喻 杰

(中國(guó)航發(fā)湖南動(dòng)力機(jī)械研究所，湖南 株洲 412002)

0 引言

直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)某型號(hào)尾減速器的溫度場(chǎng)以及干運(yùn)轉(zhuǎn)考核試驗(yàn)中，要求試驗(yàn)件滑油溫度穩(wěn)定保持在某幾個(gè)較高值，在前期各種型號(hào)的試驗(yàn)中，尾減速試驗(yàn)件并未外接潤(rùn)滑加溫管路，若依靠試驗(yàn)件本身在考核載荷下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到試驗(yàn)溫度要求。試驗(yàn)器初期購買的潤(rùn)滑系統(tǒng)中雖然帶有加溫以及散熱功能，但并未接泵及電機(jī)，而尾減速器試驗(yàn)件本身又不帶滑油泵，因此需要對(duì)原潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備改造，在加溫以及散熱管路中增加供油泵及電機(jī)以達(dá)到試驗(yàn)件循環(huán)供油的目的，同時(shí)需要對(duì)供油泵電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，以給試驗(yàn)件提供適當(dāng)壓力和流量的滑油。

電機(jī)及變頻器通常由PLC實(shí)現(xiàn)啟停以及進(jìn)行調(diào)速，但由于此次試驗(yàn)任務(wù)迫切，準(zhǔn)備時(shí)間較短，且試驗(yàn)并不屬于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的常規(guī)試驗(yàn)，在不改變現(xiàn)有PLC程序結(jié)構(gòu)以及無其他多余PLC控制器的情況下，可以采用以下三種方法實(shí)現(xiàn)啟?？刂疲孩偈褂梦鏖T子變頻器自帶的Bop面板；②在上位機(jī)安裝變頻器配套的STARTER軟件；③在變頻器端子排外接啟停按鈕及調(diào)速電位器。由于變頻器離操縱間距離較遠(yuǎn)，前兩種方法的通訊電纜長(zhǎng)度滿足不了要求，因此選擇使用外接電氣元件的形式實(shí)現(xiàn)。而目前車臺(tái)現(xiàn)有物料中有電位器、不帶自鎖功能的點(diǎn)動(dòng)按鈕、指示燈、斜坡面板、多芯屏蔽電纜等，因此控制方案也需要按照該物料清單進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 控制的實(shí)現(xiàn)

本文采用的西門子變頻器G120控制單元CU240E-2是根據(jù)預(yù)定義接口宏來設(shè)置命令源和指定源的，在其所有預(yù)定義接口宏的端子排的基本控制功能中，均沒有通過一個(gè)或者多個(gè)點(diǎn)動(dòng)信號(hào)來實(shí)現(xiàn)啟停控制的，如在出廠設(shè)置宏12的接口設(shè)置和原理圖中，啟停信號(hào)采用的是一個(gè)帶自鎖的按鈕實(shí)現(xiàn)的，因此若在該宏設(shè)置情況下要實(shí)現(xiàn)使用兩個(gè)點(diǎn)動(dòng)按鈕分別實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)和停止功能時(shí)，需要使用西門子變頻器的高級(jí)功能，即二進(jìn)制互聯(lián)BiCo技術(shù)和內(nèi)部自由功能塊FFB[1]，將相關(guān)數(shù)字量輸入點(diǎn)BiCo使能后，與變頻器內(nèi)的RSR自由功能塊(RS 觸發(fā)器，復(fù)位支配)進(jìn)行連接，再配合相關(guān)的參數(shù)設(shè)置才能完成。

電機(jī)啟動(dòng)以后，相關(guān)數(shù)字量輸出信號(hào)連接的運(yùn)行指示燈亮，接著需要對(duì)試驗(yàn)件潤(rùn)滑系統(tǒng)供油泵電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，本文采用變頻器端子排上外接電位器的形式實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)搭建完成后，根據(jù)后續(xù)調(diào)試，給定變頻器以約 20 Hz的頻率值運(yùn)行，即可以滿足試驗(yàn)需求。

斜坡面板上打孔安裝有點(diǎn)動(dòng)啟停按鈕兩個(gè)，運(yùn)行指示燈一個(gè)，調(diào)速電位器一個(gè)，如圖1所示。斜坡面板上的電氣元件與變頻器端子之間的接線如圖2所示。

圖1 斜坡面板上的電氣元件

圖2 變頻器端子接線圖

2 變頻器設(shè)置

2.1 基本參數(shù)設(shè)置

采用西門子變頻器自帶的Bop面板可以方便地對(duì)變頻器參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。先設(shè)置電機(jī)參數(shù)、變頻器命令源、速度設(shè)定源等基本參數(shù)，如下所示：

p1300[0]=0：變頻器為線性V/F控制；

p100=0：電機(jī)為國(guó)產(chǎn)IEC電機(jī)；

p304[0]=380 V:電動(dòng)機(jī)的額定電壓為380 V；

p305[0]=2.8 A，電動(dòng)機(jī)的額定電流為2.8 A；

p307[0]=1.1 kW：電動(dòng)機(jī)的額定功率為1.1 kW；

P0308[0]=0.81：電動(dòng)機(jī)的額定功率因數(shù)為0.81；

p311[0]=1 490 rpm：電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1 490 r/min；

P0015=12，預(yù)定義接口宏為12；

p1080[0]=0；電機(jī)最低轉(zhuǎn)速為0 r/min；

p1082[0]=1 500 rpm，電機(jī)最高轉(zhuǎn)速為1 500 r/min；

p1120[0]=30 s：斜坡上升時(shí)間為30 s；

p1121[0]= 30 s：斜坡下降時(shí)間為30 s；

p840[0]= r20189，設(shè)置指令源，啟動(dòng)命令設(shè)置為r20189，該參數(shù)為自由功能塊RSR 0 的數(shù)字量輸出信號(hào)。

p1070[0]=r755[0]：將模擬量輸入AI0作為轉(zhuǎn)速主設(shè)定值。

p730=r52.2：將數(shù)字量輸出信號(hào)DO 0作為運(yùn)行使能信號(hào)輸出。

完成變頻器基本參數(shù)設(shè)置后，為了取得良好的控制效果以及構(gòu)建準(zhǔn)確的電機(jī)模型，選擇對(duì)電機(jī)進(jìn)行靜態(tài)識(shí)別檢測(cè)[2]，檢測(cè)后無故障，說明以上各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置與電機(jī)實(shí)際情況相符。

2.2 RSR自由功能塊及其參數(shù)設(shè)置

RSR自由功能塊如圖3所示，RSR自由功能塊各參數(shù)設(shè)置如下：

(1)輸入?yún)?shù)：

p20188[0]=r722.0：將數(shù)字量輸入DI0設(shè)置為置位信號(hào)；

p20188[1]=r722.1：將數(shù)字量輸入DI1設(shè)置為復(fù)位信號(hào)。

(2)執(zhí)行組參數(shù)：

P20191=1，設(shè)定其執(zhí)行組參數(shù)為1；

r20001[1]=8 ms：執(zhí)行組1的采樣時(shí)間為8 ms。

(3)執(zhí)行順序參數(shù)：

p20192 =520：RSR自由功能塊在執(zhí)行組1中的執(zhí)行順序?yàn)?20。

(4)輸出參數(shù)：

r20189用于BiCo互聯(lián)，為電機(jī)啟動(dòng)命令。

根據(jù)RSR自由功能塊的工作原理，同時(shí)結(jié)合圖3，(其中用S表示置位命令Set，用R表示復(fù)位命令Reset，RSR輸出用Q表示)，當(dāng)S=1時(shí)，Q=1；R=1時(shí)，Q=0；S=R=0時(shí)，Q保持不變；S=R=1時(shí)，Q=0。

圖3 RSR自由功能塊

同時(shí)結(jié)合參數(shù)設(shè)置與圖2變頻器端子接線圖，當(dāng)點(diǎn)動(dòng)啟動(dòng)按鈕時(shí)，即圖2中DI0=1，根據(jù)BiCo互聯(lián)技術(shù)，r722.0為C0/BO參數(shù)，表示的即為數(shù)字輸入DI0的狀態(tài)，而之前已經(jīng)將RSR自由功能塊的輸入信號(hào)p20188[0]設(shè)置為r722.0了，故此時(shí)p20188[0]=1，即置位命令S=1，Q=1，RSR輸出r20189=1，而之前已經(jīng)將RSR自由功能塊的啟動(dòng)命令信號(hào)p840[0]設(shè)置為r20189了，故p840[0]=1，電機(jī)啟動(dòng)，運(yùn)行指示燈亮，此時(shí)可以進(jìn)行電位器調(diào)速；再點(diǎn)動(dòng)停止按鈕時(shí)，即圖2中DI1=1，根據(jù)BiCo互聯(lián)技術(shù)，r722.1為C0/BO參數(shù)，表示的即為數(shù)字輸入DI1的狀態(tài)，而之前已經(jīng)將RSR自由功能塊的輸入信號(hào)p20188[1]設(shè)置為r722.1了，故此時(shí)p20188[1]=1，即R=1，Q=0，RSR輸出r20189=0，p840[0]=0，電機(jī)停止，運(yùn)行指示燈熄滅。

3 結(jié)論

使用西門子G120變頻器自由功能塊實(shí)現(xiàn)了用兩個(gè)點(diǎn)動(dòng)信號(hào)分別進(jìn)行啟停控制，使用電位器調(diào)速滿足了試驗(yàn)控制需求，此方案不需要PLC控制，有效節(jié)約了成本，同時(shí)系統(tǒng)集成化程度高，可方便地進(jìn)行整體拆卸以及轉(zhuǎn)移，可以運(yùn)用于其他試驗(yàn)器需要實(shí)現(xiàn)類似功能控制需求中。