基于PLC与变频器结合的立体车库电机控制系统的研究临夏
展邦五金网 2022-09-08 04:21:15
基于PLC与变频器结合的立体车库电机控制系统的研究
基于PLC与变频器结合的立体车库电机控制系统的研究 2012 电机控制系统是立体车库的核心部分,多采用开环控制。当前运行的立体车库的控制器,根据设计办法的不同,有以单片机为核心的控制系统、以IPC(工业PC机或称工业控制计算机)为核心的计算机控制系统和以PLC(可编程控制器)为核心的控制系统。由于电动机是立体车库的动力源,各个载车板的移动均由电动机拖动完成,故能否对电机进行有效控制直接决定了立体车库的存取车效率,运动精度,稳定性及安全性等。本文针对立体车库电机控制系统常规办法的缺点,提出了PLC与变频器结合的改进办法。1 立体车库电机控制原理分析与设计过程 早期的升降横移式立体车库采用普通的三相交流异步电机,控制过程较简单。电机恒速运行,为减小运行始末的惯性冲击,只能靠牺牲时间来获得令人满意的运行速度,适用于小型的升降横移立体车库。具体控制流程为:当PLC接到触摸屏或上位机传来的存取车信号,需要电机动作时,由PLC控制相应的接触器闭合,使电机得电运转,电机转了通过减速器带动载车板移动,待载车板移动到H标位置后,触动行程开关,行程开关向PLC发送停止信号,PLC控制接触器断开,电机断电停转,同时制动装置抱闸,保证电机迅速停转,避免车位移动过量。 采用变频器控制普通三相异步电动机可通过改变电机的定了电压频率平滑的进行调速,使电机实际转速逼近预设的速度曲线,这样既可以减小电机起动时的冲击电流,又能保持较高的平均速度,在接近终点处以低速运行,保证较高的移动精度。电机控制系统主要由变频器、PLC及旋转编码器组成(如图l所示)。
选用安川VS一616G5通用变频器,其具有可自行设置速度曲线的特点,能实现电机控制系统和精确控制。变频器通过与电动机同轴连接的旋转编码器和选配的PG卡,可以完成电机速度的检测与反馈,形成闭环系统。可编程控制器(PLC)负责处理各种信号的逻辑关系,向变频器发出起、停等信号,变频器将工作状态信号传送给PLC,形成双向联络关系,构成系统的核心。旋转编码器与电动机同轴连接,对电动机进行测速,并将此脉冲输出给PG卡,PG卡冉将此反馈信号传送给变频器,以进行运算渊节。旋转编码器和PG卡实现闭环运行。2 现有速度曲线的分析 1)梯形速度曲线 梯形速度曲线在起动、制动过程中速度对时间为线性笑系,如图2所示。
设备在起动时,经历时间t0速度从零直线上升至最高速度v0,以减小起动时的冲击;后以匀速v0运行时间tl;匀速运行t1时间后开始制动,经历t2速度从v0直线下降至零,减小了制动时的惯性冲击。 2)抛物线速度曲线 设备起动,经历时问t1/2,速度沿二次曲线上升至最高速度v0,以减小起动时的冲击;再经历时间t1/2,速度沿二次曲线由v0下降至零,减小了制动时的惯性冲击,如图3所示。
3)抛物线一直线速度曲线 如图4所示,采用变频器和普通异步电动机抛物线一直线速度曲线。抛物线一直线速度曲线在起动、制动过程中,速度对时间为二次线性关系。设备在起动时,经历时间t0,速度从零沿抛物线上升至最高速度v0,以减小起动时的冲击;后以匀速v0运行时间tl;匀速运行t1时间后开始制动,经历t2速度从v0沿抛物线下降至零,减小了制动时的惯性冲击。 方案的三种速度曲线形式,最简单的是第一种梯形速度曲线,但是就较小冲击能力来说,要比后而胁种曲线差;能够最好的减小启动制动冲击的是抛物线速度曲线,但是设备一直在进行加速减速,运行效率较低;抛物线——直线曲线结合了前两种曲线的优点:既能减小起动制动时的冲击,又能提高系统的运行效率。
3 速度曲线改进的函数分析 在图 5所示的AE,FB,CG,HD段,选择抛物线平滑的完成电机的加速与减速,而时、GH段则选用曲线的切线来完成诩速过程。根据系统实际要求,电机X方向或Y方向的额定转速为O.5 m/s,为防止倾倒和碰撞,最大加速度和加速度变化率应为Amax;=1.5 m/s2,Pmax=2.0 m/s2。
设定加速段和减速段曲线是对称的,由对称性可知:
其中,:T0是电机以额定转速运行的时间。 此速度曲线的A、B、C、D 4个状态点,加速度的变化率均为0,在整个运行过程中加速度变化率最大值为1.8 m/s3,因此,所设计的加减速曲线满足系统运动的稳定性要求。4 结 论 本文对立体车库电机的速度曲线模型的设计可以较好地改进PLC与变频器的整体配合效果。PLC根据实际控制的要求,向变频器发出正向运行、反向运行、减速及制动等信号,变频器则根据所设计的控制规律和控制算法,正确地控制电动机的运转与停止。该运行速度曲线较好地解决了当前立体车库电机存在的运行过程中速度起伏过大、稳定性差的问题,对提高立体车库中电机工作的可靠性具有一定的理论与实际意义,分析结果表明,本文提出的改进方法优于常规的电机控制系统方法且有效可行
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