一種基于LabVIEW的電閉環數控多伺服控制系統技術方案

一種基于LabVIEW的電閉環數控多伺服控制系統，采用基于狀態機的模塊化設計，它主要由數據測量、數據加工、數據存儲、參數控制和參數管理5個部分組成。該控制系統通過采用西門子S120變頻單元，采用整流與逆變分開，所有逆變模塊通過共用直流母線方式連接在整流單元上，中央CPU總體控制電能的分配和反饋循環利用，從而大大節約了電能，對于長時間的數控機床加工相當有意義。

An electric closed loop CNC multi servo control system based on LabVIEW

An electric loop NC LabVIEW servo control system based on modular design based on state machine, which is mainly composed of data measurement, data processing, data storage, parameter control and parameter management of 5 parts. The control system through the use of SIEMENS S120 converter, the rectifier and inverter separately, all inverter module is connected to the rectifier unit through a common DC bus, the central CPU overall control of the distribution of electric energy feedback and recycling, thus greatly saves energy, is meaningful for long time processing in NC machine tool.

【技術實現步驟摘要】
一種基于LabVIEW的電閉環數控多伺服控制系統所屬
本專利技術涉及一種基于LabVIEW的電閉環數控多伺服控制系統，適用于機械領域。
技術介紹
伺服系統是數控機床的組成之一。復雜數控伺服系統的實際使用情況非常復雜，如起步、怠速停車、低速或高速、加速、減速、過載和反轉等，從而使得機床的驅動力和車速在很大的范圍內變化。但由于其本身結構復雜、工作環境惡劣等原因，數控機床的多伺服系統容易受到損害和出現故障。隨著制造業的高速發展，高性能的多伺服數控加工機床使用越來越多，同時對多伺服系統控制要求也越來越高。隨著數控機床的日益普及，日常使用中伺服控制系統的故障給人們帶來的影響也越來越大。因此復雜數控機床伺服控制系統的設計也變得尤為重要，尤其是對于多伺服系統的電能利用具有高的要求。
技術實現思路
本專利技術提出了一種基于LabVIEW的電閉環數控多伺服控制系統，通過采用西門子S120變頻單元，采用整流與逆變分開，所有逆變模塊通過共用直流母線方式連接在整流單元上，中央CPU總體控制電能的分配和反饋循環利用，從而大大節約了電能，對于長時間的數控機床加工相當有意義。本專利技術所采用的技術方案是：所述多伺服系統電氣控制中，5120變頻驅動系統通過自身特有的高速通信協議DRIVE-CLIQ將整流單元以及逆變單元連接到中央控制SU320-CPU中，中控CPU可以控制直流母線電壓，以及能將處于發電機模式產生的電能反饋到電網上供給直流母線其他電動機模式的逆變模塊的利用，從而大幅節約整體系統的電能，逆變單元能控制所輸出電機的轉速和轉矩。同時5120中控CPU通過Profibus網絡可與57-300PLC進行高速外界數據交換，進行全閉環的控制。所述5120變頻系統，在大功率試驗時對周邊其他控制系統具有比較大的影響，尤其是其產生的高次諧波的作用，因此在進行實際操前必須對其進行組態測試和仿真分析，選擇電纜、濾波器和電抗器，以使系統正常穩定可靠地運行。利用西門子SIZER軟件可方便實現對5120系統進行組態和仿真分析整個系統。所述整個軟件系統采用基于狀態機的模塊化設計，它主要由數據測量、數據加工、數據存儲、參數控制和參數管理5個部分組成。測量部分主要是完成電機的轉速、輸入扭矩、機床的機械效率、變速器內潤滑油溫度等與控制有關的參數測量。加工是測控系統必不可少的功能，它可以將各個表面上看起來互不相干、獨立測量到的參數系統地組合起來，變成相互之間有影響、有關聯的數據鏈，從而形成一個相對完整有機數據系統，對系統性能進行總體評價。存儲是將實驗數據存取到計算機硬盤上以及進行相應的顯示和轉換。控制主要是實現電機的轉速和轉矩以及溫控儀表的PID參數調節和設置。管理是實現用戶權限和數據庫的建立，便于日后歷史數據的查詢和歸類等。本專利技術的有益效果是：該控制系統通過采用西門子S120變頻單元，采用整流與逆變分開，所有逆變模塊通過共用直流母線方式連接在整流單元上，中央CPU總體控制電能的分配和反饋循環利用，從而大大節約了電能，對于長時間的數控機床加工相當有意義。附圖說明圖1是本專利技術的電氣控制系統原理圖。圖2是本專利技術的連續PID控制原理圖。圖3是本專利技術的軟件系統構架圖。具體實施方式如圖1，多伺服系統電氣控制中，5120變頻驅動系統通過自身特有的高速通信協議DRIVE-CLIQ將整流單元以及逆變單元連接到中央控制SU320-CPU中，中控CPU可以控制直流母線電壓，以及能將處于發電機模式產生的電能反饋到電網上供給直流母線其他電動機模式的逆變模塊的利用，從而大幅節約整體系統的電能，逆變單兀能控制所輸出電機的轉速和轉矩。同時5120中控CPU通過Profibus網絡可與57-300PLC進行高速外界數據交換，進行全閉環的控制。5120變頻系統，在大功率試驗時對周邊其他控制系統具有比較大的影響，尤其是其產生的高次諧波的作用，因此在進行實際操前必須對其進行組態測試和仿真分析，選擇電纜、濾波器和電抗器，以使系統正常穩定可靠地運行。利用西門子SIZER軟件可方便實現對5120系統進行組態和仿真分析整個系統。如圖2，S7-300是德國西門子公司生產的可編程序控制器(PLC)系列產品，因其具有模塊化結構、易于實現分布式的配置以及性價比高、電磁兼容性強、抗震動沖擊性能好的優點，使其在廣泛的工業控制領域中，成為一種既經濟又切合實際的解決方案。由于其自身有強大的FB41連續模擬控制PID控制功能塊，可用來實現將控制器用作PID固定設定值控制器、或者在多回路控制中用做級聯、混合貨比率控制器。它可以在手動模式和自動模式之間切換。在手動模式下，可調節變量被修正到手動選擇的數值。積分器(INT)內部被設置成LMN-LMN_P-DISV，而微分單元(DIF)被設置成0，這些都是自動在內部進行匹配的。這樣，切換到自動模式就不會導致調節值的突然變化。如圖3，整個軟件系統采用基于狀態機的模塊化設計，它主要由數據測量、數據加工、數據存儲、參數控制和參數管理5個部分組成。測量部分主要是完成電機的轉速、輸入扭矩、機床的機械效率、變速器內潤滑油溫度等與控制有關的參數測量。加工是測控系統必不可少的功能，它可以將各個表面上看起來互不相干、獨立測量到的參數系統地組合起來，變成相互之間有影響、有關聯的數據鏈，從而形成一個相對完整有機數據系統，對系統性能進行總體評價。存儲是將實驗數據存取到計算機硬盤上以及進行相應的顯示和轉換。控制主要是實現電機的轉速和轉矩以及溫控儀表的PID參數調節和設置。管理是實現用戶權限和數據庫的建立，便于日后歷史數據的查詢和歸類等。整個軟件系統中，其最重要的就是上位機LabVIEW與下位機57-300PLC和富十PXR9通信程序的編寫，它直接關系到上位機和下位機系統是否能夠進行數據交換、下位機的信號能否上傳以及上位機的指令能否下達到下位機中。對于57-300PLC以及PXR-9溫控通信儀表，都采用MODBUSRTU的通信方式與上位機LabVIEW進行通信，其中最重要的就是十六進制譯碼程序。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于LabVIEW的電閉環數控多伺服控制系統，其特征是：所述多伺服系統電氣控制中，5120變頻驅動系統通過自身特有的高速通信協議DRIVE?CLIQ將整流單元以及逆變單元連接到中央控制SU320?CPU中，中控CPU可以控制直流母線電壓，以及能將處于發電機模式產生的電能反饋到電網上供給直流母線其他電動機模式的逆變模塊的利用，從而大幅節約整體系統的電能，逆變單元能控制所輸出電機的轉速和轉矩。

【技術特征摘要】
1.一種基于LabVIEW的電閉環數控多伺服控制系統，其特征是：所述多伺服系統電氣控制中，5120變頻驅動系統通過自身特有的高速通信協議DRIVE-CLIQ將整流單元以及逆變單元連接到中央控制SU320-CPU中，中控CPU可以控制直流母線電壓，以及能將處于發電機模式產生的電能反饋到電網上供給直流母線其他電動機模式的逆變模塊的利用，從而大幅節約整體系統的電能，逆變單元能控制所輸出電機的轉速和轉矩。2.根據權利要求1所述的一種基于LabVIEW的電閉環數控多伺服控制系統，其特征是：所述5120變頻系統，在大功率試驗時對周邊其他控制系...

【專利技術屬性】
技術研發人員：申久祝，
申請(專利權)人：申久祝，
類型：發明
國別省市：遼寧,21