基于C#的VFD閉環(huán)位置控制

任　強(qiáng)（沈陽(yáng)延鋒江森座椅有限責(zé)任公司,沈陽(yáng)　110000）

基于C#的VFD閉環(huán)位置控制

任強(qiáng)
（沈陽(yáng)延鋒江森座椅有限責(zé)任公司,沈陽(yáng)110000）

在位置控制閉環(huán)控制系統(tǒng)中如果采用PLC+VFD的方式，由PLC取得編碼器或光柵尺的位置信息并進(jìn)行處理，處理速度相對(duì)較慢，穩(wěn)定性差。在一些大型的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中普遍在變頻器內(nèi)部使用位置、速度閉環(huán)控制方式，這一方式很好的解決了定位精確與穩(wěn)定性的問(wèn)題。本文通過(guò)介紹使用C#編寫(xiě)閉環(huán)控制程序，使大家了解如何使用這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)精確定位控制。

閉環(huán)控制;變頻器;精確定位;位置控制

在變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)中，定位控制是一項(xiàng)比較復(fù)雜的技術(shù)。簡(jiǎn)單定位如使用凸輪開(kāi)關(guān)觸發(fā)，定位精度較差。如果需要精確定位，比較可靠的辦法是采用電機(jī)旋轉(zhuǎn)編碼器、直線(xiàn)光柵尺編碼器讀取位置信息。編碼器通過(guò)RS485總線(xiàn)方式與變頻器的接口連接。變頻器內(nèi)部擁有中央處理單元（CPU）以及強(qiáng)大的內(nèi)部程序系統(tǒng)，時(shí)刻高速處理接收到的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)進(jìn)行速度與位置控制。

下面以SEW公司的MOVEDRIVE系列變頻器產(chǎn)品為例，介紹如何使用C#編程內(nèi)部程序以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器精確定位的。MOVEDRIVE產(chǎn)品支持匯編語(yǔ)言與C#編程，基本指令與語(yǔ)法傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言基本一致。稍有不同的是，MOVEDRIVE中包含一些特殊指令、函數(shù)（如讀取編碼器指令，位置控制指令等），以及具有固定功能的變量。

在編寫(xiě)閉環(huán)程序之前需要了解控制方式。使用外部IO點(diǎn)進(jìn)行控制時(shí),需要了解相應(yīng)IO的配置信息。變頻器內(nèi)部程序中某些IO點(diǎn)功能是固定的，比如DI00是設(shè)備緊停等。內(nèi)部變量是以Hxxx的形式定義的，變量范圍H000～H1024。每個(gè)變量由8個(gè)Bit位組成，某些變量的功能也是固定的比如H484.1設(shè)備使能。

變頻器內(nèi)部程序可以并行運(yùn)行兩個(gè)任務(wù)(TASK1、TASK2)。兩個(gè)任務(wù)在編程的時(shí)候是寫(xiě)在一個(gè)程序當(dāng)中，需要了解的是這兩個(gè)任務(wù)同時(shí)運(yùn)行，互不干涉。這樣可以使用一個(gè)任務(wù)進(jìn)行位置控制，另一個(gè)任務(wù)進(jìn)行位置監(jiān)控并控制IO點(diǎn)輸出。

本文介紹一臺(tái)具有正反兩個(gè)方向，兩個(gè)停止位設(shè)備的閉環(huán)程序開(kāi)發(fā)過(guò)程。變頻器的運(yùn)行使用IO點(diǎn)控制，包括設(shè)備緊停、設(shè)備使能、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、手自動(dòng)、定位點(diǎn)等。為了便于編程引用，將各個(gè)IO點(diǎn)定義為變量名方式。代碼如下：

#defineE_ReglersperreDI00//定義變量指向DI00點(diǎn)，緊急停止

#defineE_FreigabeDI03//定義變量指向DI03點(diǎn)，設(shè)備使能

#defineE_Positions_BIT_0DI11//位置Bit0

#defineE_AutomatikDI15//手動(dòng)、自動(dòng)控制模式

#definePosition_1H1//定義變量Position1為H1，用于設(shè)定返回位置

#definePosition_2H2//定義變量Position2為H2，用于設(shè)定前進(jìn)位置

程序中還可以對(duì)某些內(nèi)部標(biāo)志位的操作定義為子過(guò)程，便于編程時(shí)隨時(shí)調(diào)用。例如：

#defineSet_Rechtslauf_BitSet(H484,2)//設(shè)置內(nèi)部變量H484的第2個(gè)Bit位為1。H484變量為電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)標(biāo)志位，通過(guò)設(shè)置該位來(lái)使電機(jī)正轉(zhuǎn)。

#defineReset_linkslauf_BitClear(H484,2)//將內(nèi)部變量H484的第2個(gè)Bit位清0，使電機(jī)正轉(zhuǎn)停止。

對(duì)變量聲明、定義之后，即可開(kāi)始主程序編程。主程序開(kāi)始使用固定的過(guò)程名“main（）”。

在主程序中首先啟動(dòng)任務(wù)2(TASK2)，TASK2是實(shí)時(shí)監(jiān)控編碼器數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前位置達(dá)到設(shè)定值即輸出IO信號(hào)，使設(shè)備做出停止動(dòng)作。TASK1是自動(dòng)啟動(dòng)的，所以此時(shí)兩個(gè)任務(wù)并行運(yùn)行。接下來(lái)對(duì)定義的變量賦值。位置、速度設(shè)定：

Position_1=1299//對(duì)位置1(H1)賦值為位置值1299

Position_2=4322//對(duì)位置2(H2)賦值為位置值4322

下面開(kāi)始編寫(xiě)程序核心部分，位置定位。代碼如下：

Positionieren（）//定義定位過(guò)程

If(PositionAngewaehlt&&E_Positionierfreigebe)//如果位置bit0 至bit中任一位不為0則繼續(xù)執(zhí)行。這三個(gè)bit位是PLC發(fā)過(guò)來(lái)的位置信息。

Merker_Istposition=Actpos_Abs//將設(shè)備當(dāng)前位置存入變量

Merker_Sollposition=ZielpositionNeu//將目標(biāo)位置存入變量

Fahrstrecke=(Merker_Sollposition_INKR-Merker_IstPosition)//計(jì)算當(dāng)前位置與目標(biāo)位置的差值

if(Fahrstrecke＞1)//確定電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，如果位置差值大于1則賦值給變量正轉(zhuǎn)，否則賦值反轉(zhuǎn)。

Drehrichtung=RECHTS//正轉(zhuǎn)

Else

Drehrichtung=LINKS//反轉(zhuǎn)

if(Drehrichtung==RECHTS)//如果正轉(zhuǎn)則向下執(zhí)行正轉(zhuǎn)程序。

Reset_Linkslauf//清除H484.3，禁止反轉(zhuǎn)操作

Set_Rechtslauf//設(shè)定H484.2，開(kāi)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)

if(E_Automatik&&(Fahrstrecke＞Umschaltpunkt_1))//自動(dòng)且目標(biāo)與實(shí)際位置差值大于700

_SetSys(SS_N11,Eilgang)//則設(shè)定轉(zhuǎn)速為1400轉(zhuǎn)每分鐘。

if((!E_Automatik&&(Fahrstrecke＞Umschaltpunkt_2))||(E_ Automatik&&((Fahrstrecke＜Umschaltpunkt_1)&&(Fahrstrecke＞Umschaltpunkt_2))))//手動(dòng)狀態(tài)且目標(biāo)與實(shí)際位置大于65，或自動(dòng)狀態(tài)目標(biāo)與實(shí)際差值在65至70之間

_SetSys(SS_N11,Speed_Hand)//則轉(zhuǎn)速設(shè)定為200轉(zhuǎn)每分鐘。

if((Fahrstrecke＞Umschaltpunkt_3)&&(Fahrstrecke＜Umschaltpunkt_2))//目標(biāo)與實(shí)際差值在1～65之間

SetSys(SS_N11,Schleichgang)//則設(shè)定轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)每分鐘。

上述代碼是控制電機(jī)正轉(zhuǎn)的過(guò)程，反轉(zhuǎn)過(guò)程與正轉(zhuǎn)類(lèi)似。由于在主程序中啟動(dòng)了TASK2，TASK2在實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)著設(shè)備的位置信息，如果發(fā)現(xiàn)實(shí)際位置與目標(biāo)位置在設(shè)定誤差范圍內(nèi)，則輸出相應(yīng)的IO信息，停止電機(jī)運(yùn)行。

目前在很多高端的變頻器產(chǎn)品當(dāng)中，都具有內(nèi)部閉環(huán)控制功能。通過(guò)變頻器內(nèi)部編寫(xiě)的閉環(huán)控制程序，很好的解決了PLC+VFD系統(tǒng)的閉環(huán)控制定位精度、穩(wěn)定性問(wèn)題，同時(shí)使PLC控制程序編寫(xiě)更加簡(jiǎn)單，提高了編程效率。

任強(qiáng)，男，遼寧沈陽(yáng)人，助理設(shè)備工程師，大專(zhuān)，研究方向：電氣設(shè)備管理方向。