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plc能夠讀到的信號,實時性那種,不是開關(guān)量,就是模擬量,當然有人說高速通訊也算可能也可以,但是那種只是傳輸過程而已,也需要現(xiàn)場的開關(guān)量或者模擬量變送而來。而速度傳感器的介質(zhì)實現(xiàn),不外是光,電或者磁這幾種形式。
通過外加裝置來測量電機轉(zhuǎn)速這種測量方法,不拘束是什么電機和運行方式,主要是考慮如何安裝問題,但是要考慮精度和測量頻率問題。
1、安裝編碼
在電機轉(zhuǎn)軸后邊直接裝上一個編碼器,這種一般是要求精度非常高的場合,比如增量型編碼器,有ABZ三相,零相Z每轉(zhuǎn)都有一個脈沖,而AB相每轉(zhuǎn)會有非常多個,比如1024線這種規(guī)格的,每轉(zhuǎn)會有1024的A相和B相脈沖出來,這些脈沖直接給到PLC,通過PLC的高速測量端口讀取,PLC可以通過中斷的方式來一定時間讀取脈沖個數(shù),經(jīng)過簡單的乘除運算就可以算出一分鐘都多少個脈沖,相當于多少轉(zhuǎn)。
以零相Z脈沖來考慮,比較簡單一點,每轉(zhuǎn)有一個脈沖輸出給PLC,假如電機轉(zhuǎn)速是N轉(zhuǎn)/分,每秒PLC讀到的脈沖數(shù)是m,于是有m=N/60,這樣電機轉(zhuǎn)速N=60m。
編碼器有光電形式的,也有磁編碼器,光電的精度比較高,磁編碼器可靠性比較好,但是價格相對都比較貴,而且一般也比較脆弱,安裝時候要注意避免負載或者其他東西沖擊。
2、接近開關(guān)
接近開關(guān),一般常見工業(yè)上使用的是電感原理的,只要電機軸或者拖動的復雜上,周期性會有凹凸的鐵質(zhì)之類變化,會引起磁場變化,這時候接近開關(guān)會在明顯體積變化的鐵質(zhì)部位感應(yīng)出一個脈沖來,這樣每轉(zhuǎn)可以讀到這個脈沖輸出,類似于編碼器的零相脈沖,計算方法也參考上邊編碼器的計算方法。
接近開關(guān)價格比較便宜,不過一般也只能測量到每轉(zhuǎn)一個脈沖,如果想測量更高精度,需要在電機軸上安裝多齒的齒輪盤來讀取一周多個脈沖。
另外也有光學類的接近開關(guān),需要有一些反光裝置,或者通過對射的方式來實現(xiàn),安裝起來有點麻煩,需要電機軸或者負載上做一些簡單的加工,比如安裝反光板之類。
如果要求靈敏度比較高,可以使用光纖頭來感應(yīng),也可以看做一種特殊的接近開關(guān)。
3、霍爾加磁鐵
霍爾元件可以測量到磁場變化,如果在電機軸上加裝一個小磁鐵,通過霍爾在邊上隔開一定距離,當磁鐵旋轉(zhuǎn)到離開霍爾比較近的地方,霍爾會感應(yīng)到,會輸出一個反轉(zhuǎn)電壓,這時候PLC會接收到,道理也等同于接近開關(guān),只是因為霍爾往往是OC輸出,接入PLC的時候,需要加一個1-3K左右的上拉電阻。
4、測速發(fā)電機
測速發(fā)電機,是在電機軸上安裝一個小直流發(fā)電機,輸出電壓和電機轉(zhuǎn)速一一成正比例,只要通過PLC模擬量讀取這個電壓值,就可以知道當前電機轉(zhuǎn)速大小,當然這個數(shù)據(jù)是模擬量的,測量時候需要考慮校準和抗干擾問題。
5、機械方式
有一種儀表,可以通過一個小輪子,壓在電機轉(zhuǎn)軸上,電機帶動它也旋轉(zhuǎn),大小輪子的線速度一致,這時候它可以通過發(fā)電或者讀取脈沖形式,來知道小輪子轉(zhuǎn)速,這時候通過線速度和角速度關(guān)系來反推電機轉(zhuǎn)速。
利用電機內(nèi)部量來間接測量轉(zhuǎn)速電機運行,不外有電壓,電流和頻率這些數(shù)據(jù),而且大部分電機轉(zhuǎn)速會和這些數(shù)據(jù)成一定的比例關(guān)系,只要電機已經(jīng)安裝了驅(qū)動器,通過驅(qū)動器變送出這些數(shù)據(jù),就是轉(zhuǎn)速量,當然可以以模擬量的格式輸出給PLC使用。
1、變頻器
電機的轉(zhuǎn)速n = 60 f / p,在電機極對數(shù)一致的情況下,頻率f和轉(zhuǎn)速成正比例,所以改變電機的頻率也就可以改變電機的速度。在裝有變頻調(diào)速的電機而言,只要讀到變頻器的實際頻率值,就可以算出電機轉(zhuǎn)速,事實上變頻器會有實際轉(zhuǎn)速這數(shù)據(jù)輸出的,大多數(shù)以通訊的格式來給PLC使用,有些也有開關(guān)脈沖輸出端口的,具體要看變頻器的設(shè)計。不過變頻器因為負載波動問題,讀過去的轉(zhuǎn)速,精確度未必很高,如果要求很高,還是要讀取矢量變頻器的編碼器數(shù)據(jù)。
2、直流調(diào)速
根據(jù)直流電機的轉(zhuǎn)速公式:轉(zhuǎn)速n=(電樞電壓U-電樞電流I*電樞內(nèi)阻R)/kφ,在勵磁電流不變情況下,電機運行在恒轉(zhuǎn)矩模式,kφ這些磁通參數(shù)不變,而電機電樞內(nèi)阻R非常小,所以在電樞電流不大情況下,轉(zhuǎn)速n=電樞電壓U,只要測量到電樞電壓,就可以知道電機當前轉(zhuǎn)速。
實際上,很多直流驅(qū)動器,包括無刷驅(qū)動器,都帶有電機轉(zhuǎn)速輸出接口,當然一般也是模擬量的,PLC可以直接通過模擬量端口讀取。
3、電流方式
這種方式,往往是通過電機主回路上,安裝霍爾或者取樣電阻來讀取電流通斷來判斷,適合步進電機或者無刷電機這些輪流導通的脈沖形式電機。
不管是何種方式驅(qū)動電機,電路實際上都比較簡單的,往往都是簡單的方法電路,而且在測量裝置里邊已經(jīng)集成好了,你需要做的,只是正確選型和注意接線,畢竟PLC有NPN和NPN兩種開關(guān)量輸入形式,需要匹配對就是了。
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