摘 要：介紹了永磁式同步電機、變頻器、PLC組成的伺服系統(tǒng)，并指出了該系統(tǒng)需要關(guān)注的幾個問題。
關(guān)鍵詞：永磁式電機；變頻器；PLC
　　永磁式同步電機組成的伺服系統(tǒng)常用于快速、準(zhǔn)確、精密的位置控制場合，電機體積小、質(zhì)量輕、效率高，轉(zhuǎn)子無發(fā)熱問題。洛陽石化短纖維車間絲束落桶裝置，采用兩臺永磁式同步電機，分別拖動輥輪架小車左右往復(fù)和輥輪前后往復(fù)運動，從而使落到輥輪上絲桶里的絲束鋪放均勻。本文將對采用西門子6FK型永磁式同步電機，西門子6SE70系列小型交一直一交變頻器，S7—300PLC組成的系統(tǒng)進行詳細的介紹，并指出運行維護中出現(xiàn)的問題，以供大家參考。
1 基本情況
　　落桶裝置的簡單示意圖如圖1所示。

　　整個生產(chǎn)區(qū)域分為三個區(qū)：進桶區(qū)、卸桶區(qū)、運行區(qū)。在運行區(qū)，小車左右往復(fù)運動，B8接近開關(guān)是它的行程中心校準(zhǔn)點。輪輥前后運動，B15接近開關(guān)是它的行程中心校準(zhǔn)點。進桶區(qū)，空桶用搬運車放至進桶位時，B2接近開關(guān)點亮，人桶電機啟動，空桶進行至B1接近開關(guān)后人桶電機停止。絲束落桶選擇的周期時間到時后，小車快速校準(zhǔn)于中間位置制動靜止；輥輪變速拖動滿桶向前運行，到達向前運動設(shè)定最遠行程后，人桶電機啟動，空桶上輪架。輪輥向后運動時拖動滿、空兩桶，B13光電開關(guān)激活時，出桶電機啟動，引導(dǎo)滿桶至卸桶區(qū)。B13光電開關(guān)檢測到滿、空桶兩者之間的空隙時，輪輥電機制動開始向后運動。滿桶至B3接近開關(guān)后，出、人桶電機同時停止運行。一個完整的生產(chǎn)循環(huán)周期結(jié)束，重新計時開始。
2 伺服系統(tǒng)的硬件組成
　　該系統(tǒng)的人機端面采用西門子OP27操作面板，它與西門子S7—300PLC交換信息，并向其發(fā)出控制指令。PLC軌架上組合有西門子S7—315型CPU，兩塊FM350計數(shù)模塊，數(shù)字輸人、輸出模塊，通訊模塊等。S7—300CPU與兩臺西門子6SE70系列小型交一直一交變頻器串級通訊聯(lián)接，完成對輪輥、小車電機運動的方向、速度變化的控制。計數(shù)模塊接收6SE70變頻器端子排414上的脈沖信號，收集計算同步電機的方向、速度值。PLC輸人模塊引人信號有該系統(tǒng)的自動／手動選擇按鈕，接近開關(guān)、光電開關(guān)反饋的信號等。輸出模塊發(fā)出指令，控制總開關(guān)，變頻器的輸出接觸器，人、出桶電機接觸器的閉斷等。
3 永磁式同步電機的自控方式
　　永磁式同步電機在變頻器的作用下，逐漸升頻完成啟動，其自控式變頻調(diào)速系統(tǒng)功能圖如圖2所示。該系統(tǒng)把來自測速機的信號進行分析，判明同步電機轉(zhuǎn)子的真實位置和轉(zhuǎn)速后，控制變頻器輸出三相電壓、電流的頻率，幅值和初始相位，達到同步轉(zhuǎn)速跟蹤轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的目的。

3．1 測速機的信號
　　測速機的轉(zhuǎn)子與同步電機的轉(zhuǎn)子同軸連結(jié)，定子上激磁線圈上施加10V（2—10KZ）的電源，二組輸出線圈的信號分別稱作為sinψ、cosψ信號，兩者即時值的正切值即為同步電機轉(zhuǎn)子的真實位置指示。
3．2 雙閉環(huán)控制中速度信號的作用
　　西門子6SE70系列小型交一直一交變頻器CU—VC控制板上選插用了resolver模板，該模板收集測速機的兩組信號，經(jīng)分析、計算，直接作用于速度、電流雙閉環(huán)的調(diào)速系統(tǒng)中。計算出的轉(zhuǎn)速值與輸入速度值比較放大作為給定值；測量計算出的轉(zhuǎn)子位置瞬間值作用于電流環(huán)三相電流的瞬間相位值給定。
3．3 PLC程度中速度信號的作用
　　模板計算出的速度脈沖值同時輸出連接到了S7—300PLC系統(tǒng)中的計數(shù)模板FM350。PLC與計數(shù)模塊的數(shù)據(jù)通訊，可在數(shù)據(jù)塊中實現(xiàn)對電機的運行位置、位移的計算記錄。組態(tài)在PLC的上一級OP操作面板上顯示小車、輥子的位置和速度，方便操作工選擇恰當(dāng)?shù)妮斎脒x擇值。
3．4 GRAPH編程語言實現(xiàn)的順序控制
　　在STEP7組態(tài)的軟硬件系統(tǒng)中，功能塊FB61應(yīng)用了GRAPH編程語言實現(xiàn)了對小車及輥子的順序控制，GRAPH編程語言可以很方便地選擇設(shè)定每個步驟的啟動條件。在功能塊FB61中，換桶順序控制大致可分為4個階段：①判斷無急停、聯(lián)鎖，建立換桶順序控制的起始標(biāo)志；②小車左右往復(fù)，輥子前后往復(fù)位移；③小車快速校準(zhǔn)于中間位；④輥子變速運動，入、出桶電機啟停。
4 該系統(tǒng)運行中需關(guān)注的兩個問題
4．1 測速機的準(zhǔn)確定位安裝
　　測速機的定子固定卡緊鏍絲的安裝位置可以是任意的。但在檢修打開同步電機時，必須精確標(biāo)記測速機定子碼盤在同步電機定子上的安裝角度。定子碼盤的安裝角度不準(zhǔn)確，測速兩組輸出信號發(fā)生畸變，同步電機會因此速度波動，溫度升高。嚴重時速度失控或者電機因溫度過高而匝間短路燒毀。
4．2 運行周期時間的選擇限制
　　理論上講，該系統(tǒng)的運行周期時間設(shè)定選擇可以是任意無間斷的。實際生產(chǎn)當(dāng)中，我們被迫采用43～46min、54～56min等時間段內(nèi)選擇設(shè)定運行周期時間，來保證換桶時小車從左側(cè)向中間變速靠近制動定位，從而使換桶過程平穩(wěn)完成。這是因為入桶電機采用鏈條驅(qū)動，電機在啟動和正常運轉(zhuǎn)時，鏈條的張緊度不一樣，從而使空桶向運行區(qū)的路線變直線稍偏離中心線，進而造成空桶不能順利跟桶上至小車輪架上，撞擊小車輪架聯(lián)鎖停車。我們發(fā)現(xiàn)，空桶用拖運車放到進桶區(qū)時斜線置放，可以緩解進桶電機驅(qū)動變線的缺陷；但同時輪架小車從左側(cè)和右側(cè)向中間位準(zhǔn)確制動定位時也存在制動位有允許的偏差變化；因此我們被迫限制了運行時間周期的選擇，來保證輪架小車從左側(cè)位向中間變速靠近制動定位，進而確保空桶平穩(wěn)運行至小車輪架上。
　　綜上所述，同步電機有著異步電機無可比擬的優(yōu)越性，隨著微電子控制的快速發(fā)展，其應(yīng)用將更加廣泛。