CN200953026Y

CN200953026Y - 一种转子频率法电机转速测量装置

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Publication number: CN200953026Y
Application number: CN 200620074694
Authority: CN
Inventors: 唐国宝
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-07-05
Filing date: 2006-07-05
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2016-07-05

Abstract

一种转子频率法电机转速测量装置，涉及电动机技术领域。包括电机、可编程序控制器PLC、正弦波－方波转换电路，正弦波－方波转换电路的测量信号输入端连接在电机转子绕组的两相线上，正弦波－方波转换电路的输出端连接可编程序控制器PLC的高速输入口，可编程序控制器PLC的高速脉冲输出端连接在高速计数器的计数输入端。本实用新型在不增加运动部件的情况下，通过内部电路测量出电动机转子电压的频率，从而实时计算出电机的转速，不但提高了调速系统的可靠性，而且节约了系统生产成本。

Description

一种转子频率法电机转速测量装置

技术领域

本实用新型涉及电动机技术领域。

背景技术

传统的电机转速闭环控制系统需要在电机或其所拖动的设备上安装速度传感器，这种速度传感器均为机械运动部件，不仅增加了敷线及机械安装的工作量，增大了系统成本，而且影响了调速系统的可靠性。

实用新型内容

本实用新型目的在于设计一种无需增加敷线及机械部件的转子频率法电动可编程序控制器PLC机转速测量装置。

本实用新型包括电机、可编程序控制器PLC、正弦波-方波转换电路，正弦波-方波转换电路的测量信号输入端连接在电机转子绕组的两相线上，正弦波-方波转换电路的输出端连接可编程序控制器PLC的高速输入口，可编程序控制器PLC的高速脉冲输出端连接在高速计数器的计数输入端。

本实用新型利用电机转子电压频率与电机转速的关系，在不增加运动部件的情况下，通过内部电路测量出电动机转子电压的频率，从而实时计算出电机的转速，不但提高了调速系统的可靠性，而且节约了系统生产成本。

本实用新型的工作原理如下：

转子电压频率法测量电机转速所依据的公式：

1、电动机的转差率：

s = \frac{n_{0} - n}{n_{0}}

式中：n₀——电动机的同步转速(rpm)；

n——电动机的实际转速(rpm)。

2、电动机转子电压频率：

f₂＝sf₁

式中：f₁——定子电压频率(Hz)，

f₁＝50Hz

3、电动机转子电压周期：

T_{2} = \frac{1}{f_{2}} = \frac{1}{{sf}_{1}} (s)

4、当高速脉冲输出端脉冲输出频率为f₀时，高速计数器每转子电压周期内的计数值：

N = T_{2} f_{0} = \frac{f_{0}}{{sf}_{1}}

可编程序控制器PLC速度计算：

1、设置可编程序控制器PLC高速脉冲输出

S7-200PLC有2个高速脉冲输出端，可设置为PTO及PWM脉冲输出。在速度测量程序中，将其中1个高速脉冲输出端设置为PWM脉冲输出，其固定输出频率20kHz，占空比(即脉宽与周期的比)设置为0.5，时基设置为1μs。

2、设置高速计数器

S7-200PLC有多个可设置为高速计数器的输入端，将其中1个输入端设置为高速计数端。

3、设置中断类型

在实际的正弦波-方波转换电路中，上升沿往往不够陡直，而下降沿则很陡，因此将中断类型设置为转子电压方波信号的下降沿触发。

在正弦波-方波转换电路下降沿，可编程序控制器PLC中断处理速度计算。S7-200PLC高速计数器最大计数值为+2,147,483,647，最小计数值为-2,147,483,648；在转速测量程序中，将最小计数值设置为0，当高速计数器计数到最大值+1时，当前值变为0。转子电压每周期计数值即计数器当前值与前一计数值之差，当此差值为负数时，自动加上计数器的最大计数值(+2,147,483,647)。

实际程序：

电动机同步转速1000rpm，PLC选用西门子S-200系列CPU226。

1、子程序SBR-0：S初始化

网络1：设置高速脉冲输出

LD SM0.0 //PLC第一次扫描时接通

R Q0.0，1 //脉冲输出端Q0.0复位

MOVB 16#D3，SMB67 //给高速脉冲输出端Q0.0控制字节赋值

MOVW +50，SMW68 //给PWM装入周期数50μs

MOVW +25，SMW70 //给PWM装入脉冲宽度值25μs

PLS

网络2：设置高速计数器

LD SM0.0

MOVB 16#F8，SMB37 //给高速计数器HSC0控制字SMB37赋值

MOVD +0，SMD38 //HSC0初始值清0

MOVD +0，SMD42 //给HSC0预置值赋值

HDEF 0，0 //定义高速计数器HSC0为模式0

HSC 0

MOVW +1，VW2126 //转子周期数设定为1

ATCH INT2，3 //设置I0.1下降沿中断

ENI //全局允许中断

2、子程序SMR-8：速度计算

网络1：

LD M4.3 //有新转子频率

R M4.3，1

DTR VD2116，AC0 //将新转子频率转换为实数

MOVR AC0，AC1

-R 400.0，AC1 //-400.0

/R AC0，AC1 //除以新转子频率N

^*R 1000.0，AC1 //乘上同步转速n₀

ROUND AC1，AC1 //取整

DTI AC1，VW1010 //转换为整数装入VW1010

VW1010中即为电动机的速度值：

n = 1000 \times \frac{N - 400}{N} = n_{0} \times (1 - \frac{400}{N}) = n_{0} \times (1 - \frac{20000}{50 N}) = n_{0} \times (1 - \frac{f_{0}}{{Nf}_{1}})

s = \frac{n_{0} - n}{n_{0}} = \frac{f_{0}}{{Nf}_{1}}

3、中断服务程序INT2：转子频率中断

网络1：当前周期内计数值计算

MOVD HSC0，AC0 //HSC0当前计数值装入累加器AC0

MOVD AC0，AC1 //同时又装入累加器AC1

-D VD2120，AC0 //当前计数值减去前次计数值并装入AC0

MOVD AC0，VD2116 //当前周期计数装入VD2116

MOVD AC1，VD2120 //计数器当前值装入VD2120

S M4.3，1 //置新转子频率

网络2：计数值修正

LDW< VD2116，+0 //当差值为负时

MOVD VD2116，AC0

+D， 2147483647，AC0 //计算值加上最大值

MOVD AC0，VD2116 //将正确值装入VD2116

附图说明

图1为本实用新型的一种结构示意图。

具体实施例

如图所示，本实用新型主要由电机1、可编程序控制器PLC 2、正弦波-方波转换电路3组成。

正弦波-方波转换电路3的测量信号输入端连接在电机1转子绕组的两相线上，正弦波-方波转换电路3的输出端连接可编程序控制器PLC 2的高速输入口，可编程序控制器PLC 2的高速脉冲输出端连接在高速计数器的计数输入端。

Claims

1、一种转子频率法电机转速测量装置，包括电机、可编程序控制器PLC，其特征在于还包括正弦波-方波转换电路，正弦波-方波转换电路的测量信号输入端连接在电机转子绕组的两相线上，正弦波-方波转换电路的输出端连接可编程序控制器PLC的高速输入口，可编程序控制器PLC的高速脉冲输出端连接在高速计数器的计数输入端。