电机试验站机组拖动控制系统设计与应用

摘 要：控制系统是维持电机试验站正常运行的重要工具，由于机组的工况比较复杂，在运行的过程中对系统的控制比较难。大多数电机试验站一般都采用人工单机的方式对系统进行控制，这无法满足试验测试的相关要求，所以必须对其进行改进与完善，分布式机组拖动控制系统是一种新型的系统，工作人员需要利用上位计算机对试验站各机组拖动子系统进行控制与管理，这种方式也可以实现单机闭环的控制方式。机组拖动控制系统具有较好的人机界面，而且操作与结构比较简单，在应用的过程中提高电机实验的效率，使实验结果更加准确。

关键词：电机试验；机组拖动；控制系统；设计；应用

电机制造企业在生产电机产品时需要对产品的性能进行测试，这一环节主要在电机试验站完成，大多数企业都采用人工加仪表的方式对产品进行测验，这种方式工作量比较大，而且工作效率比较低，在测试产品性能时容易出现误差。为了提高电机试验的质量与效率，可以将计算机等先进的电子产品与技术应用在电机试验过程中，通过机组拖动控制系统与自动测试系统，可以提高试验检测的准确率。本文对电机试验站机组拖动控制系统的设计与应用进行了介绍，希望对提高电机测试系统的自动化程度有所帮助。

1 电机试验站机组拖动控制系统的设计原理与构成

1.1 系统结构

机组拖动控制系统一般由5台机器组成，该系统中还有5套励磁电源以及一套直流调速装置。在不同的试验项目下，电机运行的情况有所不同，而且机器反馈的信号也有较大差异。在电机制造厂中，机组的控制一般比较难，而且在对电机产品性能进行测试时，还需要对机组的工况进行调整，虽然电机励磁采用的是闭环控制，但是由于试验站采用的是单机控制的方式，所以还是需要对机组进行反复调整，增加了工作人员的工作量，降低了工作的效率。

在对机组控制系统进行设计时，相关人员引入了集散控制的理念，其强调对机组进行集中管理，并分散控制的方式，可以将5套机组励磁电源放在不同的控制单元而进行闭环控制。一般控制系统中，都设有本地控制与远程控制两种工作方式，当控制系统采用的是直流调速系统时，可构成完整的双闭环调速系统，直流调速系统构成集散控制系统时，需要上位机向子系统发出相关信号，而子系统的运行参数需要利用检测接口送回，并且会在触摸屏中显示出相关参数与系数。拖动控制系统是由PLC、励磁控制柜、触摸屏以及调速系统共同构成的，而上位机会将电机试验站中的5台直流电源以及1套调速系统进行统一管理，这也形成了分布式计算机自动控制系统。

1.2 设计与工作原理

上位机系统是有PLC与触摸屏构成的，触摸屏操作简便，而且反应速度较快，其比较适合在工业现场直接使用，可以实现人机交互的触摸界面。操作者需要通过触摸屏对字系统发出控制信号与参数，在触摸屏与PLC之间，以及子系统与PLC之间都有着接口，连接较为方便。触摸屏在使用的过程中，需要借助计算机软件，这样提高了工作的效率，其在没有PLC的情况下，也可以与计算机结合对电机产品进行性能测试。PLC属于可编程控制器，其适应性比较强，而且具有自动诊断的功能，可以自动检测出监控系统是否正常运行，其还具有通信的功能，可以使系统的监控更加方便。一般不同的电机励磁电源都需要在不同的控制单元内进行控制，相关人员一般利用单片机对系统进行实时控制。

由于采用了集中管理、分散控制的设计思想.利用PLC的控制功能实现电机试验各工况时，各机组之间、检测信号及控制信号的切换。通过PLC的模拟量模块对下位机输出控制的给定信号（远程控制时）。也可根据需要由下位机对各电源子系统进行单机控制（当地控制时）。用触摸屏与PLC可对整个系统（包括晶闸管触发脉冲）进行监视，并对异常情况及在PLC自诊断无效时及时发出警告和报警。

2 触摸屏操作界面设计

由于触摸屏（TP270）的存储容量和屏幕尺寸有限，操作界面的设计既要考虑试验项目的需要。又要方便操作，同时美观、实用。为此共设计了包括“开机主界面”、“试验项目选择”及4个试验项目的工作界面供6个一般操作员的工作界面。1个需要一级密码才能进入的管理员操作界面，通过该界面可修改重要参数和一些与试验项目有关的数据。其中给定参数的调节采用棒图形式，直观、方便。在系统工作过程中每个电机的运行状态、运行参数和有关的开关状态都可以在触摸屏上动态显示。

3 电机试验站机组拖动控制系统的应用

该系统已研制成功，并在某厂中型电机试验站投入使用。其中触摸屏与计算机数据测试系统安装在主控室，PLC及显示仪表安装于现场控制室。各励磁电源子系统主电路为三相半控桥式可控整流电路，根据试验项目与电机运行状态不同，可选取电流反馈或电压反馈。调速系统中，转速检测采用光电编码器，其精度高，并具有隔离作用，便于计算机采集。

各子系统的“当地控制”模式，不但为系统的调试和控制参数的整定带来方便，并且不会因为某台设备出现故障而影响整个系统的运行。西门子全数字直流调速系统功能强大，包括控制单元、参数设定单元、功率单元、检测元件等及其他辅助部件。其自诊断能力强、安全保护措施全面，且现场调试与参数整定很方便。在“当地控制”模式下，通过串行接口与PC机连接。便可进行参数的在线修改。该调速系统在运行中有两种工作方式：一是稳压方式，其输出供给2台电机的电枢电压；二是调速方式，要求对1ZF的转速进行稳定控制。虽然两种工作方式下控制系统对象的结构参数发生了变化，但可按不同的运行方式整定相应的控制参数.工作方式的选择只需要通过上位机改变址参数既可实现。触摸屏的使用省去了传统控制方法中的开关、按钮、指示灯和仪表等，也相应减少了PLC的I/0点数，使得控制柜的体积变小，配线减少，也便于安装和调试。

结束语

综上所述，拖动控制系统是一种性能较强，操作方便，而且测试数据准确的控制工具，其在应用的过程中，收到了较好的效果，也达到了设计的目标。拖动控制系统与传统人工加仪表的工作方式相比，工作效率以及测试的准确性较高，其还减轻了工作人员的工作量以及劳动强度，是一种值得推广的电机控制系统。本文分析了拖动控制系统的设计原理，还对该系统在电机试验站机组中的应用过程进行了介绍，其利用PLC与触摸屏，可以准确的显示出系统的参数以及相关数据，有利于提高电机产品的性能与质量，在电机制造企业中，受到了设计人员以及用户的青睐与好评。

参考文献

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