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 3 0 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 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 2 J L 一 3 8 2 U 0 3 根 据 卜诛 的椎 导 和 计