ЖУРНАЛ СТА №4/2026

П Р О Е К Т Ы цесс повторяется , пока система работает в режиме регулирования . В стенде используется энкодер с ква - дратурными сигналами A и B. Сдвиг фаз между каналами позволяет определять направление вращения и подсчитывать импульсы , по которым вычисляется ско - рость . Сигналы поступают на высоко - скоростные счётчики HSC контроллера C1000. Использование HSC принципиально важно при работе с импульсными дат - чиками . При высокой частоте импуль - сов обычный опрос дискретных входов в программном цикле может приводить к пропускам событий . Специализирован - ная функция высокоскоростного счёта позволяет обрабатывать импульсный поток независимо от обычной последо - вательности опроса входов , в пределах предусмотренных аппаратных характе - ристик контроллера . Программа , разработанная в DKC PLC Tool, рассчитывает ошибку регу - лирования и формирует ШИМ - сигнал . Далее этот сигнал поступает на драйвер BTS7960, который управляет двигателем . Панель H1000 отображает график пере - ходного процесса и позволяет изменять коэффициенты ПИД - регулятора непо - средственно во время эксперимента . ПИД - регулятор и переходный процесс ПИД - регулирование объединяет три составляющие управляющего воздей - ствия . Пропорциональная составляющая зависит от текущей ошибки ; интеграль - ная учитывает её накопленное значе - ние ; дифференциальная реагирует на скорость изменения ошибки . Правильный выбор коэффициентов позволяет найти компромисс между быстродействием , устойчивостью и пере - регулированием . Слишком осторожная настройка может сделать разгон медлен - ным , а чрезмерно агрессивная – вызвать колебания скорости или ухудшить устой - чивость системы . Возможность наблюдать переходный процесс на панели оператора и менять коэффициенты ПИД - регулятора в реаль - ном времени превращает стенд в инстру - мент для практического исследования теории автоматического управления . Можно сопоставлять изменение настро - ек с реакцией системы и анализировать , как регулятор ведёт себя при разгоне или изменении заданной скорости . Однако сам факт использования ПИД - регулятора ещё не гарантирует оптимального переходного процесса . Результат зависит от параметров дви - гателя , частоты измерений , периода исполнения программы , характеристик силового драйвера и алгоритма обработ - ки обратной связи . Согласование уровней сигналов Одной из практических проблем при сборке стенда стало сопряжение устройств с различными уровнями сиг - налов : энкодер и драйвер работают с уровнями 5 В , тогда как входы контрол - лера рассчитаны на 24 В . Для преобразования сигналов исполь - зовались быстродействующие бипо - лярные NPN- транзисторы DTC114ES. Согласно предоставленным результатам испытаний , они позволили передавать импульсы без существенного искажения формы на частотах до 200 кГц . В подобных цепях преобразование логических уровней нельзя рассматри - вать исключительно как электрическое согласование . При работе с энкодером необходимо сохранить корректное рас - познавание фронтов импульсов и , если используется квадратурный сигнал , вза - имное временно́е соотношение каналов . Искажение сигналов способно привести к неправильному подсчёту импульсов , а значит , и к ошибочной оценке скоро - сти двигателя . Указанные 200 кГц характеризуют заявленный результат работы приме - нённого решения в составе стенда . При проектировании другой системы допу - стимую частоту необходимо проверять с учётом характеристик конкретного транзисторного каскада , нагрузки , раз - водки проводников и параметров входов контроллера . Фильтрация обратной связи и управление мощностью Ещё одна проблема – высокочастотные шумы в канале обратной связи . Если данные измеренной скорости содержат помехи , регулятор может реагировать на них как на реальные изменения состо - яния двигателя . Это приводит к неже - лательным колебаниям управляющего сигнала и ухудшению плавности работы . В программе реализовали экспонен - циальный фильтр , предназначенный для сглаживания высокочастотных составляющих сигнала . Такой подход позволяет уменьшить влияние шумов без чрезмерного усложнения алгоритма , хотя степень сглаживания необходимо подбирать с учётом требуемого быстро - действия : слишком сильная фильтра - ция вносит задержку в измерительный канал . Дополнительно применили алгоритм адаптивного ограничения мощности . Он позволяет учитывать режим рабо - ты двигателя и ограничивать управля - ющее воздействие в ситуациях , когда избыточная мощность может ухудшить плавность движения . В рассматривае - мой системе это особенно важно на низких оборотах , где резкие изменения управляющего сигнала заметно влияют на движение . По данным испытаний , система рабо - тала на низких оборотах без рывков и обеспечивала разгон двигателя до номи - нальной скорости 3000 об / мин . Таким образом , стенд демонстрирует не только реализацию ПИД - регулирования на ПЛК , но и необходимость решения целого комплекса сопутствующих задач : регистрации импульсов , преобразования уровней сигналов , фильтрации помех и ограничения управляющего воздей - ствия . Именно совокупность этих реше - ний определяет поведение замкнутой системы . Два стенда – разные требования к контроллеру Обе установки построены на одной аппаратной платформе , но предъявля - ют к ней разные требования . В системе управления дельта - мани - пулятором ключевыми являются гене - рация импульсов PTO, взаимодействие с внешним компьютером по Modbus TCP и согласованное выполнение ко - манд управления движением . На пер - вый план выходят характеристики выходных каналов и возможности интеграции . В системе регулирования скорости критически важны обработка импульс - ной обратной связи посредством HSC, исполнение алгоритма управления , формирование ШИМ - сигнала и коррект - ная работа с измерительными данными . Здесь особенно заметна зависимость результата от периферийных цепей , программных фильтров и настройки регулятора . Такое сравнение показывает , поче - му оценивать ПЛК только по количе - ству входов и выходов недостаточно . Для одного проекта решающим факто - ром становится способ формирования управляющих импульсов , для другого – характеристики счётчиков , организация обратной связи и возможности реализа - ции алгоритмов регулирования . 14 www.cta.ru СТА 4/2026