摘 要：為了在電機進行型式試驗時,，對機組各種運行工況和運行狀態(tài)進行自動的轉(zhuǎn)換和控制,，我們將西門子6RA70全數(shù)字調(diào)速裝置應(yīng)用于試驗站雙機組拖動控制系統(tǒng)中，以滿足電機試驗測試的要求,。經(jīng)實際應(yīng)用表明,，與以前人工單機控制相比，提高了整個機組控制系統(tǒng)的自動化程度和工作效率,，效果良好,。
關(guān)鍵詞：調(diào)速;電機試驗; 控制系統(tǒng)
1 引言
在電機的生產(chǎn)制造業(yè)中,，電機產(chǎn)品的出廠試驗與性能測試是非常重要的一個環(huán)節(jié)。在電機型式試驗過程中,，各機組的運行與控制較為復(fù)雜,，若采用人工單機控制，很難滿足試驗測試的要求,。本文介紹的雙機組拖動控制系統(tǒng)是某中型電機試驗站計算機自動測試系統(tǒng)的一部分,，為了在電機進行型式試驗時對機組各種運行工況和運行狀態(tài)進行自動的轉(zhuǎn)換和控制，我們將西門子6RA70全數(shù)字調(diào)速裝置應(yīng)用于試驗站雙機組拖動控制系統(tǒng)中,，并采用觸摸屏與PLC組成上位機監(jiān)視管理系統(tǒng),，可方便的實現(xiàn)對機組各種運行工況和運行狀態(tài)進行自動的轉(zhuǎn)換和控制。
2 機組自動控制系統(tǒng)的構(gòu)成與原理
2.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
機組拖動控制系統(tǒng)主要包括一個西門子全數(shù)字雙機組拖動閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)和5個單片機控制的勵磁電源實時控制系統(tǒng),。試驗有4種不同的項目,，不同的項目下各電機的運行情況不同，反饋信號也有所不同,。機組運行控制原理如圖（1）所示,。由于機組的控制較復(fù)雜，并且在試驗過程中還要進行多種工況的調(diào)整與變換,，因此我們在對機組控制系統(tǒng)設(shè)計時,，引入了集散控制的概念，整個拖動控制系統(tǒng)由觸摸屏,、PLC,、及各勵磁控制柜和調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成，上位機將試驗站的5套直流電源和一套雙機組調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)一管理起來,，通過PLC的模擬量模塊對下位機輸出控制的給定信號（遠程控制時）,，也可根據(jù)需要由下位機對各電源子系統(tǒng)進行單機控制（當(dāng)?shù)乜刂茣r）。子系統(tǒng)的各運行參數(shù)可通過檢測接口送回,，并在觸摸屏上顯示,。由此構(gòu)成的集散型控制系統(tǒng)操作方便，安全可靠,，提高了使整個測試系統(tǒng)的自動化程度和工作效率,。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖（2）所示,。
2.2雙機組拖動控制系統(tǒng)組成原理
在試驗中直流電機1ZF和2ZF由西門子全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)（6RA70）拖動控制,，根據(jù)不同的試驗項目，調(diào)速系統(tǒng)可選擇兩種不同的工作方式：一是穩(wěn)壓方式,，其輸出供給兩臺電機的電樞電壓,，即雙機拖動;二是調(diào)速方式，要求對1ZF的轉(zhuǎn)速進行穩(wěn)定控制,，即轉(zhuǎn)速負反饋單機拖動控制,。雖然兩種工作方式下控制系統(tǒng)對象的結(jié)構(gòu)的參數(shù)發(fā)生了變化,，但可按不同的運行方式整定相應(yīng)的控制參數(shù)，工作方式的選擇只需要通過上位機給出變址參數(shù)即可實現(xiàn),。
圖1 機組拖動控制原理
圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
3 雙機拖動控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置與調(diào)試
西門子全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)功能強大,，包括有控制單元，參數(shù)設(shè)定單元,，功率單元,，檢測元件等及其他輔助部件。其自診斷能力強,，安全保護措施全面,，且現(xiàn)場調(diào)試與參數(shù)整定很方便。
3.1 變址選擇與參數(shù)設(shè)置
為適應(yīng)不同控制對象和運行工況的需要,，可通過開關(guān)量（bit17,、bit16）狀態(tài)的設(shè)置選擇4個不同變址號（1～4），并對應(yīng)著一組不同的參數(shù),，包括對象的固有參數(shù),、調(diào)節(jié)器的控制參數(shù)以及控制量的指標參數(shù)等等。由于試驗要求不同,，雙機組控制系統(tǒng)有兩種運行方式，我們通過X171的端子39進行切換,。當(dāng)端子39為“0”（0V）,，則bit17bit16=00B，變址為1,，選擇第一組參數(shù),，系統(tǒng)工作于雙機組拖動調(diào)壓方式;當(dāng)端子39為“1” （24V），則bit17bit16=01B,，變址為2,，既選擇第二組參數(shù)，系統(tǒng)工作于單機拖動調(diào)速方式,。顯然這兩種運行方式下控制對象的結(jié)構(gòu),、參數(shù)都發(fā)生了變化，為了使系統(tǒng)達到良好的控制性能,，控制參數(shù)也應(yīng)與相應(yīng)改變,。
3.1現(xiàn)場調(diào)試與參數(shù)整定
在現(xiàn)場調(diào)試時，將6RA70全數(shù)字調(diào)速裝置自帶的簡易操作控制面板通過串行接口與PC機連接,，并將授權(quán)鍵參數(shù)P051設(shè)為40,，則調(diào)節(jié)器的PID參數(shù)和其他的控制指標參數(shù)可直觀方便的進行在線修改和調(diào)試。但對象的固有參數(shù)（如繞組的電阻,，電感等）不可在線修改,。
控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定有兩種方法：一種是按“自動優(yōu)化運行”模式,，系統(tǒng)通過各種測試，對各調(diào)節(jié)器控制參數(shù)進行整定和優(yōu)化,。另一種是按“手動優(yōu)化” 模式,，在這種方式下首先應(yīng)將對象的參數(shù)設(shè)置好，如電樞回路電阻由參數(shù)P110設(shè)置,，電感由參數(shù)P111設(shè)置,。各調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定可根據(jù)運行情況在線逐步優(yōu)化，直到各性能指標達到要求為止,。
若要監(jiān)視系統(tǒng)中各檢測量的變化和運行狀態(tài),，可通過設(shè)置連接器號在對應(yīng)的顯示窗口顯示。模擬量連接器號由參數(shù)P044選擇,，并在參數(shù)號r043的窗口顯示,，可同時選擇、顯示7個模擬量,。開關(guān)量連接器號由參數(shù)P046選擇,，并在參數(shù)號r045的窗口顯示，可同時選擇,、顯示4個開關(guān)量,。這些顯示窗口給現(xiàn)場調(diào)試帶來很大的方便，提高了工作效率,。
4 系統(tǒng)的應(yīng)用
雙機組拖動控制系統(tǒng)已研制完成,，并在某廠的中型電機試驗站中投入使用。其中觸摸屏與計算機數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)安裝在主控室,，PLC及顯示儀表安裝于現(xiàn)場控制室中,。如圖3為觸摸屏試驗項目選擇界面之一。當(dāng)控制系統(tǒng)工作于遠程控制模式時,，可由上位機給出變址號選擇指令（0,、1），以選則雙機組拖動控制系統(tǒng)工況; 當(dāng)控制系統(tǒng)工作于當(dāng)?shù)乜刂颇Ｊ綍r,，由人工操作給出變址號選擇指令,。這種當(dāng)?shù)乜刂品绞讲坏珵橄到y(tǒng)的調(diào)試和控制參數(shù)的整定帶來方便，并且不會因為某一臺設(shè)備出現(xiàn)故障而影響整個系統(tǒng)的工作與運行,。
經(jīng)過實際應(yīng)用,，該雙機組拖動控制系統(tǒng)各性能指標達到了設(shè)計要求。在雙機組拖動調(diào)壓方式時,，兩臺電機起動平穩(wěn),，當(dāng)負載發(fā)生突變時電壓超調(diào)量小于3%。在單機組拖動調(diào)速方式時,，當(dāng)負載發(fā)生突變時轉(zhuǎn)速超調(diào)量小于1%,。
圖3 試驗項目選擇界面
5 結(jié)束語
經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試與實踐應(yīng)用,，雙機組拖動控制系統(tǒng)運行性能良好，方便可靠,。與以前人工單機控制相比,，改自動控制系統(tǒng)的運用，減輕了實驗站工作人員的勞動強度,，提高了工作效率,。將其與計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)合起來應(yīng)用與電機的型試試驗中，使測試數(shù)據(jù)更加客觀準確,，為進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量提供有利的條件,，受到用戶的好評。
參考文獻
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