[发明专利]一种悬挂式中低速永磁悬浮列车运动控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种悬挂式中低速永磁悬浮列车运动控制方法，其特征在于，所述方法利用悬挂式中低速永磁悬浮列车运动控制系统，所述控制系统包括上位机模块、控制单元模块、运动控制模块以及交叉回线系统；

所述上位机模块包括触摸屏和主控计算机；所述控制单元模块包括控制模块和PLC控制器，控制模块采用STM32F407微型控制器，PLC控制器采用西门子S7-1200 PLC；所述运动控制模块包括S120变频器和无铁芯长定子的永磁直线同步电机；

所述S120变频器和所述PLC控制器通讯连接；

所述交叉回线系统通过光纤接口通讯连接于所述控制模块，用于将列车当前位置和当前速度信息传输给控制模块；所述主控计算机和所述控制模块通讯连接，所述触摸屏和所述PLC控制器通讯连接，所述控制模块和PLC控制器通讯连接；

交叉回线系统反馈的列车当前位置和当前速度的信息经控制模块传输至PLC控制器，所述PLC控制器据此发出相应的控制字报文指令给所述S120变频器，所述S120变频器根据PLC控制器的控制字报文指令驱动永磁直线同步电机，实现永磁悬浮列车的自动牵引制动功能；

将永磁同步直线电机的长定子线圈分成N个区段，每区段的长度相同，分别由N个独立的接触器KM 1-KM N供电控制；S120变频器中包括有逆变模块MM1和逆变模块MM2；相邻的两个区段的长定子线圈分别由逆变模块MM1和逆变模块MM2控制，PLC控制器通过控制对应的接触器的吸合或断开以及逆变模块的电流输出来实现永磁悬浮列车只在车辆所在区段接通电源；当某一区段的长定子线圈通电时，在动子永磁体和长定子线圈之间的气隙中产生行波磁场，在行波磁场与动子永磁体的作用下产生驱动力，从而实现永磁悬浮列车在两个站点之间往返直线运行；

所述方法的具体过程为：

1)永磁悬浮列车停靠在站点一准备发车，主控计算机发出发车命令信息，发车命令信息包括目标速度、目标停车位置以及列车启动信号；

2)PLC控制器接收到发车命令信息，控制接触器KM1和KM2触点吸合并给S120变频器发出报文控制字，包括电机启动控制字、目标速度字以及目标停车位置字；逆变模块MM1输出电流，第一区段长定子线圈得电，列车在第一区段以特定加速度至目标速度运行；

当永磁悬浮列车运行到第一区段和第二区段的过渡处时，PLC控制器给S120变频器首先发出电机自由滑行控制字，延时2s之后发出电机减速制动控制字，然后发出电机启动控制字；逆变模块MM1停止输出电流，逆变模块MM2输出电流给第二区段的长定子供电，列车在第二区段以目标速度运行；

当永磁悬浮列车运行到第二区段和第三区段过渡处时，PLC控制器控制接触器KM1触点断开、控制接触器KM3触点接通，并给S120变频器发出报文控制字：首先发出电机自由滑行控制字，延时2s之后发出电机减速制动控制字，然后发出电机启动控制字；逆变模块MM2停止输出电流，逆变模块MM1输出电流给第三区段的长定子供电，列车在第三区段继续以目标速度运行；

以此类推，直至永磁悬浮列车在第N区段继续以目标速度运行；

3)当列车位置靠近目标停车位置时，PLC控制器给S120变频器发出报文控制字，包括电机减速制动控制字，目标速度为0的目标速度字；列车减速制动运行至目标停车位置站点二并抱闸停车。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，主控计算机和触摸屏分别接收来自交叉回线系统以及PLC控制器传输的关键状态信号并实时显示在各自的监控画面上，关键状态信号包括列车当前位置、列车当前速度、当前电机电流和当前电机电压，列车当前位置和列车当前速度由交叉回线系统获取，当前电机电流和当前电机电压由S120变频器获取；其中，交叉回线系统反馈的关键状态信号首先传输至控制模块，所述控制模块再传输至主控计算机；S120变频器所获取的关键状态信号传输至PLC控制器，并由PLC控制器传输至触摸屏。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，主控计算机和触摸屏均具有状态监测功能，所述状态监测功能包括实时数据显示功能、波形显示功能、故障显示功能以及系统运行日志功能；所述实时数据显示功能用于对列车关键状态信号进行实时显示；所述波形显示功能用于对列车当前速度以及当前电机电流变化趋势通过波形的方式进行显示；所述故障显示功能用于对故障情况进行实时显示以及对历史故障信息进行查询显示；所述系统运行日志功能用于记录和显示系统每日的运行情况。