控制器(PLC)被控对象(电机)光电编码器
图3-1 控制结构框图
3.2控制系统的硬件设计
确定了相关的实验设备之后,接下来就需要硬件选型表 3.3 实验平台的搭建、
下面是相关的实验设备实物图及整体的实物连接图
图3-2 实物元件图
图3-3 整体实物连接图
图3-4 电气控制原理图
3.4 控制系统的转速检测
转速的测量方式有多种,数字测速具有测速精度高、分辨能力强、受器件影响小等优点,被广泛应用于调速要求高、调速范围大的系统。数字测速方法有M法、T法、M/T法和E/T法,关于各方法的使用和优缺点,本实验使用了M法测速。 3.5 系统测速软件编程思想
速度检测有模拟和数字两种检测方法。模拟测速一般采用测速发电机,其输出电压不仅表示了转速的大小,还包含了转速的方向,不过模拟测速方法的精度不够高,在低速时更为严重。对于要求精度高、调速范围大的系统,一般采用数字测速。数字测速具有测速精度高、分辨能力强、受器件影响小等优点,被广泛应用于各种调速系统。考虑到实验经费等多方面因素,本次设计采用数字测速。
数字测速最常见的检测元件是光电式旋转编码器,旋转编码器与电动机相连,当电动机转动时,便发出转速或转角信号,然后送给接受处理装置。脉冲送到PLC的高速计数器中,再通过基于测速原理的计算转换成转速值。
目前常用的测速方法有以下几种:
(1)M法:是在一定时间间隔内,对霍尔传感器输出脉冲数进行计数,并计算出转速,适用于电动机转速的高速测量。
(2)T法:是通过测量霍尔传感器的脉冲周期来计算电机转速的一种测量方法,适合于电动机的低速测量。
(3)M/T法:是结合了M法和T 法的优点,在低速及高速段均有较高的分辨能力和测量精度。
(4)E/T法:其原理是从T法出发,只是为了克服T法高速时的精度问题。
本次实验设计中的电动机的额定转速为3000r/min,用T法或M/T法难以实现传感器两个输出脉冲之间时间的测量,所以在本次设计中采用了M法测量。
(一)M法测速的原理
在一定的时间Tc内测取霍尔传感器输出的脉冲个数M1, 用以计算这段时间内的平均转速,称作M法测速(如图6-3所示)。把M1除以Tc就可得到霍尔传感器输出脉冲的频率f1=M1/Tc,所以又称频率法。电动机每转一圈共产生Z个脉冲,把f1除以Z就得到电动机的转速。在习惯上,时间Tc以