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探讨 交流R e s ea r c hDi s c u s s i on 指 图 1交流伺服系统结构框图 图 2 交流 伺服 系统控制原理 图 选用安川S G MD H一 3 2 A AB 型伺服电机为对象， 基 本参数如下 额定电压U n 2 0 0 V， 额定电流I 2 0 ． 9 A， 额定输出P 3 ． 2 k W， 额定扭矩T o 1 5 ． 3 N M， 额定转速 N o -- 2 0 0 0 r ／ mi n ， 旋转惯性动量J 7 4 ． 2 1 0 一k g n l ， 扭矩系 数K in 0 ．7 8 N m／ A， 电气时问常数T s 0 ． 0 1 8 2 s ， 机械时间 常数T m 0 ． 0 0 2 4 s ， 电枢绕组电阻R I ． 5 n， 反向电动势系数 一 U．-I R 20 0 V-2 0 ．9Ax1 ． 5 f 0． 8 0 3 V． ／ d， ‘ Ⅳ 20 0 0 r／ rai n 逆 变 器 放 大 系数 K。 4 0，逆 变 器 时 间 常 数 T D 0 ． 0 0 1 7 s ， 电流滤波时间常数T j 0 ． 0 0 2 s ， 电流检测 比例常数o L 0 ． 2 8 9 V ／ A， 转速滤波时间常数L 0 ． 0 1 s ， 速 度检测比例常数B 0 ． 0 4 8 V s ／ r a d 。 1 电流环整定 按调节器工程设计方法， 将电流环整定成一个I 型 的系统。 为此， 电流调节器A C R 采用P I 调节， 其传递函 T 1 数为 c } ， 其中T i为积分时间常数， K j为 i 比例增益。 为了抵消大惯性环节对系统的延迟作用， 提 高 电 流 环 的 响 应 速 度 ，取 i T 。 按 电 流 超 调 量 ≤5 ％， 查表知， 可选择 0 得 n 到K i 0 ． 2 8 9 。 2 速度环整定 为实现速度无静差， 将速度环校正成典型 Ⅱ型系 统。为此 ，速度调节器A S R 采用也P I 调节，其传递函 数 为 G A s K ， 其 中 T h T ， 。 v ‘ 。其中 n 2 T v ，而h为 Ⅱ型系统 中频宽，在h 5 ～6时 ，Ⅱ型系统具有较好 的跟随性能和抗干扰性 ，这里 中取h5 。这样可以 求得 T 0 ． 0 8 7 s ，K v 0 ． 2 6 8 。 3 位置环整定 位置环需要迅速跟踪指令值的变化 ，主要 的性 能指标是稳态位置跟踪误差和位置环增益，绝不允许 出现位置超调，所以位置调节环采用P 调节器 ，其参 数在下一步S i mu l i n k 仿真时整定。 3 S i mu l i n k 仿真并生成P L C 代码 根据上面对交流伺服系统 的建模和参数计算结 果 ，在S i mu l i n k 中构建系统原理图如图3 所示。首先 通过S i mu l i n k 仿真来确定位置环比例调节器系数Kp ， 即把K p 由小到大逐步仿真 ，直至系统发散 ，然后把 K p 减小至系统无超调，最后得到整定值0 ． 4 9 。之后按 下述步骤即可生成P L C 代码。 1 仿真模型离散化 由于S i m u l i n k P L C C o d e r 只能转换离散模型 ，而 上述模型为连续模型，因此在生成P L C 代码还需进行 离散化。在菜单栏选择T o o l s - - C o n t r o l D e s i g n - - - Mo d e l Di s c r e t i z e r ，调 出S i m u l i n k Mo d e l D i s c r e t i z e r S E 具将 所有环节离散化，转换方式为T u s t i n ，采样时间选为 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 探讨 - 交流R e s e ar c hDi s c u s s i o n 工程实施周期，是一种高效的P L C 复杂控制算法实现 方法。 参考文献 [ 1 ]1谢仕宏． MA T L A B R 2 0 0 8 控制系统动态仿真实 例教程【 M] ． 北京 化学工业出版社，2 0 0 9 [ 2 ] 刘金锟． 先进P I D 控制及其MA T L AB 仿真[ M] ． 北京 电子工业 出版社 ，2 0 0 3 [ 3 ]陈伯时． 电力拖动 自动控制系统[ M] ． 北京 机 械工业 出版社 ，2 0 0 7 [ 4 ] 施丽婷 ，黄筱调，杨勇． 数控交流伺服系统 三环整定及应用[ J ] ． 南京工业大学学报 ，第2 8 卷第4 期 ，2 0 0 6 ，0 7 [ 5 ] 孙名佳，曹文智，马晓波． 基于S i mu l i n k 的机 床伺服进给系统仿真技术研究[ J ] ． 制造业 自动化 ，第 3 5 卷第 4 期 ，2 0 1 3 ，0 4 上 [ 6 】 S i mu l i n k P L C C o d e r U s e r ’ S G u i d e ． Ma t h Wo r k s ， 2 01 l [ 7 ] G C S C o n t r i x 软件技术规格书． 浙江中控技术股 份有限公司 ，2 0 1 2 口 上接 第2 8 页 量或开关量信号接口， 按就近原则， 由最近的远程控制 站通过I O 模块控制。 G 3 G 5 产品的E MC 指标达到工业 3 级， 采用_一防技术， 可以在污染等级达 IJ G3 级的环境 下正常使用， 该产品工作温度宽达一2 0 ℃～ 7 0 C ， 湿度 宽达5 ％～ 9 5 ％ R H 无凝露 。 这些特性 ， 使得远程控 制站可以在潮湿阴冷、 存在电磁干扰的电力廊道内长期 无人维护下正常工作。 每个防火分区均配置有人员定位与门禁系统， 该 系统就地配置专用控制器， 通过R S 4 8 5 MOD B US -- R T U 接人就近的远程控制站， 参于到综合监控系统 中。 控制站可以根据人员数量、 所处位置等信息， 决定 通风设备、 照明设备、 逃生设备等的运行。 G 3 G 5 系统基于网络化设计， 各个模块通过统一 的通信协议连接， 提供远程I o的解决方案， 可以通过通 信总线将1 0 模块分散到设备现场， 节省模拟信号线缆， 避免模拟信号因长距离传输造成的不稳定。 远程I O使 用G 3 系列的I O模块， 发挥G 3 模块体积小， 混合1 0设计 的特点， 在狭小的空间中用一个模块即可以满足某一设 备的信号采集与控制需要， 典型应用是智能井盖控制 和接地电流检测。 环 控子 系统 中的智能 井 盖所 处位 置 相对 独立 ， 单个井盖的测点较少 9 个开关量输入、 4 个开关量输 出 ， 使用一个 由G3 模块构成的远程1 0即可以实现控 制。 每个高压电缆接地电流检测设备配置一个G3 系列 远程1 0 模块， 采集积分器输出的电流信号， G 3 模块与积 分器安装在同一位置， 有效减少了电流信号的转输距 离， 提高了测量精度与稳定性。 湘湖电力廊道综合监控中心配置了两台互为冗余 的V x S C AD A监控平台， Vx S C A DA 通过基于以太网的 统一通信总线与各控制站保持通信， 实现监控与系统 故障信息的实时报警。 4 ． 2 基本控制过程 电力廊道系统中的设备复杂， 设备之间的运行存在 连锁关系。 最基本的控制包括了廊道内的环境控制、 电 缆检测、 照明与门禁控制、 智能井盖控制。 环境控制包括了通排风、 排水等操作， 综合监控系 统根据各个远程站采集的温度、 有害气体浓度、 积水深 度等信 息， 综合分析判断， 操作排风风机与排水泵的运 行。 廊道内的照明则可以根据门禁系统上传的人员信息 进行 自 动调节。 智能井盖兼顾通风、 投料、 人员出入及 紧急逃生用途， 系统根据廊道内实际状态， 操作井盖的 开合锁状态， 并可以向井盖系统分配不同的的操作权 限。以上控制过程均可以切换为远程手动或就地手动 状态， 保证紧急状态下的可靠操作。 5 结束 电力廊道是一个对设备环境适应性要求很高的场 合， 不但体现在温湿度范围宽、 电磁干扰强， 而且存在 安装空间狭小的实际情况。 电力廊道系统在上千米的 距离上分散布置着上万个I O 点， 要求综合监控系统必 须具备大容量与远程通信的能力， 实际操作中以光纤以 太网作为通信主干网连接系统内的主要设备， 配合使用 以太网电缆或R S 4 8 5 电缆实现短距离分支设备的通信。 电力廊道是一个综合系统， 它包括了许多专业子系统， 位于上层 的综合监控系统必须能够提供多种通信接 口， 将这些子系统纳入统一的监控平台。 G 3 G5 系统作为一套大型的支持分布测控的先进 控制系统， 其技术特点十分完美得契合了电力廊道系统 对综合监控系统的要求。 重点体现在其宽温宽湿耐受 能力、 防腐能力、 工业3 级抗干扰能力、 支持以太网与小 体积的远程I O 模块， 以及万点以上的综合监控能力。 G 3 G5 系统在杭州湘湖电力廊道中已得到成功应用， G 3 G 5 产品的可靠性与适用性得到了充分的验证。 参考文献 [ 1 ]1 G 3 G5 产品平台概要 [ 2 ] 湘湖二期开发2 2 0 K V架空线上改下项目电力 廊道综合信息检测与控制系统技术协议 口 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
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