ＰＬＣ控制的多電機(jī)同步系統(tǒng)
近年來,隨著我國包裝,分切,印刷,涂層等行業(yè)的蓬勃發(fā)展,做為配套的電氣控制環(huán)節(jié)則對產(chǎn)品的質(zhì)量起著關(guān)鍵的作用,目前以PLC做為中心控制元件的設(shè)備占有相當(dāng)大的比重,并以其的控制,穩(wěn)定的工作狀態(tài)占據(jù)了十分重要的地位。而在這些控制系統(tǒng)中核心問題便是各動(dòng)力驅(qū)動(dòng)軸的同步運(yùn)行,即各電機(jī)的同步運(yùn)行。 
本文將介紹分析幾種以O(shè)MRON系列PLC作為主控元件來實(shí)現(xiàn)多電機(jī)同步運(yùn)行的方案。 
 
1 系統(tǒng)控制方案 
 
1.1 隨動(dòng)系統(tǒng) 
隨動(dòng)系統(tǒng),即一臺電機(jī)作為主電機(jī),另外一臺或多臺作為隨動(dòng)電機(jī),隨動(dòng)電機(jī)緊跟著主電機(jī)運(yùn)行;控制系統(tǒng)的基本組如圖1所示。 
在該系統(tǒng)中由PLC接受來自上位機(jī)發(fā)來的控制信號,經(jīng)過一定的運(yùn)算轉(zhuǎn)換為執(zhí)行裝置的控制信號,如變頻器的頻率,進(jìn)而驅(qū)動(dòng)主電機(jī)運(yùn)行,通過編碼器監(jiān)測電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行速度,并將這一信號作為隨動(dòng)電機(jī)的控制命令,隨動(dòng)電機(jī)緊隨這一速度便可實(shí)現(xiàn)兩臺電機(jī)的同步運(yùn)行。 
1.2 閉環(huán)系統(tǒng) 
閉環(huán)控制系統(tǒng),即兩臺電機(jī)由同一控制器(PLC)發(fā)出控制信號,然后再各自構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng),緊隨控制器發(fā)出的信號,即可實(shí)現(xiàn)多電機(jī)的同步運(yùn)行;控制系統(tǒng)的基本組如圖2所示。 
在這個(gè)系統(tǒng)中由PLC接受來自上位機(jī)發(fā)來的控制信號,經(jīng)過運(yùn)算轉(zhuǎn)換為執(zhí)行裝置的控制信號,同時(shí)發(fā)到兩臺電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器中,由于控制命令是相同的, 通過編碼器監(jiān)測電機(jī)的實(shí)際速度,與控制命令進(jìn)行比較,構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng),這樣只要兩臺電機(jī)的都緊隨控制命令運(yùn)行便可實(shí)現(xiàn)同步。 
1.3 隨動(dòng)閉環(huán)系統(tǒng) 
隨動(dòng)閉環(huán)控制系統(tǒng),綜合了隨動(dòng)系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn),在隨動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)成了閉環(huán)控制。 
兩臺電機(jī)驅(qū)動(dòng)器由同一控制器(PLC)發(fā)出控制信號,并各自構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng),將輔電機(jī)的實(shí)際速度實(shí)時(shí)的與主電機(jī)進(jìn)行比較,綜合調(diào)整,使輔電機(jī)緊隨主電機(jī)的運(yùn)行速度,即可實(shí)現(xiàn)多電機(jī)的同步運(yùn)行。控制系統(tǒng)的基本組如圖3所示。 
 
2 控制方案分析 
 
實(shí)際的控制系統(tǒng)中,每個(gè)電機(jī)所帶負(fù)載都不盡相同,因此在這些控制系統(tǒng)中都需根據(jù)速度設(shè)定值利用PLC計(jì)算得出具體的控制參數(shù)。 
首先將上位機(jī)發(fā)出的線速度設(shè)定值進(jìn)行單位轉(zhuǎn)換,根據(jù)電機(jī)所帶負(fù)載的實(shí)際卷徑,計(jì)算出對應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速,然后利用三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式計(jì)算出這一轉(zhuǎn)速對應(yīng)的頻率值。并將這一計(jì)算值傳送控制器(變頻器)中,拖動(dòng)電機(jī)運(yùn)行,并利用編碼器實(shí)時(shí)的監(jiān)測該電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。 
隨動(dòng)控制系統(tǒng)中隨動(dòng)電機(jī)將主電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行速度作為運(yùn)行命令,利用兩臺電機(jī)負(fù)載的實(shí)際卷徑,計(jì)算出第二臺電機(jī)所需頻率,隨動(dòng)電機(jī)緊隨主電機(jī)運(yùn)行,便可實(shí)現(xiàn)兩臺電機(jī)的同步運(yùn)行。第二臺電機(jī)緊緊的跟隨主電機(jī)運(yùn)行,“第二臺”電機(jī)可以是一臺電機(jī)也可以是電機(jī)群,根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的大小來確定電機(jī)的臺數(shù);這種控制系統(tǒng)一般使用在控制精度要求不高的場合,只是簡單的同步而且對各個(gè)動(dòng)力輥間的張力沒有特殊的要求,系統(tǒng)簡單易于實(shí)現(xiàn),成本較低。 
閉環(huán)控制系統(tǒng)中由上位機(jī)發(fā)出控制命令后,根據(jù)各個(gè)電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載的半徑,計(jì)算出各個(gè)負(fù)載對應(yīng)的轉(zhuǎn)速,再根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式實(shí)現(xiàn)到驅(qū)動(dòng)器(變頻器)輸出頻率的轉(zhuǎn)換。這樣便可實(shí)現(xiàn)兩臺電機(jī)的同步運(yùn)行。兩臺或多臺電動(dòng)機(jī)具有各自的閉環(huán)控制系統(tǒng),對速度命令有較高的響應(yīng)。該系統(tǒng)常出現(xiàn)在多動(dòng)力牽引的系統(tǒng)中。