Блог викладача Потягайло Тетяни Миколаївни

При необхідності керування положенням валу електродвигуна або вихідного валу механізму, енкодер підключається до зовнішнього програмованого логічного контролера (ПЛК), а з цього контролера подається сигнал завдання за швидкістю на перетворювач частоти.

Ця система керування є досить популярною, проте вона має декілька суттєвих недоліків:

• необхідність наявності двох високочастотних входів для передачі поточного положення в ПЛК;
• невисока точність позиціонування внаслідок великої похибки відпрацювання сигналу завдання за швидкістю перетворювачем частоти;
• ускладнена процедура налаштування регулятора положення при швидкій зміні сигналу завдання за положенням внаслідок впливу динамічних властивостей самого двигуна.

Іншим підходом є використання спеціалізованих перетворювачів частоти, що забезпечують керування положенням асинхронного двигуна із інкрементальним енкодером. Особливістю цих перетворювачів є програмна реалізація трьохконтурної системи підпорядкованого керування координатами електропривода, а саме положенням, швидкістю та моментом двигуна. Наприклад, у перетворювача частоти 8400 Vector Highline від компанії Lenze така система керування наглядно представлена при підключенні до ПК у програмному забезпеченні L-force Engineer за допомогою адаптера інтерфейсів.

Наявність внутрішнього контуру керування швидкістю дозволяє:

• значно підвищити швидкодію електроприводу за рахунок компенсації динамічних властивостей двигуна;
• значно зменшити похибку відпрацювання сигналу за швидкістю за рахунок збільшення діапазону керування швидкістю.

Крім того, в перетворювачі частоти 8400 Vector Highline програмно реалізовані профілі переміщення з обмеженням швидкості та прискорення, що відпрацьовуються двигуном при подачі дискретних сигналів. Це дозволяє суттєво розвантажити ПЛК, що формує сигнали зміни положення для перетворювача, або замінити його навіть програмованим логічним реле, типу LRD від компанії Lovato Electric.

Відносним недоліком такого спеціалізованого перетворювача є вартість та складність налаштування. Також, у більшості випадків виникає необхідність реалізації цифрової передачі даних із ПЛК в перетворювач частоти та навпаки при необхідності корекції сигналу положення.

Компромісним, та в більшості випадків, оптимальним рішенням для реалізації системи керування положенням на базі асинхронного двигуна з енкодером є розподілення контурів регулювання по різних програмованих пристроях. Так, контур регулювання швидкості, що забезпечує високий діапазон керування частотою обертання, реалізується на базі відповідного перетворювача частоти із вбудованими високочастотними входами. Контур регулювання положення і профілі переміщення з обмеженням максимальної швидкості та прискорення реалізуються програмно на базі ПЛК, як вказано на схемі: