动化控制●Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ 大功率直流电机调速系统设计对ＰＬＣ控制技术应用的基本要求 文／明习凤 可编程控制器ＰＬＣ作为船舶 智能化、自动化控制的重要元件， 主要将计算机技术、继电器控制 技术及通讯技术融合为一体，其 电隔离，每个模块的防辐射屏蔽处理，输入端 可拓展到７个模块、模拟量１／０３８路、２４８点 口使用ＲＣ滤波器等均可以极为良好的保持大 数字量Ｉ／Ｏ。数据存储空间和程序存储空间最 功率直流电机调速系统运行的顺利性，以及调 多３０ＫＢ，可对拟量Ｉ／Ｏ进行直接读写。此系 节的精准性。尤其是ＰＬＣ控制技术在大功率 列的ＰＬＣ系统温度适用范畴确定在Ｏ．５５℃。 直流电机调速系统中应用后，所具有的灵敏自 诊断功能，更能在软硬件及电源初次出现异常 时，就可以及时使用有效措施应对，极大的提 升了大功率直流电机调速系统对故障判断的准 独有的灵活简便性和易于扩展性 对工程船舶在不同作业现场的针 对性应用具有极好的促进作用。 然而大功率直流电机调速系统设 ３ ＰＬＣ控制技术融入下大功率直流电机调 速系统的设计 ３．１系统应用性能指标的设定及要求 计过程对ＰＬＣ控制技术的融入所 确性、及时性和问题解决的针对性等。 存在的要求，在目前的研究和应 用中具有可查性的较为有限，需 １．２大功率直流电机调速系统成本降低的要求 要在结合ＰＬＣ控制技术未来发展 趋向进行进一步的实践型深入研 大功率直流电机调速系统在设计之初， 究。 需要针对其系统模块、接口模块、设计建造的 工作量、维护所需要的人力支出等各个方面进 行精准的考量。ＰＬＣ控制技术所具有的可针对 键词】大功率直流电机调速系统设计 工业现场不同的如直流、交流、电压、开关量、 控制技术 脉冲、电流、模拟量、弱电、强电等信号与Ｉ／ Ｏ模块需要一一对应的特殊性，可提供直接 与工业现场的设备和器件进行连接的功能，Ｉ／ Ｏ接口模块的丰富性可节约大功率直流电机调 电力电子技术及电机调速的快速发展和 速系统所需要的端口设计、维护及问题处理时 ：结合，达成了电气传动控制的现代型转化 间。在此种设计下，大功率直流电机调速系统 】 在电机传动控制发展和改革的过程中， 对工业现场信号的接受和处理自然更为及时。 ：和控制技术的同步发展同样不可忽视。从 就大功率直流电机调速系统模块设计的工作量 【电子器件发展到数字电子器件，再拓展为 而言，ＰＬＣ控制技术所使用的包含ＦＯ接口模 ｝极强的可编程控制器和控制计算机，我国 块、直流电源、ＣＰＵ等在内的模块设计风格， Ｊ技术和工程控制机以计算机技术的融入为 可将电缆和机架等模块更为系统的连接起来， ；，已经进入了一个崭新的历史阶段。按照 系统规模本身可按照用户需要自行组建。随着 ｆ工业现代化生产和转型的需要，传统工业 ＰＬＣ功能单元不断推陈出新，ＰＬＣ通信能力、 ：中应用的大型继电器，逐步被微处理机为 人机界面技术发展以及ＰＬＣ在各类工业控制 ：的ＰＣ系统所代替，在调速系统需要的引 中快速的渗入。目前用户运用ＰＬＣ组合成各 ，自动调速系统作为我国工程实践中许多 类控制系统的操作性被大幅度降低。 ：器械在设计之初需要调节的重点范畴，在 ７率直流电机的应用中，已然完成了诊断、 ２ ＰＬＣ控制技术在大功率直流电机调速系 ｌ、控制、复原、保护等多项直流调速控制 统中融入的原则 要的功能改进。当然目前为止的改进具有 ｝性，并不能作为大功率直流电机与ＰＬＣ ＰＬＣ控制技术作为早期继电器逻辑控制 Ｊ技术融入完结的代表。 系统快速发展的产物，在直流调速系统里应用 时，必须考虑到系统逻辑控制原则的设定要求。 ＇ＬＣ控制技术在大功率直流电机调速系 逻辑控制包含电机保护、系统运行时各个性能 目应用的可能性 参数监视、电机正反向运行和起停控制等 由 大功率直流电机调速系统精准性调整的需要 于大功率直流电机调速系统在运行的过程中很 容易因为控制元件的硬件接线逻辑构建而影响 可编程控制器ＰＬＣ作为传播智能化、自 其保养成本，如此，在ＰＬＣ控制技术融入时， 控制的重要控制元件，需要将计算机技 需要考虑调速控制电路、调速系统主电路、信 电气控制技术、通讯技术融合为一体，并 号检测电路设计等方面对晶闸管直流电动机拖 ｌ块式的组合设计方式为载体，进而辅助大 动系统调速功能的基本要求，以及直流电动机 ｉ直流电机系统控制、操作等方面的灵活运 的正反转运行和逻辑起停、风机运行、故障保 功能性扩展。在大功率直流电机调速系统 护、速度给定、报警、人机交互界面等自动控 ｆ用ＰＬＣ控制技术，其特有的高稳定性可 制的功能设定要求，尽可能实现系统多位置的 ｝大功率直流电机调速系统电气控制设备运 自动控制设定。 １高性能性。比如ＰＬＣ内部电路特有的先 因此，在ＰＬＣ选型阶段主要使用驱动集 扰技术，生产工艺制造的严格性，现代大 团和西门子研发生产的模块化设计的小型模块 Ｉ的集成电路技术应用，输入和输出口的光 化ＰＬＣ系统Ｓ７．２００系列 该系统ＣＰｕ共５种， ５４・电子技术与软件工程Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ３．１．１调速系统的设定及要求 在各类工程船舶中应用的大功率直流电 机系统，作为工程船舶工程作业动力的核心， 具有可靠性高、性能优良等优势。大功率直流 电机属于强电和弱电控制的结合系统，其中强 电部分主要以控制信号为依据进行电动机转速 的调节，按照不同作业现场需要，对钻机、铰 刀等机械负载进行拖动等控制。而弱电部分需 要对系统工作时的电机温度、转速、晶闸管温 度、电枢电流等信号进行检测，并以此为依据 进行控制信号的发出 调速系统的设定方面因为ＰＬＣ控制技术 融入大功率直流电机调速系统的设计并没有限 定在某个类型的工程船舶或者某种类型的电力 拖动设备中，因此仅仅从宏观层面进行分析时， 要求调速系统的控制系统速度必须反映灵敏， 可满足断续、连续工作机制的要求，具有防爆、 轻载高速等方面的良好性能，而制动方面必须 要可靠、快速，转速调节方面可选择Ｄ＝５ｆ一 般范围为Ｄ＝４一ｌ０１。 ３．１．２直流电动机的设定及要求 按照系统应用需要，在直流电动机选择方 面，考虑到直流电动机的安装空间尺寸容易受 限，在船舶工况的下，电动机和控制结构 均需要进行紧凑型设计。直流电动机在运行时， 因动力装置和负载所出现的突变而导致的震动 有可能给电动机带来极大的震动或冲击，因此 电动机零部件的机械强度和连接性必须强。考 虑到在应用中直流电动机容易受到温度、污泥、 潮湿、盐雾等方面的侵袭，因此其绝缘规格和 绝缘材料的选择不仅需要考虑到以上各方面因 素，还需要考虑到直流电动机经常制动、过载、 启动和在磁场消弱条件下运行时的换向要求。 ３．２直流电动机调速系统模型的构建 在ＰＬＣ控制技术融入的要求下，大功率 直流电机调速系统需要将测速发电机、大功率 直流电动机、晶闸管风机、电动机风机、晶闸 管控制模块、ＰＬＣ控制模块和一些小型执行继 电器、直流电压隔离器、电流互感器、大功率 接触器等有效组合起来。 在系统设计阶段，关于设计所覆盖的各部 分机器及系统的要求，该系统框架的主电源三 相交流需要设定为６６０Ｖ，９８５Ａ和５０ＨＺ，而辅 助电源的三相交流数值需要设定为６６０Ｖ，５０Ａ
