6ES7307-1EA01-0AA0功能参数

1 引言

　　随着电机、家用电子、计算机、通信等技术日新月异的更新和发展，永磁材料需要量越来越大性能越来越高。目前，永磁材料大多采用钕铁硼、铁氧体、铝镍钴、钐钴等，并具有矫顽力大、性能稳定等特点，这些材料经充磁电源的高压大电流向螺线管瞬间脉冲放电，使其磁化。生产中要求充磁电源高效、稳定、精度高，同时，在机测试充磁后永磁材料的磁通量。文中介绍了的充磁和测量为一体高效自动充磁机，使用plc实现系统控制，触摸屏作为参数调整、工作显示等。

电路是由可调直流高压电源、放电开关电路、plc控制器、触摸屏、磁通检测和充磁头等电路组成。控制要求：

　　① 调节可控硅控制角度来调节充磁电流；

　　②自动检测充磁产品磁通强度；

　　③ 人机对话，即设定参数和显示运行状态；

　　④ plc现实系统的控制和运算；

　　⑤ 功率元件的过流和过压保护；

　　⑥ 具有输入短路保护，操作安全。

　3.1 充磁电路

　　充磁电路有主电路和触发电路。充磁机的电路图如图3所示。主电路主要由交流调压升压、整流储能和放电等电路组成。通过调节双向可控硅vt1和tv2的移相角（或导通角）来调节升压变压器t的输入电压，然后通过桥式整流电路得到脉动的直流电压，将电能储存在电容组cl中。当可控硅vt7导通，其瞬间向充磁头产生强脉冲电流放电，对材料进行快速充磁。在双向可控硅同步相控触发电路中，模拟量模块fx0n-3a的输出端电压vout控制导通角，以调节存能电容上端电压

3.2 系统控制电路

系统控制电路，选三菱fx1n-24mr为系统主控器，模拟量fx0n-3a有二个输入和一个输出，其中输入检测电流信号和磁通信号，输出控制双向可控硅的导通角。

3.3 控制程序设计

　　控制程序有手动与自动。手动控制程序用于电容切换和电容充电检查、充磁检查等调试和维护。

　　自动控制程序包含有顺序控制程序，电容分级充电子程序，磁性检测子程序，hmi接口程序，关门和充磁头连接、过压过流等。由于整个工作按流水动作，所以采用顺序控制将这些工作的子程序串联在一起，这样对编写程序较为简便，并用stl指令易读。

　　电容分级充电子程序就是考虑到电容在零状态充电时可能有很大的冲击电流，会损坏桥式整流电路和双向可控桂。存储电能电容分二级充电，开始接上限流电阻r1，过后用km2的触点短接，进行全压充电。

　　充磁后的工件被气阀顶到检测磁通的线圈前，应先对图1中积分电容短接放电（检测清零），随后磁性工件插入线圈中，就能检查到产品的磁通量，从而鉴别本批产品性能要求，同时，可稳定双向可控硅的导通角，以确保产品的质量。

　　触摸屏选用三菱f940got，设定参数和显示运行状态。设定充磁极数、充磁电流，显示磁通量和工作状态等。hmi接口程序是实现触摸屏与plc之间的组态。

4 结束语

　　充磁机存储电容脉冲放电，大瞬间放电电流可达到30ka以上，在10ms时间内产生极高强度的磁场，不会对电网造成冲击影响。配合合适的充磁线圈，在瞬间产生30000oe（奥斯特）以上的磁场，针对钕铁硼等高矫顽力磁体，充磁效果更好。充磁和磁通检测为一体适合流水线作业，具有高效、可靠、抗干扰的特点，但是，减少电力电子器件在通断时对周围影响待于进一步研究。

在汽车的传动系统中，若采用机械式手动变速器，一般都配有同步器，其主要功能是：使接合套与待接合齿圈两者之间能迅速同步，阻止在同步之前齿轮进行啮合，防止产生接合齿圈之间的冲击，缩短换档时间，迅速完成换档操作，并延长齿轮寿命。

同步器的性能指标直接影响变速器的效能表现，从而影响车辆的操控性，所以要在安装前对其技术性能和寿命进行一系列相关测试。

研究基于PLC的变速器同步器测试系统，可以对同步器换挡过程中的关键参数进行实时准确的测试记录，通过对比分析处理，从而对被试同步器的性能与寿命作出客观准确的评价。

因为PLC具有体积小、功能强、可靠性高等特点，所以采用PLC作为整个测试系统的控制核心，通过驱动电机模拟换挡过程，并且控制二个轴的转速;同时配以计算机，设定测试条件，用以高速采集测试系统中多路传感器信号，并对采集数据进行后期分析处理，并发出相应指令。

汽车同步器测试系统的主要部件有：结构台体、变频电机、伺服电机、惯性飞轮、被试同步器、换挡机械手、循环润滑系统、机械手控制箱、控制柜、各种检测传感器、PLC、计算机等，测试台的机械结构

注：1.交流伺服电机(0.85kW);2.减速机;3.离合器;4.交流变频电机(3 kW);5.机械手液压泵站;6.皮带轮;7.位移传感器;8.液压缸;9.润滑油喷油口;10.编码器(低速);11.组合式惯性飞轮;12.离合器;13.转速传感器(高速);14.润滑油回油口;15.两分力传感器;16.齿轮锥;17.同步器;18.拨叉;19.工作仓。

测试台能对一定型号的同步器进行3类主要测试：连续测试、惯性测试和挤压测试，连续测试与惯性测试测量同步器动摩擦系数和耐磨损性能，挤压测试用于测量同步器的静摩擦系数，测试是在室温至120℃的润滑油环境中进行的，通过对测试台测量数据的分析与计算，观测并记录同步器的摩擦性能与耐磨损性能，从而对同步器的性能作出评价，

2 测试系统设计

整个测试系统的核心是测控部分，首先要求实时监控系统的运行状况，以确保系统运行的安全可靠;同时在测试过程中，要求实时采集采集位移、转速、同步扭矩、轴向力、润滑油油温和流速等一系列信号数据，通过处理采集到的信号数据及由此绘出的特性曲线，分析评价被测变速器同步器的相关性能，

测控系统由PLC、计算机、各种传感器、信号测试调理卡、驱动与控制电机等组成。测试系统由计算机和PIC共同控制，计算机作为上位机具有良好的人机交互功能，负责对整个测控系统进行监控，向PLC发送指令及数据，实现对现场设备的控制，并通过数据分析软件对采集到的测试数据进行进一步的处理，从而测试同步器的性能指标。

因为PLC具有操作方便、可靠性高等优点，能很好地满足测试系统控制的要求，所以采用PLC来采集现场信号和输出控制信号;负责直接控制与监控现场设备，包括换挡机械手的运动控制、电机速度的调节、变速器油温控制等;传感器负责采集现场的信号，经信号测试调理卡转换成模拟量传送给PLC和计算机。

需要指出的是：当测试开始之前，必须对变速器各个挡位位置进行预先设定，将各个挡位对应的选挡位置传感器和挂挡位置传感器数据存储于PLC的存储区，同时将机械手的控制参数如各个挡位的挂挡力、挂挡速度、挡位位置补偿存储于PLC的存储区，在测试过程中，通过对这些数据的快速查询而准确快速的模拟换挡过程。

3 系统实现

测控系统采用计算机与PLC综合控制。

作为上位机，计算机中的对应控制程序基于bbbbbbs2000/XP平台系统进行开发，采用人性化用户界面，能实现试验台的自动化控制和试验数据的存储及分析处理，其主要实现的功能有：

1)查阅、删除、分析、打印历史测试数据或曲线图;

2)实时显示测试中的设备状态及可能出现的错误故障，按照出错等级(警告、错误、严重错误、致命错误)自动做出应对;

3)可以预先设定试验程序，包括轴向力、加载时间、卸载时间、转速差、润滑油温度等参数，并能对同步器参数和试验工况进行编辑、保存、下载、打印;

4)连续自动记录测试过程中的相关等数据，实时图形显示所有的测量和计算数据，并生成相应变化曲线分析图;

作为下位机，PLC负责对现场设备进行控制与监控，PLC中的控制程序采用德国倍福公司的TwinCAT PLC编程软件编写，

PLC中的控制程序实现的功能主要有：

1)采集数据 因为测试环境中通常存在强烈的电磁干扰，如不采取相应的抗干扰措施，其会以传导和辐射的形式进入测控系统，严重影响测试结果，所以要从硬件和软件上加以相应处理，硬件上要采取相应的电磁屏蔽，在测试信号调制卡设置多重滤波电路，利用PLC的I/O模块带有电气隔离功能进行光电隔离;软件上采用相应算法进行滤波处理，进一步减低干扰影响。

2)安全保护 当不当操作或测试同步器零件总成发生过早损害或其他故障(电机过载、超速、超温等)时，使试验台能够快速自动停止，对变频器具有过流、过载、过压、欠压、过热、短路和冷却风扇异常保护，对电动机具有过载和超速保护，对系统具有超速、超扭和超温保护，所有报警信号通过主控制计算机显示故障原因或故障代码;紧急停车是必须的硬件功能，可以手动执行或系统自动执行;紧急停车时加载机构处于中间位，电机通过制动单元紧急停车、机械手摘到空挡，报警器发出报警。

3)控制换挡 PLC根据计算机发送的控制命令，提取其存储区内相应的数据，执行相应换挡动作;同时计算机通过读取相应传感器信号监视换挡动作完成情况，若选挡未能到位或换挡超时，会即刻强制空挡，起到安全保险作用;当选挡及时准确到位时，则发出下一步指令。

4 结论

同步器测试系统是包含信号采集处理、电子电路、机械结构等学科于一体的自动控制机电一体化设备，能够完成典型的长时间、高重复性测试项目，运行稳定可靠，对于提高同步器测试自动化水平具有重要的实用价值。