PDF《基于西门子控制器的伺服控制系统设计》

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MOTION CONTROL 2015・06 NO.67 伺服系统 [相关链接] http://www.chuandong.com/ tech/detail.aspx?id=28079 摘要:随着自动化水平的不断提高,越来越多的工业控制场合需要精确的位 置控制.因此,如何更方便、更准确地实现位置控制是工业控制领域内的一 个重要问题.本文通过对伺服控制系统的研究,以伺服电动机为控制对象, 以控制器为核心,以电力电子功率变换装置为执行机构,在自动控制理论的 基础下组成了电气传动自动控制系统.通过利用西门子200 PLC的数字量、 模拟量输出控制和伺服控制器完成了对伺服电机转速精准的控制.提高了系 统控制的可靠性和精确度. 文章编号:150601 青岛橡胶轮胎有限公司? 邢媛基于西门子控制器的伺服控制系统设计 To Design of Servo Control System Based on Siemens Controller

1 引言 由于现代微电子技术的不断进步以及电力电 子电路良好的控制特性,使几乎所有新的控制理 论,控制方法都得以在交流调速装置上应用和尝 试.现代控制理论不断向交流调速领域渗透,特 别是微型计算机及大规模集成电路的发展,使得 交流电动机调速技术正向高频化、数字化和智能 化方向发展. 近年来电力电子装置的控制技术研究十分活 跃,各种现代控制理论,如自适应控制和滑模变 结构控制,以及智能控制和高动态性能控制都是 研究的热点.这些研究必将把交流调速技术发展 到一个新的水平.控制系统的软化对CPU芯片提 出了更高的要求,为了实现高性能的交流调速, 要进行矢量的坐标变换,磁通矢量的在线计算和 适应参数变化而修正磁通模型,以及内部的加速 度、速度、位置的重叠外环控制的在线实时调节 等,都需要存储多种数据和快速实时处理大量信 息.可以预见,随着计算机芯片容量的增加和运 算速度的加快,交流调速系统的性能将得到很大 的提高. 20世纪80年代以来,随着集成电路、电力电 子技术和交流可变速驱动技术的发展,永磁交流 伺服驱动技术有了突出的发展,各国著名电气厂 商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器 系列产品并不断完善和更新.交流伺服系统已成 为当代高性能伺服系统的主要发展方向,使原来 的直流伺服面临被淘汰的危机.90年代以后,世 界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数 字控制的正弦波电动机伺服驱动.交流伺服驱动 装置在传动领域的发展日新月异.目前制约基于 PLC的控制伺服系统在工业应用上的主要问题,主 要包括以下几个方面:支持PLC控制伺服系统的 智能设备造成初期投资的提高;

系统结构如何变 化,如何构筑一个基于PLC伺服的控制系统;

通讯 是否可靠;

设备选型的局限性等对于用户的这些 疑问等.

2 控制系统基本结构 伺服调速系统的主要组成部分如图1所示. 其中伺服电机是受控对象和传动装置.伺服驱 动器将具有一定电压、电流和频率的电源能量变 换为具有可调电压、可调电流或可调频率电源能 量,起电能变换和控制作用,以检验和变换反馈 信号.在伺服调速系统中主要反馈量有电压、电流、转速、转矩、磁通和转子位置角等.控制层 根据给定信号和反馈信号产生所需要 的控制指令和偏差信号.调节装置用 于按照一定规律控制变流装置能量的 流动,通过硬件或软件产生满足控制 要求的算法或校正量,以提高或校正 系统的静态性能.在要求不很高的场 合,没有反馈装置而采用开环控制, 但前提是电机本身应具有足够的稳定 性和可调性.