基于PCC的分布式多电机同步传动控制系统研究

　　1 引言

　　在造纸、纺织、印染、冶金等多单元电气传动系统中,常采用多台交流电机或直流电机作为拖动装置, 而多电机的同步传动控制技术则是系统的核心,它直接影响系统的可靠性和控制精度。随着电力电子技术、通讯技术、计算机技术以及现代控制理论的发展,采用由微机控制的全数字同步传动控制装置来实现高精度、高可靠性的同步控制对我国工业发展有重要的意义。

　　本文采用基于PCC 2005 的分布式控制系统来实现多电机同步传动控制。应用现场总线和通信技术, 上位机可以方便地实现与总线上任意一台变频器之间的串行通信: 发送控制信息、设定运行参数、读取运行状态、调节输出频率(即电机转速) 等;模糊控制算法的使用,改善了系统的动态性能,彻底解决了现场干扰以及电机惯性大、滞后时间长等因素给传动系统带来的控制难题,提高了系统的可靠性。

　　2 设计方案

　　本系统为两级计算机控制系统,上级为监督控制系统, 用于计算机监控操作, 通过RS232 总线相连;下级为PCC 对变频器控制系统, 用于对现场进行实时控制, 通过RS485 总线相连。PCC 通过对速度信号的采集、判断和处理得到电机运行速度的对应数值,再由RS485 总线写入变频器执行。

　　2. 1 PCC 模块化设计

　　本系统由PCC 来实现多电机同步传动控制。在PCC 的软件编程环境AS(B &R Automation Studio)建立一个工程, 该工程包括四个任务模块: 电机转速反馈模块、变频器通讯模块、上位机通讯模块、Profibus 通讯模块。各模块相互独立, 可单独调节,也可作为一个模块导入或导出某一工程。

　　任务1 负责完成现场数据的采集,通过查表进行调节,对实时性要求最高,应具有最高的优先级;

　　任务2 负责PCC 与现场控制设备之间的通信, 是非常重要的任务, 对实时性要求也很高, 应放在较高的任务等级中; 任务3 完成数据显示, 对实时性要求不高, 但需要长期运行; 任务4 负责完成Profibus 通信功能,实现PCC 之间的通信,要求尽可能快。

　　由PCC的多任务处理原理可知, 高优先级的任务应该中断低优先级的任务, 保证了较为重要的任务能够首先被完成。在系统完成之后,如果需要增加新的任务,只要把新的任务增加到该工程中即可。

　　2. 2 串行通讯的实现

　　尽管各大公司相继推出了带有标准接口的通用变频器, 为用户设计满足工业现场需求的控制系统带来了极大方便, 但仍有很多公司的变频器具有自己的通信协议。MicroMaster 6SE3115 变频器是较早的产品,它不支持标准的通信协议,但实际控制现场要求与该变频器进行通信, 而普通的PLC不具有与第三方产品通信的能力,造成系统集成巨大困难,让开发人员从底层开发通信协议是一项复杂且工作量相当大的工作, 而且系统的可靠性也难以得到保证。