一种基于PAC Systems RX3i的多种电机转速控制新方法

作者；张毅  

   本文通过对这一搭配的分析，建立了基于PAC Systems RX3i的多种不同电机转速控制的方法。

1  多种不同电机转速控制系统基本组成

  本系统主要由PAC Systems RX3i、Quick Panel（GE公司的一种触摸屏）、西门子变频器MM440组成，如图1所示。

2调速的主要思路

  变频器MM440有模拟信号输入功能，编程过程中将RX31的内部AO（模拟量输出模块）值0～50转换成0～10 V电压信号，变频器将这个电压信号对应为电机0转速到额定转速。AO通道线性转换的设置如图2所示。

  3  多种不同电机转速控制实现方法

  3.1  分段调速

  控制柜上的每个操作按钮（开关）代表一种速度给定，在接通情况下将设定的速度信息从PAC内部传输到AO端口，AO端口利用图2的转换功能，在其端口输出0V--10 V的电压信号。该调速方法能准确达到系统所需要的转速。分段调速的参考梯形图如图3所示。

  其实变频器本身就可以实现分段调速，但是有些项目需要采集、监视这些给定（输入）信号以此来产生报警或者作为其他控制信号，在此情况下利用上述分段调速是一种很好的选择。

3.2  触摸屏调速

  分段调速只能实现已设定速度的几种调速，对于速度分段较多的调速系统，则需要通过增加按钮的方式来实现，这样会降低系统的可靠性、增加系统接线的复杂性和资金投入，同时分段调速无法实现平滑调速。

  GE公司的Quick Panel可以接收数字输入，它将接收到的数字信息传输给PAC Systems RX3i，用户只需在触摸屏上输入限定范围内（比如0～50）的任意数字，其效果相当于分段调速中接通了某个开关。由于数字量的输入是任意的，因此相对于分段调速而言，该方法能够实现调速的多样性和速度的相对连续。触摸屏数字输入框设置如图4上半部所示。当触摸屏程序和PAC程序下载完成后，在触摸屏上输入所需要的数据，通过MOVE指令从PAC内部直接传输到AO地址，同时具体的转速值还可以显示在触摸屏上（如图4的下半部分）。触摸屏调速的参考梯形图如图5所示。

  分段调速和触摸屏调速均属于不平滑的转速控制，因此在控制过程中应考虑速度差的影响，尤其是对于大功率、高压电机的启停控制。

3.3   AI-AO调速

  在某些项目中需要完全平滑调速，这时可以用PAC Systems RX3i平台中的模拟量输入模块的模拟量信号采集功能来实现。本文以滑动变阻器为例，即由PAC的AI端子采集给定信号，将采集到的给定信号(0 Ω～4 000Ω 的阻值）转换成PAC内部的数字（0～50，此处定义的是频率值，读者完全可以转换成自己理解的数值），经过运算后用AO输出。AI通道线性转换的设置如图6所示。

  AI-AO调速方式是一种平滑调速，速度可以是Q到额定转速的任意值。AI-AO调速的参考梯形图如图7所示。

  有的项目中PAC内部的AI信号和AO信号含义不同，比如AI的含义是频率、而AO的含义是转速。遇到这种情况，编程者应注意工程量和计算量的转换。

  另外在系统设计过程中应注意通道和端口的组合应用，例如在PAC Systems RX3i平台AI模块中，电流、电压、电阻所用的每个采集点的通道和采集端口点不同，使用时尤其注意接线。

4结束语

本文利用PAC Systems RX3i、Quick PaneMM440、模拟信号采集（滑动变阻器）、输出等设备实现了几种电机转速的控制，同时电机的转速亦可在Quick Panel上显示，在PAC内部实现了对采集到的速度给定信号的判断，使得整个系统可以真正做到无人工干预和调节的完全自动化。数字量转速控制方式能够大大提高转速控制的精确性，读者可以利用此方法实现其他类型的PAC与变频器组合完成对电机转速的控制和调节。

5摘要：针对系统不同的调速要求，介绍了基于PAC Systems RX3i的多种电机转速的控制方法。主要从系统的组成、调速的基本思路、调速的实现方法、模块硬件的设置、梯形图的编写等展开论述。每种调速方法均在PAC Systems RX3i和MM440的联合平台上进行了测试。对各种调速的优缺点和注意事项及可能遇到的问题进行了阐述说明，最后对整个调速的设计过程进行了总结。