江門西門子授權一級代理商電源供應商

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SITOP UPS1600 20 A 不間斷 電源 輸入：24 V DC 輸出：24 V DC/20 A *EX 批準不可用*

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1引言

近年來電力電子裝置的控制技術研究十分活躍，各種現(xiàn)代控制理論，如自適應控制和滑模變結構控制，以及智能控制和高動態(tài)性能控制都是研究的熱點。這些研究必將把交流調(diào)速技術發(fā)展到一個新的水平?？刂葡到y(tǒng)的軟化對CPU芯片提出了*高的要求，為了實現(xiàn)高性能的交流調(diào)速，要進行矢量的坐標變換，磁通矢量的在線計算和適應參數(shù)變化而修正磁通模型，以及內(nèi)部的加速度、速度、位置的重疊外環(huán)控制的在線實時調(diào)節(jié)等，都需要存儲多種數(shù)據(jù)和快速實時處理大量信息。可以預見，隨著計算機芯片容量的增加和運算速度的加快，交流調(diào)速系統(tǒng)的性能將得到很大的提高。交流伺服技術——交流伺服電機和交流伺服控制系統(tǒng)逐漸成為主導產(chǎn)品。交流伺服驅(qū)動技術已經(jīng)成為工業(yè)領域?qū)崿F(xiàn)自動化的基礎技術之一，并將逐漸取代直流伺服系統(tǒng)。

當今科學的快速發(fā)展使得各學科之間已沒有嚴格的界線，它們相互影響，相互滲透，從發(fā)展的角度來看，把神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊控制、滑模變結構控制等現(xiàn)代控制理論用于伺服電機調(diào)速技術有著*其重要的意義和廣闊的前景，可以認為這將是伺服電機調(diào)速技術的發(fā)展方向之一。此外，控制領域的其他新技術如現(xiàn)場總線、自適應控制、遺傳算法等，也將引入到交流傳動領域，給伺服電機調(diào)速的控制技術帶來重大的影響。

西門子PLC是由*的自動化公司研發(fā)的，完全是為了滿足工業(yè)自動化領域的應用的PLC和組態(tài)。伺服系統(tǒng)運用的行業(yè)是一個自動化程度非常高的，這些系統(tǒng)都存在可靠性要求高、監(jiān)控設備和對象多而復雜、實時性要求高等特點。隨著現(xiàn)伺服技術和遠程控制日益成熟信息化要求的提高，基于現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)將為電力行業(yè)自動化系統(tǒng)提供*好的選擇。目前制約基于PLC的控制伺服系統(tǒng)在工業(yè)應用上的主要問題，主要包括以下幾個方面：支持PLC控制伺服系統(tǒng)的智能設備造成初期投資的提高；系統(tǒng)結構如何變化，如何構筑一個基于PLC伺服的控制系統(tǒng)；通訊是否可靠；設備選型的局限性等對于用戶的這些疑問等。

2交流伺服的組成及驅(qū)動器

2.1交流伺服電機的組成

伺服電機可使控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅(qū)動控制對象。伺服電機轉子轉速受輸入信號控制，并能快速反應，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具**電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當信號電壓為零時無自轉現(xiàn)象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。

交流伺服電動機的結構主要可分為兩大部分，即定子部分和轉子。其中定子的結構與旋轉變壓器的定子基本相同，在定子鐵心中也安放著空間互成90°電角度的兩相繞組，如圖1所示。其中L1-L2稱為勵磁繞組，k1-k2稱為控制繞組，所以交流伺服電動機是一種兩相的交流電動機。

轉子的結構常用的有鼠籠形轉子和非磁性杯形轉子。鼠籠形轉子交流伺服電動機的結構如圖2所示，它的轉子由轉軸、轉子鐵心和轉子繞組等組成。轉子鐵心是由硅鋼片疊成的，每片沖成有齒有槽的形狀，如圖3所示，然后疊壓起來將軸壓入軸孔內(nèi)。鐵心的每一槽中放有一根導條，所有導條兩端用兩個短路環(huán)連接，這就構成了轉子繞組。

2.2伺服驅(qū)動器

控制伺服電機的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服馬達進行控制，實現(xiàn)高精度的傳動系統(tǒng)定位，目前是傳動技術的**產(chǎn)品。

伺服電機調(diào)速系統(tǒng)由伺服驅(qū)動器、電動機及其控制系統(tǒng)構成。伺服調(diào)速系統(tǒng)通過改變異步電動機定子的供電源頻率，從而改變電動機同步轉速，其調(diào)速特性基本上保持了伺服電動機固有的機械特性硬度高、轉差率小的特點，同時具有效率高、調(diào)速范圍寬、精度高、調(diào)速平滑等優(yōu)點。

伺服驅(qū)動系統(tǒng)主要設備是提供變頻電源的伺服驅(qū)動，伺服驅(qū)動器可分成交-直-驅(qū)動器和-交變頻器兩大類，目前國內(nèi)大都使用交-直-交驅(qū)動器。其特點是效率高，調(diào)程中沒有附加損耗；應用范圍廣；調(diào)速范圍大，精度高。

3控制系統(tǒng)設計

3.1系統(tǒng)硬件設計

PLC控制器為系統(tǒng)主控制器；伺服驅(qū)動器通過自帶的通信模塊可以很方便地連接到PLC控制網(wǎng)絡上；使用S7-300的編程軟件step7設計梯形圖程序，并下載到PLC控制器中，實現(xiàn)遠程基于S7-300對伺服驅(qū)動器控制，進而實現(xiàn)對電機的調(diào)速。其中，計算機用于系統(tǒng)的組態(tài)、監(jiān)控和編程，PPI電纜負責PLC控制器與計算機之間的通信，而PLC控制器進行順序和傳動控制，通過伺服驅(qū)動器專用線將控制器命令傳達給伺服驅(qū)動器，同時接受伺服驅(qū)動器的狀態(tài)并實現(xiàn)實時反饋信息?？刂瞥绦?qū)⑺俣冉o定值命令信息以控制字的數(shù)據(jù)格式傳給PLC控制器，實現(xiàn)伺服驅(qū)動器的自動控制。圖4為伺服電機控制系統(tǒng)框圖。

3.2控制電路

PLC為本系統(tǒng)總控制器，本系統(tǒng)用到的PLC通過特制電纜連接伺服驅(qū)動器；驅(qū)動器再接伺服電機；伺服電機通過伺服驅(qū)動器給PLC一個反饋信號，這個反饋信號接PLC的模擬量輸入端。這樣便于控制*加精準和快速。由用戶程序控制PLC的動作，PLC的動作引起欺負驅(qū)動器的反應，從而達到控制電機轉速的目的。編碼器接24V直流電源。伺服驅(qū)動器接220V交流電。工業(yè)控制計算機通過PPI電纜連接PLC，用戶可以通過組態(tài)軟件觀察控制系統(tǒng)工作情況。從而實現(xiàn)遠程控制電機調(diào)速系統(tǒng)。

3.3系統(tǒng)組成

西門子S7-300系列PLC是模塊化結構設計，各單獨模塊之間可進行廣泛組合和擴展。其系統(tǒng)構成。電源模塊（PS）、*處理單元模塊（CPU）、信號模塊（SM）、功能模塊（FM）等。它通過PPI網(wǎng)的接口直接與編程器PG、操作員面板OP和其它S7PLC相連。

負載電源模塊（PS）：用于將西門子S7—300連接到120/230v交流電源，或24/48/60/110V直流電源。

*處理單元CPU：各種CPU有不同的性能一般根據(jù)工業(yè)需求自己選擇。

信號模塊（SM）：用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出。

功能模塊（FM）：用于高速計算，定位操作（開環(huán)和閉環(huán)定位）和閉環(huán)控制。

4系統(tǒng)

在WINCC中速度輸入值設置一個對話框，可輸入4位數(shù)值，然后將此對話框中的數(shù)據(jù)屬性設置成對應PLC中的變量數(shù)據(jù)(如AIW0)。目的是當在對話框中輸人數(shù)值后，電機就能達到該數(shù)值相應速度PLC輸出的模擬量是0～10V，對應的數(shù)據(jù)是0～32000；而伺服電機的輸入模擬量是0～l0V。對應的轉速是0-6500RPM。由于這些數(shù)值都是理論上的，并且*終希望得到的還是輸入值對應上轉速即可。因此，模擬量作為中間環(huán)節(jié)僅做參考。需要重點考慮的還是輸入值、數(shù)據(jù)和實際轉速。

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2交流伺服的組成及驅(qū)動器

2.1交流伺服電機的組成

2.2伺服驅(qū)動器

3控制系統(tǒng)設計

3.1系統(tǒng)硬件設計

3.2控制電路

3.3系統(tǒng)組成

*處理單元CPU：各種CPU有不同的性能一般根據(jù)工業(yè)需求自己選擇。

信號模塊（SM）：用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出。

功能模塊（FM）：用于高速計算，定位操作（開環(huán)和閉環(huán)定位）和閉環(huán)控制。

4系統(tǒng)