基于LabVIEW的电机工作特性测控系统研究

　　0　引言

　　在塑料、纺织、带钢等工业生产过程中,为了保证一定的收卷速度而又不发生皱褶和断料,张力控制起着举足轻重的作用[1-3]。对于张力控制的研究,一直是一个重要的问题,通常有间接控制和直接控制两种方案[4]。间接张力控制一般是通过控制放卷环节的转速来控制张力臂位置,使之处于平衡位置,从而实现系统的张力控制。这种方案成本相对较低,多用于低速、小型纸机、纱机等生产设备上;直接控制是通过张力检测装置反馈张力信号与张力设定值构成PID闭环调节或者通过张力检测装置控制被控对象的转矩,使被控对象张力保持恒定,所以控制精度比较高。在高速纸机、纱机等设备中,传动系统的控制性能必须达到很高的精度和稳定性才能保证正常的生产运行,这种情况下通常采用直接张力控制方案。纺织控制系统中的放卷机,是通过控制电机的力矩电流从而控制卷筒电机的输出转矩来实现张力的控制。作为执行元件的电机,需要通过对张力的实时检测实现对电机的控制,从而控制张力使之达到设定的值。作者以NI公司的虚拟仪器编程软件LabVIEW为平台,研究了张力控制系统中张力的检测与数据分析处理、电机特性参数的设定与控制,包含了两个方面的功能:

　　(1)在测控计算机上对电机的特性参数进行设定,并将设定的参数通过串行口发送给电机控制器,实现对电机的控制;

　　(2)电机控制器通过力传感器对张力进行检测,并将检测到的数据发送给测控计算机进行误差分析与处理。

　　下面主要对系统实现中的数据串行通讯、参数设定以及电机特性数据处理等关键问题进行分析研究。

　　1　张力控制系统硬件组成和结构

　　张力控制系统,要求系统在不同的角度具有不同的张力,而且这个张力可以调节,为此,作者设计的张力控制系统,主要由基于单片机的电机控制器、测控计算机以及电机驱动电路、张力传感器、角度传感器、电流传感器等组成,如图1所示。

　　图1中,测控计算机主要用于对电机的参数进行设定,并将设定的电机特性数据和指令经RS-232串行通讯口传送给电机控制器,控制器根据接收到的数据和指令,通过电机驱动电路作用到力矩电机,电机开始工作后,电机控制器通过张力传感器、角度传感器对电机的工作特性进行采集,并将采集到的张力、角度数据通过串行口传送给测控计算机,测控计算机对电机实际特性参数进行分析,计算出实际特性曲线与设定特性间的误差,并以曲线的形式进行显示。这样,就形成了一个完整的闭环张力控制系统[5]。

　　2　基于LabVIEW的测控软件设计