Übung 4.5 Drehzahlregelung eines Motors mit Pulsweitenmodulation (PWM)
Ein Gleichstrommotor wird über eine PWM-Ausgangsbaugruppe (s. Bild 2.11) angesteuert, die Impulse an den Stromsteller des Motors ausgibt. Je größer das Puls-/Pausenverhältnis, das einen Wert zwischen 0 und 100% einnehmen kann, umso schneller dreht sich der Motor. Die Winkelgeschwindigkeit des Motors wird durch einen Drehgeber aus Übung 4.4c ermittelt.
a) Ermitteln Sie im Programm GI_1 aus den eingelesenen Impulsen die Winkelgeschwindigkeit bzw. die Drehzahl des Motors!
b) Programmieren Sie im Programm NC_1 die Drehzahlregelung des Motors und geben Sie den Stellwert des Reglers als Puls-/Pausenverhältnis an die PWM-Ausgangsbaugruppe aus! Das Puls/ Pausenverhältnis wird als 16-Bit-Ausgangsdatenwort ohne Über- und Untersteuerungsüberwachung, d. h. als reines Datenwort mit einem Wertebereich von 0..65535, an die PWM-Baugruppe ausgegeben. Passen Sie hierfür den Funktionsbaustein TYP_AOUT entsprechend an!
c) Parametrieren Sie den Regler und zeichnen Sie die Zeitverläufe der Soll-, Ist- und Stellsignale als Traceaufzeichnung auf!
Lösung:
a, b) Die Programme GI_1, NC_1 und der Funktionsbaustein TYP_AOUT sind im Projekt U4_5_Drehzahlregler.project1,2) programmiert.
c) Zur Reglerparametrierung nimmt man die skizzierte Sprungantwort (Regler in MAN, MV_MAN=100) auf. Daraus ergibt sich für den Motor mit Verzögerungsverhalten 1. Ordnung der Verstärkungsfaktor KM=1 und die Verzögerungszeit TM=1,1s. Zur Regelung dieser PT1-Strecke wird ein PI-Regler eingesetzt mit KP=KM/2 und TN=TM (TN_T0=11, da T0=100ms). Erhöht man KP=KM und reduziert TN=TM/2 erhält man ein gedämpftes Überschwingen von ca. 5%.
Dieses Video zeigt die Software und die simulierte Regelung.
Hinweise:
1) Die meisten Beispielprogramme und Lösungen wurden mit Codesys V3.5.19.6 erstellt. Falls Sie noch eine ältere Version verwenden, installieren Sie am besten die unter Downloads verfügbare Version. Sollten Sie eine neuere Version verwenden, bestätigen Sie bitte “in dieser Version öffnen” mit Fertigstellen und setzen Sie die Projektdateien ggf. unter unter Projekt|Projektumgebung "Alles auf neuest". Außerdem aktualisieren Sie bitte die Soft-SPS Codesys Control Win V3x64 und ggf. die I/O-Devices, indem Sie im Fenster Geräte auf Device und mit der rechten Maustaste auf “Gerät aktualisieren” klicken!
2) In einigen Browsern muss die .project-Datei mit der rechten Maustaste angeklickt und zunächst durch "Link speichern unter" oder "Link herunterladen" gespeichert werden, bevor man diese mit Codesys öffnen kann.
3) Die meisten Programme laufen ohne Soft-SPS in der Simulation von Codesys. Im Menü Online|Simulation kann der Simulationsmodus an- und abgewählt werden. Wenn Sie die Software bei abgewählter Simulation in eine Soft-SPS laden wollen, müssen Sie mit der Windows-Start-Taste unter Alle Apps im Codesys-Ordner die Soft-SPS "Codesys Control Win V3x64" oder für Motion Control die “Codesys SoftMotion Win V3x64” starten. Dann sind als z.B. Benutzername admin und als Password admin einzugeben.
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