1、基于 PLC 直流电机调速系统的设计摘 要：本文从工程实践出发，采用西门子 S7-200 可编程序控制器，设计了直流电机的调速系统，对 PLC 进行了 I/O 点的分配，同时设计了PLC 的外部接线图，并编写了控制直流电机的 PLC 程序。 关键词：直流电机；可编程控制器 引言：直流电机在电机调速系统中占有重要的地位，因为他的调速性能较好，不但调速方便，而且在磁场条件符合的情况下，电枢电压和转速成正比，转矩更易于被控制；起动性能较好，可以比较平滑调节速度。具有优良的动态特性。在挖掘机、轧钢机矿井卷机、造纸机和高层电梯等领域已经得到了广泛的应用。 一、直流电机调速的基本原理 直流电机可以分为三种
2、，分别为串励直流电机，并励直流电机，他励直流电机。本文针对他励直流电动机调速进行设计。当有电流 I 流过电枢，将会产生电磁转矩，电机的转子开始转动，由于转子在磁场中处于通电状态，产生感应电动势。线圈进行转动的过程，当线圈处于该位置的时候，再转动 180 度，处于这两个状态的感应电动势是相反的。利用换向片使得输入电流的方向不变。载流导体在磁场中将会受到力的作用，若磁场与载流导体互相垂直，作用在导体上的电磁力大小为：F=B?l?I气动机械手工作压力为 0.6MPa，最高压力可达 1Mpa。机械手具有二个直线运动和一个旋转运动自由度，用于将原工作台上的物品搬到其左侧工作台上。整个机械手在工作中能实现
3、上升/下降、左旋转/右旋转、夹紧/放松功能。机械手的工作流程如图 2 所示。 二、他励直流电机的调速特性 直流电动机的转速 n 和其他参量的关系可表示为：n= 式中 Ua电枢供电电压（V） ； Ia 电枢电流（A） ； 励磁磁通（Wb） ； Ra电枢回路总电阻（） 由上面的公式可得他励直流电机的调速方式有以下 3 种： 1. 改变电枢电路串接电阻 2. 改变电动机主磁通 3. 改变电动机电枢供电电压 本文采用第三种调速方式。电源电压作连续变化时，转速可以平滑地进行无级调节，只能在额定转速以下调速；速度可调范围较大，适合于转矩不变的场合进行调速。 三、直流电机调速系统的设计 I/O 分配表。当有
4、正转信号 I0.0 时，直流电机开始以初始终速度转动，此时可以对直流电机的速度进行重新选择设定，通过手动对触摸屏输入新的速度值，并确定。直流电机转速立即改变为预置值。当正转信号 I0.0 或直流电机处于停车状态时，按下反转按钮，直流电机以初始速度进行反转。不管电机在何种状态下运转，当按下急停按钮时，电机立即停止运转，确保当危险情况出现的时候，电机能及时停止转动，避免危险情况的发生，对机器造成损坏或者造成人员的伤亡。 四、程序的设计及其调试 调试过程中，纠正了之前对编码器接线的误解。接线部分相对还是比较顺利的，通过这次接线加深了对 NPN 型和 PNP 型编码器接线的认识。接完线之后对程序进行调
5、试的过程中，发现做程序的时候没考虑直流电机带有减速器，而且编码器不是直接安装在直流电机上，因为本次设计选的直流电机不是双出轴的直流电机，这样做反馈信号矫正的程序必须考虑该传动比，后期对程序进行的修改。最终调试成功。利用组态王软件可以在组态页面直接显示工作时间，直观显示直流电机的转速，可以实现异地控制。 可以做启动与停止的切换，在设置按钮按下后进行的命令语言，当本站点启动=1 时，点击被设置的对象，本站点停止=1。对应本设计中 PLC 中的编程语言，和组态王中数据词典设置的变量，即当PLC 程序启动运行的时候，按下被设置对象，PLC 停止运行程序；当本站点启动=0 时，点击被设置的对象，本站点启
6、动=1。对应本设计中 PLC 中的编程语言，和组态王中数据词典设置的变量，即当 PLC程序停止运行的时候，且 PLC 处于开机上电状态，按下被设置对象，PLC启动运行程序。 五、结束语 利用组态王软件组态可以做简单的人机界面，而且与 PLC 进行通信，实现计算机对 PLC 的实时控制和对 PLC 的远程监控。通过组态王软件可以自己编辑动画，形象地反馈系统的运行情况，在远程操作的过程中，使操作者能进一步理解整套工序的进行。组态王软件特别适合于按钮较多的场合，可以代替大部分按钮，这样不仅可以节省成本，还可以节省大量接线，使得设备更加简洁。 参考文献： 1 杨东， 黄永红， 张新华， 吉敬华. 用 PLC 基本指令实现自动运动定位控制的研究J. 微计算机信息， 2010， 26（2-1）： 62-64. 2 吕以全，徐钦民，张鹏. PLC 应用 PROFIBBUS 对汽油机生产总装线系统的控制 南开大学学报自然科学版J. 第 38 卷增刊，2005.8
