[發(fā)明專利]高振強(qiáng)振動機(jī)械的智能變頻超前控制系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110051144.6
• 申請日: 2011-03-03
• 公開（公告）號: CN102075139A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉極峰;楊小蘭;邵祥兵;陸薛彬;任寶軍
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號: H02P27/04
• 分類號: H02P27/04
• 代理公司: 南京君陶專利商標(biāo)代理有限公司 32215
• 代理人: 奚勝元

1.一種高振強(qiáng)振動機(jī)械的智能變頻超前控制系統(tǒng)，其特征在于由上位機(jī)、PLC、變頻器、振動機(jī)、傳感器構(gòu)成閉環(huán)控制回路，上位機(jī)主要作編程設(shè)計(jì)及與PLC的通訊，實(shí)現(xiàn)程序下載和上存，同時(shí)可對PLC程序運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；PLC作為核心控制器，一方面與上位機(jī)交互實(shí)現(xiàn)編程調(diào)整，通過智能變頻超前控制軟件，將控制信號傳輸給變頻器，實(shí)現(xiàn)對振動機(jī)的變頻控制，另一方面又不斷接受傳感器傳輸?shù)臋z測信號，通過其上積分放大器、計(jì)算器將振動機(jī)的振強(qiáng)等參數(shù)傳輸給上位機(jī)；變頻器一端與PLC相連接，另一端與振動機(jī)的驅(qū)動電機(jī)相連接；通過智能變頻控制使振動機(jī)的頻率按照控制值變化，從而驅(qū)動振動機(jī)工作；傳感器依靠磁力置于振動機(jī)上，達(dá)到對振動機(jī)高振強(qiáng)、瞬態(tài)超高振強(qiáng)及其作用時(shí)間的有效控制，以確保振動機(jī)的正常運(yùn)行。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高振強(qiáng)振動機(jī)械的智能變頻超前控制系統(tǒng)，其特征在于傳感器選用壓電加速度傳感器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高振強(qiáng)振動機(jī)械的智能變頻超前控制系統(tǒng)，其特征在于振動機(jī)選用振動磨。

4.權(quán)利要求1所述一種高振強(qiáng)振動機(jī)的智能變頻超前控制系統(tǒng)的控制方法實(shí)施步驟：

1）多波變正弦曲線選擇：多波變正弦曲線振頻遞增遞減循環(huán)周期的振頻時(shí)間變化規(guī)律，選用正弦曲線是由于其具有的連續(xù)性、無突變等特性，可增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性；采用多波變正弦曲線是適應(yīng)振動機(jī)多頻多幅的工作需要；振頻遞增遞減則分別可產(chǎn)生系統(tǒng)所需的高振強(qiáng)及大振幅?，以實(shí)現(xiàn)振動機(jī)特殊作業(yè)的需要；

2）循環(huán)周期設(shè)置分析：多波循環(huán)為奇數(shù)波周期，即7、9、11多波循環(huán)，是便于實(shí)現(xiàn)高振強(qiáng)的超前控制；波峰值前半周期遞增、后半周期遞減循環(huán)，中位波峰值最大，且遞增遞減循環(huán)關(guān)于循環(huán)周期中點(diǎn)對稱，故只需控制遞增循環(huán)，預(yù)計(jì)中位波峰值即可；當(dāng)各正弦波波峰值較小時(shí)取波周期稍長，較大時(shí)取波周期稍短，實(shí)際運(yùn)行的振動機(jī)振動參數(shù)由傳感器傳遞給PLC，由于系統(tǒng)的振動特性和強(qiáng)非線性，會出現(xiàn)與設(shè)置波峰值相差較大的情況，此時(shí)需在遞增段預(yù)先計(jì)算后續(xù)最大波峰值及作用時(shí)間是否超限，實(shí)施超限降幅功能，完成高振強(qiáng)的超前控制，保障系統(tǒng)的安全運(yùn)行；

3）控制程序編制：為實(shí)現(xiàn)上述的功能，設(shè)置時(shí)間對應(yīng)輸出振頻的正弦曲線循環(huán)變化圖，據(jù)此圖可進(jìn)行坐標(biāo)點(diǎn)的依次輸入，完成控制程序編制，若設(shè)一個(gè)主循環(huán)由9波變正弦曲線組成，以中線對稱分布，左側(cè)遞增右側(cè)遞減，取其振頻均值為50?Hz，第一正弦曲線波周期為20s，變化幅度為10Hz；第二正弦曲線波周期為16s，以此類推，則可得各波曲線及總的9波變正弦曲線振頻循環(huán)圖；

4）超前控制功能分析：PLC控制程序編制主要考慮啟動緩沖、主循環(huán)控制、正弦曲線程序、實(shí)測正弦曲線最大振強(qiáng)值與作用時(shí)間控制、對應(yīng)振強(qiáng)預(yù)計(jì)值計(jì)算、數(shù)據(jù)采集程序等主要環(huán)節(jié)，若設(shè)循環(huán)周期為9波，則運(yùn)行時(shí)，遞增之前4波均進(jìn)行中位波振強(qiáng)比例預(yù)測值計(jì)算，可有效防止中位波振強(qiáng)超限；任1波發(fā)現(xiàn)中位波振強(qiáng)預(yù)測值超限時(shí)，均應(yīng)在此波未達(dá)之前比例下調(diào)之，以實(shí)現(xiàn)真正的超前控制功能：

5）超前控制軟件設(shè)置：在遞增循環(huán)中，取A、B、C、D點(diǎn)附近5ms區(qū)域傳感器信號的最大振強(qiáng)值，分別與對應(yīng)點(diǎn)的預(yù)計(jì)振強(qiáng)值作比較，超出的比例乘以E點(diǎn)的預(yù)計(jì)振強(qiáng)值，當(dāng)?shù)玫降闹荡笥谡駨?qiáng)限值，則把????????????????????????????????????????????????的正弦變化幅度減少所超出的比例，以此類推，來保證E點(diǎn)最大振強(qiáng)不會超過設(shè)定的系統(tǒng)運(yùn)行振強(qiáng)限值；此程序還可實(shí)現(xiàn)被減幅度的正弦變化曲線的對應(yīng)額定振強(qiáng)也相應(yīng)減少超出幅度，保證所有數(shù)值同步變化；

?上述控制功能實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，當(dāng)傳感器信號所示振強(qiáng)超過15達(dá)到60s、超過16達(dá)到30s、超過18達(dá)到15s、超過20達(dá)到7s、超過22達(dá)到3s、超過24達(dá)到1s時(shí)，主循環(huán)均重新開始；

6）超限控制設(shè)置：本程序又設(shè)有實(shí)測振強(qiáng)主參數(shù)超限控制功能，當(dāng)實(shí)際振強(qiáng)超過給定限值時(shí)，會使振動機(jī)停止工作；在運(yùn)行啟動開始到結(jié)束，所有的振強(qiáng)值和振幅值都會存入到PLC相應(yīng)的存儲器中，并經(jīng)程序軟件自動處理為對應(yīng)的數(shù)據(jù)圖表，以便對振動效果進(jìn)行檢驗(yàn)和分析；

7）程序調(diào)試：在程序調(diào)試過程中，模擬效果均在理想條件和環(huán)境下產(chǎn)生，當(dāng)后期硬件接線后，實(shí)測值會出現(xiàn)一些較大偏離的情況，因此程序中以上所有數(shù)值都能實(shí)時(shí)修改，且修改后不影響程序功能，以便后期邊調(diào)邊改，以求達(dá)到最優(yōu)效果；

8）超前控制系統(tǒng)的運(yùn)行：本發(fā)明的調(diào)試運(yùn)行經(jīng)歷預(yù)置程序數(shù)值、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)分析4個(gè)階段；預(yù)置程序數(shù)值主要包括振幅限值、振強(qiáng)限值，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集整理，繪制成變頻器輸出振頻、振動機(jī)實(shí)測振強(qiáng)、振幅-時(shí)間曲線圖。