TIA Portal 电机控制梯形图实现

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在本文中，我将向您介绍我今天开发的两个自定义功能：

MOTOR_SPEEDCONTROL (FC10) → 将RPM的设定点速度转换为驱动器的模拟输出值。 MOTOR_SPEEDMONITORING (FC11) → 监控实际反馈速度，并在超出范围时发出警报或跳闸。

这两个功能是健全和安全电机控制策略的基础。

如果需要在TIA Portal中将梯形图转换成SCL，可以使用 LAD2SCL插件。

1、电机速度控制（FC10）

速度将在"MOTOR_SPEEDCONTROL" [FC10] 函数的输入中指定，单位为每分钟转数（范围：±50 rpm）。数据类型：32位浮点数（Real）。

1.1 验证

函数首先检查速度设定点在±50 rpm范围内的有效性。

如果设定速度超出此范围，MOVE指令将操纵变量速度强制为0，返回值设置为TRUE（1）

1.2 归一化和缩放

对于有效输入，速度设定点首先归一化到0…1范围。

然后将归一化值缩放到±27648，作为16位整数（Int）。

这对应于模拟输出范围（±10 V）。

1.3 输出

缩放后的操纵值速度发送到模拟输出。

输出与信号U1（电机操纵变量速度）相关联。

在这种情况下，±10 V对应于±50 rpm，电机速度可以在正向和反向进行调节。

在OB1中放置对FC10的CALL并映射输入/输出

2、电机速度监控（FC11）

在此任务中，将使用名为MOTOR_SPEEDMONITORING（FC11）的函数。该函数持续监控实际电机速度，并将其与预定的限值进行比较。如果超出限制，将生成警告或错误信号。错误信号将用于跳闸MOTOR_AUTO（FB1）块以保护电机。

2.1 输入

电机的实际速度通过传感器通道B8读取。

模拟输入提供±10 V信号，线性缩放至±50 rpm，数据类型为INT（16位）。

2.2 归一化

范围为−27,648 … +27,648的INT输入值首先归一化到±1.0浮点值（REAL）。

2.3  缩放到rpm

归一化值缩放至实际电机速度（rpm）（±50.0），输出为REAL。

2.4 限制监控

缩放后的电机速度与FC11输入提供的四个浮点阈值（REAL）进行比较：

1. Motor_speed_monitoring_error_max → 速度 > 错误最大值
2. Motor_speed_monitoring_warning_max → 速度 > 警告最大值
3. Motor_speed_monitoring_warning_min → 速度 < 警告最小值
4. Motor_speed_monitoring_error_min → 速度 < 错误最小值

2.5 输出

• ActualSpeedRpm（REAL）：缩放后的电机速度
• Error_Max（BOOL）：如果速度超过错误最大值则为TRUE
• Warning_Max（BOOL）：如果速度超过警告最大值则为TRUE
• Warning_Min（BOOL）：如果速度低于警告最小值则为TRUE
• Error_Min（BOOL）：如果速度低于错误最小值则为TRUE
• speed_monitoring_trip（BOOL）：如果Error_Max或Error_Min为TRUE则为TRUE

如果发生错误条件（Error_Max或Error_Min为TRUE），则必须跳闸 MOTOR_AUTO（FB1）块以进行保护。

在OB1中放置对FC11的CALL并映射输入/输出

MOTOR_AUTO功能块已经处理电机启动/停止命令和安全联锁。

我们用一个名为speed_monitoring_trip的联锁输入来扩展它

• 如果speed_monitoring_trip = TRUE，则无论其他条件如何，电机输出线圈（Q3）都被强制关闭。

3、结束语

在此练习中，我们开发了两个重要的功能，协同工作以确保安全稳定的电机运行：

FC10 — MOTOR_SPEEDCONTROL：获取操作员速度设定点（±50 rpm）的转换，并将其发展为模拟输出的有效操纵变量。通过限制检查、归一化和缩放，它为电机发送所需速度的正确电压。

FC11 — MOTOR_SPEEDMONITORING： 从传感器读取实际电机速度反馈，转换为工程单位（rpm），并与警告和错误限值进行持续比较。超出这些限制会提供警告或跳闸，以保护电机和系统。

最后，我们将FC11与MOTOR_AUTO（FB1）块配对，使用联锁。这确保在检测到错误条件时，电机被安全跳闸以防止损坏并提高系统可靠性。

这两个功能相结合，展示了基于PLC的电机控制系统中速度监控和速度控制如何相互补充：一个确保正确的驱动，另一个确保安全和保护。

原文链接：Implementing Motor Speed Control and Monitoring in TIA Portal

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