[发明专利]一种基于LabVIEW的电闭环数控多伺服控制系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种基于LabVIEW的电闭环数控多伺服控制系统，适用于机械领域。

背景技术

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。

发明内容

本发明提出了一种基于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。

本发明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。

本发明的有益效果是：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是本发明的电气控制系统原理图。

图2是本发明的连续PID控制原理图。

图3是本发明的软件系统构架图。

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。