用什麼東西可以檢測電機是否在轉,並且將轉動的信號傳到PLC呢?

2020-12-18 容濟點火器

PLC能夠讀到的信號,實時性那種,不是開關量,就是模擬量,當然有人說高速通訊也算可能也可以,但是那種只是傳輸過程而已,也需要現場的開關量或者模擬量變送而來。而速度傳感器的介質實現,不外是光,電或者磁這幾種形式,請關注:機電貓

通過外加裝置來測量電機轉速

這種測量方法,不拘束是什麼電機和運行方式,主要是考慮如何安裝問題,但是要考慮精度和測量頻率問題。

1、安裝編碼

在電機轉軸後邊直接裝上一個編碼器,這種一般是要求精度非常高的場合,比如增量型編碼器,有ABZ三相,零相Z每轉都有一個脈衝,而AB相每轉會有非常多個,比如1024線這種規格的,每轉會有1024的A相和B相脈衝出來,這些脈衝直接給到PLC,通過PLC的高速測量埠讀取,PLC可以通過中斷的方式來一定時間讀取脈衝個數,經過簡單的乘除運算就可以算出一分鐘都多少個脈衝,相當於多少轉。

以零相Z脈衝來考慮,比較簡單一點,每轉有一個脈衝輸出給PLC,假如電機轉速是N轉/分,每秒PLC讀到的脈衝數是m,於是有m=N/60,這樣電機轉速N=60m。

編碼器有光電形式的,也有磁編碼器,光電的精度比較高,磁編碼器可靠性比較好,但是價格相對都比較貴,而且一般也比較脆弱,安裝時候要注意避免負載或者其他東西衝擊。

2、接近開關

接近開關,一般常見工業上使用的是電感原理的,只要電機軸或者拖動的複雜上,周期性會有凹凸的鐵質之類變化,會引起磁場變化,這時候接近開關會在明顯體積變化的鐵質部位感應出一個脈衝來,這樣每轉可以讀到這個脈衝輸出,類似於編碼器的零相脈衝,計算方法也參考上邊編碼器的計算方法。

接近開關價格比較便宜,不過一般也只能測量到每轉一個脈衝,如果想測量更高精度,需要在電機軸上安裝多齒的齒輪盤來讀取一周多個脈衝。

另外也有光學類的接近開關,需要有一些反光裝置,或者通過對射的方式來實現,安裝起來有點麻煩,需要電機軸或者負載上做一些簡單的加工,比如安裝反光板之類。

如果要求靈敏度比較高,可以使用光纖頭來感應,也可以看作一種特殊的接近開關。

3、霍爾加磁鐵

霍爾元件可以測量到磁場變化,如果在電機軸上加裝一個小磁鐵,通過霍爾在邊上隔開一定距離,當磁鐵旋轉到離開霍爾比較近的地方,霍爾會感應到,會輸出一個反轉電壓,這時候PLC會接收到,道理也等同於接近開關,只是因為霍爾往往是OC輸出,接入PLC的時候,需要加一個1-3K左右的上拉電阻。

4、測速發電機

測速發電機,是在電機軸上安裝一個小直流發電機,輸出電壓和電機轉速一一成正比例,只要通過PLC模擬量讀取這個電壓值,就可以知道當前電機轉速大小,當然這個數據是模擬量的,測量時候需要考慮校準和抗幹擾問題。

5、機械方式

有一種儀表,可以通過一個小輪子,壓在電機轉軸上,電機帶動它也旋轉,大小輪子的線速度一致,這時候它可以通過發電或者讀取脈衝形式,來知道小輪子轉速,這時候通過線速度和角速度關係來反推電機轉速。

利用電機內部量來間接測量轉速

電機運行,不外有電壓,電流和頻率這些數據,而且大部分電機轉速會和這些數據成一定的比例關係,只要電機已經安裝了驅動器,通過驅動器變送出這些數據,就是轉速量,當然可以以模擬量的格式輸出給PLC使用。

1、變頻器

電機的轉速n = 60 f / p,在電機極對數一致的情況下,頻率f和轉速成正比例,所以改變電機的頻率也就可以改變電機的速度。在裝有變頻調速的電機而言,只要讀到變頻器的實際頻率值,就可以算出電機轉速,事實上變頻器會有實際轉速這數據輸出的,大多數以通訊的格式來給PLC使用,有些也有開關脈衝輸出埠的,具體要看變頻器的設計。不過變頻器因為負載波動問題,讀過去的轉速,精確度未必很高,如果要求很高,還是要讀取矢量變頻器的編碼器數據。

2、直流調速

根據直流電機的轉速公式:轉速n=(電樞電壓U-電樞電流I*電樞內阻R)/kφ,在勵磁電流不變情況下,電機運行在恆轉矩模式,kφ這些磁通參數不變,而電機電樞內阻R非常小,所以在電樞電流不大情況下,轉速n=電樞電壓U,只要測量到電樞電壓,就可以知道電機當前轉速。

實際上,很多直流驅動器,包括無刷驅動器,都帶有電機轉速輸出接口,當然一般也是模擬量的,PLC可以直接通過模擬量埠讀取。

3、電流方式

這種方式,往往是通過電機主迴路上,安裝霍爾或者取樣電阻來讀取電流通斷來判斷,適合步進電機或者無刷電機這些輪流導通的脈衝形式電機。

不管是何種方式驅動電機,電路實際上都比較簡單的,往往都是簡單的方法電路,而且在測量裝置裡邊已經集成好了,你需要做的,只是正確選型和注意接線,畢竟PLC有NPN和NPN兩種開關量輸入形式,需要匹配對就是了。

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