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如何利用光電傳感器和調節(jié)議自動控制電機轉速？

: 問提問者：網友 | 2018-08-08

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據實際工況的需要，該控制系統(tǒng)必須有較強的實時性、可靠性，并且可以采集開關量和模擬量信號。經比較，本文中選擇SIMENS公司的S7-200型PLC作為主要控制單元。如圖1所示，該控制系統(tǒng)主要由CPU214、變頻器、變頻電機和光電傳感器MOC70T2組成。控制系統(tǒng)通過CPU214 PLC的擴展模塊EM235輸出的模擬量電壓來調節(jié)變頻器的工作頻率，使變頻電機在設定的頻率下工作(由傳感器采集到的另一電機的轉速確定)。在變頻電機的輸出軸上安裝一個調制盤，光電傳感器用來采集脈沖信號，利用PLC的高速計數(shù)器記錄傳感器采集到的脈沖數(shù)。本系統(tǒng)在精確控制變頻電機的轉速時，PLC使用了PID算法，通過高速計數(shù)器計算出變頻電機的實際轉速作為PID的過程變量PVn，利用PID的輸出值Mn來調節(jié)EM235輸出的模擬量電壓，從而使電機的輸出轉速與設定的轉速趨于一致。由分析可以看出，傳感器的信號采集和PLC的高速計數(shù)是本系統(tǒng)的核心，下面分別對這兩方面作詳細介紹。 2.1 信號采集本系統(tǒng)通過脈沖式光電傳感器MOC70T2采集到的脈沖數(shù)來計算變頻電機轉速。脈沖式光電傳感器是將光脈沖轉換為電脈沖的元件，結構簡單、工作可靠、測量精度較高。在該系統(tǒng)中，變頻電機輸出軸上固定一個調制盤，將傳感器發(fā)射極發(fā)出的恒定光調制成隨時間變化的調制光。光線每照射到傳感器接收極一次，就產生一個電信號脈沖，經整形后輸出。傳感器采集信號的電路圖如圖2所示。由以上分析可知，當變頻電機工作時，22K電阻上輸出的是周期性的高電平和低電平，其輸出波形如圖3所示。將此脈沖信號引至PLC輸入端I0.6(可以根據不同的高速計數(shù)類型選擇不同的輸入點，在下文將詳細說明)。如果PLC的高速計數(shù)器HSC記錄下脈沖數(shù)為C，調制盤上開Z(=80)個缺口，計數(shù)器的采樣周期為T(s)，則變頻電機的轉速n(r/min)可以表示為: n＝60C/TZ=60C/(T×80)=0.75C/T 2.2 高速計數(shù)器 S7-200 CPU具有集成高速計數(shù)器功能，這些計數(shù)器可以記錄20kHz的事件，而不影響CPU的性能。S7-200 CPU有多種高速計數(shù)器，每種計數(shù)器都有指定的輸入，具體定義見附表，其中，只有CPU224 和CPU226支持HSC1和HSC2。附表高速計數(shù)器輸入高速計數(shù)器使用輸入 HSC0 I0.0 I0.1 I0.2 HSC1 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 HSC2 I1.2 I: 回答者：網友

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