基于伺服系统的车载自动调平系统研究与开发

5 结束语
由于目前火电厂自动化程度大大提高 , 运行 人员操 作机会相 对减少。 一旦发 生故 障和事 故 时 , 需要能够进行及时、 正确的处理。在短暂的时 间里, 依据机组运行经验 , 正确判断出事故现象 及故障原因 , 进行合理的操作与协调 , 排除事故 现象, 保证机组安全运行。为了进一步提高运行
Research and development of vehicle hold automatic adjusting level system based on servo
1 引言
机动陆面可移动载体如车载雷达、天线、 发射 架等设备 , 到达预定位置后, 要求快速架设精确的水 平基准。传统的调平系统采用液压系统作为调平系 统的动力源, 由于液压系统本身的复杂性及其对使 用环境的较高要求, 很难适应野外及复杂环境的工 作要求。 因此, 基于伺服系统的自动调平系统的研究 与应用将克服液压调平系统的缺点, 满足当今自动 调平系统快速、 准确以及恶劣使用环境的要求。
车载自动调平控制系统的控制软件主程序流 程如图 4 所示。 车载自动调平控制系统的控制软件 中的子程序流程从略。 实验结果 : 从车载平台静止后发出调平指令开 始, 到平台调平 ( x, y 轴的水平倾角均小于 0. 05 ) 为止 , 调平时间为 96 s, 低于设计调平时间 ( 120 s) 要求。
5 结论
由于车载调平控制系统采用的是模块化设计 安装 , 适用性好 , 安装方便快捷, 易于维修。软件采 用一些保护和容错算法控制 , 可有效地抑制故障发 生从而避免设备的损坏。因此, 本车载调平控制系
收稿日期: 2003- 09- 02
Байду номын сангаас
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而准确的目的。自动调平控制系统的软件系统结 构如图 3 所示。
调平策略 : 车载平台的调平过程采用 4 点调 平, 即 F 1、 F2、 F3、 F4 支撑脚均参与调平 , 并且遵循只 上升不下降的原则。 首先根据 4 个支撑脚着地后的 伺服电机电流变化和水平传感器的信息寻找最高 点, 保持最高点不动 , 按一定的算法控制其它低位 点向高位点趋近。当满足终止条件: 水平算子 ( 调
2004 年 第 26 卷 第 2 期 第 33 页 文章编号: 1005 7277( 2004) 02 0033
电气 传动自 动化 ELECTRIC DRIVE AUTOMATION 02
Vol. 26, No. 2 2004, 26( 2) : 33~ 34
基于伺服系统的车载自动调平系统研究与开发
杨云珍 ( 1977- ) , 男, 广东省兴宁县人, 现在广东粤泷发电 有限责任公司从事热工技术工作。 收稿日期: 2003- 09- 08
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统具有现代控制系统的特点 , 满足最大的在线工作
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平精度)
+
2 y
时 , 调平结束。
时间和最小的离线维修时间要求。
参考文献: [ 1] 翟羽健, 倪江生 . 重型载体多点调平技术[ J] . 中国机械 工程 . 1994, ( 5) : 62- 63. [ 2] 盛 英, 仇原鹰 . 六点支撑液压式平台自动调平系统[ J] . 液压与气动 . 1999, ( 4) : 24- 26. 作者简介: 谢经明 ( 1965- ) , 男, 汉族, 博士, 讲 师, 主要研究方向为数控技术、 现场总 线技术及智能控制技术。
3 自动调平系统硬件结构
自动调平系统的硬件结构如图 2 所示。 由于自 动调平系统主要用于车载装置的调平 , 其对硬件的 可靠性和稳定性要求较高, 因此该系统的硬件选用 S7 PLC 作为控制中心 , 配上图形操作面板 OP 作为 监控单元, 驱动部分采用 LENZE93 系列伺服控制 器, 整个系统组成了一个结构紧凑、 功能强大、 模块 化程度高、 扩展能力强、 组态方便的数字化 FCS( 现 场总线控制系统) 系统。 PLC 作为控制中心, 其作用主要有 : 接受 OP 的操作指令, 同时向 OP 传送系统的状态信息 ; 接受 X 轴、 Y 轴水平传感器传来的平台水平信息 ;
人员对事故状态的快速应变及处理能力 , 通过配 置与单元机组 DCS 系统完全一致的仿真系统 , 运 行人员可通过机组在各种工况 下的起动、停止、 正常运行操作, 加深对系统的认识 , 提高准确分 析、 判断、 处理事故的能力 , 并提高事故情况下操 作的正确率。 关于仿真系统的性价特点, 可引用业内人士的 一个比方加以说明 , 即: 对于 135 MW 和 200 MW 以 上的发电机组 , 其运行人员因通过仿真培训提高运 行操作水平, 能够在实际运行值班中避免造成一次 停机事故 , 其发电的直接经济效益就可以投资一台 同容量的仿真培训系统。
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( 1) 电厂冷态起动 : 起动的条件是所有系统的 温度和压力处于冷态停机条件下 ; ( 2) 从热备用状态到满负荷启动 ; ( 3) 汽轮机启动到发电机同步; ( 4) 锅炉、 汽轮机、 发电机单元跳闸 , 接着并网 恢复到额定负荷; ( 5) 电厂从满负荷到热备用以及冷却到冷停机 状态 , 操作人员可以对系统或设备进行运行规程所 规定的各种试验, 如汽轮机危急保安器试验、 设备 连锁保护试验等; ( 6) 培训学员熟练正确地掌握机组设备在各种 工况下起动、 停机和正常运行的监视操作技术; ( 7) 培养和提高学员正确判断、 排除各种故障 和事故的应急能力 , 并通过各种故障判断和分析的 反复培训 , 提高对机组运行的综合分析能力 ; ( 8) 对运行岗位人员、 管理人员定期轮训 , 进行 上岗、晋升前实际操作能力和分析判断能力的考 核。
参考文献: [ 1] 张卫伟, 程芳真 . 一种分散式火电仿真装置的概念和特 点[ J] . 系统仿真学报, 2001, ( 3) . [ 2] 程芳真, 高琪瑞 . 基于 Windows 平台的仿真支撑系统研 究[ J] . 系统仿真学报, 2001, 14( 2) . 作者简介: 郑立新 ( 1963- ) , 男, 现为广东省粤 泷发 电有限责任公司工 程部副部长 , 主 要从 事燃 煤机 组自 动化 控制 的研 究与设计工作。
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数 为 0. 005 / 70 。
; 工 作 温 度 范 围 为 - 35
~ +
4 自动调平系统控制软件设计
由于车载自动调平系统平台为 刚性平台 , 在调平的过程中各支撑 脚存在机械耦合 , 采用常规的控制 方法进行控制难以满足其控制精度 和调平时间 , 因此该系统的控制软 件中的控制策略采用现代先进的控制算法( 如模糊 PID 算法等) 对平台的姿态进行控制, 以达到快速 根据平台的状态信息 , 结合驱动部分的转矩的大 小, 通过智能控制算法, 控制伺服控制器的输出, 调 节 4 根支撑脚的状态, 以达到快速 调平的目的; 配有 CAN 接口 , 以实 现远程监控目的。 OP 作为人机交互显示面板, 通 过其图形界面显示系统的状态及各 种实时参数, 并根据工作需要对系统 进行参数设置。OP 上配有多个功能 键, 可根据需要自由定义, 以实现调 平控制系统的各种操作及手动 / 自动操作的切换。 执行机构采用 93 系列伺服控制器和伺服电机 减速器, 控制器通过通信接口接受 PLC 指令 , 这样 设计抗干扰能力强、 精度高。93 系列伺服控制器具 有以下特点: 调速范围为 1: 10000; 最高转速可达 4000 rpm; 转矩控制范围为 1: 100; 有多路数字模 拟 / 输出接口功能 , 功能可自由定义 ; 最大转矩大 于 4 倍额定转矩, 同时可配断电制动器, 它可以在调 平后或系统掉电后锁定系统; 内置 CAN 总线 , 可 通过插拔模块连接 RS232、RS485、PROFIBUS、IN TERBUS 等现场总线 ; 有各种软、硬件故障保护 功能 , 可有效保护控制器及电机; 通过 CE( 低电 压规范、 电磁兼容规范) 、ISO9001、 UL508、 UL508C 等认证, 工作环境温度范围为- 40 ~ 80 , 防护 等级为 IP54/ IP65, 可适用于恶劣的使用环境。 水平传感器是整个调平系统中一个较为关键的 元件, 其性能的好坏直接影响整个系统的调平时间 和精度, 因此, 选用的单轴膜电位倾角传感器, 其技 术指标如下: 总量程为 60 , 分辨率为 0. 001 , 线性度为 1% ( 60 内 ) ; 信号输出为 60 mV/ 度, 响应时间为 300 ms; 零位温度系数为 0. 02 / , 灵敏度温度系
台偏离水平状态时 , 应及时进行调平 , 满足车载自 动调平系统平台的水平要求 ; 当车载自动调平系 统平台进入移动状态时 , 其支撑脚能快速升起。
2 自动调平系统模型及控制要求
车载自动调平系统平台模型如图 1 所示 , 该车 载自动调平系统平台的水平坐标系为 xo y, F 1、 F2、 F3、 F 4 为车载自动调平系统平台的 4 根支撑脚。由 于自动调平系统平台为均载刚性平台 , 因此该车载 自动调平系统在调平过程中的四根支撑脚存在一 定的机械耦合。根据车载自动调平系统的工作要 求, 车载自动调平系统平台必须满足以下要求 : 在移动状态下车载自动调平系统平台由载车运载 , 进入工作状态时, 平台由支撑系统支撑并与地面脱 离; 车载自动调平系统平台应在一定时间内调 平, 满足一定的精度要求; 车载自动调平系统平 台一旦调平后 , 应对其位置进行锁定 , 以保证平台 上的精密装置正常工作 ; 当车载自动调平系统平
谢经明 , 曹家勇, 陈幼平, 艾 武 , 周祖德
( 华中科技大学 国家数控系统工程研究中心, 湖北 武汉 430074) 摘要: 针对目前液压调平系统存在的缺点, 提出一种基于伺服系统的自动调平系统, 该系统采用模块化设计、 现场总线通信方式连接。实践证明此系统满足当今自动调平系统快速、 准确以及恶劣使用环境的要求。 关键词: 车载; 自动调平; 伺服系统; 现场总线 中图分类号: TP23 文献标识码: B XIE Jing_ ming , CAO Jia_ yong , CHEN Y ou_ ping, AI W u , ZHOU Zu_ de ( Huazhong U niversity of Science and Technology, Wuhan 430074, China ) Abstract: For being some shortcomin g in presently hydraulic adj usting level system, a automatic adjusting level system based on servo s ystem is presented. The s ystem is desi gned by module and connected with feildbus. The practice shows that the automatic adjusting level system based on servo can meet the need of rap id, accurate and bad environment. Key words: vehicle hold; automatic adjusting level; servo system; fieldbus