电动机变频调速技术控制速度

电动机速度控制采用目前应用广泛的变频调速技术，可实现大范围内的无级调速。电动机选择及传动方案实验过程中，需要对各部件运动参数在较大范围内进行调整，要求各电动机具有较大范围内的无级精密调速功能。输送带电机选择设计采用电动滚筒直接驱动输送带，省去了中间传动环节，既提高了机械效率，又避免打滑。选择LGIG5系列变频器，型号为SV004IG5-4，其额定容量为0.37kW.排种电机及排砂电机选择本系统中，排种器及排砂器电机所需功率较小，但要求精密的速度控制，不宜采用交流异步电动机。步进电机具有调速范围大和控制精密等优点，适宜本系统应用要求。经比较选择，采用57系列两相混合式步进电机，型号为57BYG250C，步矩角为0.9，保持转矩为0.7Nm。
排种器与电动机采用同步带传动，适合不同排种器的空间安装位置，保证了精密的传动比。排砂器电机则采用直接驱动方式，简化了结构，提高了效率与可靠性。控制系统原理改变变频器输出频率可实现输送带电机调速。变频器控制可以通过自带按键、外接电位器或RS485总线等方式实现。经过对比，设计采用RS485总线控制模式，可通过计算机方便地实现速度控制。根据机械系统设计全局统筹、简化原理的原则，决定采用同一原理对排种电动机及排沙电动机进行控制。具有功能强大、使用方便、界面友好和开发容易等特点。由于步进电机频率控制非常消耗CPU资源，同时PC机难以做到毫秒级精密定时，系统采用单片机作为下位机模块，实现步进电机控制。PC机通过RS232/485转换器连接到RS485总线，通过总线发送指令给变频器及单片机，实现对各电机的启停、换向和调速等控制。变频器及单片机则通过总线向PC机返回状态信息。
排种器及排砂器控制设计步进电机控制原理下位机硬件电路结构如所示。单片机采用AVR系列高性能单片机ATMEGA8，步进电机驱动采用步进控制芯片。排种器与排砂器分别采用两块芯片进行独立控制。通过芯片的正/反转控制功能和使能控制功能实现电机的正反转与启停。通过改变芯片的输入时钟信号改电机的转速，使用单片机内置定时/计数器产生精密的脉冲频率信号。排种器电机与排砂器电机转速不同，但在本系统中采用倍频的方法实现了两个电机控制共用一个定时器。
容错处理用于传输数据的错误检查和错误纠正，以保证数据传输的准确性，主要从以下两个方面实现：一是为保证数据可靠传输，在数据帧中加入校验字节，累加和校验将前面的3字节的0和1全部相加，取和的最低字节作为校验值。二是当主机发出指令帧后，如果在规定的时间内没有收到从机的应答，则主机认为帧丢失并重发；如果发送3次仍没有收到应答，则系统认为其处于关机状态，并显示相关信息。从机发送应答帧时，主机接收后向从机发回特殊的控制命令码，作为传输是否正确的确认；发送方收到确认后，就可知道是否正确发送，以决定是否重发。本系统约定最大重发数为3次，超过3次系统就认为串行通信出现故障，并进行故障报警。