电机群变频调速的同步控制

第 3 期2006 年 6 月工 矿 自 动 化 3 J 2006 文 章 编 号 :1671 - 251X(2006) 03 - 0083 - 03电 机 群 变 频 调 速 的 同 步 控 制贺 海 清 , 李 红 英(河 北 能 源 职 业 技 术 学 院 机 电 系 ,河 北 唐 山 063004)摘 要 :文 章 主 要 介 绍 了 利 用 单 片 机 和 变 频 器 之 间 的 通 信 实 现 多 台 电 机 在 自 动 化 生 产 流 水 线 中 的 同 步 控制 。 描 述 了 控 制 的 硬 件 配 置 和 软 件 编 程 。 采 用 A 片 机 为 控 制 器 、 国 产 佳 灵 J 变 频 器 为 执 行器 来 控 制 电 机 ,在 实 际 应 用 中 能 够 很 好 地 满 足 生 产 的 需 要 。关 键 词 :电 机 群 ; 同 步 控 制 ; 变 频 器 ; 单 片 机中 图 分 类 号 : 文 献 标 识 码 : L I 63004 , t he of in by t he t he t he by t he 89 It t he in t he 日 期 :2006 - 01 - 16作 者 简 介 :贺 海 清 (1978 - ) ,男 ,湖 南 娄 底 人 ,大 学 本 科 ,助 教 ,河北 能 源 职 业 技 术 学 院 机 电 系 教 师 ,主 要 研 究 方 向 为 自 动 化 、 智 能 控制 。0 引 言随 着 交 流 调 速 技 术 的 不 断 改 善 ,变 频 技 术 的 不断 发 展 ,利 用 变 频 器 进 行 调 速 被 越 来 越 多 的 厂 家 选用 。 这 种 调 速 方 式 机 械 特 性 硬 、 调 速 平 滑 性 好 、 调 速范 围 广 且 能 节 约 电 能 ,属 于 绿 色 调 速 。 一 条 生 产 流水 线 往 往 由 多 个 电 机 拖 动 ,但 由 于 机 械 传 动 比 不 一样 ,电 机 的 特 性 不 一 致 ,要 保 持 电 机 拖 动 的 流 水 线 步调 一 致 ,要 求 各 电 机 拖 动 的 转 轮 线 速 度 一 样 ,这 给 调速 带 来 很 大 的 困 难 。 本 文 介 绍 利 用 变 频 器 的 通 信 方式 进 行 同 步 控 制 ,方 便 地 调 节 整 条 流 水 线 的 运 行 速度 且 能 始 终 保 持 整 条 流 水 线 的 步 调 一 致 。本 文 采 用 A 片 机 为 控 制 器 、 国 产 佳 灵J 变 频 器 为 执 行 器 来 控 制 电 机 ,配 置 按 键 和 液晶 显 示 。 运 行 过 程 中 ,单 片 机 程 序 按 输 入 比 例 运 算出 各 电 机 的 运 行 频 率 ,由 单 片 机 与 各 变 频 器 通 信 来传 递 并 控 制 各 电 机 的 运 行 频 率 。1 硬 件 设 计本 系 统 硬 件 主 要 由 变 频 器 、 单 片 机 、 液 晶 显 示 和通 信 等 部 分 组 成 ,如 图 1 所 示 。图 1 系 统 硬 件 框 图 (1) 变 频 器变 频 器 采 用 价 格 相 对 便 宜 的 国 产 佳 灵 J 变 频 器 。 该 变 频 器 采 用 第 四 代 、 块 、16 位 单 片 机 及 转 矩 矢 量 控 制 技 术 ,具 有 高 输 出 转矩 、 低 噪 音 、 内 置 制 功 能 、 通 信 控 制 模 式 、 可自 动 节 能 运 行 、 单 片 机 与 之 通 信 控 制 非 常 方 便 等 优点 。(2) 单 片 机采 用 A 片 机 ,该 芯 片 是 一 种 低 功 耗 、高 性 能 、 低 价 格 的 位 单 片 机 ,内 含 4 反 复 擦 写 的 读 程 序 存 储 器 ,器 件 采 用 A L 公 司 高 密 度 、 非 易 失 性 存 储 技 术 制 造 ,兼 容 标准 51 指 令 系 统 及 80 脚 结 构 。 芯 片 内集 成 了 通 用 8 位 中 央 处 理 器 和 储 单元 ,128 B 的 随 机 存 取 数 据 存 储 器 ,32 个 外 部 双 向 输入 / 输 出 ( I/ O)口 ,5 个 中 断 优 先 级 2 层 中 断 嵌 套 中断 ,2 个 16 位 可 编 程 定 时 计 数 器 ,2 个 全 双 工 串 行 通信 口 ,看 门 狗 ( ) 电 路 ,片 内 时 钟 振 荡 器 。 因 而系 统 硬 件 设 计 简 单 ,软 件 设 计 十 分 方 便 。(3) 显 示液 晶 显 示 器 采 用 2002A 字 符 点 阵 液 晶显 示 器 组 件 ,该 组 件 可 显 示 2 行 信 息 ,每 行 包 含20 个 字 符 。 上 一 行 显 示 时 间 和 主 电 机 的 设 定 频 率 ,下 一 行 显 示 各 电 机 的 比 例 系 数 。液 晶 显 示 器 组 件 与 单 片 机 的 连 接 通 过 I/ O 口实 现 。 0 7 提 供 数 据 信 号 , 0 2 提供 控 制 信 号 ,液 晶 显 示 器 组 件 与 单 片 机 的 时 序 配 合由 软 件 完 成 。(4) 存 储 器为 了 存 放 修 改 的 比 例 系 数 和 对 生 产 线 的 参 数 管理 与 查 询 ,采 用 美 国 A L 公 司 的 A 片 ,该 芯 片 是 低 功 耗 行 片 ,内含 256 8 位 存 储 空 间 ,具 有 工 作 电 压 宽 ( 2. 55. 5 V) 、 擦 写 次 数 多 (大 于 10 000次 ) 、 写 入 速 度 快(小 于 10 、 两 线 通 信 等 特 点 。 与 单 片 机 的 通 信时 序 由 软 件 完 成 。(5) 键 盘键 盘 采 用 6 个 键 ,第 1 个 键 用 来 控 制 电 机 的 运行 或 停 止 ,其 余 5 个 键 分 别 定 义 为 加 、 减 、 左 移 、 确认 、 返 回 ,配 合 显 示 运 行 频 率 和 功 能 控 制 等 。2 软 件 设 计硬 件 设 计 好 后 ,把 变 频 器 的 通 信 协 议 写 入 单 片机 ,显 示 和 按 键 作 为 输 入 输 出 界 面 ,通 过 单 片 机 程 序运 算 ,以 通 信 方 式 和 各 变 频 器 交 换 数 据 ,达 到 控 制 各变 频 器 的 运 行 频 率 ,从 而 控 制 整 条 生 产 线 的 速 度 。2. 1 变 频 器 通 信 协 议(1) 读 写 数 据 格 式读 写 数 据 格 式 如 表 1 所 示 。表 1 读 写 数 据 格 式 表机 号0读 )0写 )功 能 码 低 字 节 高 字 节(2) 通 信 参 数波 特 率 为 9 600 bp s ,8 位 数 据 位 ,1 位 停 止 位 ,无 奇 偶 校 验 位 。(3) 功 能 代 码功 能 代 码 如 表 2 所 示 。表 2 功 能 代 码 表功 能 代 码 含 义 访 问 属 性 率 设 定 R/ 行 止 位 行 频 率 R(4) 变 频 器 通 信 参 数 设 定采 用 通 信 控 制 ,须 把 频 率 设 定 为 计 算 机 通 信 方式 ,设 定 好 对 应 变 频 器 的 机 号 。 变 频 器 的 机 号 设 定好 以 后 ,变 频 器 只 响 应 通 信 协 议 中 与 本 机 号 一 致 的频 率 设 定 。 因 此 ,定 义 的 变 频 器 机 号 一 定 要 和 单 片机 中 定 义 的 机 号 一 致 ,以 免 造 成 不 响 应 或 误 响 应 。2. 2 单 片 机 的 部 分 软 件软 件 设 计 主 要 由 主 程 序 、 中 断 服 务 程 序 和 多 个子 程 序 组 成 。 其 中 主 程 序 框 图 如 图 2 所 示 ,修 改 比例 系 数 子 程 序 框 图 如 图 3 所 示 。图 2 主 程 序 框 图 图 3 修 改 比 例 系 数子 程 序 框 图48 工 矿 自 动 化 2006 年 6 月 3 抗 干 扰 措 施变 频 器 工 作 时 ,对 外 有 电 磁 辐 射 。 故 在 硬 件 及软 件 方 面 均 考 虑 了 抗 干 扰 问 题 ,从 而 提 高 了 系 统 的稳 定 性 和 可 靠 性 。(1) 硬 件 抗 干 扰 措 施通 信 线 采 用 质 量 好 的 4 芯 屏 蔽 线 ,保 证 信 号 的可 靠 传 输 ,在 通 信 线 的 末 端 接 入 120 的 电 阻 。 布线 时 ,通 信 线 与 大 电 流 线 路 平 行 时 相 距 0. 1 m ,交 叉时 采 用 垂 直 交 叉 方 式 ,并 有 良 好 的 接 地 。 控 制 器 盒采 用 镀 有 金 属 膜 的 塑 料 外 壳 ,以 屏 蔽 对 外 电 磁 场 。(2) 软 件 抗 干 扰 措 施单 片 机 发 送 完 数 据 后 ,再 读 出 各 变 频 器 的 数 据与 发 送 的 数 据 进 行 比 较 ,以 校 对 接 收 是 否 正 确 ,不 对时 重 写 数 据 。 因 为 变 频 器 的 频 率 设 定 对 生 产 影 响 最大 ,是 重 点 校 对 的 对 象 。 变 频 器 从 运 行 频 率 变 到 设定 频 率 需 要 一 定 的 时 间 ,即 电 动 机 从 现 在 运 行 的 转速 变 化 到 所 需 的 转 速 需 要 一 定 的 时 间 。 在 这 段 时 间中 足 够 校 验 写 入 的 频 率 是 否 有 误 ,对 生 产 不 会 产 生影 响 。4 结 语本 同 步 控 制 器 已 经 在 电 池 隔 板 生 产 线 上 装 车 使用 ,实 现 了 预 定 的 目 标 。 在 生 产 过 程 当 中 ,实 现 了 对生 产 线 运 行 速 度 的 调 节 ,且 能 方 便 地 调 节 成 各 种 速度 。 生 产 各 种 厚 度 规 格 的 产 品 ,没 有 出 现 产 品 拉 细 、变 粗 等 现 象 ,极 大 地 提 高 了 生 产 效 率 和 产 品 质 量 。本 控 制 器 具 有 配 线 简 单 、 精 度 高 、 可 读 参 数 较 多 、 便于 扩 展 进 行 集 中 控 制 和 管 理 等 优 点 。参 考 文 献 :1 沈 德 金 ,陈 粤 初 . 51 单 片 机 接 口 电 路 与 应 用 程序 实 例 M :北 京 航 空 航 天 大 学 出 版 社 , 期2006 年 6 月工 矿 自 动 化 3 J 2006 文 章 编 号 :1671 - 251X(2006) 03 - 0085 - 03消 弧 线 圈 在 配 电 网 中 的 应 用 分 析刘 军 1 , 张 放 鸣 2 , 张 昌 征 1 , 王 林 3(1. 邳 州 供 电 公 司 ,江 苏 邳 州 221000 ; 2. 贾 汪 供 电 公 司 ,江 苏 徐 州 221000 ;3. 中 国 矿 业 大 学 信 电 学 院 ,江 苏 徐 州 221008)摘 要 :分 析 了 消 弧 线 圈 的 原 理 ,提 出 了 消 弧 线 圈 容 量 选 择 的 方 法 ,阐 述 了 接 地 变 压 器 和 调 谐 方 式 ,并 提 出了 消 弧 线 圈 在 配 电 网 应 用 中 的 选 型 方 法 。关 键 词 :消 弧 线 圈 ; 配 电 网 ; 接 地 变 压 器 ; 调 谐 方 式中 图 分 类 号 : 文 献 标 识 码 : 引 言目 前 ,10 电 网 中 大 多 采 用 中 性 点 不 接 地的 方 式 。 早 期 供 电 网 络 结 构 比 较 简 单 ,系 统 不 大 ,输电 线 以 架 空 线 为 主 ,由 于 雷 击 、 树 木 和 大 风 等 因 素 的影 响 ,单 相 接 地 故 障 是 配 电 网 中 出 现 概 率 最 大 的 一种 故 障 ,并 且 往 往 是 可 恢 复 性 的 故 障 ,因 此 发 生 单 相接 地 后 ,允 许 维 持 2 h 左 右 的 运 行 时 间 ,不 至 于 引 起用 户 断 电 ,对 供 电 的 可 靠 性 起 到 了 积 极 作 用 ,这 是 这种 电 网 的 一 大 优 点 。 但 随 着 配 电 网 的 扩 大 ,电 缆 线路 的 增 多 ,系 统 对 地 电 容 电 流 增 大 到 一 定 数 值 后 ,上述 优 点 就 不 再 明 显 ,并 带 来 以 下 一 系 列 问 题 :收 稿 日 期 :2006 - 03 - 03(1) 当 配 电 网 发 生 单 相 接 地 时 ,接 地 电 流 较 大 ,电 弧 很 难 熄 灭 ,可 能 发 展 成 相 间 短 路 ,造 成 用 户 停 电和 设 备 损 坏 事 故 。(2) 当 发 生 断 续 性 弧 光 接 地 时 ,会 引 起 较 高 的弧 光 接 地 过 电 压 ,一 般 为 3 5 倍 相 电 压 ,波 及 整 个配 电 网 使 绝 缘 薄 弱 的 地 方 放 电 击 穿