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PWM-Ⅱ型高精度脉宽调速装置
2016年12月21日
PWM-Ⅱ型高精度脉宽调速装置
 
一、概述
高精度脉宽调速装置是专用于力矩测速机组控制的电源,由PID调节,以PWM脉宽调制控制方式输出,用闭环控制保证了转速的精确稳定。
具有自动接口及自动/手动切换功能,自动时,可通过计算机带接口板或用RS232接口进行控制。备有限位开关接口,方便用户使用于需要电气限位的场合。
 
二、主要技术性能
1.    控制器主要性能指标
       1.1   转速范围:慢速:0转/分—10转/分;快速:0转/分—20转/分
                  (可按照用户要求调整,不能大于电机最大转速的70~80%)
       1.2   控制输出:30V 10A/48V 5A
       1.2   手动调速方式:通过高精度电位器实现无级调速
1.3   自动控制信号:-10V~+10V(需限位时要求有正转反转控制信号),/RS232串口
              1.4   电气限位接口:上限、下限各一个
              1.5   工作温度:-10℃~45℃
              1.6   外形尺寸:80×350×310 mm
 
2.         调速装置技术要求
       3.1   控制器面板部件功能
 

功能键/开关设置
功能
自动/手动
(方式选择)
选择控制器自动或手动工作方式:
手动—控制器自主工作;
自动—控制器接受计算机指令工作
正转/反转
正转:电机逆时针;
反转:电机顺时针;
启动
启动正转/反转
停止
终止正转/反转
*快速
配合“正转/反转”及“启动/停止”工作
电源开关
控制器加电,断电
数码显示
3 1/2位转速显示 

              * 在PWM-Ⅱa中没有此项
 
       3.2   手动工作方式
              A.    输出正转,停止
B.    输出反转,停止
C.    输出快速正转,停止(在PWM-Ⅱa中没有此项)
D.       输出快速反转,停止(在PWM-Ⅱa中没有此项)
 
3.4   自动控制方式(控制器从动方式)
       可按下面一种情况工作
a.         控制器通过接收计算机指令,按计算机给定动作指令及速度进行工作
b.         控制器通过接收计算机指令,按计算机动作指令正转、反转、停止,速度按手动电位器设定工作
 
3.         控制面板示意图见图2-1
          PWM-IIa                               PWM-IIb
 
                   图2-1     控制面板示意图
 
 
三、工作原理简介
1.    原理方框图
       原理方框图如图3.1所示
 
                                         图3.1     原理方框图
 
2.         工作原理简介
2.1   系统组成
系统由直流力矩测速机组、PWM控制装置组成。
电机采用LCX系列稀土永磁直流力矩测速机组,它具有转速低,扭矩大,响应速度快及测速线性优良的特点。
 
PWM控制装置采用传统的PID调节电路,输出采用脉宽调制方式。控制装置装在具有操作单元及转速显示的机箱内。
 
              2.2   工作原理
如原理方框图所示,PID调节单元、PWM输出单元及力矩测速机组接为负反馈闭环控制系统,正转/反转二种工作方式经选择后,启动命令送设定信号至自动/手动选择单元,手动时,信号送至PID调节单元。自动/手动信号来自按键或是计算机。在PID中,测速信号与设定信号进行比较,如果转速有偏差,则偏差信号经放大改变输出,输出变化后改变电机转速,发电电压跟随设定值变化,使偏差减小并接近于零,转速趋于正常。在高速完成上述过程中,保证了电机转速的精确。
正转/反转、快速工作方式的控制及选择,自动手动的切换,按键控制及联锁功能的实现,由一个专门的单片机来完成。
 
       四.   使用说明
1.    安装
       1.1   电源
              控制器电源为220V  50Hz,电源插座上的保险丝 3A
       1.2   控制器与电机的连接
控制器力矩输出接电机力矩端子,控制器测速输入接电机测速端子。
控制器背面布置及端子接线见图4.1。
图中的限位开关用常闭接点,如供货时提出不用,在内部电路板上已短接。
                            图4.1  控制器背面布置及端子接线图
 
1.3   试机
检查接线无误后,将速度控制旋钮调至零,打开电源开关。如果接线形成正反馈,电机以不确定的方向飞转,这种情况下,立即关闭电源开关,调换测速的两根连接线后,重新开机,系统既可正常工作。这时数码管指示为零,轻轻旋动速度调节旋钮,这可以观察到电机开始慢速转动,数码管指示转动方向及速度。如果电机转动方向与要求相反,则先关闭电源,将力矩两根线的连接调换完成后,再调换好测速的两根连接线,工作方向即可正常。
 
2.    按钮操作说明
       2.1   初始状态
开机时,装置进入初始状态。初始状态时,工作状态为手动停止,方向为正转。
2.2    手动状态
手动状态下,正转/反转可选择其中任意一种状态。工作状态可由按键上方的指示灯指示。
A.        手动正转
由初始状态,按下“正转”键后,正转指示灯亮,再按“启动”键,启动指示灯亮,这时工作在手动正转状态。
按“停止”键后,停止指示灯亮,返回初始状态。
 
B.        手动反转
由初始状态按“反转”键,反转指示灯亮,再按“启动”键,运行指示灯亮,这时工作在手动反转状态。
 
C.        在手动反转状态时,可按“正转”键直接进入手动正转。
    在手动正转状态时,可按“反转”键直接进入手动反转。
 
D.       快速手动正转及快速手动反转
由初始状态按下“快速”键后,快速指示灯亮,进入快速工作状态。操作方法与手动正转和手动反转相同。完成工作后,再按“快速”键,快速指示灯灭,即可回到初始状态。
 
       2.3   自动状态
自动状态的工作取决于送来的信号,手动不起作用。
 
3.         按键联锁功能说明
如果对按键错误操作,控制器无反应,这个功能是由联锁功能保证的。
A.    手动状态下,正转、反转可任选其一,都可进行启停操作;
C.    自动状态下,除手动键外,其余键均不起作用;
              E.    手动启动后,不能进入自动状态。如需进入,先停止手动,再转换到自动
 
4.         调试方法
4.1   零点调整
       控制装置PG板可调整零点、比例、微分和积分。
调整电位器位置如图4.2。
4.2   调试方法
A.      PID参数出厂时基本调好,用户使用时只需微调,方法见常见故障及排除方法一节。
B.      转速范围及快速范围调节参见图4.2
下面举例说明转速范围调节方法
电机参数,发电0.2V/rpm
转速范围要求:
慢速0-10转/小时
快速0-20转/小时
10转/小时=0.1667转/分,根据发电V=0.2V/rpm,
0.2V/rpm×0.1666=0.03333V
                            20转/小时=0.3333转/分,根据发电V=0.2V/rpm,
0.2V/rpm×0.3333=0.0667V
PID调好的情况下,才可调整转速范围。
首先应调整快速范围,按下“快速”键,前面板上的转速调整电位器调至最大,调整机箱内的转速工作范围电位器(见图4.2),使测速电压为0.3333V,调整PG板上的转速显示范围电位器,使数显表指示为19.99。
接着调整慢速范围,前面板上的转速调整电位器仍在最大位置,调整PG板背面的慢速范围调整电位器,使数显表指示为10.00为止,,调节完成后,重新装好机箱上盖。
                          
       图4.2 转速范围及快速范围的调节
 
五、常见故障及排除方法
       1.    飞转
飞转的原因是初次安装(或接线变动)测速回路接反或断线造成。解决方法是测速调换接头或找出断点后恢复。
              2.    电机不转
A.        检查接线,未接通或接错
B.        电源未接通或无220V AC,保险丝断
C.        电机出现死点
D.       操作不正确,如速度调节电位器在零位,自动∕手动位置不正确。
E.        控制器故障,这种情况需要专门技术人员解决。
3.    转速不稳
       系统PID中P参数偏小。
       解决方法:增大P参数,出现震荡后,再稍减小P参数即可。
4.    电机震荡
       系统PID某参数调节接近临界点或过大。
       解决方法:减小P参数或调节D参数。
       调节I参数
5.    同一设定值时,正反转速度相差偏大
       原因:零点不准,解决方法见下条。
6.    零点不准
解决方法:调整零点电位器。
调整方法:三个步骤
①. 停转时,用数字表接至力矩输出端,调“停机零点调节”电位器, 使输出最小。②使电机正转,调“正转零点调节”, 使输出最小。③使电机反转,调“反转零点调节”, 使输出最小。
       六、使用注意事项
1.         安全须知
测速回路开路或接触不良均会引起电机飞转,用户常有用在高转速的场合,用户使用时,电机所带的负载必须有在飞转或转速较高情况下的保护措施,如电机应固定牢靠,加机械限位、选择较低转速的电机等,并有辅助的安全操作规程,以避免飞转或转速高时,负载甚至是贵重物品损坏,或造成对操作人员的伤害。
2.         避免堵转
带有减速机的情况下,负载堵转时,有可能会损坏负载或减速机构。用户必须防止这种情况的出现,以避免不必要的损失。
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