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磁滞测功机负载特性
发布时间:2020-11-19 22:46    文章作者:凯博国际

  磁滞测功机负载特性_信息与通信_工程科技_专业资料。维普资讯 利 用 P C控 制 磁 滞 测 功 机 实现 负 载特 性 模 拟 C 电 气传 动 2 0 0 7年 第 3 7卷 第 3期 利

  维普资讯 利 用 P C控 制 磁 滞 测 功 机 实现 负 载特 性 模 拟 C 电 气传 动 2 0 0 7年 第 3 7卷 第 3期 利 用 P C控 制 磁 滞测 功 机 实 现 C 负 载 特 性 模 拟 张承 慧 崔胜 国 杜 春 水 冯海 J I 山 东大 学 摘 要 : 实 验 室 中很 难 获得 工业 现 场 的 负 载 特 性 , 功 机 的 出 现 使 该 情 况 有 所 改 善 。但 受 其 配 套 软 件 功 在 测 能 的 限 制 , 多 的 负载 特性 难 以 用 测 功 机 直 接 模 拟 。针 对 这 一 问 题 , 出 了 利 用 可 编 程 计 算 机 控 制 器 ( C 很 提 P C) 控 制 磁 滞 测 功 机 实 现 串 行 通 信 加 载 的方 法 , 设计 了 一 新 型 负 载 特 性 模 拟 实 验 系统 。在 此 基 础 上 , 并 对恒 转 矩 、 风 机 泵 类 和 恒 功 率 3类 典 型 负 载 特 性 及 三 角 波 负 载 特 性 进 行 了模 拟 , 用 B tmainSu i 程软 件 利 &R Auo t tdo编 o 的T C RA E在 线 监 视 功 能 得 到 了相 应 的 实验 曲线 。 实 验 结 果 表 明 , 用 P C控 制 磁 滞 测 功 机 有 效 地 实 现 了 利 C 对负载特性的模拟 , 法简便 , 于实现且精度较高 , 实验室中准确获得多种负载特性有较好的指导作用 。 方 易 对 关键词 : 帧驱 动器 可 编程 计 算 机控 制 器 磁 滞 测 功 机 串 行 通 信 负 载 特 性 I p e e ft a a a trs i i m l m nto he Lo d Ch r c e itc Usng Hyse e i t r ssAbs r in o pto Dy a o e e s Co t o ld b o r m m a eCo pu e n r le n m m t r n r le y Pr g a bl m t rCo t o l r Zh n a g Che ghu CuiShe gu Du Chun h Fe a c a n i ng o s ui ng H ihu n Ab ta t IS d fiu tt b an t e a t a e a i ro o d in u t il i l su d r t e lb r t r o d — s r c : ti if l O o t i h c u lb h vo fla n i d s ra ed n e h a o a o y c n i c f to . T h c r n e ofhy t r ss b or i na ins e oc ur e c s e e ia s pton dy mom e e s(H A D ) c ng s h f e e tone st to a tr ha e t e a or m n i d iua in l t Bu on t ane t fi ofw a e, i a e tsm ult e t i o d c r c e itc , A i e t o. t c s r i d by is a fx s t r t c n tbe us dO i a e c r an l a ha a t rs is m d a t s pr l m 。a m e ho e i l om m un c to o di n hi ob e t d ofs rac ia i n l a ng o H ADwhih ic c s ontole b r ld y PCC (p o a m a e r gr m bl c m put rc o e ontole ) waspr o e r lr op s d,a d ve x rme a y t m s de i e n ano le pe i nt ls s e wa sgn d, O n t ssoft s e e — heba i hi xp r i e a yse , f urki y c ll d ha a t rsis w e e sm ult d. TR ACE heon i o t i u — m nt ls tm o ndsoft piaoa c r c e itc r i ae t lne m niorng f nc t n i h i n t e B& R Au o t n s u i o t r s u e O a q ie t e c r e p n ig e p r n a u v s Th o t ma i t d o s fwa e wa s d t c u r h o r s o d n x e i o me t l r e . c e e e i e a e ls s w ha he p o s d m e h fe tv lm p e e s t i ulto he l d c a a — xp rm nt lr sut ho t tt r po e t od e fc i e y i lm nt he sm a in oft oa h r c t rs is,w h c s sm pl nd a c a e t e ie,a d s un od t i e t c ie e toft oa h a — e itc ih i i ea c ur t O r al z n o dsgo O gu d hea qu r m n he l d c ar c t rs is u de h a or t y c dii ns e itc n r t e l b a or on to . K e wo d fame drv pr gr m m a e c pu e o r l r ( y r s:r ie o a bl om t r c ntole PCC) ( A D) s ra omm u c ton la h a t rs i H e ilc nia i o d c ar c e itc hyser ss a or i na t e i bs pton dy mom e e s t r 1 引 言 工 业 现 场 的 生 产 机 械 种 类 繁 多 , 能 和 工 艺 性 上 都 是不合 算 的 。磁 滞测 功机 的 出现使 此情况 有 所 改善 。但 目前 国 内流行 的磁滞 测功 机 尚存在 配 套 软 件 加 载 功 能 有 限 、 一 , 些 加 载 功 能 不 健 单 某 全 , 动操作 可控 性 差 等 问题 。因此 造 成 很 多 负 手 载 特性 还不 能模 拟 , 不符 合要 求 , 如 不能实 现 或 譬 负 载特性 按 照特定 曲线变化 。 要 求各 异 , 而负 载 特 性 是 非 常复 杂 的 。比较 典 因 型 的负 载特性 有 3类 : 恒转 矩 负载特性 、 风机泵 类 负 载特性 和 恒 功 率 负载 特性 。必 须 指 出 , 际 生 实 产 机械 的负 载特性 可 能是 以上 几种 负载 特性 的综 针 对这 一 问题 , 文 在 分析 磁 滞 测 功 机 通 信 本 协 议 以及 P C帧驱 动器 原理 的基础 上 , 计 了一 C 设 新 型 负载特 性模 拟实 验系 统 , 利 用 B 并 &R Auo t— mainB s 语 言 编 程 实 现 了 磁 滞 测 功 机 的 串 行 t ai o c 合 。在 很多 情况 下 , 实验 室 中是 很 难获 得 上 述 在 负载 特性 的 , 购买 相 关 的生 产 机 械并 配置 相 应 若 的负 载 , 则需 要 花 费 大量 的财 力 、 力 , 物 且使 用 完 后 一 般 处 于 闲置 状 态 , 论 从 经 济 上 还 是 从 场 地 无 通 信加 载 。实验结 果表 明 , 用 P C控制 磁滞 测 利 C 49 维普资讯 电 气 传动 2 0 0 7年 第 3 7卷 第 3期 利 用 P C控 制 磁 滞 测功 机 实现 负栽特 性模 拟 C 功 机有效 地实 现 了对多 种负 载特性 的模 拟 。本 文 工 作 对 实 验 室 中准 确 获 得 多 种 负 载 特 性 有 较 好 的 指 导作用 。 集 中起 来 , 用户 不必 知道接 口的细节 , 可 以方 便 就 地 通 过帧驱 动器 命 令 直 接传 输 读 写 数 据 。 同时 , 帧驱 动器支 持 R - 3 、 S 4 2 RS 4 5 C S 2 2 R 一 2 、 一 8 、 AN等 接 口, 因此 软件 中只要稍 作改 动 , 可支 持不 同 的 便 接 口进行数 据 通信 , 有 可扩 展 性 和 广 泛 的应 用 具 前景 。它包 含 的命令 函数 如下 : F M R _ 2 KZ Q一Ⅱ 型 磁 滞 测 功 机 及 通 信 协 议 简 介 磁 滞测 功机 测试 系统 由磁 滞 测 功机 、 功机 测 x p n 初 始 化 接 口, 帧驱 动 器分 配 缓 存 区 , 装 相 关 oe : 为 安 控 制器 、 输入 电量 表组 成 。它 可 以作 为 被试 电机 的负 载 , 直接 测量 出 电机 在 各 种负 载 状 态 下 电机 的 电压 、 电流 、 输入 功率 及输 出转 矩 、 速等 , 转 然后 的 中 断处 理 程 序 。 F M R F M R F M R F M R FRM FRM FRM _ ra : 数 据 读 入 读 缓 存 区 。 ed 把 ru : 放 读 缓 存 区 。 b f释 — _ gu: b f 申请 写 缓 存 区 。 wr e 将 数 据 写 入 写 缓 存 区 。 i: t rb f释 放 写 缓 存 区 。 ou: c s : 口通 信 结 束 。 l e接 o cr : 口控 制 。 tl接 根据 公式计 算 出输 出功 率及 效 率 , 给实 验 室 中需 要 负 载的 实验带来 了便 利 。 KZ Ⅱ型磁滞 测 功机 控 制器 向用 户 提供 了 Q一 一 — — — — 个 R -3 S 2 2接 口, 集成 测 试 系 统 带来 了便 利 为 条件 , 串 口通信 协议 简要介 绍 如下 : 其 1 激 活 通 信 。发 送 字 符 串 “ T 。 测 功 机 ) GZ X” 在 未 激 活 通 信 之 前 每 隔 1 0ms 出 一 个 1 0 发 6进 制 4 硬 件 设 计 负载特性模 拟 实验 系统 的 硬件 设计 及 组成 见 图1 。主控制 器 采 用 贝加 莱 公 司 的可 编 程计 算 机 控 制 器 B C 0 5 它 的软 硬 件 均 采 用 模 块 化 &R P C 2 0 , 数据 “ F” P C 接 到 这 个 字 节 后 立 即 回送 “ — F ,C GZ T , X” 便可 以激 活通信 , 活通信 之后 测 功机 就 不 激 再 自动 发 送 “ F 了 ; F ” 设计 , 具有 响应速度快 , 实时性好 等特 点 , 主要 应用 于 复杂程 度 较 高 的控 制 对 象 和 过程 控 制 系统 中。 P C 20 C 0 5的配置 采用 1 2槽 的底板 3 P 5 . 1 电 B 114 、 源 模 块 P 7 4 C U 模 块 C 2 0 并 行 处 理 器 模 块 S 9 、P P6、 I 6 1模 拟 量 输 入 模 块 AI5 、 数 模 块 N 10 F 7、 30 计 C 5 2 验 证激 活 。发 送字 符 串“ QI” ) KZ I 。若 返 回 字符 串“ QI C” 则 表 明 通 信 已 激 活 , 正 常 KZ I Z , 可 通信; 3 设 置 测 功 机 量 程 。 不 同 的 量 程 需 发 送 一 个 ) 等 。I6 1 供 了一 个 R 一 3 F7 提 S 2 2接 口和一 个 C AN 接 口, 别 用 于 控 制 磁 滞 测 功 机 和 伺 服 控 制 器 ; 分 不同的 1 6进 制数来 设置 , 发送 后若立 即返 回 8个 字 节 , 设 置 量 程 成 功 。例 如 , 置 5N ? 的 量 则 设 m 程 须发送 0 8 ; x 6 4 加 载 。 测 功 机 数 字 加 载 的 格 式 为 ) NC 5 1 0提供 两路光 电编码器输入 , 可接 电机 的转速 反 馈 信 号 。 伺 服 控 制 器 采 用 贝 加 莱 公 司 的 AC — O P 14 . 0 2 功 率 为 2k 。测 功 机 测 试 系 统 采 oS 0 5 0 - , w 用 光 中电 器 有 限公 司 的磁 滞 测 功 机 Z 0 B及 其 C 5K I B l B 。 2 l B l 加 载 值 ( 值 ) 围 0 0 , 成 高 、 各 T 范 ~40 0 分 低 6位 。 控 制器 K Q I, 滞测 功机 后 部有 一 个转 矩 模 拟 Z —I磁 量输 出接 口, 用来 输 出测 功 机 加 载 实 际 负 载 的 大 小 , 模 拟 量 经 AI5 模 块 采 样 后 进 入 P C 测 速 此 30 C 。 B 一“ ” 识 别码字 符 , 。 T , 每次 往 测 功机 发送 的 时候都 为“ 。B 一T值 的高 6 。B 一T值 的 T” 位 低 6位 。 3 PCC 帧 驱 动 器 帧 驱 动 器 是 贝加 莱 公 司 为 实 现 与 第 三 方 设 备 之 间进行 通信 而设 计 的软 件 工具 箱 , 利用 它 编 写 P C与磁滞 测功机 的 R - 3 C S 2 2串行 通信 程 序 比传 统 的通信 编程 方法要 容易 得多 。 传统 的数 据通信 , 对数 据 进行读 写操 作 , 用户 必 须对接 口的细 节 了解 很 清 楚 , 能 通 过 编程 实 才 现对 接 口各 管脚 的操作 。而 帧驱 动器将 这些 操作 50 图 1 系统 总 体 框 图 维普资讯 利 用 P C控 制磁 滞 测 功 机 实现 负载 特 性 模 拟 C 电 气 传 动 2 0 0 7年 第 3 7卷 第 3期 采用 每 转 60个 脉 冲 的增 量 式 光 电 编 码 器 , 0 经 NC 5 计 数 后 进 人 P C。 10 C 以下是 通信 任务 的 主要框 架程序 , 用 B 采 &R Auo t nB sc 言 实 现 。 tmai ai 语 o 5 通 信 程 序 设 计 整 个程 序使 用 3 任务 模 块来 完成 负载模 拟 个 实 验 系统 中磁滞 测 功 机 的 通信 控 制 加 载 : 样 及 采 滤 波 、 载数 据 的获 得 以 及通 信 。这里 只介 绍 通 加 1 初 始 化 接 口。P 、 和 测 功机 通 信 之前 , ) ( C在 必 须初始化使用 到的接 口, 置接 口操作 所需 要 的 设 各 种 参 数 。这 样 在 程 序 初 始 化 部 分 需 要 使 用 F M-oe R x pn函 数 来 初 始 化 接 E , 中 , E 参 数 l 其 接l mo e d 设置 为 : S 2 2接 口, R 一3 波特 率 9 0 / , 0b s 一个 6 偶 校验位 , 8个数据位 , 个停止位 。程序 如下 : 1 ; 信 任务 , 工 作 在标 准 任务 层 TC#4 扫 描 周 期 它 , 为 1 , 保实 时快 速地 与 测功 机 通信 , 编 程 0ms确 其 思 路可 表 示 为 如 下 5步 : 1步 , C 读 取 读 缓 第 P C 冲 区的 内容 , 如若 为 1 6进 制 数 据“ F , 明线 路 F ”说 连 接正 常 , 人 下 一 步 , 则检 查 连 接 线 进 否 第 步 ,C P C发送 字 符 串 “ TX 以激 活测 功 机 的 通 GZ ” 信 功 能 ; 3步 , C 第 P C发 送 字 符 串 “ Z I K QI”以 验 证 激 活 , 若 测 功 机 返 回 字 符 串 “ Q I C” 说 如 KZ IZ , 明通信 功 能 已经 被 激 活 , 则 返 回 第 2步 ; 4 否 第 步, 发送 1 6进制 数 据 “ 6 来设 置测 功 机 的量 程 , 8” 如若 测功机 返 回 8个 字节 , 则量 程设 置 完毕 , 否则 重 新 发送“ 6 ; 5步 , 加 载值 改 变 时 , 8” 第 当 向测 功 设 置 最 大 字符 间 隔 时 间 m y on g i l = 2 c f .d e i ;设 置 接 口 地 址 字符 串 d vc 一 “ S2 I ” e ie S . F1 ;设 置 接 口 初 始 化参 数 字符 串 mo e “ 2 2, 0 E, 1 d = RS 3 9 6 0, 8, ” ;接 口初 始 化 FRM — o e 1 x p n( ,a r d v c ),a r mo e ,a r c nf d ( e ie d ( d ) d(o i g),s a t— t s d nt u ,i e ) 2 发送 和 接 收数 据 。在 初 始 化 接 口后 , 户 ) 用 就 可 以 向测 功 机 发 送 和 接 收 测 功 机 的返 回数 据 了 。 发 送 数 据 的 基 本 过 程 是 : 先 P C 利 用 帧 驱 首 C 机发 送加 载数 据 值 。所 有 的操 作 都 在 P C这 一 C 侧 完成 , 序控制 流程 图如 图 2所示 。 程 动 器 申请 一 个缓 存 区 , 后 将 要 发送 的数 据 写 入 然 申请 得 到 的缓 存 区 中 , 令 帧 驱 动 器发 送 数 据 。 命 程 序 如下 : ;申 请 发 送 缓 存 区 , t uL g指 明 发 送 缓 存 区 的长 度 OuB f n FRM g u ( ,i e t s a u ,a r( b f 1 d n ,g t t s d Ou Bu ) t f ,Ou Bu Ln t f g) — I( sa u 一 一 O t e fg tt s )h n ;将 数 据 写 入 发送 缓 存 区 , n指 明 要 发 送 的 数 据 长 度 l e m e py Out f d Out t ),l n) mc ( Bu ,a r( Da a e ; 要求 帧 驱动 器 传 输 数 据 , OuB f GZ X” 为 当 t u 为“ T 时 ;激 活 测 功 机 的 通 信 功 能 , 余 同理 其 FRM wr t ( i 1,ie t d e d n ,a r( Ou Bu ),ln,ws a us t f e tt ) — I( tt s > O t e f ws a u < )h n ;释 放 发送 缓存 区 FRM e df n i e df n i — r b f 1 d nt d 0ut f ,l n,Ro t t s o u ( ,i e ,a r( Bu ) e sa u ) 接 收数 据 的 过程 与 发 送 数 据 的 过 程 基 本 相 反 , 基本 过 程 是 : C 命 令 帧 驱 动 器 从 接 收 端 其 P C 口读一 帧数 据 , 把它 存人 一个缓 存 区 中 , 并 将数 据 从 缓存 区 中拷 贝到 工作 区 中 , 释放 缓 存 区 。程 序 如下 : ;接 收数 据 ,n uL g指 明缓 冲 区 的 数 据 长 度 IB f n FR M — r a ( i e t s a u ,a r( n f e d 1t d n ,r t t s d 1 Bu ),l Bu Ln n f g) i( s a u : 一 0、 he f rt ts t n ; 接 收 数据 存 人工 作 区 , B f r “ F 时则 线 路 将 当 uf 为 F ” e ;连接 正 常 , 余 同理 。IB f n =8时 , 置 量 程 完 毕 其 n uL g 设 me p ( d B fe[ 3 , d IB f,IB fn ) mcy a r( ufr0 ) a r(n u) n uL g 图 2 数 据 通 信 任 务 流 程 图 ; 放 读 缓 存 区 释 F M R — r u( b f 1,i e t d I Bu ),I Bu Ln d n ,a r( n f n f g,r s a u ) b t t s 5】 维普资讯 电 气传 动 2 0 0 7年 第 3 卷 第 3期 7 利 用 P C 控 制 磁 滞 测 功 机 实现 负载 特 性 模 拟 C 在 实验 室 中可 能 还 需 要 一 些 特 殊 的 负 载 特 6 实验 结 果 本文 的 负载特性 模 拟实验 系统 首先 模拟 了常 用 的恒转 矩 、 风机 泵类 和恒 功 率 3类 典 型 负载 特 性 , 用 B&R Au o t n S u i 利 tmai t do编 程 软 件 的 o TR E在 线监 视功 能 得 到 的 实验 结 果 如 图 3 AC ~ 图 5所 示 。 性 , 文献 [ ] 用时 变 ( 如 4使 三角波 ) 载来 验证感 应 负 电机 的一种 最小 损耗 控制 算法 的有 效性 。利 用本 文提 出 的加 载方 法 , 以较 容 易 地 实 现 这 种 负载 可 特 性 。实验 结 果 如 图 6所 示 。图 6中 , 矩 反 馈 转 曲线 与转矩 设定 曲线 几 乎 完 全 重合 , 说 明新 加 这 载方 法精度 高 , 动态 响应快 。 目 目 掷 掷 0 图 3 恒 转 矩 负 载 曲 线 三 角 渡 加 载 曲线 值得 指 出的是 KZ I型 磁滞 测 功 机不 能 直 Q—1 T 善 制 掷 目 接模 拟 风机泵 类 负 载特 性 、 功率 负 载 特 性 及 三 恒 角 波负 载特 性 。总 之 , 文 的 加 载方 法 改 善 了在 本 转速 急 剧改 变时磁 滞测 功机 恒转 矩加 载转 矩 波动 较大 的问题 , 同时 完 全 可 以 模 拟 风机 泵 类 负 载 特 性及 恒 功率 负载特 性等 典型 负载 特性 。对 于其 它 类 型负 载特性 的模 拟 , 本方 法也 是 十分有 效 的 。 掷 s 图 4 实 际风 机 泵 类 负 载 曲线 结 束语 善 七 目 制 掷 掷 本文 利用磁滞测 功机的 串行通 信功能 、 C P C的 帧驱 动器技术 以及 B uo t nB s 编 程语 &R A tma o ai i c 言, 实现 了磁滞测 功机 的串行 通信加 载 。在 负载特 性 模 拟 实 验 系 统 中的 实 验 结 果 表 明 : 方 法 有 效 地 该 Us 图 5 恒 功 率 负 载 曲线 实现 了 P C与测功 机 的 串行 通 信 , 可 以方 便 且 C 并 精 确地模拟 多 种负载 特 性 。这 为在 实 验 室 中开 展 电 力 拖 动 科 学 研 究 提 供 了非 常 有 效 的 方 法 。 参 考 文 献 1 齐 蓉 . 一代 可 编 程 计 算 机 控 制 器 技 术 . 安 :西 北 工 新 西 业 大 学 出版 社 ,2 0 00 图 3中的 曲线 本文模 拟 的恒转 矩 负载特 为 性 曲线为 磁 滞测 功机 配 套 软 件 提供 的相 同功能 , 两条 实验 曲线 为从第 l 开 始 , 3 3S OS 在 . 的时 间 内 电 机 速 度 由 1 0 / n增 加 到 2 0 0 r mi 0 00 rmi的条件 下测 出来 的 。从 图 3中可 以看 出 , / n 曲 线的恒转 矩 负 载 特性 优 于 曲线 它 表 明新 方 , 法 大 大 改 善 了 磁 滞 测 功 机 的恒 转 矩 加 载 功 能 。 图 2 李 现 勇 . i a C十 十 串 口通 信 技 术 与工 程 实 践 .第 2 Vs l u 版 .北 京 :人 民 邮 电 出版 社 , 0 4 2 0 4中 , 曲线 电机转 速 曲线 , 是 曲线是 风 机泵 类 负载特 性 0 2 . + / 0 0 0 代 表 转 速 ) 500 ( 的设 定 曲线是 风 机 泵 类 负 载 特 性 的 模 拟 曲线中 , 曲线 电机 转速 曲线 , 是 曲线是恒 功率 负载特 性 2 0 n的设 定 曲 线是 恒 功率 负 载特 性 的模拟 曲线中可 以看 出 , 、 该 3 万 军 , 承 慧 . 种 带 操 作 系 统 的 可 编 程 计 算 机 控 制 张 一 器 . 气 传 动 , 0 3 3 ( ) 4 ~ 5 电 2 0 ,4 3 : 7 O 4 Li m S, Na m K. Los — i i ii sm nm sng Contol he e f r Sc m or I du ton ot s I n c i m or . EE Pr c 一 e t . Po e A pp , o . El c r w r l 2 4. 1 00 51:38 5~ 3 97 加载方 法很好 地模 拟 了风机 泵类 负载特 性 和恒功 率负 载特性 , 拟精度 较高 。 模 52 顼丽百丽丽研 修 改 稿 日期 :0 6 1 — 5 20 -0 1


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