（交通信息工程及控制专业论文）机车交流传动系统试验台微机监控系统的设计.pdf

硕上学位论文 内容摘要 交流传动技术从其诞生之日起就银示出直流传动无法比拟的优 越性。在牵引领域中，采用交流传动，粘着利用率高；可以直接进行 牵引、制动的转换，无需增加有接点电器；与直流传动相比，轴功率 更高，恒功范围更宽，更适合高速、重载铁路运输的需要；在电力 牵引时其功率因数接近于l ，并可将谐波干扰降低到最低限度；采用 异步牵引电动机，可大大减少维修t 作最。这些优点使得牵引动力传 动交流化成为各国牵引传动领域的追求口标。 为了研制和生产符合我国国情和具体运输条件的交流传动机车 和动力车，必须对系统和部件进行比较全面和深入的试验研究。通过 研究性试验、中问试验和验h f 试验来了解系统与部件的运行机理、特 性与外部环境的相q ：关系，通过试验研究来了解系统与部件、部件l = j 部件的相互关系、匹配条件、优化准则，以确定设计及制造的基本要 求。为此，铁道郜在“九五”重投项日建设卜，投入了2 3 0 0 万元巨 资建设机车交流传动系统试验台。篁壹是达重趱亟耳笪圭挂厶! 亟童 达墼丕煎：圭塑跬二亘控整逋筮量盈丝拯堕撞丕筮选盐! 塑鱼童鏊! 遢i 芷这是一个集三轴转向架滚动台、交流牵引电动机、变流器、机 车供电及其负载、微机自动控制检测、i ：业电视隘控系统试验台。 文中介绍的机车变流传动系统试验台微机监控系统( 简称微机监 控系统) 是机车交流传动系统试验台的核心装置，用于进行电力、内 燃机车、动车、地铁车辆、轻轨车辆、城市运输车辆的交流传动系统 硕士学位论文 与部件、即与采用交流传动技术的牵引装各中机车力( 牵引力与制动 力) 的产生与传递过程有关的系统与部件的功能研究试验、优化设计 验证试验、国际和国家标准规定的相关试验的全过程控制。 论文分析和介绍了机车交流传动系统试验台微机临控系统的组 成、基本原理以及过程控制的实现。监控系统综合利用了p l c 和机车 微机箱成熟控制装置，分别完成系统开关逻辑控制和电枢回路的电流 闭环控制，利用一台工控微机进行速度或特性控制，采用d o s 操作系 统，以获得较快的控制刷新速度，用一台微机作人机界面，采用 w i n d o w s 操作系统，使人机界面很友好。采用串行通信的方式整合系 统符合控制系统的发展潮流，从而可以通过合理的设备布置减小布线 ： 作晕，提高系统的可靠性。 关健渊：机车交流传动系统试验台微机监控系统 a b s t 陀c t a cd r i v et e c h 玎o l o ；ys m c el t 印p e a r e dm 血e 、v o r l dh a ss h o w e da d v 锄t a g eo v e rd cd r i v e t e c h n 州o g yt h e 棚1 e r e n c ec o e 衔c l e n ti sh l g h l yu s e dm 缸旮c t l o nn e l dl f a cd r l v ei se m p l o y e d ，鲫d t h ec o n v e r s l o nb e t w e e n 扛a c t l o na n db r a k ec a nb ed l r e c t l vm a d ew l 也o u t 廿l eh e l po fc o n t a c t e l e c 订1 cd e c e sa sc o m p a r c dw i ld c 曲v e ，a c 血v eh a sh l g h e ra a lp o w e ra r l dw l d e rc o f l s t a n t p o w e r 瑚g e ，a 1 1 d1 tm o r es u l t a b 】ef 研h i 曲s p e e d 锄dh e a v y 廿仙1 咖s p o r 瞰1 0 ni th a sap o 、v e r f a c t o ro fn e 8 r1 ，锄dd e c r e a s e st h eh 釉o n i c sm t e r f 爸吲】c et o 出ei o w e s t l e v e lt h ea s y n c h f o n o u s m o t o rn e e d sm u c h1 e s sm a m t e ：n a n c ea l lm e s ea d v a n t a g e sm a k ea cd r i v em 廿w t l o nt ob e 廿l e p u r s u m ga l mo f m a n yc o 岫仃l e s r e s e a r c ht e s tm u s tb em a d ed e e p l ya n da u 出m g sc o n s i d e r e dt 0t h es y s t e ma n dp a n sma r d e rt 0 d e v e l o pa d 删u c e 廿1 ea cd r l v el o c o m o 乜v ea r l dp o w e rh e a dt h a ta r ef i tt om es l t u a n o n 叩d t r a n s p o n a t l o nc o n d i t l o n so fo u rc o 啪扛yt h eo p e r a t l 伽p r m c l p l eo ft h es ”妇na n d1 t sc o m p o s e d p a n s a n dt h er e l a t l o n sb e t w e e l lt l l ec h 盯a c 础1 s n c s 锄do u 恤d ee n v l 蚰e mc a nb ek n o w nb y m e a i l so fr e s e a r c ht e 吐m l d d l ed u r a t i o nt e s t 趾dp r d v m g _ 【e s tt h er e l a t l o n sa n dm a t c hc o n d l t l o n s a 1 1 d0 p t i i i l l z em l e sb c m nt 1 1 es ”t e ma t l dp a r t sa sw e l la sa m o n gp 脚t sc a na l s ob em 记e r s t o o d w l 廿it h eh e l po f r e s e a 托ht e s t ，s ot 1 1 eb a s l cr e q u 胛m 锄to f d e s l 印a n dp m d u c t l o nc a i lb ec o n 氍m c d f o r 她p u r p o s eo f a b o v e ，恤m i i l l s 廿yo f r 丑l l w a yc o n s l d e r e d 吐1 el o c o m o t l v ea c d r l v es y s t e l nt e s t 硕 学位论文 p l a t f 0 h na so n eo f 如k e yc o l l s 虮i c t i o ni t e m s 缸t 1 1 en 矗1 t h5y e a r sp i a l l 锄d 抽v e s l e d2 3 ，0 0 0 ，0 0 0 y u a i 】5f o f 血码e 而t e fi s 出ef e 蹄鲫s i b 】ep 髓衄o ft 1 ek e ) ，g 曲5 l n 枷册i 衄n ，栅dd e s j 印e d ， 1 n s 蛆1 1 e d8 n dc o m m i s s l 彻e dt h et e s ts y s t e m ，ma l nc i r c u l t ，a n ds 1 1 i c o nc o n t r o l l a b l er e c t i 忾e ra sw e l l a s 也em l c r o c o m p u t c rm o n l t o ra n dc o n 廿0 1s y s t mt h et e s tp l a t f 缸m1 n c l u d e s3 一a x l a lb 0 9 1 er o l l m g t e s td e v l c e ，a c 廿a c 乜。玎m o t o lc o n v e r t e l1 0 c o m o t l v ep o w e rs u p p l ya n dn s1 0 a d s ，m l c r o p r o c e s s o r a u t o m a t l cc o n 扛o la 1 1 dm e a s i l r e m e n ta sw e l la sm d u s 扛i a l1 vm o n l t o rs y s t e m t h em l c r o c o m p u t e rm o m t o ra n dc o n t r 0 is y s t 廿no f1 0 c o m o t l v ea cd v es y s t e mt e s tp i a t f ：珊 ( b e f l yc a l l e d 出em l c r o c o m p 讲e rm o n l t o r 卸dc 叩缸_ o ls y s t e m ) m 订o d u c e d1 nt h ep a p e r1 st h ec o r e d e v l c eo fw h o i et e s tp l a t f m nnl su s e df 研w h 0 1 ep r ( ，c e s sc o n t r o lo f 如n c t l o nr e s e a r c ht e s t ， o p t l m l z ed e s l g np r o v m gt e s t a sw e l la sr e l 8 t l v et e s tr e q u l r e dmi n t 锄a t l 叫a 王锄dc o l l 芏衄 s t a n 州sf b r 血ea cd r i v es y s t 嘲a n dp a r bo fe i e c m ca i 】dd l e s e l1 0 c 哪o n v c ，m 咖rv e l l i c l e ， m e n ov e h l c j e ，l l g h t 功l i lv e h l c l ea n dc l t y 咖n s p o n a t l 锄v e h i c l e ，0 rmo 山e rw o r d sf o r 血es y s t e m a n dp a r t sw h l c ha r er e l a t l v et ot h ep r c d u c d o na n d 咖s f e ro f l o c o m o t l v ef b f c e ( 0 r a c t l o na n db r a k e l mt b et m c t l o ne q p i n e mmw h l c ha cd r l v et e c h n o l o g yl su s e d 1 1 】ec o n s t 血1 tp a r t s ，b a s l cp r m c l p l ea r i d 咒a l l z a t l o no fp r o c e s sc o n 仃0 1o fam l c r o c o m p u t c r m o n l t o ra n dc o n 订o ls y s t e mo fl o c o m o t l v ea c 锄v cs y s t e mt e s tp l 利b n l la r ea n a l y z e da 1 1 d i m r o d i l c e dmm i sp a p e rt h em o n i t o ra n dc o n 廿o ls y g 七e mm a k e su s eo fp l ca n dt h ep r o v e d l o c o m o t l v ei 1 c r o c o m p u t c rc o 衄0 1d e v i c e st op 盯f 豳r e s p e c t l v e l yt h es w l t c h1 0 9 i c a lc t r o lo f s y s t e ma 玎dt h ec u “n tc l o s e dl o o pc o n 廿0 1o ft h ea n n a n l r ec l r c u i t ，a n dl te m p i o y sa 1 1m d i l s 仇a l c0 1 1 t r o lm l c m c o m p u t e rt oc a n _ yo u ts p c c do rc h a r a c t e r l s t l c sc o n “训d ( ) so p e r a t m gs y s t e ml su s e d 1 n 吐1 ec o n 仃o ls y s t e mmo r d e rt 0 ( ，b t a mf a s tc o n 廿- 0 lr e f 弛s hr a t eam l c r o c o m p u t e rw 1 也w m d o w s o p 盯a t m gs y s t 锄p r o v l d e sa 丹1 e n d l ym t e r f 如et op e o p l et h e 吼l t sm 也es y s t e a r ec o n n e c t e d t o g e 吐l 盯b y m e a n so fs e l l e sc o m m u n l c a t l o n l s ma c c 幽c e w 曲血ed e v e l o p m e n t t i d eo f c o n 缸u i s y g t e ma sar e “tt h ec a b kd l s 岫b u t l o nw o r kl sr e d u c e db yp r o p e ra r r 阴g e m e n to fd e v l c e sa n d 廿l er e l l a b j j 】t vo f w s t e mj s 珊c r e a s e d k e y w o r d s ：l o c o m o 由e ，a c 骂l e c t r i cd r i ! v es y s t e m ，协t 蹦g ，m i c r 眦o m p t e rc o n t r 0 is y s t e m 硕士学位论文 概述 6 0 年代以来，基于半导体技术的电力电子学和微机技术的迅速发展，使人们重新把 牵引传动的焦点从直流传动转向交流传动。进入7 0 年代，d e 一2 5 0 0 交流传动内燃机车 和e 1 2 0 交流传动电力机车研制的成功，证实了交流传动机车：牵引力犬、粘着利好、 制动性能高、无磨损和少维修、动力学性能优良等一系列优点，使世界铁路装备制造业 和运营部门掀起新一轮的技术创新和产业革命，先是欧洲、继而是北美和洲，交流( 主 要是交直交) 传动的机车和电动车组正在迅速取代原有的相控机车。 交直交牵引传动系统是指：电力机车和电动车组的交一直一交变流器、交流异步电 机、机械传动空心轴装置、轮一轨粘着以及传动闭环控制组成的复杂系统。上述电气一 机械一轮轨粘着偶合系统必须采用c ；j j 环控制，因为简单地提高动轮转矩的尝试都面临着 空转和粘糟振动的威协，另一方面仅凭硬的机械特性只能提高防止空转的能力，并不 能提高平均牵引力，实用的交流牵引传动系统高度依赖于数字闭环控制，因此其开发过 程更离不开大量的试验。试验的内容、方法和试验的设备对系统的研究和开发的过程有 重大影响，因此对交流牵引传动系统的试验问题进行研究有重要的现实意义。 在牵引传动系统研究开发初期，主要使用模型试验。这种方式线路简单，功率比较 小，元件和试验经费比较低，可以进行多方案比较，可以完成对主电路原理和控制系统 的方案研究。模型试验系统的电机功率只有几十个k w ，一般采用可以四象限运行的直 流电机作其陪试负载。然而，由于供试验的系统比较小，就会出现比例效应的影响，经 过模型试验的控制系统并不能解决实际系统的全部问题。 在系统开发的中期，主要采用实物试验台架试验，试验装置分为专用和综合两类。 专用装置指交流电机和直流陪试电机直接或通过牵引齿轮箱空心轴偶合的地面试验 系统，其中的电机和变流器以及牵引齿轮箱、空心轴都可以是实物，没有比例问题的影 响，能够取得较为接近实际的数据。当然，专用试验装置的试验范围受到限制，例如它 无法考虑传动装置和轮轨粘着的影响。相对而言，作为综合台架试验装置的滚动试验台 的试验就要广泛得多，其特点就是能够进行机车和转向架的实物试验，相对运营线路试 验，能够设定苛刻的条件，特别是能孤立每一个条件，从全局上掌握整个系统的性能。 在营业和试验线上进行试验，其特点是线路条件和电网架线条件都是实际的，而且 还能够进行编组，它的重点放在最终的确认上，由于列车行车密度的提高和其它种种原 硕士学位论文 因，要在营业线上进行实车试验已变得越来越困难。此外，在超过机车车辆的正常使刚 范围的苛刻条件下，也不能进行试验。 由此可见，交流牵引传动系统的台架试验方式可以补线路试验之不足，而将其风险 和对铁路运输的影响降至最低限度，可以提高线路试验的有效性和效率。此外滚动试验 台也可以进行动力学试验，带振动功能的试验台尤其擅长= ，悬挂、阻尼参数的优化、粘 一滑控制等动态试验。人们普遍认为_ = j 定置方式，模拟铁路下辆实际线路运行的台架试 验，较之运营线路试验，具有工况易于控制、便于重复、精度好、周期短、效率高等突 出优点，冈此，伴随铁路技术的漫长发展过程，定置试验也有其悠久的历史，近二十年 来，随着铁路高速化和交流牵引传动技术的发展，作为电力牵引传动系统技术研究的高 效中试手段传动系统综合试验台也得到了很快的发展。 用多功能的定置试验台对牵引传动系统进行试验由来以久，4 0 年代以前就有不少蒸 汽机车定置试验台，如1 9 3 5 年在大连建立的机车定置试验台。至少法国、日本从5 0 年 代就开始用试验台对内燃机车进行试验，到7 0 年代大多数铁路发达国家如德国、法国、 日本、英国和美国都建造了可以进行牵引试验的滚动试验台。其中美国普韦布洛试验台 在1 9 8 9 年对a m t r a k 2 0 2 号交流传动机车进行了成功的试验。 8 0 年代在德国慕尼黑建成的滚振试验台，从投入运行以来除了进行了大量的动力学 试验外也进行了十余次交直交传动机车的研究试验。日本国铁分别在8 6 年和9 0 年，对 原来的试验台进行了两次现代化的更新和改造，为了更好地进行牵引试验，加大了试验 台传动电机的功率。意大利a n s a l d o 公司在9 0 年左右也兴建了，配备有各种牵引电源的 机车牵引、制动试验台，其试验能力和设备的功能堪称世界第一。 一方面，人们在多功能的大型试验台中，设置交直交牵引传动系统的试验功能，与 此同时又建立了多个专_ h j 的综合试验台。1 9 8 6 年前后，目本为了加速新型v v v f 机车的 研究开发速度，解决驱动系统的特性和交直交控制系统的匹配问题，建立了包含转向架 驱动系统的等效试验装置，进行了采用模糊粘着控制策略的交流传动系统的试验。1 9 9 3 年e b 杂志第1 2 期刊登了“试验台的三相交流传动技术”的文章，描述了德国人为了 加快电气传动装置的开发和试验并改进质量，在亨尼斯多夫建立的系统试验台的情况。 1 9 9 5 年g e c 、西l 、】子都建有类似的试验系统。 建立大规模试验台是为了减少新型牵引车辆试验的时间和费用，提供尽可能宽的试 验条件，以便机车在上线路试验前，获得最好的性能，使线路试验更加卓有成效并获得 硕士学位论文 更可靠的数据。在新型机车的开发过程中，样机试验的周期和效率是技术经济成败的决 定性因素。 经验表明，对丁一个采用大量先进技术的新型机车的开发，需要原理性试验、设计、 样机制造、中间试验、运营线路试验、工业化和生产等一系列很费时间的过程。一个著 名的咨淘公司调查了7 0 、8 0 年代的欧洲主要项目的案例，估计的开发周期在1 0 到】5 年，其中的4 年用丁 线路试验和由1 厂和用户进行的调整。在市场竞争中，这样的费用 和时间表是不能接受的，特别是商家要求用户在试验线路和配合试验方面所承担的责任。 随着技术的进步、产品标准化程度的增加和制造经验的积累，产品的开发周期和费 用逐渐减少。然而购买者现在要求更快的交货周期如2 年、更高的性能和更严格的可靠 性、可维护性和安全性，更广泛使用革新技术，特别是广泛采用微处理机分布式控制技 术，这些因素使试验和认证变得非常重要和艰难，因此迫切需要保证速度、精度和效率 的基础设施。 机车和动力车是一个复合系统，由物理和功能上相互联系的元件或组件构成，只有 在一个完整的车辆和实际的运行条件下，它们的综合性能才能用试验加以证明，在最终 的线路认证以前，往往对元件和组件进行初步的试验： 元件单独试验采用传统的标准试验条件，包括用正弦电源进行空载、短路和负载试 验，这些试验设备称为传统的试验设备。组件在功能组中进行试验，已经变成交直交牵 引传动系统的常规试验形式，相应的试验设备称为电机驱动专用试验设备。如下例子说 明了不能被专用试验设备检验的一些关键因素： 安装在机车有限空间内的各个子系统之间，有一系列的与距离密切相关的相互作 用。它们包括各个设备和外部连接之间的电磁干扰，在并联和串联电路中，电流和电压 分布的不平衡，采用劈相机辅助回路产生的三相不平衡。由于内部或外部原因引起的瞬 变过程，使电容、电感等储能元件之间存在频繁的能量交换，曾经有过这样的情况，由 于1 0 k w 左右的空压机启动，引起主电路电压电流大幅度振动，结果保护动作，牵引被 迫中断。 这类动态现象对系统的影响取决于滤波器参数，控制系统的设计以及硬件和软件等 很多细节，包括机械元件如电机、传动箱的质量、弹性和阻尼。它们如此复杂，以至于 计算机仿真只能达到一个粗略结果，大多数线路试验用于解决此类问题。从系统工程的 观点，在新型机车的开发过程中，它们是明显的未知因素，另外轮轨偶合、由跳弓引起 的电源变化也是很难考虑的不确定因素。 】0 硕士学位论文 在电机的驱动控制、监视和故障诊断设备中，微处理机的使用越来越多，意味着软 件扮演着相当的重要角色，软件的调试确认是一个复杂的过程，在此需要特别强调的是 确认软件遇到的前所未有的困难，仅仅在实验室条什卜i ，就要动用强人和高花费的模拟 器，而且只有在运输系统宽范围的条件f 完成运用，才能说验证是充分和广泛的。 总之，电机专用驱动试验要把很多问题留给线路试验去解决。这些问题在原型试验 阶段并不能得到解决，它们可能对产品技术和经济的成功带来无可挽回的影响。然而不 幸的情况是：当机车制造完成后，常常发现h j 户的轨道还未铺好，或与制造厂有几千公 里之遥，或由于技术、运行和组织方面的原冈不能使用，这样的情况出现得比你预计的 要多。 即使是运用者可以提供和组织，完成线路试验，但一般只能提供通常的运输条件。 对安全和操作规程的全面注意，长期的试验也伴随着制造者和使用者巨人的费用和人力 资源的消耗。试验条件也不确定，不可能按照要求预先安排和重复，顺便举个例子，假 如试验车辆在电网电压突变时发生故障，它必须修理，因此试验的进度被推迟。 几天以后，当试验车辆处理完故障后，它必须试探性的进行局部试验。很明显，因 为这种试验引发了短路和其它故障而向铁路的运行管理部门发出停电和其它的请求是不 合情理的。 上述和其它的事例可以引导我们得出一个结论：对新型的交直交牵引系统进行试验 取得的平均效果是时间的函数，如果效果要求是1 0 0 ，则试验时间趋向无限。因此从系 统工程的观点来看，对试验的综合范围、时间和费用进行优化是必要的。优化的方法就 是要建立包括电源、试验台、微机监控系统、数据采集四大部分的综合性的台架试验系 统。 本文仅对微机监控系统的组成、基本原理以及过程控制的实现进行分析和介绍。 硕士学住论文 第1 章微机监控系统的系统方案 硕士学位论文 第1 章微机监控系统的系统方案 1 1 微机监控系统综述 本节首先介绍系统的控制对象、系统的组成和部件的功能。 1 1 1 微机系统的控制对象 图】一】是机车交流传动系统试验台机械部分的示意图，可对3 轴转向架进行空转试 验、牵引试验和电气制动试验。特点是1 个滚轮单元采用伞齿轮进行机械同步连接，同 时每个滚轮对由一台直流它励电机拖动，另外电机的减速齿轮箱有2 种传动比，电机2 0 0 0 转，分对应的滚轮周最高速度分别是1 2 0 和3 0 0 k m m 。在牵引和制动试验中，希 望1 台电机的同步和均衡出力。 机车交流传动系统试验台主电路是 试验站主电路的一部分，通过闸刀开关和 两位置开关的转换，可以得到d 个不同试 验工况下的系统等效电路。微机监控系统 应该满足相应的要求，现按工况分别叙述 如下： 图1 1 试验台的传动结构示意图 空转试验由空转整流电源供电，微机系统实现对试验台速度的自动调节： 牵引试验1 转向架拖动负载电机进行电阻制动，调节对象为负载电机的励磁。 牵引试验2 转向架拖动负载电动机，通过直流交流同步机组向电网反馈 电能，调节对象为d 个励磁。 再生试验通过交流同步机直流组向负载电动机供电拖动转向架进行再 生制动，调节对象同样为d 个励磁。 在后1 项试验时，微机系统应与转向架的控制系统密切配合，尽可能使整个试验系 统的运转较为稳定，转速和电枢电流的自动闭环和手动开环调节能够进行平滑转换。 1 1 2 微机监控系统的组成 在组成系统时，我们充分考虑了现场对控制系统的要求，即： 可靠性高，环境适应性强； 采用通用部件，可扩充性好； 系统操作简单，便于维护。 我们采用了面向对象的设计方法，将方案设计划分成个四个相关联的部分：系统的 硕士学位论文 组成与部什功能、系统的操作界面、控制信息流程、构造策略与调试环境的设计。实际 上也是系统设计的四个侧面即：以目标为中心的设计、系统使用功能、信息流的设计、 以实现为中心的i 殳计。系统的构成充分考虑了系统本身的白开发功能，设备布置的特点， 运用了分层次和模块化的设计原则，采川了集中与分布相结合的方式。网此具有良好的 可扩充性，可满足进一步发展的需要。 微机监控系统示意图如图l 一2 所示，它由微机p c l 、可编程控制器p l c 、1 控机 p c 2 、测量微机p c 3 以及分布智能模块7 0 1 8 和7 0 1 3 等构成。p c 】是系统的信息中心， 可以与试验站的上层计算机进行通信。 系统中的p i ，r 实现1 况和过程控制，模拟量调节的起停作为过程的一部分，也接受 可编程控制器的控制；p c 2 完成模拟量的调节控制：p c l 用于人一机操作的界面、p c 3 预留作为扭矩监测。智能模块7 0 18 、7 0 1 3 与用于发电机电流和环境温度的测量。 微机系统按功能分为界面与内核两层。内核分为开关逻辑和模拟量控制两部分。部 件的连接和接口是系统的另一个重要方面，系统中的各个部件或层、级之间优先使用串 行通信。p c l 作主机，p l c 、p c 2 及p c 3 为从机，利用r s 4 2 2 r s 4 8 5 串行通信交换数 据和状态信息。所有部件之间，以及系统与外界都采用了隔离措施，以确保抗干扰性能 和各个部件的安全。 1 1 3 系统操作功能与界面 监控界面为8 0 0 x6 0 0 点彩色显示器，在w i n d o w s 环境下用鼠标操作。考虑计算 机控制的特点，兼顾操作人员的习惯，每个试验工况的操作界面使用了2 个接连的窗体 囤1 2 机车交流传动试验台监控微机系统示意图 硕士学位论文 ( 类似控制台的面板) ，首先是弹出式对话框，其作朋是通知操作者控制系统初始化的 参数和开关选项，并请求确认，当然可以对参数进行修改和重新进行选项，然后按确认 按扭。初始化参数包括电机的最人电流、电压、转速，调节器p 、i 等参数，选项包括试 验台运转方向的选择，电机减速箱传动比的高低等。 按_ 卜确认按扭，p c l 使p l c 和p c 2 选择适当的一况，得到响应后，屏幕显示土画面， 其中操作部件包括：3 个过程控制按扭，调节控制面板，动态参数显示数字表，开关状 态指示灯，一个两线示波器。以及由菜单条可选显示的故障和受限制状态板以及抄表单。 当试验台传动系统以缺省的p 、i 值运行不稳定时，可以使用调节暂停按扭，保持当前的 控制量不变而变成开环运行，对p i 参数不适应的情况下可以借助调节控制面板，进行参 数调试。 调节控制面扳上的下拉菜单有：转速闭环、电流闭环以及对应的p i 调节多种模式叮 选，与之对应编辑框变成转速、加速度：电枢电流、变化率；励磁电流、变化率以及p l 参数的编辑器，动态曲线用示波器进行显示。通过这种方式，尽最大的可能与交流传动 系统的各种动态特性进行配合。 主窗口显示的开关状态以及模拟数据分别来自于p l c 、p c 2 ：开关量用指示灯表示， l o o 一2 0 0 m s 刷新一次；但对于数字表刷新的时间为0 6 1 5 s ，相应数据为此期间的平 均值。通信获得的数据在每个扫描周期存储一组。数据的读出和分析可用o f f l c e 软件。 这将为故障诊断提供便利。同时也用记录按扭对重要的当前参数进行记录。 1 1 4 构造与调试策略 为了满足部件调试运行的需要，我们增强了系统部件的接口功能：可使用钮子开关 构成对p l c 的控制；p c 2 用键盘输入字符对速度调节器的并行操作。增强接口功能的另 一个好处是：系统内核部分可以不依赖_ 丁二p c i 而独立调试和工作。由p l c 上方的钮子开 关通过p l c 实现开关控制；p c 2 面板上的数字和字母键实现模拟量控制，同时转速及相 关信息显示在p c 2 的屏幕上。 电枢电流的闭环控制采用成熟的技术，由工控机p c 2 实现，采用现成的控制插件； 开关控制的控制逻辑全部由p l c 完成。因此控制系统研制无需新作关键的硬件，只需要 根据实际情况进行接线和精心编程，这样微机控制系统的可靠性就有了保证。 在软件编制方面，p c l 采j _ jd e l p h i3 o 语言在w i n d o w s 下进行编程：由1 二p c 2 采用了多级中断，其软件采用t u r b oc 3o 进行编制，在d o s 下运行可以提高实时响应 速度；p l c 的编程采用m e d o c 通用软件包。总之开发系统软件是可能和可行的，只是 需要相应的时间和调试运行环境。 p c 2 的软件按试验1 ：况分成4 个独立的文件进行编制，可以降低软件编制和系统调 试的难度。但为了便。 使用，p c 2 的软件使用了一个外壳程序通过通信和p c i 接口，这 样所有的操作都在p c l 上进行，使对整个系统的操作简便容易。 硕士学位论文 1 2 开关和调节过程控制要求 根据试验要求，监控系统在4 个试验工况下的开关过程和调节控制原理分别是： 1 2 1 空转( 动力学) 试验工况 空转试验时，转向架在滚轮的带动下进行空转，负载随着转速的增加而变大，但总 的幅度很小，由于电机它励，考虑电机的特性若会形成环流，只用一台电机进行驱动。 该电机由3 相可控整流器供电，额定电压：1 0 0 0 v ，电流为3 0 0 a ，纹波系数 r e a d s a m p l e r a t e = o fs ，s ”，f v a l ) ； w r e t v a 忙a d 3 2 一s e t c h a n n e l s c a n s t a t u s ( o ，0 ，o ，o ) ；通道组态 w r e t v a i + = a d 3 2 _ s e t c h a f l n e l s c a n s t a t u s ( 3 ，3 ，o ，0 ) ； w r e t v a l + = a d 3 2 一s e t c h a n n e l s c a n s 诅t u s ( 4 ，4 ，0 ，o ) ；) 第二步是对对4 个定义的通道，作总共2 0 + 4 次启动a d 转换。 w r e t v a i 钮d 3 2 - s t a n c h a n n e l s c a f l a d s ( s a m p l e _ r a t e _ n o i n t ，4 ，2 0 ) ； 第三步是将a d 转换的数据从f i f o 中读出来 w h j j e ( ( i 8 9 0 ) & & ( p = 8 0 0 ) ) pr e a du n t 订t j m e o u t + a d 3 2 j t e a d s y s t e m s t a t u s ( & w d a t a ) ； i 抖： i f ( ( w d a t a o x 0 2 ) ! = o ) p + 十； a d 3 2 一r e a d f i f o ( w d a t a ) ； i f ( f l a g = o ) 40 蓬 馊 裁 、柚，。 葛鋈：s 璺 翁 量 鲁 基 喜 一 颦 nn nn 涎 o 量 o o口o 蜒 0 毒 0000 寒 害 暑 一 宝 j 鲁 鲢 。 鲁鲁 鲁 鼹 皇岂 裴 醺照 岂导鲁 如 、o、。、。 n 一 n _ 1 芒 o口凸凸凸 n o 6 8 6 f o u t p o r t b ( b a s e l + 1 3 ，o x o b ) ； i c w 4 8 3 3 0i n i t i a l o u t p o r t b ( b a s e l + o ，o x 0 3 ) ； c h1m o d ex 4 ；r e s e tv a l u eo o u t p o n b ( b a s e l + 1 ，o x 0 3 ) ； ，c h lm o d ex 4 ；r e s e tv a l u e0 o u t p o r t b ( b a s e 卜电，o x 0 3 ) ； c h1m o d ex 4 ；r e s e tv a l u eo o u t p o r t b ( b a s e l + 3 ，o x o c ) ，c h lt i m e rl a t c ha n dr e s e tc o u n t e rv a l u e o u t p o n b ( b a s e l + 4 ，o x o c ) ； c h 2t i m e rl a t c ha n dr e s e tc o u n t e rv a l u e o u t p o n b ( b a s e l + 5 ，0 x o c ) ； ，c h 3t i m e r l a t c ha n dr e s e tc o u n t e rv a l u e o u t p o r t b ( b a s e l + 5 ，0 x 0 4 ) ； ，c h 3t i m e rl a t c ha n dd o n tr e s e tc o u n t e rv a l u e o u t p o r t b ( b a s e l + 6 ，o x 0 7 ) ； c h l 2 3c o u n t e rc o n t i n u e sc o u n t i n ga so v e r n o w o u t p o r t b ( b a s e l + 7 ，o x 0 7 ) ； ，c h l 2 ，3c o u n t e rr e s e t o u t p o n b ( b a s e l + 8 ，o x 0 2 ) ；d i g i t a l6 1 t e r2 m h zs y s t e mc l o