利用PLC和变频器实现多电机速度同步控制

1、利用 PLCPLC 和变频器实现多电机速度同步控制在传统的传动系统中，要保证多个执行元件间速度的一定关系， 其中包括保证其间的速度同步或具有一定的速比，常采用机械传动刚性联接装置来实现。但有时若多个执行元件间的机械传动装置较大， 执行元件间的距离较远时，就只得考虑采用独立控制的非刚性联接传 动方法。下面以两个例子分别介绍利用 PLCPLC 和变频器实现两个电机间 速度同步和保持速度间一定速比的控制方法。1 1、利用 PLCPLC 和变频器实现速度同步控制薄膜吹塑及印刷机组的主要功能是，利用挤出吹塑的方法进行塑 料薄膜的加工，然后经过凹版印刷机实现对薄膜的印刷，印刷工艺根据要求不同可以采用单面单

2、色、单面多色、双面单色或双面多色等方 法。在整个机组中，有多个电机的速度需要进行控制，如挤出主驱动 电机、薄膜拉伸牵引电机、印刷电机以及成品卷绕电机等。电机间的 速度有一定的关系，如：挤出主电机的速度由生产量要求确定，但该 速度确定之后，根据薄膜厚度，相应的牵引速度也就确定，因此挤出 速度和牵引速度之间有一确定的关系；同时，多组印刷胶辘必须保证 同步，印刷电机和牵引电机速度也必须保持同步，否则，将影响薄膜 的质量、印刷效果以及生产的连续性；卷绕电机的速度受印刷速度的 限制，作相应变化，以保证经过印刷的薄膜能以恒定的张力进行卷绕。在上述机组的传动系统中，多组印刷胶辘的同步驱动可利用刚性 的机械轴

3、联接，整个印刷胶辘的驱动由一台电机驱动， 这样就保证了 它们之间的同步。印刷电机的速度必须保证与牵引电机的速度同步， 否则，在此两道工艺之间薄膜会出现过紧或过松的现象，影响印刷质量和生产的连续性。但是印刷生置与牵引装置相距甚远， 无法采用机 械刚性联接的方法。为实现牵引与印刷间的同步控制，牵引电机和印 刷电机各采用变频器进行调速，再用 PLCPLC 对两台变频器直接控制。牵引电机和印刷电机采用变频调速， 其控制框图如图 1 1 所示。在 这个闭环控制中，以牵引辘的速度为目标，由印刷电机变频器调节印 刷辘速度来跟踪牵引辘的速度。利用旋转编码器 1 1 和旋转编码器 2 2 分 别采集上述两个电机

4、的脉冲信号（编码器位置参见图 3 3）,并送到 PLCPLC 的高速计数口或接在 CPUCPU 的 IROOOOIROOOO0 0IR00003IR00003。以这两个速度信号 数据为输入量，进行比例积分（PIPI）控制算法，运算结果作为输出信 号送 PLCPLC 的模拟量模块，以控制印刷电机的变频器。这样，就可以保 证印刷速度跟踪牵引速度的变化而发生变化，使两个速度保持同步。采用 PIPI 控制算法进行速度调节，程序设计框图见图 2 2。图中取 自编码器采集的脉冲信号，转换成电机的速度数据，经上下限处理后，存储于某个 DMDM 区中，以作为运算中的 y y 值。计算后的 p p 值，送到模

5、拟量输出通道，经过上下限标定后，换算成变频器能接受的电流或电 压信号，以控制印刷电机的变频器。为确保薄膜在牵引和印刷两道工序间保持恒定的张力，在这两个装置之间增加一组浮动辘调节装置，其结构如图 3 3 所示。上面的浮动辘调节装置，也用于减少因电源系统波动等因素引起 的外来干扰。但波动引起的速度差别，经过一段时间后，会使两个浮 动辘位置升得太高或降得太低。因此在设计 PIPI 控制算法时，考虑了 这些干扰因素的影响，利用积分环节 I I 来调节累积误差，使得牵引辘 和印刷辘能进行同步控制，并且同步精度较高，从而确保这个控制系 统的稳定性。2 2、利用 PLCPLC 和变频器实现稳定速比的控制在聚

6、丙烯（PPPP 纺丝设备中，经过预拉伸的纤维需要进行热拉伸。热拉伸在两个经过加热的辘筒与预拉伸辘之间进行，各辘筒由电机分别驱动。原有的电机调速是采用直流电机驱动，由电位器调节的。在 生产中经常出现速度波动现象，速比不能稳定，加工过程易出现“缠 辘”现象，成品纤维出现“毛丝”和“硬头丝”，影响化纤成品的质 量。在纺丝时，预拉伸辘的速度受 PPPP 原料、分子线形取向等工艺要 求的变化，应能方便地进行调节。确定了拉伸比后，热拉伸辘的速度要快速地进行眼踪和变化。米用可编程控制器（PLCPLC 和变频器进行控制，能较好地稳定两个热拉伸辘与预拉伸辘之间的速比图 4 纺丝热拉悼绪构示意图图 4 4 是 P

7、PPP 纺丝机中热拉伸的结构原理图。预拉伸棍和两个热拉伸辘由 3 3 台电机分别驱动，热拉伸两辘速度相同，化纤无拉伸， 起稳定纤维性能作用；热拉伸辑与预拉伸辗间具有一定的速比，某一 个速度发生变化时，另一个也需要根据速比同时进行相应的变化。由旋转编码器采集的脉冲信号，送PLCPLC 的高速计数口或接 CPUCPU 的IROOOOIROOOO0 0IR00003IR00003,转换成速度数据后，作为比例积分（PIPI）控制算 法的输入参数。运算结果作为输出参数，经 PLCPLC 的模拟量输出模块标 定后，以电流或电压形成控制各电机的调速变频器。控制算法中，预 拉伸辘速度数据 V1V1 乘上某个速比 u u 后（速比可调），作为目标值，使 热拉伸辑的速度数据 V2V2 跟踪（u u）的变化。3 3、结束语随着变频器技术的成熟和使用范围的扩大， 可利用