中級(jí)職稱論文—運(yùn)動(dòng)控制

1、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)在工廠自動(dòng)化中的應(yīng)用摘要：隨著科技水平的不斷提高和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，在工廠自動(dòng)化領(lǐng)域越來(lái)越看重 設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和實(shí)用性。為了達(dá)到這些目標(biāo)，科研工作者不斷的致力于工 業(yè)產(chǎn)品的研究和開發(fā)，本文將對(duì)一種類型的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)做一論述，闡明怎樣搭建一套 高效穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)控制器，變頻器，總線序言：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)通常都由控制器，驅(qū)動(dòng)器，變頻電機(jī)三部分組成，這里我們介 紹一種由atv71型變頻器做驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，闡述一下選擇simotion運(yùn)動(dòng)控制 器和atv71型變頻器的優(yōu)勢(shì)，以及如何搭建這套運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。1選取靈活并見響應(yīng)速度快的simotion運(yùn)動(dòng)控制器1.1

2、 simotion是一個(gè)全新的西門子運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，它是世界上第一款針對(duì)生產(chǎn) 機(jī)械而設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)，將運(yùn)動(dòng)控制，邏輯控制及工藝控制功能集成于一身，為生 產(chǎn)機(jī)械提供了完整的解決方案。1.2 simotion運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是由一個(gè)系統(tǒng)來(lái)完成所有的運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)，適用于 具有許多運(yùn)動(dòng)部件的機(jī)器。1.3 simotion系統(tǒng)的組成部分：工程開發(fā)系統(tǒng)工程開發(fā)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)由一個(gè)系統(tǒng)解決所有運(yùn)動(dòng)控制、邏輯及工藝控制的問(wèn)題，并 且它還能夠提供所有必要的工具，從編程到參數(shù)設(shè)定，從測(cè)試調(diào)試到故障診斷。實(shí)時(shí)軟件模塊這些模塊提供了眾多的運(yùn)動(dòng)控制及工藝控制功能。可以針對(duì)某一特定的機(jī)器所需的 功能，靈活地選擇相關(guān)的模塊。1.

3、4靈活性高模塊化的設(shè)計(jì)使得c230-2具有極高的靈活性，可以滿足許多應(yīng)用領(lǐng)域的要求, 而且對(duì)驅(qū)動(dòng)器的選擇具有最高的靈活性和極寬的過(guò)程信號(hào)范圍，這也給驅(qū)動(dòng)器的選 型帶來(lái)了方便。2 atv71型變頻器應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)2. 1 atv71它主要面向以下行業(yè)應(yīng)用：起重，提升，物料輸送，包裝行業(yè)，過(guò)程控制設(shè)備，人造板及木工機(jī)械，高慣量的負(fù) 載。2. 2電機(jī)控制方式帶傳感器的矢量控制方式（電流矢量型），無(wú)傳感常矢量控制方式（電壓矢量或電流 矢量型），壓/頻比方式（可設(shè)置2或5個(gè)拐點(diǎn)），轉(zhuǎn)矩控制方式，開環(huán)同步電機(jī)，ena系 統(tǒng)（對(duì)于負(fù)載不平衡時(shí)的能量返回系統(tǒng)）等。2. 3變頻器保護(hù)：直接過(guò)熱保護(hù)（通過(guò)散熱

4、器上的傳感器），功率模塊部分的過(guò)熱保護(hù)（通過(guò)igbt的溫 度計(jì)算出來(lái)），電機(jī)相間短路保護(hù),輸入缺相保護(hù)，輸出相間及輸出對(duì)地短路保護(hù)，dc母線 過(guò)壓保護(hù)。2. 4變頻器安全性：主電源過(guò)壓和欠壓保護(hù)，在3相進(jìn)線中的電源缺相保護(hù)。2. 5主要特性：極強(qiáng)的過(guò)力矩能力：atv71可達(dá)170%60s和220%2s；極寬的工作環(huán)境溫度范圍：atv71不降容允許溫度為50°c,降容可達(dá)60°c；標(biāo)準(zhǔn)配置中文圖形面板：操作方便、顯 示參數(shù)靈活、美觀；電抗器和emc問(wèn)題:大于15kw的atv71的標(biāo)準(zhǔn)配置有電抗器,380vatv71 標(biāo)配emc濾波器;超寬的工作電壓范圍：380v的atv71允

5、許輸入電壓范圍是380v-15% 480v+10%,且允許電壓跌落50%。制動(dòng)單元：小于160kw的atv71內(nèi)置制動(dòng)單元。通 訊協(xié)議：內(nèi)置can0pcn> modbus兩種通訊協(xié)議,canopcn可以實(shí)現(xiàn)高速（lm/s）通訊;ptc端子：atv71標(biāo)配獨(dú)立的ptc屯機(jī)過(guò)熱保護(hù)端子；標(biāo)準(zhǔn)多種應(yīng)用宏：標(biāo)配起重應(yīng)用宏 完整的抱閘邏輯控制;control ler inside card：可稱得上萬(wàn)能控制器，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜 要求的功能。2.6標(biāo)準(zhǔn)atv71功能：u, s型斜坡個(gè)人需求設(shè)定；預(yù)置速度（16段）；求和給定（減法，乘法）；+/-速 度；點(diǎn)動(dòng)；給定切換；斜坡切換；2線/3線控制命令；快速停

6、車，自由停車；頻率，給 定，電流，熱狀態(tài)，最高速度達(dá)到；飛車啟動(dòng)，故障禁止，反向禁止，直流注入。2. 7 atv71突出功能：ena功能（抽油泵）；轉(zhuǎn)矩控制；制動(dòng)邏輯；高速提升；基于傳感器的位置控制； 配置切換；pid調(diào)節(jié)器；擺頻；參數(shù)切換；輸出接觸器控制；輸入接觸器控制器；負(fù)荷 分配；通過(guò)額外稱重儀對(duì)負(fù)荷的測(cè)量；主-從；應(yīng)急電源供給；熱報(bào)警管理；標(biāo)準(zhǔn)功能； 功能兼容表。3選擇變頻電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)3. 1發(fā)熱量小變頻電機(jī)一般為強(qiáng)制冷卻結(jié)構(gòu)，因此具有極佳的散熱效果。3.2可承受高頻電壓變頻電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)增大了電磁負(fù)荷，使磁路不易飽和，與此同時(shí)，變頻電機(jī)加強(qiáng)了 槽絕緣，一是絕緣材料加強(qiáng)，一是加大槽絕

7、緣的厚度，極大的提高了屯機(jī)承受高頻電壓 的水平。3. 3性能可靠在過(guò)去，三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，停止是由三相電源，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，靠接觸器的 吸合與斷開，再配合以抱閘來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但是，一旦閘皮磨損或者機(jī)械松動(dòng)，卡死等原因, 容易導(dǎo)致抱閘失靈，造成生產(chǎn)事故，性能不可靠。在現(xiàn)在，可以用運(yùn)動(dòng)控制器，驅(qū)動(dòng)器，變頻電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)完成。這樣控制，電 機(jī)啟動(dòng)，停止的性能非?？煽浚词雇蝗粩嚯?，也就是電控處于失控狀態(tài)時(shí)，也可以依 靠機(jī)械輔助裝置來(lái)使電機(jī)停轉(zhuǎn)，比如，將機(jī)械抱閘的原位定在抱死狀態(tài)，一旦電控?cái)嚯? 機(jī)械將強(qiáng)行抱死電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，保證了安全生產(chǎn)。4系統(tǒng)組建具體的系統(tǒng)搭建方法其實(shí)很簡(jiǎn)單：可以選用profib

8、us dp總線控制方法，第一：在 sim0ti0n運(yùn)動(dòng)控制器當(dāng)中進(jìn)行硬件組態(tài)；第二：提取atv71型變頻器的轉(zhuǎn)速控制字和使 能控制字（例如pqw112, pqw113）；第三:按系統(tǒng)需要配置atv71型變頻器（主要是一 些變頻電機(jī)的額定值）；最后，按不同系統(tǒng)的要求編寫相應(yīng)的邏輯程序即可，也就是編寫 出讓執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的條件句即可。5帶負(fù)載調(diào)整參數(shù)5.1過(guò)壓測(cè)試滿負(fù)荷，最高轉(zhuǎn)速，停止時(shí)過(guò)壓測(cè)試，驅(qū)動(dòng)器不報(bào)警；逐漸調(diào)整電機(jī)減速度時(shí)間常 數(shù)至最小值。這樣，可以保證電機(jī)能夠以最短時(shí)間快速啟動(dòng)。5. 2過(guò)載測(cè)試滿負(fù)荷，最高轉(zhuǎn)速，啟動(dòng)吋過(guò)載測(cè)試，驅(qū)動(dòng)器不報(bào)警；逐漸調(diào)整電機(jī)加速度時(shí)間常 數(shù)至最小值。這樣，可以保證電機(jī)能夠以最短時(shí)間快速停止。這樣一來(lái)，生產(chǎn)線就能以一種高性能，長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。6結(jié)束語(yǔ)用運(yùn)動(dòng)控制器和atv71型變頻器搭建運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，是-種既簡(jiǎn)便又實(shí)用的變頻調(diào) 速方法，并且經(jīng)過(guò)產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用，能夠高效穩(wěn)定的長(zhǎng)期運(yùn)行，希望