PDF《基于西门子控制器的伺服控制系统设计》

3 伺服驱动器 3.1 伺服驱动器 控制伺服电机的一种控制器,其 作用类似于变频器作用于普通交流马 达,属于伺服系统的一部分,主要应 用于高精度的定位系统.一般是通过 位置、速度和力矩三种方式对伺服马 达进行控制,实现高精度的传动系统 定位,目前是传动技术的高端产品. 3.2 伺服控制系统调速控制系统及 其原理 伺服电机调速系统由伺服驱动 器、电动机及其控制系统构成.伺服 调速系统通过改变异步电动机定子的 供电源频率,从而改变电动机同步转 速,其调速特性基本上保持了伺服电 动机固有的机械特性硬度高、转差率 小的特点,同时具有效率高、调速范 围宽、精度高、调速平滑等优点.伺 服调速工作原理图如图2所示. 由公式n=60f/nx(1-s)可知, 改变电机频率和极数均可改变电机的 转速.因此改变电动机频率就可以实 现调速运转. 伺服驱动系统主要设备是提供变 频电源的伺服驱动,伺服驱动器可分 成交―直―驱动器和―交变频器两大 类,目前国内大都使用交―直―交驱 动器.其特点是效率高,调速过程中 没有附加损耗;

应用范围广;

调速范 围大,精度高. 改变定子电源频率可以改变同步 转速和电机的转速.又由电动机的电 势公式可知外加电压近似与频率和磁 通的乘积成正比,即U≈E=C1F1Φ 式中,C1为常数.由此有 由上式可知,若外加电压不变, 则磁通随频率改变而改变.一般电机 在设计中为了充分利用铁心材料都把 磁通Ф的数值选在接近磁饱和的数值 上,因此,如果频率从额定值往下降 低,磁通会增加,将造成磁路过饱 和,励磁电流增加,铁心过热,这是 不允许的.为此我们要在降频的同时 还要降压,这就要求频率与电压能协 调控制.

4 系统分析 电动机总线型调速控制系统电路 如图3所示. 控制电路分析:PLC为本系统总 控制器,本系统用到的PLC通过特制电 缆连接伺服驱动器;

驱动器再接伺服 电机;

伺服电机通过伺服驱动器给PLC 一个反馈信号,这个反馈信号接PLC的 模拟量输入端.这样便于控制更加精 准和快速.由用户程序控制PLC的动 作,PLC的动作引起欺负驱动器的反 应,从而达到控制电机转速的目的. 编码器接24V直流电源.伺服驱动器 接220V交流电.工业控制计算机通过 PPI电缆连接PLC,用户可以通过组态 软件观察控制系统工作情况.从而实 现远程控制电机调速系统.

5 软件设计 编程设计时,依据PLC是以循 环扫描方式按顺序执行程序的基本原 理,按照动作的先后顺序,从上到下 逐行绘制梯形图,它比由继电器控制 电路改画成的梯形图程序往往更加清 楚,更容易懂.子程序SBR_0部分截 图,如图4所示. 5.1 程序分析 ? ? ? ?d

88 88 SERVO &

MOTION CONTROL 2015・06 NO.67 DB1为程序主数据块,存放系统程序执行过 程中的主要数据,在符号定义表中用户自己定义 系统的主要数据名称和存储地址;

SBR_0是自己 编写的程序块,其主要功能为:SBR_0实现模拟 量到数字量的转换,这是为了方便PLC计算,因为 PLC在运算时只能处理数字量;

为了便于利用组态 软件观察.系统上电运行时,程序顺序扫描,在 扫描到SBR_0时,先调用子程序SBR_0,将输入 的模拟量转换为数字量,送入PLC进行运算.其数 据存储到主数据块DB1.然后经过一些变频器控 制命令和数据传输指令,最后调用子程序FC2,将PLC的运算结果转换为模拟量输出,同样将数据存 储在符号定义表中,便于用户通过自己绘制的组 态软件观察系统的运行情况和数据的改变等.