6ES7221-1BF22-0XA8规格说明本文提出一种用可编程序控制器（）直接控制的方法，如图2所示。这条技术路线的优点是：大大减少系统设计的工作量，不存在各部分接口信号的匹配问题，tigao系统的可靠性。整个控制系统由plc和步进电机组成。作为一种工业控制计算机plc的功能越来越强。不仅仅可用于开关逻辑控制，还可用于闭环过程控制，并可与其它计算机组成多级控制系统。有了plc的强大功能的支持，各种不同控制系统的不同指令脉冲控制器的任务均可用plc的不同控制程序来完成。对于环形脉冲分配器和功率放大器的功能则对plc提出两个特性要求。一是在此应用的plc好是具有实时刷新技术的plc，使输出信号的频率可以达到数千赫芝或更高。其目的是使环形脉冲分配能有较高的分配速度，充分利用步进电机的速度响应能力，tigao整个系统的快速性。二是plc本身的输出端口应该采用大功率晶体管，以满足步进电机各相绕组数十伏脉冲电压、数安培脉冲电流的驱动要求。应该指出的是采用或可控硅做输出端口的plc，即使软件环形脉冲分配能达到高速要求，但由于输出端口器件难以高速导通和关断直流，不能向步进电机各相绕组提供驱动脉冲电流，故不能用于步进电机的plc直接控制。对于满足一、二两个要求的plc，如美国ipm公司的ip1612dc-220可编程序控制器，可以对步进电机进行直接控制。图2 步进电机的plc直接控制笔者已成功地将这种方法用于zxj1000-c型预应力复合制袋自动生产线的切袋误差自动补偿系统中。系统将测得的袋长误差信号由plc的输入端口送入，如图3所示。根据误差与补偿的算法，由plc的程序自动算出步进电机应补偿的转向与转角步数，并由环形分配程序通过输出端口y9、y10、y11进行环形脉冲分配，从而控制接到步进电机三相绕组的48v直流电源的依次通、断，形成旋转磁场，使步进电机转动。步进电机的转动再经机械差速器叠加到主传动链中，使袋长误差得以补偿。由于步进电机是电感性负载，直流电阻很小，故接限流电阻以免脉冲电流过大损坏plc端口，即y9、y10、y11所对应的大功率晶体管。当y9、y10、y11所对应的大功率晶体管按：y9-y9y10-y10-y10y11-y11－y11y9-y9……依次导通、断开时，步进电机正转。按：y9-y9y11-y11-y11y10-y10-y10y9-y9……依次导通、断开时，步进电机反转。即步进电机按三相六拍工作。每当步进电机走一步，环形脉冲分配程序的步数减一，当步数减为零时，停止环形脉冲分配，等待下一次测量误差的输入。图3 具体应用图结束语采用plc直接控制步进电机的误差补偿系统功能完善、灵活性大、可靠性高。该生产线已获得国家科技进步奖。特别强调的是采用plc直接控制步进电机的方法，减少了系统设计的工作量、能大大缩短开发研制周期，在一定范围内，有较高的推广和实用价值交流伺服原理内部的转子是永磁铁，驱动器控制的u/v/w 三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。交流伺服电动机定子的构造基本上与分相式单相相似，如图1 所示。其定子上装有两个位置互差90°的绕组，一个是励磁绕组rf，它始终接在交流电压uf 上；另一个是控制绕组l，联接控制信号电压uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性，无“自转”现象和快速响应的性能，它与普通电动机相比，应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式：一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得细长；另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子，杯壁很薄，仅0.2-0.3mm，为了减小磁路的磁阻，要在空心杯形转子内放置固定的内定子，如图2 所示。空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳，因此被广泛采用。图1 交流伺服电动机原理图图2 空心杯形转子伺服电动机结构交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点：1、起动转矩大由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。它可使临界转差率s0＞1，这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。图3 伺服电动机的转矩特性2、运行范围较广如图3 所示，较差率s 在0 到1 的范围内伺服电动机都能稳定运转。3、无自转现象正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立即停止运转。当伺服电动机失去控制电压后，它处于单相运行状态，由于转子电阻大，定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性（t1－s1、t2－s2 曲线）以及合成转矩特性（t－s 曲线）如图4 所示，与普通的单相异步电动机的转矩特性（图中t′－s 曲线）不同。这时的合成转矩t 是制动转矩，从而使电动机迅速停止运转。图4 伺服电动机单相运行时的转矩特性图5 是伺服电动机单相运行时的机械特性曲线。负载一定时，控制电压uc 愈高，转速也愈高，在控制电压一定时，负载增加，转速下降。图5 伺服电动机的机械特性交流伺服电动机的输出功率一般是0.1-100w。当频率为50hz，电压有36v、110v、220、380v；当电源频率为400hz，电压有20v、26v、36v、115v等多种。不同类型的交流伺服电动机具有不同的特点。笼型转子交流伺服电动机具有励磁电流较小、体积较小、机械强度高等特点；但是低速运行不够平稳，有抖动现象。空心杯形转子交流伺服电动机具有结构简单、维护方便、转动惯量小、运行平滑、噪声小、没有无线电干扰、无抖动现象等优点；但是励磁电流较大，体积也较大，转子易变形，性能上不及直流伺服电动机。交流伺服电动机运行平稳、噪音小。但控制特性是非线性，并且由于转子电阻大，损耗大，效率低，因此与同容量直流伺服电动机相比，体积大、重量重，所以只适用于0.5-100w的小功率自动控制系统中，频率有50hz、400hz 等多种。笼型转子交流伺服电动机产品为sl 系列。空心杯形转子交流伺服电动机为sk 系列，用于要求运行平滑的系统中。1、项目简介 1.1简述 某钢铁集团是年产钢超千万吨的大型国有企业，近几年产量增幅连年位居同类企业首位，同时产业结构日趋合理。产量的大幅tisheng，要求辅助配套能力及时跟上。集团的万立方米高位水池就是在这种形势下建设的。水泵房是保证水池向各生产单位正常供水的关键所在。 1.2 简要工艺图1： 工艺图 1.3 系统组成简介 系统中共有模拟量输入33点，模拟量输出3点，数字量输入56点，数字量输出48点，属于中小型控制系统，故采用西门子S7-300。画面采用WINCC6.0，编程采用STEP 7 V5.3，为保证通讯的快速及时准确，上位机与PLC的通讯采用以太网。 1.4 主要设备照片图2、PLC照片图3、现场主体设备照片 2.控制系统构成 2.1项目硬件配置及其他主要设备[NextPage]表1、设备表 2.2主要监视画面图4、主要监视画面 2.3 网络结构图[NextPage]图5、网络图 3 功能和调试情况介绍 3.1控制系统完成的主要功能 1） 高位水池，清水池，过滤间等液位，水压力的显示。 2） 水的酸碱度，硬度，含氯量等参数的显示。 3） 高、低压泵的启停控制，运行状态，电流电压的监视。 4） 变频器的启停控制，运行状态，可远程手自动改变频率等参数。 5） 调节阀的位置显示与控制。 6） 水泵与阀门的控制关系：正常情况下，水泵无负荷运行，水泵启动后阀门打开，当水泵故障停机时，应自动关闭电动阀门 。 7） 当水泵故障，母线压力和水位低于规定值时，工作泵跳闸，电动阀门自动关闭。 8） 电动阀门可根据泵的启停情况自动开关，可以画面手动操作，也可以画面设定开度自动运行。 9） 数据的实时与历史趋势。 10） 报警的实时与历史记录、报警的显示与声光输出。 11） 水压稳定在设定数值上。 12） liuliang的累积与按周期打印统计报表。 3.2 项目实施的比较顺利，难度主要在调节阀的开度控制上 调节阀的行程由于质量问题连杆游移松动，无法准确的定位，不容易实现自动控制。在程序中增加死区范围修正。另外阀位信号受变频干扰严重，用电容并接信号，并将PLC系统电源用净化电源隔离后正常。 4、应用总结 系统于2005年9月投入使用，运行情况良好，结合系统特点，参与制定操作规程并要求认真执行，从技术上和制度上保证了系统的良好运行（例如水压一直运行在要求的压力上）。
