一种屠宰线控制柜的电机同步控制系统及方法
阅读说明：本技术 一种屠宰线控制柜的电机同步控制系统及方法 (Motor synchronous control system and method of slaughter line control cabinet ) 是由 王志明 张陈 张帆 郑良骏 丁忠昌 吴龙贻 于 2020-12-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种屠宰线控制柜的电机同步控制系统及方法。该系统包括触摸屏PC机、PLC模块、三台变频器、三台电机、三个光电传感器和三个执行机构。方法为：在人机界面进行参数设定；执行开始命令,测定各个电机的主轴转速；判断各电机主轴转速是否同步：若同步按设定参数运行；若不同步则进行转速补偿；调整相应变频器的输出频率,使得各电机的转速误差在设定范围内；读取三台电机编码器的数据,与程序中设定的极限值进行比较,如果超出极限值范围则发出报警信号并停止运行；利用霍尔元件读取电机电流的数据,与程序中设定的极限值进行比较,如果超出极限值范围则发出报警信号并停止运行。本发明控制精度高,提高了电机同步控制的稳定性。(The invention discloses a synchronous control system and method for a motor of a slaughter line control cabinet. The system comprises a touch screen PC, a PLC module, three frequency converters, three motors, three photoelectric sensors and three actuating mechanisms. The method comprises the following steps: setting parameters on a human-computer interface; executing a start command, and measuring the main shaft rotating speed of each motor; judging whether the rotating speeds of the main shafts of the motors are synchronous or not: if the synchronous operation is carried out according to the set parameters; if the synchronization is not synchronous, the rotation speed compensation is carried out; adjusting the output frequency of the corresponding frequency converter to ensure that the rotating speed error of each motor is within a set range; reading data of three motor encoders, comparing the data with a limit value set in a program, and sending an alarm signal and stopping running if the data exceeds the limit value range; the Hall element is used for reading the data of the motor current, the data is compared with a limit value set in a program, and if the data exceeds the limit value range, an alarm signal is sent out and the operation is stopped. The invention has high control precision and improves the stability of synchronous control of the motor.)
技术领域
本发明涉及电机的同步控制技术领域，特别是一种屠宰线控制柜的电机同步控制系统及方法。
背景技术
在屠宰线生产过程中需要使用多个电机来控制传送带运行，这就需要控制伺服电机的同步旋转，否则设备的机械部分就会受损，严重影响机电设备的稳定性和使用寿命，同时对生产线造成经济损失，所以伺服电机的同步控制是个关键。
文献1(Nantong Hengkang sponge products Co,Ltd.a synchronous motorcontrol system ofsponge cutting machine:cn200710119776.5[P].2009-02-04.)公开了一种海绵切割机的电机同步控制系统，包括两个伺服电机和一块带有程序芯片的伺服电机同步控制卡，其中伺服电机同步控制卡的输出为两路伺服电机的驱动输出和计算机接口，输入为两路伺服电机的负载输入、电机转速输入和电机转速指令输入，通过计算脉冲信号的相邻上升或下降沿来测出电机的当前转速，采用了分析负载数据误差的方法进行同步控制，运行稳定但功能性较为单一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种控制精度高、稳定性高的屠宰线控制柜的电机同步控制系统及方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种屠宰线控制柜的电机同步控制系统，包括触摸屏PC机、PLC模块、三台变频器、三台电机、三个光电传感器和三个执行机构；
所述触摸屏PC机用于速度的主给定，并且显示和人工调整电机同步误差；
所述PLC模块的三个高速计数器分别通过三个光电传感器读取三台电机的实际转动脉冲数，三个模拟量输出口分别接入三台变频器作为三台电机的速度给定，三台电机的编码器脉冲信号在反馈到三台变频器的同时也分别通过三个光电传感器接入PLC模块的三个高速计数器；
所述PLC模块的程序，包括编码器偏差值的极限报警和电机电流的监控，用于防止联轴器松脱造成三台电机的失步而产生的机械卡阻。
进一步地，所述三台变频器的规格相同，所述三台电机的规格、功率均相同，所述三个光电传感器规格相同，所述三个执行机构规格相同。
进一步地，所述编码器偏差值的极限报警，具体如下：
在PLC模块的程序中设定三台电机编码器的极限值，将读取到的实际数据与设定值进行比较，如果超出极限值范围则发出报警信号并停止运行。
进一步地，所述电机电流的监控，具体如下：
在PLC模块的程序中设定三台电机电流的极限值，将利用霍尔元件读取到的实际数据与设定值进行比较，如果超出则发出报警信号并停止运行。
一种屠宰线控制柜的电机同步控制方法，包括以下步骤：
步骤1、在人机界面进行参数设定；
步骤2、执行开始命令，测定各个电机的主轴转速；
步骤3、判断各电机主轴转速是否同步；
步骤4、若同步，按设定参数运行；若不同步，进入步骤5进行转速补偿；
步骤5、调整相应变频器的输出频率，使得各电机的转速误差在设定范围内；
步骤6、读取三台电机编码器的数据，与程序中设定的极限值进行比较，如果超出极限值范围则发出报警信号并停止运行；
步骤7、利用霍尔元件读取电机电流的数据，与程序中设定的极限值进行比较，如果超出极限值范围则发出报警信号并停止运行。
进一步地，步骤1所述的在人机界面进行参数设定，具体如下：
步骤1.1、脱开电机负载，从触摸屏上输入PID调节的各项增益值，空运行三台电机，观察编码器偏差值的变化，修正PID增益；
步骤1.2、连接电机负载，运行三台电机，观察编码器偏差值的变化，修正PID增益。
进一步地，步骤2中所述的测定各个电机的主轴转速，具体如下：
通过三个光电传感器获取电机的脉冲数，使用高速计数器计算电机的脉冲数，从而获得当前电机的主轴转速。
进一步地，步骤5所述的调整相应变频器的输出频率，使得各电机的转速误差在设定范围内，具体如下：
调整相应变频器的输出频率，并将电机同步运转传递到编码器的数据作为测定转速的输入，进行更进一步的调整，直至转速误差在设定范围内。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：(1)电机编码器脉冲反馈给变频器构成速度闭环系统,提高了电机速度、扭矩的控制精度；(2)增加了编码器偏差值的极限报警及电机电流监控，以防止联轴器松脱造成三台电机的失步而产生的机械卡阻，提高了电机同步控制的稳定性。
附图说明
图1是本发明一种屠宰线控制柜的电机同步控制系统的结构框图。
图2是本发明一种屠宰线控制柜的电机同步控制方法的流程示意图。
图3是本发明中PLC的工作流示意程。
具体实施方式
本发明一种屠宰线控制柜的电机同步控制系统，包括触摸屏PC机、PLC模块、三台变频器、三台电机、三个光电传感器和三个执行机构；
所述触摸屏PC机用于速度的主给定，并且显示和人工调整电机同步误差；
所述PLC模块的三个高速计数器分别通过三个光电传感器读取三台电机的实际转动脉冲数，三个模拟量输出口分别接入三台变频器作为三台电机的速度给定，三台电机的编码器脉冲信号在反馈到三台变频器的同时也分别通过三个光电传感器接入PLC模块的三个高速计数器；
所述PLC模块的程序，包括编码器偏差值的极限报警和电机电流的监控，用于防止联轴器松脱造成三台电机的失步而产生的机械卡阻。
进一步地，所述三台变频器的规格相同，所述三台电机的规格、功率均相同，所述三个光电传感器规格相同，所述三个执行机构规格相同。
进一步地，所述编码器偏差值的极限报警，具体如下：
在PLC模块的程序中设定三台电机编码器的极限值，将读取到的实际数据与设定值进行比较，如果超出极限值范围则发出报警信号并停止运行。
进一步地，所述电机电流的监控，具体如下：
在PLC模块的程序中设定三台电机电流的极限值，将利用霍尔元件读取到的实际数据与设定值进行比较，如果超出则发出报警信号并停止运行。
一种屠宰线控制柜的电机同步控制方法，包括以下步骤：
步骤1、在人机界面进行参数设定；
步骤2、执行开始命令，测定各个电机的主轴转速；
步骤3、判断各电机主轴转速是否同步；
步骤4、若同步，按设定参数运行；若不同步，进入步骤5进行转速补偿；
步骤5、调整相应变频器的输出频率，使得各电机的转速误差在设定范围内；
步骤6、读取三台电机编码器的数据，与程序中设定的极限值进行比较，如果超出极限值范围则发出报警信号并停止运行；
步骤7、利用霍尔元件读取电机电流的数据，与程序中设定的极限值进行比较，如果超出极限值范围则发出报警信号并停止运行。
进一步地，步骤1所述的在人机界面进行参数设定，具体如下：
步骤1.1、脱开电机负载，从触摸屏上输入PID调节的各项增益值，空运行三台电机，观察编码器偏差值的变化，修正PID增益；
步骤1.2、连接电机负载，运行三台电机，观察编码器偏差值的变化，修正PID增益。
进一步地，步骤2中所述的测定各个电机的主轴转速，具体如下：
通过三个光电传感器获取电机的脉冲数，使用高速计数器计算电机的脉冲数，从而获得当前电机的主轴转速。
进一步地，步骤5所述的调整相应变频器的输出频率，使得各电机的转速误差在设定范围内，具体如下：
调整相应变频器的输出频率，并将电机同步运转传递到编码器的数据作为测定转速的输入，进行更进一步的调整，直至转速误差在设定范围内。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例
结合图1，本发明的一种屠宰线控制柜的电机同步控制系统，包括触摸屏PC机、PLC模块、三台变频器、三台电机、三个光电传感器和三个执行机构；
所述触摸屏PC机用于速度的主给定并且显示和人工调整电机同步误差；
所述PLC模块的三个高速计数器分别通过三个光电传感器读取三台电机的实际转动脉冲数，三个模拟量输出口分别接入三台变频器作为三台电机的速度给定，三台电机的编码器脉冲信号在反馈到三台变频器的同时也分别通过三个光电传感器接入PLC模块的三个高速计数器；
所述PLC模块的程序，包括编码器偏差值的极限报警和电机电流的监控，用于防止联轴器松脱造成三台电机的失步而产生的机械卡阻。
进一步地，所述三台变频器的规格相同，所述三台电机的规格、功率均相同，所述三个光电规格相同，所述三个执行机构规格相同。
进一步地，所述编码器偏差值的极限报警，具体如下：
在PLC模块的程序中设定三台电机编码器的极限偏差值，将读取到的数据与其进行比较，如果超出则发出报警信号并停止运行。
进一步地，所述电机电流的监控，具体如下：
在PLC模块的程序中设定三台电机电流的极限值，将利用霍尔元件读取到的数据与其进行比较，如果超出则发出报警信号并停止运行。
结合图2，一种屠宰线控制柜的电机同步控制方法，包括以下步骤：
步骤1、在人机界面进行参数设定，具体如下：
步骤1.1、脱开电机负载，从触摸屏上输入PID调节的各项增益值，空运行三台电机，观察编码器偏差值的变化，修正PID增益到正常状态；
步骤1.2、连接电机负载，运行三台电机，观察编码器偏差值的变化，修正PID增益到正常状态。
步骤2、执行开始命令，测定各个电机的主轴转速；
进一步地，所述的测定各个电机的主轴转速，具体如下：
通过三个光电传感器获取电机的脉冲数，使用高速计数器计算电机的脉冲数，从而获得当前电机的主轴转速。
步骤3、判断各电机主轴转速是否同步；
步骤4、若同步，按设定参数运行；若不同步，进入步骤5进行转速补偿；
步骤5、调整相应变频器的输出频率，使得各电机的转速误差在正常范围内，具体为：
调整相应变频器的输出频率，并将电机同步运转传递到编码器的数据作为测定转速的输入，进行更进一步的调整，直至转速误差在正常范围内。
步骤6、读取三台电机编码器的数据，与程序中设定的极限偏差值进行比较，如果超出极限偏差值则发出报警信号并停止运行；
步骤7、利用霍尔元件读取电机电流的数据，与程序中设定的极限值进行比较，如果超出极限值则发出报警信号并停止运行。
结合图3，PLC模块的工作流程为：编码器接收到相应的信号，校验正确，符合继续操作的条件，可以发出命令，对数据进行读写并控制连续上传数据的启停，随后进入下一周期；若校验不正确，则直接进入下一周期。
综上所述，本发明电机编码器脉冲反馈给变频器构成速度闭环系统,提高了电机速度、扭矩的控制精度；增加了编码器偏差值的极限报警及电机电流监控，以防止联轴器松脱造成三台电机的失步而产生的机械卡阻，提高了电机同步控制的稳定性。