江门西门子授权一级代理商电源供应商

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西门子模块代理商6EP4136-3AB00-0AY0

SITOP UPS1600 20 A 不间断 电源 输入：24 V DC 输出：24 V DC/20 A *EX 批准不 可用*

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1引言

近年来电力电子装置的控制技术研究十分活跃，各种现代控制理论，如自适应控制和滑模变结构控制，以及智能控制和高动态性能控制都是研究的热点。这些研究必将把交流调速技术发展到一个新的水平。控制系统的软化对CPU芯片提出了*高的要求，为了实现高性能的交流调速，要进行矢量的坐标变换，磁通矢量的在线计算和适应参数变化而修正磁通模型，以及内部的加速度、速度、位置的重叠外环控制的在线实时调节等，都需要存储多种数据和快速实时处理大量信息。可以预见，随着计算机芯片容量的增加和运算速度的加快，交流调速系统的性能将得到很大的提高。交流伺服技术——交流伺服电机和交流伺服控制系统逐渐成为主导产品。交流伺服驱动技术已经成为工业领域实现自动化的基础技术之一，并将逐渐取代直流伺服系统。

当今科学的快速发展使得各学科之间已没有严格的界线，它们相互影响，相互渗透，从发展的角度来看，把神经网络、模糊控制、滑模变结构控制等现代控制理论用于伺服电机调速技术有着*其重要的意义和广阔的前景，可以认为这将是伺服电机调速技术的发展方向之一。此外，控制领域的其他新技术如现场总线、自适应控制、遗传算法等，也将引入到交流传动领域，给伺服电机调速的控制技术带来重大的影响。

西门子PLC是由*的自动化公司研发的，完全是为了满足工业自动化领域的应用的PLC和组态。伺服系统运用的行业是一个自动化程度非常高的，这些系统都存在可靠性要求高、监控设备和对象多而复杂、实时性要求高等特点。随着现伺服技术和远程控制日益成熟信息化要求的提高，基于现场总线的控制系统将为电力行业自动化系统提供*好的选择。目前制约基于PLC的控制伺服系统在工业应用上的主要问题，主要包括以下几个方面：支持PLC控制伺服系统的智能设备造成初期投资的提高；系统结构如何变化，如何构筑一个基于PLC伺服的控制系统；通讯是否可靠；设备选型的局限性等对于用户的这些疑问等。

2交流伺服的组成及驱动器

2.1交流伺服电机的组成

伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具**电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

交流伺服电动机的结构主要可分为两大部分，即定子部分和转子。其中定子的结构与旋转变压器的定子基本相同，在定子铁心中也安放着空间互成90°电角度的两相绕组，如图1所示。其中L1-L2称为励磁绕组，k1-k2称为控制绕组，所以交流伺服电动机是一种两相的交流电动机。

转子的结构常用的有鼠笼形转子和非磁性杯形转子。鼠笼形转子交流伺服电动机的结构如图2所示，它的转子由转轴、转子铁心和转子绕组等组成。转子铁心是由硅钢片叠成的，每片冲成有齿有槽的形状，如图3所示，然后叠压起来将轴压入轴孔内。铁心的每一槽中放有一根导条，所有导条两端用两个短路环连接，这就构成了转子绕组。

2.2伺服驱动器

控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的**产品。

伺服电机调速系统由伺服驱动器、电动机及其控制系统构成。伺服调速系统通过改变异步电动机定子的供电源频率，从而改变电动机同步转速，其调速特性基本上保持了伺服电动机固有的机械特性硬度高、转差率小的特点，同时具有效率高、调速范围宽、精度高、调速平滑等优点。

伺服驱动系统主要设备是提供变频电源的伺服驱动，伺服驱动器可分成交-直-驱动器和-交变频器两大类，目前国内大都使用交-直-交驱动器。其特点是效率高，调程中没有附加损耗；应用范围广；调速范围大，精度高。

3控制系统设计

3.1系统硬件设计

PLC控制器为系统主控制器；伺服驱动器通过自带的通信模块可以很方便地连接到PLC控制网络上；使用S7-300的编程软件step7设计梯形图程序，并下载到PLC控制器中，实现远程基于S7-300对伺服驱动器控制，进而实现对电机的调速。其中，计算机用于系统的组态、监控和编程，PPI电缆负责PLC控制器与计算机之间的通信，而PLC控制器进行顺序和传动控制，通过伺服驱动器专用线将控制器命令传达给伺服驱动器，同时接受伺服驱动器的状态并实现实时反馈信息。控制程序将速度给定值命令信息以控制字的数据格式传给PLC控制器，实现伺服驱动器的自动控制。图4为伺服电机控制系统框图。

3.2控制电路

PLC为本系统总控制器，本系统用到的PLC通过特制电缆连接伺服驱动器；驱动器再接伺服电机；伺服电机通过伺服驱动器给PLC一个反馈信号，这个反馈信号接PLC的模拟量输入端。这样便于控制*加精准和快速。由用户程序控制PLC的动作，PLC的动作引起欺负驱动器的反应，从而达到控制电机转速的目的。编码器接24V直流电源。伺服驱动器接220V交流电。工业控制计算机通过PPI电缆连接PLC，用户可以通过组态软件观察控制系统工作情况。从而实现远程控制电机调速系统。

3.3系统组成

西门子S7-300系列PLC是模块化结构设计，各单独模块之间可进行广泛组合和扩展。其系统构成。电源模块（PS）、*处理单元模块（CPU）、信号模块（SM）、功能模块（FM）等。它通过PPI网的接口直接与编程器PG、操作员面板OP和其它S7PLC相连。

负载电源模块（PS）：用于将西门子S7—300连接到120/230v交流电源，或24/48/60/110V直流电源。

*处理单元CPU：各种CPU有不同的性能一般根据工业需求自己选择。

信号模块（SM）：用于数字量和模拟量输入/输出。

功能模块（FM）：用于高速计算，定位操作（开环和闭环定位）和闭环控制。

4系统

在WINCC中速度输入值设置一个对话框，可输入4位数值，然后将此对话框中的数据属性设置成对应PLC中的变量数据(如AIW0)。目的是当在对话框中输人数值后，电机就能达到该数值相应速度PLC输出的模拟量是0～10V，对应的数据是0～32000；而伺服电机的输入模拟量是0～l0V。对应的转速是0-6500RPM。由于这些数值都是理论上的，并且*终希望得到的还是输入值对应上转速即可。因此，模拟量作为中间环节仅做参考。需要重点考虑的还是输入值、数据和实际转速。

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2.1交流伺服电机的组成

2.2伺服驱动器

3控制系统设计

3.1系统硬件设计

3.2控制电路

3.3系统组成

*处理单元CPU：各种CPU有不同的性能一般根据工业需求自己选择。

信号模块（SM）：用于数字量和模拟量输入/输出。

功能模块（FM）：用于高速计算，定位操作（开环和闭环定位）和闭环控制。

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