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| 基于PLC的高可靠性電機(jī)測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) |
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摘要：介紹了用PLc和光電碼盤配合使用的電機(jī)測(cè)速系統(tǒng)；可獲得高可靠性的精度要求而又降低系統(tǒng)成本。重點(diǎn)闡述了該測(cè)速法的基本原理、軟硬件設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：光電碼盤；PLc；數(shù)顯表；轉(zhuǎn)速；電機(jī)
0 引 言
電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置是工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的重要組成部分。根據(jù)工業(yè)環(huán)境下高可靠性的特點(diǎn)，提出了在自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的PLc上增加部分硬件，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量。這樣既解決了測(cè)速裝置的可靠性問(wèn)題，又降低了系統(tǒng)的成本，是一種較為理想的方案。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速測(cè)量方法較多，但都普遍存在硬件成本高、測(cè)量精度和可靠性較低、測(cè)試過(guò)程復(fù)雜等缺點(diǎn)。本文介紹一種以PLc為控制核心，結(jié)合光電碼盤，設(shè)計(jì)一種高可靠性的測(cè)速系統(tǒng)。
1測(cè)速原理
圖1所示，碼盤固定于電機(jī)軸上，隨著電機(jī)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，接收管接收透過(guò)碼盤孔的光源，在t時(shí)間內(nèi)輸出一串方波，波形如圖2。
假設(shè)與電機(jī)同軸連接的光電碼盤每旋轉(zhuǎn)一周，輸出脈沖數(shù)為z，電機(jī)轉(zhuǎn)速為n(r／min)，檢測(cè)時(shí)間為t(s)，在t內(nèi)的計(jì)數(shù)脈沖數(shù)為Ⅳ，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速為：
2系統(tǒng)硬件構(gòu)成及原理
系統(tǒng)是利用控制設(shè)備運(yùn)行PLc的兩個(gè)晶體管輸出點(diǎn)和一個(gè)高速輸入點(diǎn)，增加轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)單元及轉(zhuǎn)速顯示單元組成轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置，如圖3所示。其中信號(hào)檢測(cè)單元由光電素子(EE—SX670A型)和光電碼盤組成。光電碼盤將電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)，光電素子產(chǎn)生光源和吸收透過(guò)碼盤后的電脈沖，輸入到PLc的高速輸人端(如：X0)，PLc(三菱FX2N系列)，執(zhí)行程序計(jì)算t時(shí)間內(nèi)脈沖數(shù)，驅(qū)動(dòng)輸出轉(zhuǎn)速sDA信號(hào)(如：Y14)和時(shí)鐘scK信號(hào)(如：Y15)，使PLc專用數(shù)顯表(HLP2型)顯示。HLP2型數(shù)碼顯示表采用兩線串行傳輸方式，只用兩個(gè)PLc輸出端口就可以完成復(fù)雜的數(shù)據(jù)傳送。PLc程 序中任意指定的數(shù)據(jù)，如數(shù)量、時(shí)間、溫度、壓力等通過(guò)計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器、數(shù)據(jù)寄存器等將數(shù)據(jù)送人指定的顯示緩沖區(qū)內(nèi)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)子程序通過(guò)兩個(gè)輸出端口送出編碼至PL(=外部的數(shù)顯表上。
3系統(tǒng)軟件
設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)高可靠性測(cè)速及顯示，本系統(tǒng)功能流程主要包括初始化、數(shù)據(jù)采集取樣、數(shù)據(jù)運(yùn)算處理、驅(qū)動(dòng)輸出、轉(zhuǎn)速顯示，如圖4所示。
3．1轉(zhuǎn)速脈沖檢測(cè)和運(yùn)算程序
將光電碼盤的脈沖信號(hào)輸入到PL￡的高速輸入端口x(】上(x(】為高速輸入端，其****頻率為：
200 kHz)，利用PLc的高速計(jì)數(shù)器c235接收高速脈沖存入PLC數(shù)據(jù)單元D0中，并進(jìn)一步計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法編程，其梯形圖如圖5所示。
3．2 PLC驅(qū)動(dòng)
數(shù)顯表的編程方法以三菱PLc編程為例子說(shuō)明編程的具體方法(見(jiàn)圖6)。其它品牌的PLc可參照該方法，大同小異。編程過(guò)程可分為五個(gè)部分：
1．產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，利用PLc產(chǎn)生的特定時(shí)鐘脈沖。
2．將待顯示數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)通道，將控制通道復(fù)位。如MOV Kn送入DO通道，Kn為待顯示的立即數(shù)，如果顯示變量可將其改為通道xxx送人通道DO，待顯示的數(shù)送入通道xxx就可以了。
3．SFTIJP是將通道K4M200、k4M217、K4M233到K4：M249四個(gè)通道按‘時(shí)鐘脈沖’一起左移一位，右邊用‘1’填充不需要復(fù)位。
4．SDA為數(shù)據(jù)輸出，為適合漏型晶體管輸出型，如采用源型晶體管輸出則需將輸出反向。
5．ScK為時(shí)鐘脈沖的輸出，為適合漏型晶體管輸出型，如采用源型晶體管輸出則需將輸出反向。
雙表及多表只需增加中間3步即可。因?yàn)槎啾砉灿脮r(shí)只需N+1個(gè)輸出端口，節(jié)省了PLc的輸出端口，連接方法簡(jiǎn)單而且它的PI_c驅(qū)動(dòng)程序也非常簡(jiǎn)單明了，特別方便用戶使用，更加適用于程序設(shè)計(jì)的模塊化。
4結(jié)語(yǔ)
這種測(cè)速設(shè)計(jì)可以使PLC控制的工業(yè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變簡(jiǎn)單、降低成本、提高精度和運(yùn)行的可靠性，可以推廣到水電站、數(shù)控加工等高可靠性的工業(yè)控制系統(tǒng)中進(jìn)行轉(zhuǎn)速信號(hào)測(cè)量。對(duì)于如何完善系統(tǒng)的整體功能(如調(diào)速等)，有待于去開拓和深入。這里作一介紹，希望在工業(yè)環(huán)境下得到更廣泛的應(yīng)用，并為工業(yè)測(cè)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供可資借鑒的技術(shù)依據(jù)。
參考文獻(xiàn)[1]張文海一種測(cè)試微型直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法[J]無(wú)線電，1978，(3)[2] 盧道英微型直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量的一種方法[J] 微特電機(jī)，1985，(3)．[3]馮欣南．電機(jī)學(xué)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989．[4] 秦繼榮現(xiàn)代直流伺服控制技術(shù)及其系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M] 北京：
機(jī)械工業(yè)出版社，1993．作者簡(jiǎn)介：周秀君(1974一)，男，工程師，碩士生，從事機(jī)電液控制_技術(shù)的設(shè)計(jì)開發(fā)、調(diào)試工作。 |
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