永磁式同步電機的伺服系統在短纖維中的應用

1 基本情況 　　

落桶裝置的簡(jiǎn)單示意圖如圖1所示。

整個(gè)生產(chǎn)區域分為三個(gè)區：進(jìn)桶區、卸桶區、運行區。在運行區，小車(chē)左右往復運動(dòng)，B8接近開(kāi)關(guān)是它的行程中心校準點(diǎn)。輪輥前后運動(dòng)，B15接近開(kāi)關(guān)是它的行程中心校準點(diǎn)。進(jìn)桶區，空桶用搬運車(chē)放至進(jìn)桶位時(shí)，B2接近開(kāi)關(guān)點(diǎn)亮，人桶電機啟動(dòng)，空桶進(jìn)行至B1接近開(kāi)關(guān)后人桶電機停止。絲束落桶選擇的周期時(shí)間到時(shí)后，小車(chē)快速校準于中間位置制動(dòng)靜止；輥輪變速拖動(dòng)滿(mǎn)桶向前運行，到達向前運動(dòng)設定最遠行程后，人桶電機啟動(dòng)，空桶上輪架。輪輥向后運動(dòng)時(shí)拖動(dòng)滿(mǎn)、空兩桶，B13光電開(kāi)關(guān)激活時(shí)，出桶電機啟動(dòng)，引導滿(mǎn)桶至卸桶區。B13光電開(kāi)關(guān)檢測到滿(mǎn)、空桶兩者之間的空隙時(shí)，輪輥電機制動(dòng)開(kāi)始向后運動(dòng)。滿(mǎn)桶至B3接近開(kāi)關(guān)后，出、人桶電機同時(shí)停止運行。一個(gè)完整的生產(chǎn)循環(huán)周期結束，重新計時(shí)開(kāi)始。

2 伺服系統的硬件組成 　　

該系統的人機端面采用西門(mén)子OP27操作面板，它與西門(mén)子S7—300PLC交換信息，并向其發(fā)出控制指令。PLC軌架上組合有西門(mén)子S7—315型CPU，兩塊FM350計數模塊，數字輸人、輸出模塊，通訊模塊等。S7—300CPU與兩臺西門(mén)子6SE70系列小型交一直一交變頻器串級通訊聯(lián)接，完成對輪輥、小車(chē)電機運動(dòng)的方向、速度變化的控制。計數模塊接收6SE70變頻器端子排414上的脈沖信號，收集計算同步電機的方向、速度值。PLC輸人模塊引人信號有該系統的自動(dòng)／手動(dòng)選擇按鈕，接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)反饋的信號等。輸出模塊發(fā)出指令，控制總開(kāi)關(guān)，變頻器的輸出接觸器，人、出桶電機接觸器的閉斷等。

3 永磁式同步電機的自控方式 　　

永磁式同步電機在變頻器的作用下，逐漸升頻完成啟動(dòng)，其自控式變頻調速系統功能圖如圖2所示。該系統把來(lái)自測速機的信號進(jìn)行分析，判明同步電機轉子的真實(shí)位置和轉速后，控制變頻器輸出三相電壓、電流的頻率，幅值和初始相位，達到同步轉速跟蹤轉子轉速的目的。

3．1 測速機的信號 　　

測速機的轉子與同步電機的轉子同軸連結，定子上激磁線(xiàn)圈上施加10V（2—10KZ）的電源，二組輸出線(xiàn)圈的信號分別稱(chēng)作為sinψ、cosψ信號，兩者即時(shí)值的正切值即為同步電機轉子的真實(shí)位置指示。

3．2 雙閉環(huán)控制中速度信號的作用 　　

西門(mén)子6SE70系列小型交一直一交變頻器CU—VC控制板上選插用了resolver模板，該模板收集測速機的兩組信號，經(jīng)分析、計算，直接作用于速度、電流雙閉環(huán)的調速系統中。計算出的轉速值與輸入速度值比較放大作為給定值；測量計算出的轉子位置瞬間值作用于電流環(huán)三相電流的瞬間相位值給定。

3．3 PLC程度中速度信號的作用 　　模板計算出的速度脈沖值同時(shí)輸出連接到了S7—300PLC系統中的計數模板FM350。PLC與計數模塊的數據通訊，可在數據塊中實(shí)現對電機的運行位置、位移的計算記錄。組態(tài)在PLC的上一級OP操作面板上顯示小車(chē)、輥子的位置和速度，方便操作工選擇恰當的輸入選擇值。

3．4 GRAPH編程語(yǔ)言實(shí)現的順序控制 　　

在STEP7組態(tài)的軟硬件系統中，功能塊FB61應用了GRAPH編程語(yǔ)言實(shí)現了對小車(chē)及輥子的順序控制，GRAPH編程語(yǔ)言可以很方便地選擇設定每個(gè)步驟的啟動(dòng)條件。在功能塊FB61中，換桶順序控制大致可分為4個(gè)階段：①判斷無(wú)急停、聯(lián)鎖，建立換桶順序控制的起始標志；②小車(chē)左右往復，輥子前后往復位移；③小車(chē)快速校準于中間位；④輥子變速運動(dòng)，入、出桶電機啟停。 [b]

4 該系統運行中需關(guān)注的兩個(gè)問(wèn)題

4．1 測速機的準確定位安裝[/b] 　　測速機的定子固定卡緊鏍絲的安裝位置可以是任意的。但在檢修打開(kāi)同步電機時(shí)，必須精確標記測速機定子碼盤(pán)在同步電機定子上的安裝角度。定子碼盤(pán)的安裝角度不準確，測速兩組輸出信號發(fā)生畸變，同步電機會(huì )因此速度波動(dòng)，溫度升高。嚴重時(shí)速度失控或者電機因溫度過(guò)高而匝間短路燒毀。

4．2 運行周期時(shí)間的選擇限制 　　

理論上講，該系統的運行周期時(shí)間設定選擇可以是任意無(wú)間斷的。實(shí)際生產(chǎn)當中，我們被迫采用43～46min、54～56min等時(shí)間段內選擇設定運行周期時(shí)間，來(lái)保證換桶時(shí)小車(chē)從左側向中間變速靠近制動(dòng)定位，從而使換桶過(guò)程平穩完成。這是因為入桶電機采用鏈條驅動(dòng)，電機在啟動(dòng)和正常運轉時(shí)，鏈條的張緊度不一樣，從而使空桶向運行區的路線(xiàn)變直線(xiàn)稍偏離中心線(xiàn)，進(jìn)而造成空桶不能順利跟桶上至小車(chē)輪架上，撞擊小車(chē)輪架聯(lián)鎖停車(chē)。我們發(fā)現，空桶用拖運車(chē)放到進(jìn)桶區時(shí)斜線(xiàn)置放，可以緩解進(jìn)桶電機驅動(dòng)變線(xiàn)的缺陷；但同時(shí)輪架小車(chē)從左側和右側向中間位準確制動(dòng)定位時(shí)也存在制動(dòng)位有允許的偏差變化；因此我們被迫限制了運行時(shí)間周期的選擇，來(lái)保證輪架小車(chē)從左側位向中間變速靠近制動(dòng)定位，進(jìn)而確?？胀捌椒€運行至小車(chē)輪架上?！　?/P>

綜上所述，同步電機有著(zhù)異步電機無(wú)可比擬的優(yōu)越性，隨著(zhù)微電子控制的快速發(fā)展，其應用將更加廣泛。