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三相异步电机做位置环控制 点击：2587 | 回复：23



ronan_luo

    
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发表于：2010-12-20 15:13:51
楼主
我这有个常规控制，三相异步电机减速机轴上有增量编码器。编码器输出接入到变频器的编码器板上，同时接入到PLC的输入端上。用变频器实现速度环，用PLC实现位置环。现在主要是电机的上升曲线和下降曲线不知道怎么设置。我在论坛上也看了很多帖子。在运动控制这个板块都是步进电机或者伺服电机的帖子，没有关于普通三相异步电机的上升曲线和下降曲线的帖子。实在是不明白，不知道从何下手，请各位大侠指点。多谢。
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李纯绪

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发表于：2010-12-20 15:39:06
1楼
普通三相异步电动机+变频器不具备角度定位功能。还不如行程开关加刹车来的准确。
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ronan_luo

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发表于：2010-12-20 15:59:31
2楼
李纯绪，你好。用行程开关和刹车不适用于我这个系统，因为我这个系统是在触摸屏里设置我电机停止的位置，是任何位置都可以停止的。所以不可能在任何地方都加行程开关啊
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ronan_luo

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发表于：2010-12-20 16:03:34
3楼
各位大侠，我刚才看到帖子里有说步进和伺服电机系统的位置环比例增益，速度环比例增益。是不是说在我这个系统里，要用三相异步电机实现位置环，要用比例增益，就是调用PID功能啊，可是我这个都是数字量的，没有模拟输入输出，怎么用PID功能块呢
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刘岩利

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发表于：2010-12-20 17:43:19
4楼

“现在主要是电机的上升曲线和下降曲线不知道怎么设置。我在论坛上也看了很多帖子。在运动控制这个板块都是步进电机或者伺服电机的帖子”

电机本身的特性不同，确实会有些影响，但没有什么本质的区别。用PLC的话，不妨就按照匀加速/减速来设计。

“可是我这个都是数字量的，没有模拟输入输出，怎么用PID功能块呢 ”

您的PLC输出给变频器的是什么信号

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快乐井蛙

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发表于：2010-12-20 22:42:43
5楼
北京有两家专门搞普通电机精确定位，一家叫超同步，一家叫时光科技，你可以联系他们试试。
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Piston

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发表于：2010-12-21 02:44:41
6楼
如果变频器上配置PG卡就具备了接受编码器反馈信号的能力，在于PLC 组态可以进行位置控制，这时候电动机功率可以是较大的（一般伺服电机从几十w到几kw不等，上几十kw的伺服电机较少用到而且价格极高）。不知道楼主的编码器是怎么使用的？编码器脉冲反馈信号是否反馈到PG卡上？还是到PLC里面？或者其他哪里？对变频器的“加、减速时间常数”的参数设置可否满足你的上升、下降曲线？或者在结合多段速频率给定平滑设置来实现？当然，以上说的那些还要看你的实际设备情况而判断，按照常规来说还是用步进和伺服来实现位置控制为好
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ronan_luo

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发表于：2010-12-21 13:01:33
7楼
刘工，你好。PLC输出给变频器的是4-20ma信号，是控制电机转速的啊。和位置没有关系啊。您说的按照匀加速/减速设计，那就是v=v+at。是这个意思吗？这个上升时间和下降时间怎么确定呢，我要让我的电机停止时间按照PLC给定的停止时间运行，不能按照变频器的下降时间运行。
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ronan_luo

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发表于：2010-12-21 13:09:32
8楼
编码器反馈信息同时接到变频器的编码器接口板和PLC的告诉输入端上。我不能用变频器的 加减速时间。比如，我在触摸屏里设置好了电机的运行距离了，在程序里编程，当实际距离大于等于设定距离时，就停电机。如果用变频器的加减速时间，则当实际距离大于等于设定距离时，PLC给变频器的停止信号，但是变频器按照减速时间停止，还要运行一段距离，电机才停止。这样电机运动距离就大于了设定的距离了。我所疑惑的是，在什么时候给变频器一个停止信号，使电机停止时正好停在我预设的距离上。
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人生短暂

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发表于：2010-12-21 17:12:06
9楼

这样的系统精度肯定不高的。

你用协议使PLC和变频器通讯试试，可以在指定位置立即停止，但是不可能做加减速。

 

这个话题值得讨论 ，时刻关注

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刘岩利

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发表于：2010-12-21 17:56:40
10楼

“PLC输出给变频器的是4-20ma信号，是控制电机转速的啊。和位置没有关系啊。”

速度怎么会和位置没有关系呢，位置就是速度对时间的积分。大多数闭环位置控制都是把位置环的计算结果作为速度给定信号的。

如果您有兴趣，可以自己建立完整的位置环，规划运动的过程的位置-时间曲线，通过调整速度实现位置闭环控制，（或是买个有这样功能的模块）。

或者，不做完整的位置闭环，只监视编码器信号，做到提前降速，到位刹车。

 

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ronan_luo

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发表于：2010-12-22 10:02:58
11楼
刘版，我也试了采集编码信号，看看编码器是多少时，电机停止，然后我在程序里把这个增加的脉冲数减掉了，使变频器提前减速。但是由于变频器降速前的速度不一样，有时候是50HZ，有时候是20HZ,所以每次增加的脉冲数不一样。所以这个误差太大。我想自己做一个位置环，但是不知道从何下手。也没找到什么资料。望刘版和各位大侠指点。
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@Q

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12楼

变频器是调速的，可以做速度闭环，但其调速加减速时涉及力的滞后（就是加速的动力与减速的刹车等惯性控制的滞后），此时的速度闭环控制是有丢失的，因此，以速度闭环作积分获得的位置环没有控制精度，就是前面李工讲的还不如行程开关的“位置闭环”呢。如要做定位，需改变思路，一开始就增加位置反馈闭环，有些国外的变频器已经有这样的位置反馈，基本以绝对值编码器信号反馈，例如伦次、科比等变频器，都有定位甚至同步功能，而原变频器没有位置反馈的要通过PLC做位置反馈并输出信号给变频，但这种信号传输也就有延迟了，就看怎么调了。

我们给上海一家塑料机械厂家提供的绝对值多圈SSI编码器，配科比的F5变频器，定位及同步精度达到了约0.1毫米，至于用PLC+变频，我们的自己的试验，精度就没有那么高了，因为信号从PLC到变频还有延迟，精度就下来一点了。

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@Q

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发表于：2010-12-22 11:43:01
13楼
有兴趣这样PLC+变频+绝对值编码器定位控制的，可以与我联系：021-36320992精浦机电，我也有兴趣试验推广这种用法。
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@Q

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发表于：2010-12-22 11:52:17
14楼
控制的精度在于电机的力的控制（加减速、刹车惯性等）+编码器精度+控制器与电机的延迟（包括pLC到变频器的信号延迟），把这些弄清楚了，就可以设法提高定位精度。
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ronan_luo

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15楼

@Q，你好。我们这个变频器是西门子变频器，变频器的编码器接口板只能接收增量编码器信号。你看这个思路行不行：在PLC里用PID调节功能块，只使用比例P.设定值为设置的位置，反馈值为电机运行的实际位置，输出为频率，输入到变频器里去。频率的大小根据位置的差值而变化。当差值大时，输出频率大，当实际位置接近于设置位置时，频率减小。当值为零时，正好速度为零。正好在设置位置时，停止。问题是，什么时候开始用这个PID啊，怎么确定这个时间呢？

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@Q

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16楼

当变频器有位置功能，你编码器进增量口可以，但如果没有位置功能，那个增量的编码器进变频只能作速度环，PLC就只能另采一个绝对值编码器信号作位置环并给变频控制信号了，一个增量的既要给变频，又要给PLC，响应与精度不够，且容易坏。

PID的调节，我的理解要看现场的“力”的控制，减速与刹车的惯性控制在你的现场，我们的试验也没有用PID，就是分段分档减速。

 

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ronan_luo

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发表于：2010-12-22 15:46:09
17楼

我也是想用分段分档减速，这样比用PID应该简单一些。问题是，从什么时候开始减速？比如，我设定走1000个脉冲电机停止。那么我是从900个脉冲开始减速还是950个脉冲开始减速，减速分段，每个段的时间怎么确定呢？

 

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刘岩利

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18楼

“但是由于变频器降速前的速度不一样，有时候是50HZ，有时候是20HZ,所以每次增加的脉冲数不一样。所以这个误差太大。”

如果采用这种方法，就必须保证降速前的速度是一样的。而且最好提前先件一次速。司机要停准在停车位上时，基本不会有人用70码的速度吧。

 

“我想自己做一个位置环，但是不知道从何下手。也没找到什么资料。”

个人建议您就不要自己一做了。要么找一个带有位置闭环的现成模块，要么就用简单一点的方案。

 

“问题是，什么时候开始用这个PID啊，怎么确定这个时间呢？ ”

不需要什么开始的时间，随时使用。设置值不能直接使用设置的最终位置，而是要自己规划好整个运动过程中的位置-时间曲线关系，用每个时间的规划位置作为设置值。

 

“一个增量的既要给变频，又要给PLC，响应与精度不够，且容易坏。”

响应与精度不够？这话从何说起？有所多少伺服是用同一个增量编码器同时做为速度环和位置环反馈的？PLC和变频器对位置反馈信号的要求更特殊？至于说容易坏，这到是很难说，把一个信号并接到两个接收口，实际接线的时候确实更容易出问题。如果两个接收口内都设置的终端电阻，那就肯定要出事了。

 

“我也是想用分段分档减速，这样比用PID应该简单一些。问题是，从什么时候开始减速？比如，我设定走1000个脉冲电机停止。那么我是从900个脉冲开始减速还是950个脉冲开始减速，减速分段，每个段的时间怎么确定呢？ ”

这些工艺参数只能您自己通过实验来摸索。

 

 


 

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ronan_luo

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发表于：2010-12-23 11:36:49
19楼
多谢刘版的回复。由于我这个系统要求的精确度不高，只要在正负3mm就可以了。我综合了刘版的建议，在位置环和分段减速2个方法中，选择了分段减速这个方法。还有个问题，我这个系统中，电机是要求每次可以在任何一个设定位置停车的，不是每次都在一个固定的位置停车。而且每次运行的距离可能都不一样，长的可能有十几米，短的可能既几十厘米。那么，是不是运行距离不一样，每次在何处开始减速都不一样啊
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李纯绪

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发表于：2010-12-23 15:03:27
20楼

这也能叫位置环！这个控制根本不要求电机定位的角度，电机多转几圈都没问题，在这编码器只作为计数用了。

别用编码器了。把你那长度变为脉冲输入到计数器，你只要在触摸屏设定计数器就OK。

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