基于C#的VFD闭环位置控制

任　强（沈阳延锋江森座椅有限责任公司,沈阳　110000）

基于C#的VFD闭环位置控制

任强
（沈阳延锋江森座椅有限责任公司,沈阳110000）

在位置控制闭环控制系统中如果采用PLC+VFD的方式，由PLC取得编码器或光栅尺的位置信息并进行处理，处理速度相对较慢，稳定性差。在一些大型的驱动产品设计当中普遍在变频器内部使用位置、速度闭环控制方式，这一方式很好的解决了定位精确与稳定性的问题。本文通过介绍使用C#编写闭环控制程序，使大家了解如何使用这种技术实现精确定位控制。

闭环控制;变频器;精确定位;位置控制

在变频驱动技术中，定位控制是一项比较复杂的技术。简单定位如使用凸轮开关触发，定位精度较差。如果需要精确定位，比较可靠的办法是采用电机旋转编码器、直线光栅尺编码器读取位置信息。编码器通过RS485总线方式与变频器的接口连接。变频器内部拥有中央处理单元（CPU）以及强大的内部程序系统，时刻高速处理接收到的数据，实时进行速度与位置控制。

下面以SEW公司的MOVEDRIVE系列变频器产品为例，介绍如何使用C#编程内部程序以实现驱动器精确定位的。MOVEDRIVE产品支持汇编语言与C#编程，基本指令与语法传统计算机语言基本一致。稍有不同的是，MOVEDRIVE中包含一些特殊指令、函数（如读取编码器指令，位置控制指令等），以及具有固定功能的变量。

在编写闭环程序之前需要了解控制方式。使用外部IO点进行控制时,需要了解相应IO的配置信息。变频器内部程序中某些IO点功能是固定的，比如DI00是设备紧停等。内部变量是以Hxxx的形式定义的，变量范围H000～H1024。每个变量由8个Bit位组成，某些变量的功能也是固定的比如H484.1设备使能。

变频器内部程序可以并行运行两个任务(TASK1、TASK2)。两个任务在编程的时候是写在一个程序当中，需要了解的是这两个任务同时运行，互不干涉。这样可以使用一个任务进行位置控制，另一个任务进行位置监控并控制IO点输出。

本文介绍一台具有正反两个方向，两个停止位设备的闭环程序开发过程。变频器的运行使用IO点控制，包括设备紧停、设备使能、正转、反转、手自动、定位点等。为了便于编程引用，将各个IO点定义为变量名方式。代码如下：

#defineE_ReglersperreDI00//定义变量指向DI00点，紧急停止

#defineE_FreigabeDI03//定义变量指向DI03点，设备使能

#defineE_Positions_BIT_0DI11//位置Bit0

#defineE_AutomatikDI15//手动、自动控制模式

#definePosition_1H1//定义变量Position1为H1，用于设定返回位置

#definePosition_2H2//定义变量Position2为H2，用于设定前进位置

程序中还可以对某些内部标志位的操作定义为子过程，便于编程时随时调用。例如：

#defineSet_Rechtslauf_BitSet(H484,2)//设置内部变量H484的第2个Bit位为1。H484变量为电机顺时针旋转标志位，通过设置该位来使电机正转。

#defineReset_linkslauf_BitClear(H484,2)//将内部变量H484的第2个Bit位清0，使电机正转停止。

对变量声明、定义之后，即可开始主程序编程。主程序开始使用固定的过程名“main（）”。

在主程序中首先启动任务2(TASK2)，TASK2是实时监控编码器数据，发现当前位置达到设定值即输出IO信号，使设备做出停止动作。TASK1是自动启动的，所以此时两个任务并行运行。接下来对定义的变量赋值。位置、速度设定：

Position_1=1299//对位置1(H1)赋值为位置值1299

Position_2=4322//对位置2(H2)赋值为位置值4322

下面开始编写程序核心部分，位置定位。代码如下：

Positionieren（）//定义定位过程

If(PositionAngewaehlt&&E_Positionierfreigebe)//如果位置bit0 至bit中任一位不为0则继续执行。这三个bit位是PLC发过来的位置信息。

Merker_Istposition=Actpos_Abs//将设备当前位置存入变量

Merker_Sollposition=ZielpositionNeu//将目标位置存入变量

Fahrstrecke=(Merker_Sollposition_INKR-Merker_IstPosition)//计算当前位置与目标位置的差值

if(Fahrstrecke＞1)//确定电机旋转方向，如果位置差值大于1则赋值给变量正转，否则赋值反转。

Drehrichtung=RECHTS//正转

Else

Drehrichtung=LINKS//反转

if(Drehrichtung==RECHTS)//如果正转则向下执行正转程序。

Reset_Linkslauf//清除H484.3，禁止反转操作

Set_Rechtslauf//设定H484.2，开动电机正转

if(E_Automatik&&(Fahrstrecke＞Umschaltpunkt_1))//自动且目标与实际位置差值大于700

_SetSys(SS_N11,Eilgang)//则设定转速为1400转每分钟。

if((!E_Automatik&&(Fahrstrecke＞Umschaltpunkt_2))||(E_ Automatik&&((Fahrstrecke＜Umschaltpunkt_1)&&(Fahrstrecke＞Umschaltpunkt_2))))//手动状态且目标与实际位置大于65，或自动状态目标与实际差值在65至70之间

_SetSys(SS_N11,Speed_Hand)//则转速设定为200转每分钟。

if((Fahrstrecke＞Umschaltpunkt_3)&&(Fahrstrecke＜Umschaltpunkt_2))//目标与实际差值在1～65之间

SetSys(SS_N11,Schleichgang)//则设定转速为50转每分钟。

上述代码是控制电机正转的过程，反转过程与正转类似。由于在主程序中启动了TASK2，TASK2在实时的监测着设备的位置信息，如果发现实际位置与目标位置在设定误差范围内，则输出相应的IO信息，停止电机运行。

目前在很多高端的变频器产品当中，都具有内部闭环控制功能。通过变频器内部编写的闭环控制程序，很好的解决了PLC+VFD系统的闭环控制定位精度、稳定性问题，同时使PLC控制程序编写更加简单，提高了编程效率。

任强，男，辽宁沈阳人，助理设备工程师，大专，研究方向：电气设备管理方向。