用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器,能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC),还有可实现PID控制的PC系统等等。
交流电动机调速(speed control of AC motor)通过改变交流电动机的供电频率、极对数和转差率等电气参量,来实现速度调节的技术,又称交流调速。
在实际应用中,交流电动机总是与生产机械相联系,形成电力拖动系统。不同的生产机械要求不同的速度,即使同一个生产机械在不同的运行工况下,也需要不同的速度,因而需要对拖动系统的运行速度加以调节。
三相异步电动机转速公式为:
(1)
从上式可见,改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可达到改变转速的目的。常见的交流调速方法有:①降电压调速;②转差离合器调速;③转子串电阻调速;④绕线转子电动机串级调速和双馈电动机调速;⑤变极对数调速;⑥变压变频调速等。
变频调速是通过改变定子电压、频率的高效调速方法。为了让变频器快速输出稳定的频率信号,保证电机精确调速。通常使用PLC的PID指令来控制变频器完成。随着,控制技术的发展,变频器也可自带PID控制卡独立完成调速。
1.2论文的主要内容
主要介绍了模拟量的输入、输出模块,Panasonic的VF0型变频器,三相鼠笼异步电机,测速计,欧姆龙PLC。还有PID调速控制,硬件电路图,软件设计,参数调试等。
通过制作出来装置,可以按照用户的要求来控制电机的速度。使之能够以P、I、D参数的改变,来改变控制要求。
1.3本设计所做的主要工作
首先,了解PID控制理论,知道PLC模拟量的输入、输出模块。Panasonic的VF0型变频器参数设置,欧姆龙触摸屏基本编写,PLC的编程。
然后,按照设计需要连接各种仪器。并且,根据设计设定各种仪器的参数。根据硬件的参数设置,编写PLC控制程序。
最后,改变PID参数,进行调试,将调试数据记录下来,比较PID参数的调节情况。选出速度偏差在的结果。
第2章 基于PID的交流电机调速系统设计的硬件设计
2.1实施方案
本设计原理上是用OMRON系列CP1H-XA型号PLC的模拟量输入/输出单元进行电机转速的PID控制。
具体的设计思路是如下:
通过速度计测得三相异步电机的速度,经A/D模块传给PLC。用户根据实际需要给PLC一个速度值。PLC通过处理将结果经D/A模块传给变频器。变频器通过给定的信号控制三相异步电机,直到速度达到设定值。设计的控制图如2-1,设计的思路图如2-2.
图2-1 PID的交流电机调速系统的硬件控制图
图2-2PID的交流电机调速系统的设计的思路图
2.2控制器的设计
2.2.1 CP1H模拟量输入单元
(1)在端子台上方的电压/电流输入信号切换开关如下图2-3所示:
图2-3切换开关
本设计使用的模拟量就是电压信号,所以本设计不用改变,就直接使用出厂设定的就行。
(2)模拟量输入单元
模拟量输入单元是将端子台如下图2-4所示:
图2-4端子台
从左到右分别是引脚1~8,其中1、2控制第一路输入,3、4控制第二路信号,5、6控制第三路信号,7、8控制第四路信号。
由于本设计只用到第一路输入,所以只介绍1、2引脚的含义,其它的引脚其实也类似。其中1号引脚是第一路信号的模拟量电压/电流输入(接正极),由于上面已经将信号切换开关切至OFF,故是电压输入;2号引脚是第一路信号的公共端(接负极)。
2.2.2模拟量输出单元
模拟量输出单元是将指定的数字量(二进制数)转换为标准的电压信号或电流信号,端子台如下图2-4
从左到右分别是引脚9~16,其中9、10、11控制第一路信号输出,12、13、14控制第二路信号输出。15、16号引脚是模拟0V。
由于本设计只用到第一路输出,所以只介绍9、10、11号引脚