摘 要

风电增速箱实验台的开发对风机长时间保持常态运行以及及时准确的故障排除和设备维护有着重要意义。电控系统是该试验台的“神经系统”，决定了它的自动化水平和工作效率。

本文结合试验台低俗重载的工作状态，自动化和高精度控制要求，设计了一套基于西门子S7-1200PLC的试验台电控系统。主要包括通过伺服电机与光栅系统结合实现对试验台扭矩传递轴的位置精确定位的闭环控制控制系统；“PLC 比例溢流阀”运用PID算法控制平衡油缸始终将系统卸荷保持在负载总重量的50%左右的比例压力调节系统。

设计了伺服驱动系统和比例压力调节系统的供电电路、启动电路、报警电路以及一些附属电路。将PLC各个输入输出接口分配给控制电路中的继电器、电磁阀、限位开关等元件。依据控制流程编写了系统控制软件程序，通过TIA PORTAL软件，进行了仿真实验，证明了本文设计的电控系统的可靠性。

关键词：低速重载 电控系统 伺服驱动 电液比例控制 光栅

Design of Electric Control System for Large Wind Power Acceleration Box Experiment Platform

Abstract

The key technology for the design and manufacture of wind power transmission boxes has always been an important factor limiting the rapid development of wind power in China and the world.Therefore,the development of the wind power speed increase box test bench is of great significance for the fan to maintain normal operation for a long time and timely and accurate troubleshooting and equipment maintenance.The electronic control system is the"neural system"of the test bench,which determines its automation level and work efficiency.A set of electronic control system for the test bench based on Siemens S7-1200PLC is designed.It mainly includes a closed-loop control system that realizes the precise positioning of the torque transmitting shaft of the test bench by combining the servo motor and the grating system;the"PLC proportional relief valve"uses the PID algorithm to control the balance cylinder to always maintain the system unloading at the total weight of the load.About 50%.The power supply circuit,starting circuit,alarm circuit and some auxiliary circuits of the servo system and the hydraulic system are designed.The PLC hardware interface circuit,sensor circuit and related interface circuit are designed.The simulation experiment was carried out by TIA PORTAL software,which proved the reliability of the electronic control system designed in this paper and further optimized the PID parameters.

Key Words:Low speed and overload;Electronic control system;Servo drive;Electro-hydraulic proportional control;Grating

目录

第一章绪论 1

1.1电控系统的发展 1

1.2交流伺服电机驱动系统 1

1.2.1交流伺服电机 2

1.2.2位置和速度检测装置 2

1.2.3交流伺服驱动器 2

1.3比例压力调节系统 3

1.4光栅反馈系统 3

第二章工况分析及总体方案设计 5

2.1工况分析 5

2.2控制方案 5

2.2.1控制系统总体结构 5

2.2.2控制方式选择 6

3.1伺服电机驱动系统 10

3.1.1PLC 10

3.1.２触摸屏 11

3.1.3伺服电机 12

3.1.4伺服驱动器 12

3.1.5光电编码器 12

3.2比例压力调节系统 12

3.2.1液压电机 12

3.2.3比例溢流阀 13

3.2.5电磁换向阀 13

3.3光栅反馈系统 13

3.3.1光栅尺 13

3.3.2读书头 13

3.4其他低压电器 13

3.5电气原理图 13

3.5.1伺服驱动系统电路及其原理 13

3.5.2比例压力调节系统电路及其原理 15

3.5.3光栅反馈系统电路及原理 17

3.5.4锁紧油缸控制原理 18

第四章电控部分PLC编程及机电液调试 19

4.1伺服电机的控制 19

4.1.1轴的组态 19

4.1.2轴的速度 20

4.1.3位置监视 20

4.1.4回原点 20

4.1.5轴的定位 21

4.2平衡油缸输出压力的控制 23

4.2.1PID_Compact的组态 24

4.2.2PID参数整定 25

4.3总体控制流程及部分控制程序介绍 26

图4-11解除锁紧程序 27

4.4报警与保护 27

图4-13过程值监视 28

4.5调试 28

4.5.1限位开关和回零开关的调试 28

4.5.2压力传感器的调试 28

4.5.3光栅尺调试 29

4.5.4系统控制程序调试 29

第五章设计成本估算 30

表5-1成本估算 30

第六章总结与展望 31

6.1总结 31

6.2展望 31

参考文献 32

致谢 35

第一章绪论

由于风电设备多在山区、海洋、高原等环境下工作，温度、湿度等环境因素复杂，风速的不稳定性又导致其内部传动部件所受载荷多变，所以风电增速箱在风电成套设备中故障率较高。风电增速箱设计制造技术的发展以及性能检测设施的开发对于延长风电设备寿命，提高风电产业收益具有重要意义。故风电增速箱实验台的开发对风机长时间保持常态运行以及及时准确的故障排除和设备维护有着重要意义。大型风电增速箱实验台电控系统的控制目标是能够精确的将试验台的扭矩传递轴调节到指定高度，以便与不同规格齿轮箱联接。轴与齿轮箱质量总质量一般都高达200吨以上，同时二者配合公差要求较高，所以其定位精度精度要求很高，运动速度较低。因此可以将问题简化视为低速重载的高精度定位问题。目前，高精度的位置控制通常是通过伺服驱动系统与光栅反馈系统组成的闭环系统完成的。重载的问题，一般通过液压卸荷的方法解决。

电控系统作为该实验台开发的重要组成部分，它直接决定着试验台控制的自动化程度、安全可靠与否、定位准确性等重要指标。本文的所做的工作就是结合当前电控技术、伺服技术以及电液比例控制技术的发展情况，设计一套适用于大型风电增速箱试验台的电控系统。

以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。

相关图片展示：