6ES7211-0AA23-0XB0质量保障

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由st公司的运放lm339组成的迟滞比较器，其主要优点是抗干扰能力强，当输入信号受干扰或噪声的影响而上下波动时，适当调整比较器的输入电平差值即可避免比较器的输出电压因干扰或震动而发生改变。输出状态一旦转换后，只要在跳变电压值附近的干扰不超过△u之值，输出电压的值就将是稳定的；但随之而来的是分辨率降低，因为对迟滞比较器来说，它不能分辨差别小于△u的两个输入电压值。迟滞比较器加有正反馈可以加快比较器的响应速度，还可避免由于电路寄生耦合而产生的自激振荡。

其中，在转速不太低时，定子电阻压降rsis可忽略。rs为定子电阻；us、is、ψs分别为定子三相电压、电流、磁链的合成空间矢量；φm是磁链的幅值，ω1为其旋转角速度。电压us也可表示为：

其中，uao、u bo、uco为a、b、c三相相对于原点o的电压。
逆变的每相桥臂有两种开关电平(+ud和-ud)，因此每周期逆变器共8种工作状态。其中首尾两种状态是冗余的，状态切换后分别形成6个空间电压矢量和、磁链矢量，如图5所示。如果想获得更多或逼近圆形的旋转磁场，须在每个π／3时间内出现多个工作状态，以形成更多相位不同的空间电压矢量。图6绘出了逼近圆形时的磁链矢量轨迹。如果每周期只切换6次，当电压为u1时，磁链增量为u1△t=△ψ1，磁链轨迹呈六边形。不同空间电压矢量在不同时间作用下的线性组合就可得到所需相位的磁链增量。增加开关切换次数可使磁链逼近圆形，如图6中的磁链增量由△ψ11、△ψ12、△ψ13、△ψ14、△ψ15、△ψ16六段组成。△ψ11是u1和u6在不同作用时间下合成的，即

其中，t1、t2为作用时间；t0为采样周期。

2．2 svpwm软件实现
svpwm中断服务程序流程如图7所示。测速编码器将测得脉冲经整形电路后送入单片机，再经过pi调节，设置定时器，在每次速度采样的时间内计算转角增量和空间电压矢量的相角，进行svp-wm波的调制。此开放式教研系统还加入了二级控制系统，通过设置twido plc参数可对各个系统分别控制，也可由上位机直接控制。

本文简要介绍了电气化铁路串联补偿装置的工作原理及晶闸管交流电子开关的作用。重点介绍了1600a1000v 晶闸管交流电子开关中可编程控制器( plc) 系统的硬件和软件及其在该装置中所发挥的作用。后就该装置的技术性能做了简要的总结。 

　　1 概述

　　电气化铁路( 以下简称电铁)的谐波问题是一个关系到公用电网电能质量和电铁顺利建设的重大问题, 我国从80 年代处就开始致力研究、解决这一问题。串联补偿装置可以在一定程度上解决这一问题, 而且由于其技术难度低、投资小、易于实现, 因而在单线电铁的复线改造工程中显示出了极大的优越性。

　　串联补偿装置的工作原理是在电铁供电线路负荷较重、线路感抗损耗严重时通过投入事先串联在回路中的电容器, 改变电路负载类型, 从而达到提升网压和改善功率因数的作用。如图1 所示。由于电铁负荷是一个运动负荷, 负荷的大小不仅与机车的数量有关, 而且还与机车的载重、机车的运行状态、线路的坡度等因素密切相关。电容器的投切操作也相当频繁。如果使用机械( 有触点) 开关, 由于其投切时刻相对于网压相位的随即性, 触头在非过零点吸合时会因短路电力电容器而受到很大的电流冲击, 其电气寿命通常只有几十次。因此在串联补偿装置中必须采用晶闸管交流电子开关来实现对电力电容器的过零投切。

　　2晶闸管交流电子开关对控制系统的要求及plc的选用

　　晶闸管交流电子开关的主电路由两个反并联晶闸管支路构成,每个支路分别由两只晶闸管并联组成, 共使用四只晶闸管( 联接方式如图2 所示) 。按照电气化工程设计的要求, 晶闸管交流电子开关安装于牵引变压器附近的移动房屋内, 结合应用工况该装置对控制系统有如下要求:

　　(1) 应具有高度的可靠性, 以适应电铁供电网长期处于运行状态的客观要求;

　　(2) 应具有完善的事故报警系统, 发生故障后应该指示出故障类型, 无故障运行时应指示出电力电容器的投切状态;

　　(3) 应具有完善的逻辑控制和自动保护功能;

　　(4) 应确保晶闸管在电压过零点触发;

　　(5) 应具有良好的电磁兼容性能, 能够适应牵引变电站现场复杂的电磁环境。

　　完成电子开关的控制功能可以通过三种途径: ①使用集成电路开发专用控制电路板; ②使用单片机和外围电路开发专用控制电路板; ③使用plc 和扩展模块开发专用控制系统。由于plc 具有控制可靠、组态灵活、体积小、功能强、速度快、扩展性好、维修方便等特点,不仅减少了系统的硬件接线, 提高了可靠性, 而且通过修改程序可适应新的要求, 因此1600a1000v 晶闸管交流电子开关中选用了西门子公司的小型机s7—200 系列的plc 作为其控制系统的核心部件。

　　3 plc 控制系统的构成及其在交流电子开关中的作用

　　(1) 硬件构成及其作用

　　在本装置的plc 控制系统中,选用了西门子小型机s7—200 系列的cpu222、模拟量扩展模块em231 和文本显示器td200。可用硬件系统资源分配图如下表所示:

　　cpu222 是plc 控制系统中的cpu 单元, 负责接收所有的开关量和经过a/d 转换后的模拟量输入,并根据控制逻辑输出控制信号;em231 负责对主电路的电压、电流信号进行a/d 转换, 并将转换结果输送给cpu 单元; 文本显示器td200 负责监视cpu 单元的输出状态, 根据各个输出量的组合情况指示出晶闸管电子开关的运行状态和故障类型。

　　(2) 软件构成及其功能

　　在本装置的plc 控制系统中,软件有两部分: 文本显示软件和逻辑控制软件。文本显示软件中存储着文本显示器所要显示的全部文本内容和cpu 单元输出量组合情况的对应关系。

　　逻辑控制软件包含了晶闸管电子开关的所有控制逻辑, 在软件结构上由1 个主程序、2 个子程序、2 个定时中断程序构成。它的主要功能是: 根据控制要求, 实现对电压、电流的检测,适时的发出触发信号, 以及对过压、过流、风机、电源等诸类故障的检测, 并及时发出报警信号, 实现保护功能。该软件实现的流程图如图4 所示。

　　4 晶闸管的控制策略

　　晶闸管交流电子开关是串连补偿装置的核心部件, 晶闸管的控制策略则是晶闸管交流电子开关的关键技术。要实现对晶闸管的过零触发必须依赖于对主电路电压相位的同步, 而在该装置中一旦晶闸管导通, 同步信号就会消失, 这是设计晶闸管触发电路时必须注意的问题之一。另外, 晶闸管未导通时, 其承受的电压与电力电容器承受的电压同相, 而导通后由于电路结构的变化, 电路会发生一个过渡过程, 这也是设计晶闸管触发电路时必须注意的问题之一。

　　5 结束语

　　由于plc 集成度高, 抗干扰能力强, 编程简单, 系统便于开发、维护和升级等优点, 加之文本显示器可以清楚明了的指示出晶闸管的导通、截止状态以及显示出各类故障状态, 因此使用plc 控制系统的晶闸管交流电子开关结构简单、维护方便, 且具有较高的可靠性、可维护性和灵活性。

  由于plc的引入，极大地改善了设备的电气性能，提高了设备的自动化水平。使系统具有操作简单、可靠性高、工艺改变时控制系统修改方便的特点。在生产规模较大的场合，还可以将多台由plc控制的机床与上位计算机联网，实现“集中管理、分散控制”，在现代工业自动化控制系统领域，将成为主要控制设备并发挥越 来越大的作用。 

　　1 引言

　　为了提高自动控制系统的可靠性和设备的工作效率，设计了一套以plc为控制器的液压车床控制系统，用来取代较复杂的继电器—接触器控制。系统的控制部分使 用了日本三菱公司生产的f1-40mr型plc，从而在保证工艺控制要求的情况下，大大的提高了生产效率，同时还克服了手动操作所带来的一些人为干扰因 素，取得了良好的经济效益和社会效益。

　　2 工作原理及电气控制要求

　　卡盘多刀液压半自动车床是轴承生产切削加工中常用的一种设备。加工时刀架循环是由插销板配合行程挡铁的调整来选择的。车床有前后两个刀架，可以同时工作，也可以分另独立工作。还有半自动循环和手动调整的选择。车床有油泵电机和主轴旋转双速电机。380v控制电路中有两个中间继电器1k和2k，线圈由plc 机控制，它的触点用来控制主轴运转。

　　车床刀架运动由液压传动控制。车床主要用于加工轴承套圈的内径和端面。共用10个电磁阀。图1是半自动循环流程图。

　　3 控制系统组成和设计

　　本系统需要22个输入点和12个输出点，采用日本三菱公司的f1-40mr型plc，共有24个输入点和16个输出点，可满足系统的要求。附表是plc输 入输出分配表。图2是半自动车床的梯形图。

　　本系统主要应用跳步指令(cjp)、跳步结束指令(ejp)、置位指令(s)和复位指令(r)。

　　前刀架的动作过程如下:

　　将开关2sa置于自动位置，x500接通。7sa选择在前刀架位，x506接通。此时，cjp700无输入，前刀架程序可以执行。cjp701和 cjp702有输入，后刀架手动调整程序跳步不工作。先启动液压泵，压力正常时kp合上，x400导通。工件夹紧，行程开关st打开，x401无输入。当 刀架纵向或横向在原位时，分别压行程开关1st或4st，使x402或x405接通。此时，按移进按钮sb4，x512导通， s200和 s201有电保持，y431和 y430有输出，电磁阀 1yv和2yv吸合，刀架纵向快进。快进中若碰压行程开关2st，x403有输入，r200复位，电磁阀2yv打开，刀架由快进转为工进。

　　工进到位压3st，x404输入，s202有电保持，y434和y435输出，电磁阀3yv和4yv得电，刀架横向快进。横向快进到位，压 5st，x406导通，r201复位，1yv断电。s203得电保持，y431导通，2yv得电，刀架快退。退到原位压1st，x402导通，r203复 位，2yv失电，纵向快退停止。同时，s204接通保持，y434无输出，3yv失电，刀架横向决退。退到原位，压行程开关4st，x405输 入，r202和r204复位，y435无输出，4yv失电，快退停止，循环结束。再按sb4可进行第二次循环。按钮sb5是快退复位按钮，当刀架出现意外 事故时，可按sb5，使之快速返回原位。

　　4 结论

　　由于plc的引入，极大地改善了设备的电气性能，提高了设备的自动化水平。使系统具有操作简单、可靠性高、工艺改变时控制系统修改方便的特点。在生产规模较大的场合，还可以将多台由plc控制的机床与上位计算机联网，实现“集中管理、分散控制”，在现代工业自动化控制系统领域，将成为主要控制设备并发挥越 来越大的作用。