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西门子PLC pid控制在三相异步电动机控制系统设计

作者:plc小王 来源:西门子plc 发布日期:2019-06-17 14:39 阅读: 二维码分享

        随着西门子plc pid控制调节,三相异步电动机调速技术的不断发展,plc控制系统设计的性能取得很大的进步。交流异步电动机由于成本低,结构坚固,应用日益广泛。在交流逆变器的许多应用中,提出了电动机的调速性能和定位性能。在上述应用中,异步电动机有其独特的高功率、高成本性能的优点,但其调速性能和定位性能并不完善,需要进一步提高。

提出了一种基于plc硬件平台的异步电动机综合控制系统。该系统集成了异步电动机的速度控制和位置控制,不增加硬件投资,采用模糊控制策略,达到一定的控制精度。

  一、硬件设计

  三相异步电动机西门子plc控制系统如图1所示。图1中,主机和PLC通过逆变器控制异步电动机的速度和位置。通过西门子plc根据脉冲数可以获得异步电动机的速度和位置信号。脉冲计数由PLC完成,并继续与主计算机通信,以将计数值发送到主计算机。主计算机根据从PLC发送的脉冲计数值获得速度和位置信息。根据不同的控制策略,获得输出控制量 - 速度参考值,然后传送给PLC,速度由PLC A / D转换模块给出。该值的模拟值被发送到变频器的模拟控制端子以进行控制,以形成闭环控制。

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    在系统测试中,异步电动机采用yza5*的三相180w异步电动机,额定电压380v,额定频率50hz,额定速度1400r/min,额定电流0.66a;旋转式编码器使用e6b2-cwz6c三相旋转式编码器,分辨率为1000p/r(上下计数方式可达4000p/r),额定电压为5vdc-5<unk>~24vdc+5<unk>还有一个开放式集电极输出;逆变器是西门子的微型处理器440;plc使用西门子s7-200plc。

在开环控制条件下,微主440逆变器可通过bop板或数字输入端口接收启动、停止、转发和反向命令,控制电机运行模式,并通过bop板模拟输入端口和数字输入端口。接收速度调整指令有三种方式。系统实现了闭环控制。因此,plc的plc输出端口将电机运行模式的控制指令发送到逆变器的数字输入端口,并将模拟输入从plc a/d转换模块的输出端口发送到逆变器。端口发送速度调整命令。

       西门子plc提供RS232C通信端口,通过电缆连接到主机串行端口,形成一个简单的监控网络。工控机实现监控功能,包括现场设备通讯和远程操作功能,控制命令和参数的输入,复杂控制算法的实现,实验结果曲线的显示,数据的存储和打印。主计算机和PLC之间的通信使用以太网要求的固定格式通信协议。

  二、软件实现

  1、执行通信和监控功能

        为了实现西门子plc与主机之间的通信功能,必须分别设置plc与主机。在西门子plc中,需要设置系统存储区域的相关字节来确定通信帧格式,例如baud速率、起始位、数据位和串行通信的停止位。例如,将波特率设置为:波特率9600k,偶数检查,起始位1,位长7,停止位置2等等。在上位计算机中,利用西门子WINCC组态软件,以实现通信和触摸屏监控功能。这里使用的是视觉基本语言。它使用方便,具有独特的视窗优秀的性能和图形工作环境,编程简单。在视觉基础中,有一个特殊的串行通信控制,即mscomm通信控制,通过它可以设置通信框架格式,实现通信功能。步骤如下:
mscomm1.CommPort=1
mscomm1.Settings =“9600”;设置通信帧格式
mscomm1.port open=true;打开通讯端口
mscomm 1.非缓冲区=0;清除接收区
mscomm1.OutBufferCount = 0;清除缓冲区
mscomm1.inputmode=cominputmode文本;以文本形式检索数据
主机有两种方法来监控西门子plc。首先,主机向plc发送初始命令,要求plc返回相关的运行数据,然后根据数据执行结果显示和控制操作,并向plc发送控制命令,直接更改plc的数字或模拟输出以达到速度。和位置控制;二是plc主动向主机发送初始命令,以提供相关的操作数据。主机接收数据,并根据数据执行结果显示和控制操作。这里使用的是前者。
为了匹配西门子plc的通信数据格式,主机发送的命令格式如下:
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  send命令必须以@开头,节点号表示与主机通信的PLC。标题代码是两个字符的命令代码,正文文本设置命令数据,FCS是一个组检查序列。

plc响应格式如下:
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随着代码返回完成状态(是否发生错误)并仅在有数据时返回正文。当数据长度超过131个字符时,可以作为数据包传输。 PLC返回的数据为ASCII格式。由于@,节点号,FCS,终结符等被自动添加,因此必须在主计算机中编写相关处理程序以在正常通信条件下拦截所需的数据内容。
2。控制算法的实现
主机具有强大、快速的计算能力,可以方便地实现pid算法、模糊控制算法、人工神经网络控制算法和遗传算法等多种控制策略。
2.1速度控制算法
三相异步电动机模型是一个高阶非线性强耦合多变量模型[1]。在控制中需要考虑许多因素。例如,转子电压、频率、磁通量与转子转速和位置之间的相互作用是耦合的。绕组具有电磁惯性。转子具有机电惯性。转子电阻随温度变化。负载转矩和转动惯量。可能会发生其他随机干扰。这些因素的影响给控制带来困难。传统的控制方法难以达到高精度。模糊控制算法不需要对象精确数学模型的控制,对被控对象参数的变化不敏感,具有较强的鲁棒性。因此,将变频器和异步电动机作为一个整体,利用西门子plc pid控制算法实现速度控制。
同时,考虑到西门子plc pid控制系统运算是一个闭环系统,能达到自己设定的速度。通过圆周率控制,当误差很小时,稳态精度较高[2,3],因此将增量圆周率控制策略引入模糊控制器,为了提高模糊控制器的稳态性能,提出了模糊π复合控制方法。基于模糊圆周率复合控制的异步电动机速度控制系统如图2(a)所示。实验结果如图2(b)所示(给定速度为100/min,采样周期为t=150ms,转速误差≤1.0)。转移/点数)。
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  基于比例因子自调整的模糊控制系统如图3(a)所示。实验结果如图3(b)所示(电机的额定转速为0°,采样周期为t=150ms,位置误差≤0.09°,即位置间隔为1计数脉冲)。

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  三、结语

  西门子plc具有较高的可靠性和较强的抗干扰能力,广泛应用于严酷的工业生产中。本文以西门子plc pid控制的硬件平台为基础,充分利用西门子plc控制器,设计了异步电动机的速度和位置综合plc控制系统。该系统实现了比较高的控制精度,在实际应用中有很高的参考价值,如果大家有这方面的疑问或问题,请来电容感电气,欢迎咨询!


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