齿轮箱性能试验平台及其使用方法技术

本发明专利技术涉及一种齿轮箱性能试验平台及其使用方法，齿轮箱性能试验平台包括两台电动机、两台变频器、一套可编程控制器组件，所述的可编程控制器组件包括接收外部控制信号的Ｉ／Ｏ端口、控制器用光纤链路模块、控制器模块和ＤＰ接口，其中控制器用光纤链路模块连接到ＤＰ接口，控制器模块通过控制器用光纤链路模块将内部ＤＰ总线转换成外部光纤网络，连接到变频器用光纤链路模块，向变频器发送控制信息。使用方法包括运行参数设定、启动、发送接排指令、停机程序。由于本发明专利技术采用主从控制技术方案，因而能保证两电动机转矩的动态平衡，实现电机并联工况下的平滑稳定运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及 一 种，属于工业自动 化控制

技术介绍
齿轮箱完成生产后，需要 一 个测试平台，用电动机带动齿轮箱进行 不同负载、转速下的模拟试验，对齿轮箱的性能进行验证。对于三轴伸 型的齿轮箱，它有两个输入轴和一个输出轴，需要有两台电动机同时输 入。目前同类测试平台多为单机运行系统，无法满足双电动机并联运行 的要求；或为双机并联运行系统，但其控制技术方案为两套变频驱动 系统分别独立运行于转速、转矩双闭环控制状态，其转矩给定值由上层 控制器按一定算法进行计算后给出。此技术方案理论上可行，但实际工 程应用中难于实现，首先是对上层控制器运算速度、计算精度及整个通 讯速率有很高的要求，另外，双机并车为一动态过程，该技术方案对这 一动态过程中的扰动敏感， 一旦平衡控制稍有滞后，将引起系统振荡， 造成解列，甚至威胁设备安全。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供 一 种能实 现双电动机并联运行的齿轮箱性能试验平台，保证两电动机转矩的动态 平衡，实现电机并联工况下的平滑稳定运行。本专利技术还提供所述的齿轮 箱性能试验平台的使用方法。为解决上述技术问题，本专利技术的齿轮箱性能试验平台包括两台为齿轮箱提供驱动的电动机、两台分别为电动机提供电源的变频器、 一套控制两台电动机转矩自动平衡的可编程控制器组件；该可编程控制器组 件包括接收外部控制信号的I/O端口 、控制器用光纤链路模块、控制器 模块和DP接口，其中控制器用光纤链路模块连接到DP接口，控制器模 块通过控制器用光纤链路模块将内部DP总线转换成外部光纤网络，连 接到变频器用光纤链路模块，向变频器发送控制信息。具有附加技术特征的进 一 步技术方案为所述的电动机具有测速编码器，以将速度信号输入到变频器的编码 器检测模块。所述的变频器包括变频器控制模块、编码器检测模块和变频器用光 纤链路模块，该变频器用光纤链路模块与可编程控制器组件的控制器用 光纤链路模块相连接组成光纤网络，通过光纤网络获得可编程控制器组 件传递的控制信息。所述变频器还包括 一 个用于连接到外部三相电源的变频器三相电 源进线接口和 一 个连接到电动机的变频器三相电源输出接口 。一种能实现双电动机并联运行的齿轮箱性能试验平台的使用方法， 包括以下步骤1 )用户在计算机里设置两台电动机的运行参数，包括速度给定值、 转动方向；2 )用户发出两台电动机运行启动指令；3) 当电动机都达到精确的同步速度后，由用户实现接排，并在计算 机上发送接排成功指令到可编程控制器模块；4) 需要停机时，先逐步卸掉电动机负载，然后将主电动机转速给定 降到规定的脱排转速以下，当实际转速降到脱排转速以下后，用户给出 脱排指令，实现脱排，再将两台变频器的速度给定值设置为零，实现系 统停机。本专利技术与现有技术比较，有如下的有益效果-1)本专利技术采用主从控制技术方案，使得从机转矩始终跟随主机转 矩，这种控制技术方案使得从机转矩在任何时候都等于或略小于主机转 矩，并且这种跟随是动态跟随，即使是在系统受到扰动时也同样保证跟随，因而能保证两机转矩的动态平衡，而实现系统并联工况下的平滑稳 定运行。2 )本专利技术具体实现中，作为转矩平衡控制关键参数的从机转矩给定 是主机转矩通过通讯直接给到从机，其中主控PLC仅仅作为通讯媒介， 而不介入到转矩平衡控制与运算，这样使得控制系统实现相对容易，并 且对主控PLC的运算性能也没有过高的要求。附图说明下面结合附图和具体实施方式来进 一 步说明本专利技术。 图1为本专利技术齿轮箱性能试验平台结构示意图。 图2为控制器模块11中运行程序示意图。图中1 一电动机；2 —变频器；3 —可编程控制器组件；4一变频器二相电源进线接口 ； 5--变频器三相电源输出接口 ； 6—变频器控制模块7 —编码器检测模块:;8—变频器用光纤链路模块；9一控制器用光纤链路模块；10—1/0端口； ll一控制器模块；12—DP接口。具体实施例方式如图1所示，本专利技术的齿轮箱性能试验平台，有两台为齿轮箱提供驱动的带测速编码器的电动机1及两台内部具有变频器控制模块6、编 码器检测模块7和变频器用光纤链路模块8的变频器2，分别为两台电动机l提供电源；还有一套内部具有一个、也可以为多个接收外部控制信号的I/O端口 10、控制器用光纤链路模块9、控制器模块11和DP接口 12的可编程控制器组件3;其中控制器用光纤链路模块9连接到控制器模块的一个DP接口 12，控制器模块通过控制器用光纤链路模块将内部DP总线转换成外部光纤网络，连接到变频器用光纤链路模块8 ，向变频器2发送控制信息。电动机1进线为对应的变频器2输出的可调的三相交流电，输出轴通过法兰连接到需要测试的齿轮箱产品的输入轴，驱动齿轮箱。电动机1具有测速编码器，将速度信号输入到变频器2的编码器检测模块7。变频器2进线为工业电网三相交流电源，变频6器2内部的变频器用光纤链路模块8，与可编程控制器组件3的控制器 用光纤链路模块9相连接组成光纤网络，通过光纤网络获得可编程控制 器组件3传递的控制信息。变频器2内部装有编码器检测模块7，接收 电动机1测速编码器的速度信号。变频器2还有 一 个用于连接到外部三 相电源获取电能的变频器三相电源进线接口 4和一个连接到电动机1 的变频器三相电源输出接口 5 。变频器2内部有变频器控制模块6处理 获得的控制信息，如启动、停止、转速是否需要闭环控制、转矩是否需 要闭环控制等信号，控制模块还处理获得的用户设定的对应电动机1 的速度给定值，控制模块通过计算得出对应电动机1的转矩给定值，控 制模块还检测变频器2输出电流值从而通过计算得到对应电动机1当前 转矩的实际值，从而能进行转速的闭环控制和转矩的闭环控制，调整输 出端电压的幅值和频率，输出端连接到对应的电动机1 。对本专利技术齿轮箱性能试验平台的工作原理进 一 步说明如下可编程 控制器组件3通过I/O端口 10获得用户的命令信息，由控制器模块11 运行自编程序解读用户命令，并将变频器的控制信号通过DP接口 12 和可编程控制器的控制器用光纤链路模块9发送到变频器用光纤链路 模块8。变频器控制模块6通过变频器用光纤链路模块8接收发过来的 控制信号，通过检测输出电流实际值计算得到电动机的转矩实际值，同 时收到由编码器控制模块7获取的对应电动机的转速实际值，控制模块 6根据这些数据调节输出三相电压，控制电动机1旋转。图2是本专利技术中的控制器模块11中运行的自编程序的逻辑示意图。 下面结合该图来介绍本专利技术齿轮箱性能试验平台的使用方法，其步骤如下1) 用户在计算机里设置两台电动机的运行参数，该参数有速度给定值、转动方向；2) 用户发出两台电动机运行启动指令；此时控制器模块11将电动机的速度给定值和转动方向发送到各自 对应的变频器，并通知变频器实现各自对应的电动机的转速与转矩的闭 环控制。3 )当电动机都达到精确的同步速度后，由用户实现接排，并在计算 机上发送接排成功指令到可编程控制器模块；可编程控制器模块收到接排成功指令后，将控制方式转换为主从控 制，将其中 一 台电动机设定为主电动机，通知主电动机对应的变频器实 现主电动机的转速与转矩的双闭环控制，同时接收由主电动机变频器发 出的主电动机转矩实际值；同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种齿轮箱性能试验平台，其特征在于：包括两台为齿轮箱提供驱动的电动机（１）、两台分别为电动机提供电源的变频器（２）、一套控制两台电动机转矩自动平衡的可编程控制器组件（３）；所述的可编程控制器组件（３）包括接收外部控制信号的Ｉ／Ｏ端口（１０）、控制器用光纤链路模块（９）、控制器模块（１１）和ＤＰ接口（１２），其中控制器用光纤链路模块（９）连接到ＤＰ接口（１２），控制器模块（１１）通过控制器用光纤链路模块（９）将内部ＤＰ总线转换成外部光纤网络，连接到变频器用光纤链路模块（８），向变频器（２）发送控制信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于海宁，周凌辉，王劲，张华锋，杨俊飞，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一二研究所，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]