内容发布更新时间 : 2024/11/10 10:06:15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