一种基于LabVIEW的电闭环数控多伺服控制系统技术方案

一种基于LabVIEW的电闭环数控多伺服控制系统，采用基于状态机的模块化设计，它主要由数据测量、数据加工、数据存储、参数控制和参数管理5个部分组成。该控制系统通过采用西门子S120变频单元，采用整流与逆变分开，所有逆变模块通过共用直流母线方式连接在整流单元上，中央CPU总体控制电能的分配和反馈循环利用，从而大大节约了电能，对于长时间的数控机床加工相当有意义。

An electric closed loop CNC multi servo control system based on LabVIEW

An electric loop NC LabVIEW servo control system based on modular design based on state machine, which is mainly composed of data measurement, data processing, data storage, parameter control and parameter management of 5 parts. The control system through the use of SIEMENS S120 converter, the rectifier and inverter separately, all inverter module is connected to the rectifier unit through a common DC bus, the central CPU overall control of the distribution of electric energy feedback and recycling, thus greatly saves energy, is meaningful for long time processing in NC machine tool.

【技术实现步骤摘要】
一种基于LabVIEW的电闭环数控多伺服控制系统所属
本专利技术涉及一种基于LabVIEW的电闭环数控多伺服控制系统，适用于机械领域。
技术介绍
伺服系统是数控机床的组成之一。复杂数控伺服系统的实际使用情况非常复杂，如起步、怠速停车、低速或高速、加速、减速、过载和反转等，从而使得机床的驱动力和车速在很大的范围内变化。但由于其本身结构复杂、工作环境恶劣等原因，数控机床的多伺服系统容易受到损害和出现故障。随着制造业的高速发展，高性能的多伺服数控加工机床使用越来越多，同时对多伺服系统控制要求也越来越高。随着数控机床的日益普及，日常使用中伺服控制系统的故障给人们带来的影响也越来越大。因此复杂数控机床伺服控制系统的设计也变得尤为重要，尤其是对于多伺服系统的电能利用具有高的要求。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于LabVIEW的电闭环数控多伺服控制系统，通过采用西门子S120变频单元，采用整流与逆变分开，所有逆变模块通过共用直流母线方式连接在整流单元上，中央CPU总体控制电能的分配和反馈循环利用，从而大大节约了电能，对于长时间的数控机床加工相当有意义。本专利技术所采用的技术方案是：所述多伺服系统电气控制中，5120变频驱动系统通过自身特有的高速通信协议DRIVE-CLIQ将整流单元以及逆变单元连接到中央控制SU320-CPU中，中控CPU可以控制直流母线电压，以及能将处于发电机模式产生的电能反馈到电网上供给直流母线其他电动机模式的逆变模块的利用，从而大幅节约整体系统的电能，逆变单元能控制所输出电机的转速和转矩。同时5120中控CPU通过Profibus网络可与57-300PLC进行高速外界数据交换，进行全闭环的控制。所述5120变频系统，在大功率试验时对周边其他控制系统具有比较大的影响，尤其是其产生的高次谐波的作用，因此在进行实际操前必须对其进行组态测试和仿真分析，选择电缆、滤波器和电抗器，以使系统正常稳定可靠地运行。利用西门子SIZER软件可方便实现对5120系统进行组态和仿真分析整个系统。所述整个软件系统采用基于状态机的模块化设计，它主要由数据测量、数据加工、数据存储、参数控制和参数管理5个部分组成。测量部分主要是完成电机的转速、输入扭矩、机床的机械效率、变速器内润滑油温度等与控制有关的参数测量。加工是测控系统必不可少的功能，它可以将各个表面上看起来互不相干、独立测量到的参数系统地组合起来，变成相互之间有影响、有关联的数据链，从而形成一个相对完整有机数据系统，对系统性能进行总体评价。存储是将实验数据存取到计算机硬盘上以及进行相应的显示和转换。控制主要是实现电机的转速和转矩以及温控仪表的PID参数调节和设置。管理是实现用户权限和数据库的建立，便于日后历史数据的查询和归类等。本专利技术的有益效果是：该控制系统通过采用西门子S120变频单元，采用整流与逆变分开，所有逆变模块通过共用直流母线方式连接在整流单元上，中央CPU总体控制电能的分配和反馈循环利用，从而大大节约了电能，对于长时间的数控机床加工相当有意义。附图说明图1是本专利技术的电气控制系统原理图。图2是本专利技术的连续PID控制原理图。图3是本专利技术的软件系统构架图。具体实施方式如图1，多伺服系统电气控制中，5120变频驱动系统通过自身特有的高速通信协议DRIVE-CLIQ将整流单元以及逆变单元连接到中央控制SU320-CPU中，中控CPU可以控制直流母线电压，以及能将处于发电机模式产生的电能反馈到电网上供给直流母线其他电动机模式的逆变模块的利用，从而大幅节约整体系统的电能，逆变单兀能控制所输出电机的转速和转矩。同时5120中控CPU通过Profibus网络可与57-300PLC进行高速外界数据交换，进行全闭环的控制。5120变频系统，在大功率试验时对周边其他控制系统具有比较大的影响，尤其是其产生的高次谐波的作用，因此在进行实际操前必须对其进行组态测试和仿真分析，选择电缆、滤波器和电抗器，以使系统正常稳定可靠地运行。利用西门子SIZER软件可方便实现对5120系统进行组态和仿真分析整个系统。如图2，S7-300是德国西门子公司生产的可编程序控制器(PLC)系列产品，因其具有模块化结构、易于实现分布式的配置以及性价比高、电磁兼容性强、抗震动冲击性能好的优点，使其在广泛的工业控制领域中，成为一种既经济又切合实际的解决方案。由于其自身有强大的FB41连续模拟控制PID控制功能块，可用来实现将控制器用作PID固定设定值控制器、或者在多回路控制中用做级联、混合货比率控制器。它可以在手动模式和自动模式之间切换。在手动模式下，可调节变量被修正到手动选择的数值。积分器(INT)内部被设置成LMN-LMN_P-DISV，而微分单元(DIF)被设置成0，这些都是自动在内部进行匹配的。这样，切换到自动模式就不会导致调节值的突然变化。如图3，整个软件系统采用基于状态机的模块化设计，它主要由数据测量、数据加工、数据存储、参数控制和参数管理5个部分组成。测量部分主要是完成电机的转速、输入扭矩、机床的机械效率、变速器内润滑油温度等与控制有关的参数测量。加工是测控系统必不可少的功能，它可以将各个表面上看起来互不相干、独立测量到的参数系统地组合起来，变成相互之间有影响、有关联的数据链，从而形成一个相对完整有机数据系统，对系统性能进行总体评价。存储是将实验数据存取到计算机硬盘上以及进行相应的显示和转换。控制主要是实现电机的转速和转矩以及温控仪表的PID参数调节和设置。管理是实现用户权限和数据库的建立，便于日后历史数据的查询和归类等。整个软件系统中，其最重要的就是上位机LabVIEW与下位机57-300PLC和富十PXR9通信程序的编写，它直接关系到上位机和下位机系统是否能够进行数据交换、下位机的信号能否上传以及上位机的指令能否下达到下位机中。对于57-300PLC以及PXR-9温控通信仪表，都采用MODBUSRTU的通信方式与上位机LabVIEW进行通信，其中最重要的就是十六进制译码程序。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于LabVIEW的电闭环数控多伺服控制系统，其特征是：所述多伺服系统电气控制中，5120变频驱动系统通过自身特有的高速通信协议DRIVE‑CLIQ将整流单元以及逆变单元连接到中央控制SU320‑CPU中，中控CPU可以控制直流母线电压，以及能将处于发电机模式产生的电能反馈到电网上供给直流母线其他电动机模式的逆变模块的利用，从而大幅节约整体系统的电能，逆变单元能控制所输出电机的转速和转矩。

【技术特征摘要】
1.一种基于LabVIEW的电闭环数控多伺服控制系统，其特征是：所述多伺服系统电气控制中，5120变频驱动系统通过自身特有的高速通信协议DRIVE-CLIQ将整流单元以及逆变单元连接到中央控制SU320-CPU中，中控CPU可以控制直流母线电压，以及能将处于发电机模式产生的电能反馈到电网上供给直流母线其他电动机模式的逆变模块的利用，从而大幅节约整体系统的电能，逆变单元能控制所输出电机的转速和转矩。2.根据权利要求1所述的一种基于LabVIEW的电闭环数控多伺服控制系统，其特征是：所述5120变频系统，在大功率试验时对周边其他控制系...

【专利技术属性】
技术研发人员：申久祝，
申请(专利权)人：申久祝，
类型：发明
国别省市：辽宁,21