基于PCC的分布式多电机同步传动控制系统研究.docx

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1、基于PCC的分布式多电机同步传动控制系统研究基于PCC的分布式多电机同步传动控制系统研究yangliu导语：介绍了利用PCCProgrammableComputerController实现多电机同步传动智能控制的原理与设计。首先设定电机转速,然后通过模糊控制算法调节到达同步的目的。b1引言/b在造纸、纺织、印染、冶金等多单元电气传动系统中,常采用多台沟通电机或者直流电机作为拖动装置,而多电机的同步传动控制技术那么是系统的核心,它直接影响系统的可靠性和控制精度。随着电力电子技术、通讯技术、计算机技术以及当代控制理论的开展,采用由微机控制的全数字同步传动控制装置来实现高精度、高可靠性的同步控制对我

2、国工业开展有重要的意义。本文采用基于PCC2005的分布式控制系统来实现多电机同步传动控制。应用现场总线和通讯技术,上位机可以方便地实现与总线上任意一台变频器之间的串行通讯:发送控制信息、设定运行参数、读取运行状态、调节输出频率即电机转速等；模糊控制算法的使用,改善了系统的动态性能,彻底解决了现场干扰以及电机惯性大、滞后时间长等因素给传动系统带来的控制难题,进步了系统的可靠性。b2设计方案/b本系统为两级计算机控制系统,上级为监视控制系统,用于计算机监控操纵,通过RS232总线相连；下级为PCC对变频器控制系统,用于对现场进展实时控制,通过RS485总线相连。PCC通过对速度信号的收集、判定和

3、处理得到电机运行速度的对应数值,再由RS485总线写入变频器执行。b2.1PCC模块化设计/b本系统由PCC来实现多电机同步传动控制。在PCC的软件编程环境ASB&RAutomationStudio建立一个工程,该工程包括四个任务模块:电机转速反应模块、变频器通讯模块、上位机通讯模块、Profibus通讯模块。各模块互相独立,可单独调节,也可作为一个模块导入或者导出某一工程。任务1负责完成现场数据的收集,通过查表进展调节,对实时性要求最高,应具有最高的优先级;任务2负责PCC与现场控制设备之间的通讯,是非常重要的任务,对实时性要求也很高,应放在较高的任务等级中;任务3完成数据显示,对实时性要求

4、不高,但需要长期运行;任务4负责完成Profibus通讯功能,实现PCC之间的通讯,要求尽可能快。由PCC的多任务处理原理可知,高优先级的任务应该中断低优先级的任务,保证了较为重要的任务可以首先被完成。在系统完成之后,假如需要增加新的任务,只要把新的任务增加到该工程中即可。2.2串行通讯的实现尽管各大公司相继推出了带有标准接口的通用变频器,为用户设计知足工业现场需求的控制系统带来了极大方便,但仍有很多公司的变频用具有自己的通讯协议。MicroMaster6SE3115变频器是较早的产品,它不支持标准的通讯协议,但实际控制现场要求与该变频器进展通讯,而普通的PLC不具有与第三方产品通讯的才能,造

5、成系统集成宏大困难,让开发人员从底层开发通讯协议是一项复杂且工作量相当大的工作,而且系统的可靠性也难以得到保证。基于上述问题,某2000系列PCC产品除了支持标准的通讯协议之外,还向用户提供了用于与第三方产品通讯的协议开发工具-帧驱动器,用户只需要理解第三方产品的通讯协议包括信息帧格式的组成等,并用帧驱动器写出与第三方产品通讯协议一样的通讯规约,就可以方便地实现PCC与第三方产品之间的通讯。本系统利用PCC的帧驱动器,成功地实现了PCC对多台变频器的通讯控制。系统的串行通讯程序是用B&RAutomationBasic来开发的,作为完好的任务模块可以添加到任何其它复杂任务中,不仅可以进步系统的可

6、靠性,而且可以进步代码的可重用性,缩短工程的开发周期。PCC与变频器通过RS-485相连,每台变频器被设置各自独立的地址码0-31用来识别各自的身份,这样,PCC便能通过RS-485接口,对挂接在总线的所有变频器进展控制操纵。2.3基于PVI的上位机串行通讯PVIProcessVisualizationInterface经过可视化接口是基于Win32平台的软件模块,它负责治理应用程序和现场总线之间的数据交换。PVI应用程序都使用PVICOM.DLL接口来实现和PVI治理器之间的通讯。当PVI治理器的数据有变化时,PVICOM接口通过Windows消息或者回调函数来通知应用程序进展数据处理。PV

7、ICOM接口为用户提供了大量用来实现串行通讯的函数,利用这些函数可以非常轻易地编写RS232、RS485、CAN、PROFIBUS等通讯程序,且程序的可移植性强,针对不同的通讯介质和通讯协议,只需要修改相应的PVI参数即可实现通讯任务,极大地缩短了工程的开发周期,进步了应用程序的可重用性。把上述实现通讯的经过进展封装,通过VB、VC或者Delphi软件编程提供应用户控制界面,用户只需对界面进展直观地操纵就可实现启动、停顿、频率设定速度设定、左转、右转、连接任务设定、连接参数设定等,进而实现人机对话控制。本文采用Delphi编程。3速度反应控制回路的设计在造纸、印染工业中,由于产品的不可延展性,

8、所以为防止其出现断裂、卷曲、压痕,必须对各传动局部进展速度上的控制。本系统对速度的控制原理是采用光电编码器反应速度信号,由PCC的NC150模块计脉冲个数,形成一个闭环控制回路。速度的实际值与速度设定值进展比拟,通过模糊控制算法反应到执行构造中。为了克制电机惯性大、输入调节滞后时间长、超调量大等因素引起的时间延长,在实验经过中,通过软硬件结合,选择了一种智能控制方法。实验证实,模糊控制算法的使用,对电机因负载变化、电压波动、外界干扰等引起的速度波动可以发挥准确、快速调节的作用,同时又可减小电机的启动时间,进步对多台电机同步传动的控制精度。4智能控制原理由于对象模型难以准确化,系统又是非线性的,

9、同时,惯性大、滞后时间长等因素的存在,使得采用传统的PID控制难以知足要求,决定采用模糊控制。要进步模糊控制的精度和跟踪性能,必须对语言变量取更多的语言值,分档越细,性能越好。本文所应用的模糊控制为典型的双输入单输出二维模糊控制,变量有三个,即偏向E、偏向变化EC和控制量f。b4.1模糊化经过/b模糊化是指将输入变量的准确值转化成适当论域上的语言变量值模糊输入值,针对电动机转速偏向范围大,精度要求高的特点,取3个语言变量的量化等级为15,即-7,-6,-5,-4,-3,-2,-1,+1,+2,+3,+4,+5,+6,+7,为设计计算方便,输入输出模糊子集的隶属度函数采用三角形曲线,语言变量取值

10、七种,即正大PB,正中PM,正小PS,零ZE,负小NS,负中NM,负大NB。4.2模糊控制规那么确实定和推理模糊控制规那么是专家的经历和操纵者的技能加以总结而得出的一条模糊条件语句的集合。确定模糊控制规那么必须保证控制器输出可以使系统的动静态特性到达最正确。这里采用人工的控制经历得出模糊控制规那么表。5结论通过对多电机同步传动控制系统的理论分析和实验研究,在多电机同步传动中应用现场总线和通讯技术,大大进步了系统的控制精度;模糊控制算法,在实际调试经过中表现出强大的优越性,使系统具有良好的智能控制效果。实验运行结果说明,本系统具有可靠性高、可扩展性强、调节时间短、同步效果好、易于维护等优点。该控

11、制方案具有先进性,将其与详细的被控对象如纺织、印染、轧钢等相结合,可适用于任何需要实现同步传动的控制系统。参考文献:1于海生,韩达生.多电机同步传动微机控制装置的研制.山东:青岛大学学报.1999.141.2张朝平,臧利林,张承慧.基于PCC的造纸机沟通变频同步传动控制系统研究J.变频器世界.2002.10.3阳宪惠主编.现场总线技术及其应用M.北京:清华大学出版社.1999.4吴一高,傅建中.变频器群控的计算机通讯技术机电工程,2001.185.5刘春华,谢宗安.模糊控制调速系统性能研究.贵州工业大学学报.2002.313.6李晶,王树臣等.电动机转速模糊控制系统设计.黑龙江:佳木斯大学学报.2001.191.7朱玲,王群京,肖本贤.直流无刷电动机的模糊控制系统分析.安徽:合肥工业大学学报2002.256.8齐蓉,主编.新一代可编程计算机控制器技术M.西安:西北工业大学出版社.2000.作者简介:王晓燕1979,女,兰州交通大学硕士研究生,主要研究方向为综合控制与集成自动化。臧利林1979,男,山东大学控制科学与工程学院博士研究生,主要研究方向为智能控制、模糊控制及复杂工业经过的建模与控制。0