自动化生产线需对输送辊道用直流电机（额定电压 24V、额定转速 3000rpm）实现转速精准控制，控制精度要求 ±5rpm，响应时间≤200ms，同时需实时显示转速数据并支持参数在线调整。采用 LabVIEW 作为上位机开发平台，搭配 NI 数据采集卡完成闭环控制方案落地。

硬件搭建

1. 核心硬件选型：直流电机选用 RS-555 型（带增量式编码器，分辨率 1000 线）；驱动模块采用 L298N 双 H 桥驱动器，支持 PWM 调速；数据采集卡选用 NI USB-6009（8 路模拟输入、2 路模拟输出、12 位分辨率）；供电模块为 24V/5A 开关电源，给电机和驱动器供电，5V 辅助电源给编码器供电。

1. 硬件连接逻辑：编码器 A/B 相信号接入 NI USB-6009 的数字输入通道，用于转速脉冲采集；LabVIEW 输出的 PWM 控制信号经采集卡模拟输出通道送至 L298N 使能端；电机正反转控制信号通过采集卡数字输出通道切换；电机电枢绕组与 L298N 功率输出端连接，串联 0.1Ω 采样电阻用于过流保护检测。

LabVIEW实现

（一）转速检测模块

采用脉冲计数法实现转速计算：利用 LabVIEW 的 “计数器输入” 函数，对编码器 A 相脉冲进行上升沿计数，设定采样周期为 100ms。转速计算公式为：n = (N×60)/(P×T)，其中 N 为采样周期内脉冲数，P 为编码器分辨率（1000），T 为采样周期（0.1s）。通过 “滤波与校正” 子 VI，采用滑动平均滤波算法（窗口大小 5）消除脉冲抖动，同时对 A/B 相脉冲进行相位判断，补偿正反转时的计数偏差。

（二）转速控制模块

1. 控制算法：采用 PID 算法，比例系数 Kp=0.8、积分系数 Ki=0.1、微分系数 Kd=0.05，通过 LabVIEW “PID 控制” 函数实现参数调节，支持上位机界面在线修改。

1. PWM 信号生成：将 PID 输出的控制量（0-5V 模拟信号）通过采集卡模拟输出通道转换为 PWM 信号，占空比范围 0-100%，频率固定为 1kHz，通过 L298N 驱动模块调节电机电枢电压，实现转速闭环控制。

1. 保护逻辑：加入过流保护（采样电阻电压＞0.5V 时切断输出）、转速超限保护（＞3500rpm 或＜500rpm 时停机报警），通过 LabVIEW “条件结构” 实现逻辑判断，报警信号通过数字输出通道驱动指示灯。

（三）人机交互界面

设计简洁操作界面：实时显示当前转速、设定转速、PWM 占空比；包含转速设定输入框、启动 / 停止按钮、PID 参数调节滑块；添加历史数据曲线显示（采用 “波形图表” 控件，采样周期 100ms）和报警信息提示框，支持数据导出为 Excel 格式。

测试与优化

1. 静态测试：设定转速 1000rpm、2000rpm、3000rpm，实测转速误差均≤3rpm，满足精度要求；

1. 动态测试：阶跃响应从 500rpm 升至 3000rpm，响应时间 180ms，无超调；

1. 优化措施：通过调整 PID 参数减小稳态误差，增加编码器信号隔离电路抑制干扰，优化采样周期平衡响应速度与稳定性。

该系统转速控制精度达标，操作便捷，可快速适配不同工况下的转速需求，故障报警响应及时，有效降低了电机故障率，提升了生产线输送效率。