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现场总线控制系统在牵引电机试验台的应用
xiao_xiao1 发表于 2009/10/9 12:35:30 497 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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1 引言
目前，我国铁路大部分厂、段的电机试验台，主要采用手工操作控制试验、人工读表记录试验数据；自动化程度比较低。这种手工试验存在明显的缺陷：工作效率低，劳动强度比较大，试验精度不高，而且试验数据的可靠性往往受到人为因素的影响。随着牵引电机试验要求的提高，现有的试验台人工控制已不能满足要求了，迫切需要实现自动控制和计算机管理。
实现牵引电机试验台自动控制的主要困难是：(1)电机试验流程复杂，步骤繁多，逻辑关系归纳困难；(2)牵引电机试验状态多变，在不同试验状态下控制参数不同，难以达到理想的控制效果；(3)牵引电机和试验电源是高电压、大电流设备，电磁干扰强，机械震动大，对控制设备的抗干扰性和可靠性要求较高。
基于这种情况，我们设计采用基于现场总线控制系统SHCAN2000的电机试验台自动测试系统，解决了以上问题，可以自动完成牵引电机的全部检查试验。实现了试验流程的自动控制、自动完成；试验数据的自动采集和自动记录；安全报警、自动保护和历史记录；试验报表的自动生成和管理等。
2 系统体系结构
2.1 牵引电机试验台线路
试验台线路如图1所示。
其中，试验线路开关(约30个)的组合决定不同试验项目和不同试验方式。在试验过程中，若要根据不同试验项目、不同步骤控制开关的动作。试验累计500步左右，相应开关组合也有500个状态。
线路机、升压机是由可控硅整流实现的可控电压源、电流源。由控制系统调节单元的动态输出作为线路机和升压机的给定，可控硅触发电路闭环自动调节输出，控制牵引电机的工作点(电压、电流、转速)。削磁机是由IGBT实现的恒流源，当削磁电路投入时，会自动跟踪被试电机电枢电流，控制主磁极电流保持在一个固定的削磁率上。
2.2 SHCAN2000分布式控制系统
现场总线控制系统是信息数字化、控制分散化、标准统一全开放的新一代工业自动化控制系统，它有控制精度高、系统可靠性强、成本低廉等优点。其中控制彻底分散是现场总线控制系统具有的突出特点，它给用户带来的实质优点是：由高度智能的现场设备来分散地完成DCS控制器的功能，弱化甚至省去了集中控制器的层次，降低了设备和布线费用，使控制风险彻底分散，提高系统控制的自治性和可靠性。
本系统控制部分结构如图2所示。
我们设计并采用的SHCAN2000分布式控制系统采用三层体系结构，即操作站——CAN总结网络(双绞线)——现场智能测控单元。操作站由工业PC机加网卡组成；网卡的功能是完成RS-232C与CAN总线之间的协议转换，实现工业PC机与CAN总线的连接。操作站采用Windows2000操作系统，工控软件采用美国Intellution公司的FIX6-15，建立友好的人机界面，实现系统监控和管理功能。
SHCAN2000型系统的总线通信标准采用CAN2.0B。CAN总线的短桢结构、CRC校验以及错误节点自动关闭功能，保证了信号传输的可靠性，具有较强的抗干扰能力。在电机试验台现场强电磁干扰下，从未出现通信故障，证明了CAN总线通信的高可靠性。
在SHCAN2000控制系统中，现场智能测控单元作为控制系统的核心，完成全部控制功能；通过CAN总线实现设备之间的信息共享，以及现场和上位机之间的通信，包括控制信息、设备状态和实时数据的传送。完全由现场测控单元实现对电机试验流程的全部控制，是系统实现的一个难点。
SHCAN2000现场智能测控单元采用了由实时多任务操作系统、实时监控软件、任务级组态软件、实时数据库构成的现场智能测控仪表软件组件集成技术［2］。并开发了下载与调试程序，支持在线组态和模拟调试，大大方便了系统的设计、调试。
3 系统功能实现
本电机试验台测试系统能够自动完成ZD-106、ZD-109、QDR-410型号牵引电机的全部出厂试验和部分型式试验。下面结合试验流程特点，按系统功能实现