工礦機(jī)車GK1F、GK1C柴油機(jī)調(diào)速控制

李兆林

【摘 要】本文以三菱PLC移位SFTR指令作為步進(jìn)電機(jī)控制的核心，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)潔、清晰、柔性、可靠的梯形圖，滿足了柴油機(jī)調(diào)速的控制要求。

【關(guān)鍵詞】SFTR指令；步進(jìn)電機(jī)；梯形圖

0 前言

工礦機(jī)車GK1F柴油機(jī)調(diào)速控制方式采用的是操作風(fēng)缸，涉及電風(fēng)轉(zhuǎn)換，故障點(diǎn)多；GK1C柴油機(jī)調(diào)速控制方式采用無(wú)級(jí)調(diào)速驅(qū)動(dòng)器，增加了成本且故障點(diǎn)也多。如直接對(duì)步進(jìn)電機(jī)編程驅(qū)動(dòng)，可減少中間環(huán)節(jié)，達(dá)到更好的效果。

1 調(diào)速程序設(shè)計(jì)思路

1.1 柴油機(jī)調(diào)速控制的要求

內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)調(diào)速器采用的是70BC340DA三相步進(jìn)電機(jī)，運(yùn)行工作方式是三相雙三拍。

（1）柴油機(jī)升降轉(zhuǎn)速方向控制。即步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向控制：正轉(zhuǎn)順序AB-BC-CA；反轉(zhuǎn)順序BA-AC-CB。

（2）柴油機(jī)轉(zhuǎn)速變化快慢控制。即步進(jìn)電機(jī)步距角的行進(jìn)速度。

1.2 調(diào)速程序框

根據(jù)上述控制要求，可作出柴油機(jī)調(diào)速控制（步進(jìn)電機(jī)）運(yùn)行時(shí)的程序框。可將程序分成三個(gè)方面設(shè)計(jì)。

（1）步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行條件。

（2）步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)控制。

（3）A、B、C三相繞組輸出對(duì)象的控制。

2 調(diào)速梯形圖程序設(shè)計(jì)

2.1 輸入﹨輸出（I﹨O）編址

控制步進(jìn)電機(jī)的各輸入開關(guān)量及控制A、B、C三相繞組工作的輸出端在PLC中的I/O編址如表1所示：

2.2 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行邏輯

以柴油機(jī)運(yùn)行條件及司控器觸點(diǎn)邏輯（表2），制定出步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行邏輯條件（表3）

內(nèi)燃機(jī)司控器采用的是TKS手柄式控制器，共5個(gè)位置，即“0”、“1”、“降”、“保”、“升”

其觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的邏輯關(guān)系如下（表2）：

2.3 移位程序設(shè)計(jì)

采用三菱PLC移位SFTR指令，按照三相雙三拍的步進(jìn)順序控制，用組合位元件K1M0組成移位內(nèi)部繼電器，其初值賦予K8，真值表如表4。

移位指令啟動(dòng)條件，用定時(shí)器T246每隔10ms，產(chǎn)生一個(gè)脈沖移位信號(hào)，向右移動(dòng)1位，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角（一拍），完成三次（三拍）后，立即對(duì)K1M0賦初值。

根據(jù)移位內(nèi)部繼電器輸出狀態(tài)作出步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)真值表，如表5所示，可得出三相繞組的控制邏輯關(guān)系式：

正轉(zhuǎn)：

A相：Y0=M3+M1

B相：Y1=M3+M2

C相：Y2=M2+M1

反轉(zhuǎn)：

A相：Y0=M3+M1

B相：Y1=M2+M1

C相：Y2=M3+M2

2.4 梯形圖程序

根據(jù)以上分析，即可寫出調(diào)速梯形圖程序如下：

其中：

（1）0-13步為步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行條件。

（2）18-34步為步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)控制。

（3）44-55步為步進(jìn)電機(jī)的輸出控制。

2.5 梯形圖程序柔性化

本程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，邏輯清晰，而且非常容易修改。內(nèi)燃機(jī)車裝載的柴油機(jī)有濟(jì)柴的12V190ZJ系列調(diào)速器，有6240ZJ系列的柴油機(jī)。裝載的柴油機(jī)不同，升降轉(zhuǎn)速快慢要求不一樣，可以通過調(diào)整程序里面的T246的定時(shí)時(shí)間（即脈沖產(chǎn)生的周期），改變每步距角的時(shí)間，即可改變升降轉(zhuǎn)速的快慢。

本次采用的步進(jìn)電機(jī)工作方式是三相雙三拍的運(yùn)行模式，可以更改成三相六拍的工作模式，只需把位組合元件改成K2M0，初值賦K64，其他程序按照以上的思路更改即可。

2.6 plc掃描周期的影響

本文采用的三菱FX2N系列PLC運(yùn)行速度快，掃描周期短。經(jīng)調(diào)試，本程序掃描周期為1-2ms，而程序產(chǎn)生的定時(shí)脈沖時(shí)間為10ms，遠(yuǎn)大于PLC的掃描周期。經(jīng)試驗(yàn)，步進(jìn)電機(jī)工作平穩(wěn)、無(wú)丟步、滯后現(xiàn)象。

3 結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)是用PLC直接控制步進(jìn)電機(jī)，減少了故障點(diǎn)，節(jié)省了中間環(huán)節(jié)的成本，保證了柴油機(jī)調(diào)速的平穩(wěn)可靠。還可根據(jù)柴油機(jī)的特點(diǎn)，改變步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)速度，匹配不同柴油機(jī)升降轉(zhuǎn)速。

[責(zé)任編輯：湯靜]