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如何利用光電傳感器和調(diào)節(jié)議自動(dòng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速？

: 問(wèn) 提問(wèn)者：網(wǎng)友 | 2018-08-08

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據(jù)實(shí)際工況的需要，該控制系統(tǒng)必須有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性、可靠性，并且可以采集開(kāi)關(guān)量和模擬量信號(hào)。經(jīng)比較，本文中選擇SIMENS公司的S7-200型PLC作為主要控制單元。如圖1所示，該控制系統(tǒng)主要由CPU214、變頻器、變頻電機(jī)和光電傳感器MOC70T2組成。控制系統(tǒng)通過(guò)CPU214 PLC的擴(kuò)展模塊EM235輸出的模擬量電壓來(lái)調(diào)節(jié)變頻器的工作頻率，使變頻電機(jī)在設(shè)定的頻率下工作(由傳感器采集到的另一電機(jī)的轉(zhuǎn)速確定)。在變頻電機(jī)的輸出軸上安裝一個(gè)調(diào)制盤(pán)，光電傳感器用來(lái)采集脈沖信號(hào)，利用PLC的高速計(jì)數(shù)器記錄傳感器采集到的脈沖數(shù)。本系統(tǒng)在精確控制變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，PLC使用了PID算法，通過(guò)高速計(jì)數(shù)器計(jì)算出變頻電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速作為PID的過(guò)程變量PVn，利用PID的輸出值Mn來(lái)調(diào)節(jié)EM235輸出的模擬量電壓，從而使電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速與設(shè)定的轉(zhuǎn)速趨于一致。由分析可以看出，傳感器的信號(hào)采集和PLC的高速計(jì)數(shù)是本系統(tǒng)的核心，下面分別對(duì)這兩方面作詳細(xì)介紹。 2.1 信號(hào)采集本系統(tǒng)通過(guò)脈沖式光電傳感器MOC70T2采集到的脈沖數(shù)來(lái)計(jì)算變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速。脈沖式光電傳感器是將光脈沖轉(zhuǎn)換為電脈沖的元件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、測(cè)量精度較高。在該系統(tǒng)中，變頻電機(jī)輸出軸上固定一個(gè)調(diào)制盤(pán)，將傳感器發(fā)射極發(fā)出的恒定光調(diào)制成隨時(shí)間變化的調(diào)制光。光線每照射到傳感器接收極一次，就產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)脈沖，經(jīng)整形后輸出。傳感器采集信號(hào)的電路圖如圖2所示。由以上分析可知，當(dāng)變頻電機(jī)工作時(shí)，22K電阻上輸出的是周期性的高電平和低電平，其輸出波形如圖3所示。將此脈沖信號(hào)引至PLC輸入端I0.6(可以根據(jù)不同的高速計(jì)數(shù)類(lèi)型選擇不同的輸入點(diǎn)，在下文將詳細(xì)說(shuō)明)。如果PLC的高速計(jì)數(shù)器HSC記錄下脈沖數(shù)為C，調(diào)制盤(pán)上開(kāi)Z(=80)個(gè)缺口，計(jì)數(shù)器的采樣周期為T(mén)(s)，則變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速n(r/min)可以表示為: n＝60C/TZ=60C/(T×80)=0.75C/T 2.2 高速計(jì)數(shù)器 S7-200 CPU具有集成高速計(jì)數(shù)器功能，這些計(jì)數(shù)器可以記錄20kHz的事件，而不影響CPU的性能。S7-200 CPU有多種高速計(jì)數(shù)器，每種計(jì)數(shù)器都有指定的輸入，具體定義見(jiàn)附表，其中，只有CPU224 和CPU226支持HSC1和HSC2。附表高速計(jì)數(shù)器輸入高速計(jì)數(shù)器使用輸入 HSC0 I0.0 I0.1 I0.2 HSC1 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 HSC2 I1.2 I: 回答者：網(wǎng)友

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