摘 要：為了在電機進行型式試驗時，對機組各種運行工況和運行狀態進行自動的轉換和控制，我們將西門子6RA70全數字調速裝置應用于試驗站雙機組拖動控制系統中，以滿足電機試驗測試的要求。經實際應用表明，與以前人工單機控制相比，提高了整個機組控制系統的自動化程度和工作效率，效果良好。
關鍵詞：調速;電機試驗; 控制系統
1 引言
在電機的生產制造業中，電機產品的出廠試驗與性能測試是非常重要的一個環節。在電機型式試驗過程中，各機組的運行與控制較為復雜，若采用人工單機控制，很難滿足試驗測試的要求。本文介紹的雙機組拖動控制系統是某中型電機試驗站計算機自動測試系統的一部分，為了在電機進行型式試驗時對機組各種運行工況和運行狀態進行自動的轉換和控制，我們將西門子6RA70全數字調速裝置應用于試驗站雙機組拖動控制系統中，并采用觸摸屏與PLC組成上位機監視管理系統，可方便的實現對機組各種運行工況和運行狀態進行自動的轉換和控制。
2 機組自動控制系統的構成與原理
2.1 系統的總體結構
機組拖動控制系統主要包括一個西門子全數字雙機組拖動閉環調速系統和5個單片機控制的勵磁電源實時控制系統。試驗有4種不同的項目，不同的項目下各電機的運行情況不同，反饋信號也有所不同。機組運行控制原理如圖（1）所示。由于機組的控制較復雜，并且在試驗過程中還要進行多種工況的調整與變換，因此我們在對機組控制系統設計時，引入了集散控制的概念，整個拖動控制系統由觸摸屏、PLC、及各勵磁控制柜和調速系統構成，上位機將試驗站的5套直流電源和一套雙機組調速系統統一管理起來，通過PLC的模擬量模塊對下位機輸出控制的給定信號（遠程控制時），也可根據需要由下位機對各電源子系統進行單機控制（當地控制時）。子系統的各運行參數可通過檢測接口送回，并在觸摸屏上顯示。由此構成的集散型控制系統操作方便，安全可靠，提高了使整個測試系統的自動化程度和工作效率。控制系統結構框圖如圖（2）所示。
2.2雙機組拖動控制系統組成原理
在試驗中直流電機1ZF和2ZF由西門子全數字直流調速系統（6RA70）拖動控制，根據不同的試驗項目，調速系統可選擇兩種不同的工作方式：一是穩壓方式，其輸出供給兩臺電機的電樞電壓，即雙機拖動;二是調速方式，要求對1ZF的轉速進行穩定控制，即轉速負反饋單機拖動控制。雖然兩種工作方式下控制系統對象的結構的參數發生了變化，但可按不同的運行方式整定相應的控制參數，工作方式的選擇只需要通過上位機給出變址參數即可實現。
圖1 機組拖動控制原理
圖2 控制系統結構框圖
3 雙機拖動控制系統參數設置與調試
西門子全數字直流調速系統功能強大，包括有控制單元，參數設定單元，功率單元，檢測元件等及其他輔助部件。其自診斷能力強，安全保護措施全面，且現場調試與參數整定很方便。
3.1 變址選擇與參數設置
為適應不同控制對象和運行工況的需要，可通過開關量（bit17、bit16）狀態的設置選擇4個不同變址號（1～4），并對應著一組不同的參數，包括對象的固有參數、調節器的控制參數以及控制量的指標參數等等。由于試驗要求不同，雙機組控制系統有兩種運行方式，我們通過X171的端子39進行切換。當端子39為“0”（0V），則bit17bit16=00B，變址為1，選擇第一組參數，系統工作于雙機組拖動調壓方式;當端子39為“1” （24V），則bit17bit16=01B，變址為2，既選擇第二組參數，系統工作于單機拖動調速方式。顯然這兩種運行方式下控制對象的結構、參數都發生了變化，為了使系統達到良好的控制性能，控制參數也應與相應改變。
3.1現場調試與參數整定
在現場調試時，將6RA70全數字調速裝置自帶的簡易操作控制面板通過串行接口與PC機連接，并將授權鍵參數P051設為40，則調節器的PID參數和其他的控制指標參數可直觀方便的進行在線修改和調試。但對象的固有參數（如繞組的電阻，電感等）不可在線修改。
控制系統調節器的參數整定有兩種方法：一種是按“自動優化運行”模式，系統通過各種測試，對各調節器控制參數進行整定和優化。另一種是按“手動優化” 模式，在這種方式下首先應將對象的參數設置好，如電樞回路電阻由參數P110設置，電感由參數P111設置。各調節器的參數整定可根據運行情況在線逐步優化，直到各性能指標達到要求為止。
若要監視系統中各檢測量的變化和運行狀態，可通過設置連接器號在對應的顯示窗口顯示。模擬量連接器號由參數P044選擇，并在參數號r043的窗口顯示，可同時選擇、顯示7個模擬量。開關量連接器號由參數P046選擇，并在參數號r045的窗口顯示，可同時選擇、顯示4個開關量。這些顯示窗口給現場調試帶來很大的方便，提高了工作效率。
4 系統的應用
雙機組拖動控制系統已研制完成，并在某廠的中型電機試驗站中投入使用。其中觸摸屏與計算機數據測試系統安裝在主控室，PLC及顯示儀表安裝于現場控制室中。如圖3為觸摸屏試驗項目選擇界面之一。當控制系統工作于遠程控制模式時，可由上位機給出變址號選擇指令（0、1），以選則雙機組拖動控制系統工況; 當控制系統工作于當地控制模式時，由人工操作給出變址號選擇指令。這種當地控制方式不但為系統的調試和控制參數的整定帶來方便，并且不會因為某一臺設備出現故障而影響整個系統的工作與運行。
經過實際應用，該雙機組拖動控制系統各性能指標達到了設計要求。在雙機組拖動調壓方式時，兩臺電機起動平穩，當負載發生突變時電壓超調量小于3%。在單機組拖動調速方式時，當負載發生突變時轉速超調量小于1%。
圖3 試驗項目選擇界面
5 結束語
經過現場調試與實踐應用，雙機組拖動控制系統運行性能良好，方便可靠。與以前人工單機控制相比，改自動控制系統的運用，減輕了實驗站工作人員的勞動強度，提高了工作效率。將其與計算機數據采集系統結合起來應用與電機的型試試驗中，使測試數據更加客觀準確，為進一步提高產品質量提供有利的條件，受到用戶的好評。
參考文獻
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