PLC在扭转试验机系统设计原理

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本文从硬件和软件两个方面介绍了PLC（可编程序控制器）在扭转试验机电控制系统改造中的应用。
    关键词：PLC  转速自动控制   扭转试验机

    扭转试验机机转速自动控制系统采用的是转速负反馈和电流截止负反馈晶闸管双闭环直流转速自动系统。由主电路、触发、放大、励磁、测速和换向回路等部分组成。

    新系统使用PLC对该系统的控制部分进行改造，系统的可靠性大大提高，且控制线路得以简化，对类似系统的改造具有一定参考价值。

    1.       PLC在扭转试验机

    系统设计原理

    为保留原系统的技术性能，直流电动机乃采用Z2系统，功率为1.1KW，电压为110V，电流为13.45A，励磁电压为110V，励磁电流为0.713A，转速为1500rpm

    PLC采用实验室现有的SR—21型，其存储器容量为700字（CMOS）、扫描速度12ms（1.0K），数模转换时间为2ms，具有较强的逻辑和数值运算功能，框架为E—50B型。

    触发脉冲生成器的作用是将PLC运算后的输出量转换成晶闸管的触发双脉冲，经隔离后驱动晶闸管电路，将交流电整流成直流电。

    励磁电路中包括弱磁信号的检测电路，该电路既将PLC运算后的输出量转换成所需的励磁直流量，又可进行弱磁保护。

    PLC共需使用4个A/D输入模块，故应占用四个输入通道，四个通道分配为：转速给定值、转速测量值、电机电流测量值、电机电压测量值。使用两个D/A输出模块，占用两个输出通道分别设置为电枢电压调节量和励磁电流调节量。

    为满足系统对调速的要求，控制环节采用带PI调节器和给定积分等辅助环节的方式进行控制。设U为调节器的输出，△V为转速测量值与转速给定值的差，t为PI调节器积分部分的时间常数。则

    U=KP（△V+1/t）………….…………………（1）

    其中，KP是比例系数。

    设tC为为采样周期，UN为第N 次采样输出，△VN为第N次采样偏差。则积分式变为

    UN=KP（△VN +tC/t）………………………………（2）

    为便于PLC运算，将式（2）变为增量形式

    △U=KP（△VN—△VN-1）+KP‘ △VN …….………………（3）

    其中：KP‘=KPtC/t    2.      PLC在扭转试验机

    控制系统的软件设计

    该软件应用能完成式（3）的计算。式中有两个变量，即速度给定值Ug和反馈环节的测量值Uf。在程

    序中它们分别存入R400和R402。R415设为输出值寄存器，R435设为中间运算寄存器。取常数

    C1=1/KP、C2=1/KP，调节运算周期为K×0.1S。图二给出程序主体部分的流程图。程序中，先将R400与R402的数据进行比较，结果存入772、773和774。为满足调速性能的要求，用计数器C600设定速度调节周期为K×0.1S，即每隔K×0.1S进行一次调节运算。根据测量数据R402与给定数据R400之差，判断是否进行△VN的增加运算或减少运算。增加运算时与“225”比较，“225”为增加运算的溢出范围  。

    减少运算时与“0”比较，“0”为最小运算调节量。如输出值小于“0”，则以“0”输出，如不小于“0”，以正常值输出，即作上下限处理。

    3.结论：扭转试验机的电气控制系统采用PLC进行改造，系统的可靠性得以提高，工作更加稳定，实时性强，计算精确度高。但系统中的触发脉冲生成器须进行一定的修改，应使其输入端与PLC的D/A输出模块输出量相匹配，以便将该输出量转变成能控制晶闸管整流电路的脉冲信号。SR—21还具有较强的逻辑控制功能，扭转试验机的启动、停止、可逆运行、测力机构、显示机构等均可由PLC参与控制。限于篇幅，本文从略。