ＰＬＣ控制的多電機同步系統(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)量起著關鍵的作用,目前以PLC做為中心控制元件的設備占有相當大的比重,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力驅(qū)動軸的同步運行,即各電機的同步運行。 
本文將介紹分析幾種以OMRON系列PLC作為主控元件來實現(xiàn)多電機同步運行的方案。 
 
1 系統(tǒng)控制方案 
 
1.1 隨動系統(tǒng) 
隨動系統(tǒng),即一臺電機作為主電機,另外一臺或多臺作為隨動電機,隨動電機緊跟著主電機運行;控制系統(tǒng)的基本組如圖1所示。 
在該系統(tǒng)中由PLC接受來自上位機發(fā)來的控制信號,經(jīng)過一定的運算轉(zhuǎn)換為執(zhí)行裝置的控制信號,如變頻器的頻率,進而驅(qū)動主電機運行,通過編碼器監(jiān)測電機的實際運行速度,并將這一信號作為隨動電機的控制命令,隨動電機緊隨這一速度便可實現(xiàn)兩臺電機的同步運行。 
1.2 閉環(huán)系統(tǒng) 
閉環(huán)控制系統(tǒng),即兩臺電機由同一控制器(PLC)發(fā)出控制信號,然后再各自構成閉環(huán)系統(tǒng),緊隨控制器發(fā)出的信號,即可實現(xiàn)多電機的同步運行;控制系統(tǒng)的基本組如圖2所示。 
在這個系統(tǒng)中由PLC接受來自上位機發(fā)來的控制信號,經(jīng)過運算轉(zhuǎn)換為執(zhí)行裝置的控制信號,同時發(fā)到兩臺電機的驅(qū)動器中,由于控制命令是相同的, 通過編碼器監(jiān)測電機的實際速度,與控制命令進行比較,構成閉環(huán)控制系統(tǒng),這樣只要兩臺電機的都緊隨控制命令運行便可實現(xiàn)同步。 
1.3 隨動閉環(huán)系統(tǒng) 
隨動閉環(huán)控制系統(tǒng),綜合了隨動系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點,在隨動控制系統(tǒng)的基礎上構成了閉環(huán)控制。 
兩臺電機驅(qū)動器由同一控制器(PLC)發(fā)出控制信號,并各自構成閉環(huán)系統(tǒng),將輔電機的實際速度實時的與主電機進行比較,綜合調(diào)整,使輔電機緊隨主電機的運行速度,即可實現(xiàn)多電機的同步運行。控制系統(tǒng)的基本組如圖3所示。 
 
2 控制方案分析 
 
實際的控制系統(tǒng)中,每個電機所帶負載都不盡相同,因此在這些控制系統(tǒng)中都需根據(jù)速度設定值利用PLC計算得出具體的控制參數(shù)。 
首先將上位機發(fā)出的線速度設定值進行單位轉(zhuǎn)換,根據(jù)電機所帶負載的實際卷徑,計算出對應的電機轉(zhuǎn)速,然后利用三相異步電動機的轉(zhuǎn)速公式計算出這一轉(zhuǎn)速對應的頻率值。并將這一計算值傳送控制器(變頻器)中,拖動電機運行,并利用編碼器實時的監(jiān)測該電動機的實際轉(zhuǎn)速。 
隨動控制系統(tǒng)中隨動電機將主電機的實際運行速度作為運行命令,利用兩臺電機負載的實際卷徑,計算出第二臺電機所需頻率,隨動電機緊隨主電機運行,便可實現(xiàn)兩臺電機的同步運行。第二臺電機緊緊的跟隨主電機運行,“第二臺”電機可以是一臺電機也可以是電機群,根據(jù)實際系統(tǒng)的大小來確定電機的臺數(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動力輥間的張力沒有特殊的要求,系統(tǒng)簡單易于實現(xiàn),成本較低。 
閉環(huán)控制系統(tǒng)中由上位機發(fā)出控制命令后,根據(jù)各個電動機軸上的負載的半徑,計算出各個負載對應的轉(zhuǎn)速,再根據(jù)電機的轉(zhuǎn)速公式實現(xiàn)到驅(qū)動器(變頻器)輸出頻率的轉(zhuǎn)換。這樣便可實現(xiàn)兩臺電機的同步運行。兩臺或多臺電動機具有各自的閉環(huán)控制系統(tǒng),對速度命令有較高的響應。該系統(tǒng)常出現(xiàn)在多動力牽引的系統(tǒng)中。