數(shù)控平臺(tái)視域下的電力電子論文

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1數(shù)控平臺(tái)監(jiān)控原理

1.1多功能部件協(xié)作機(jī)理

為了實(shí)現(xiàn)超長工件這種多軸和多功能部件的互相協(xié)作要求，以840D系統(tǒng)為平臺(tái)的控制系統(tǒng)框架下，實(shí)現(xiàn)對多功能部件實(shí)現(xiàn)協(xié)作控制。之間通過調(diào)用FB2和FB3函數(shù)功能塊，實(shí)現(xiàn)參數(shù)交互；而實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交互，通過調(diào)用FC21函數(shù)實(shí)現(xiàn)。綜合上述協(xié)作原理分析，由于PLC是針對特定機(jī)床點(diǎn)的邏輯關(guān)系，開發(fā)對應(yīng)的程序，這樣的開發(fā)應(yīng)用方式已經(jīng)非常廣泛，而NCK中驅(qū)動(dòng)伺服通過脈沖控制，控制方法由伺服驅(qū)動(dòng)器完成，這個(gè)環(huán)節(jié)只需要編制相關(guān)驅(qū)動(dòng)的G代碼程序即可實(shí)現(xiàn)。因此實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)床裝備的功能監(jiān)控，都落實(shí)到HMI軟件的研究和開發(fā)上，而軟件的核心主要包括與NCK實(shí)時(shí)交互數(shù)據(jù)庫和主軸的自動(dòng)定位方法兩個(gè)方面。

1.2監(jiān)控實(shí)時(shí)庫的構(gòu)建

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是針對數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性和事務(wù)實(shí)時(shí)性，而采取的一種用來實(shí)現(xiàn)對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的一種數(shù)據(jù)庫技術(shù)。在超長工件的加工過程中，實(shí)時(shí)控制功能實(shí)現(xiàn)需要如下數(shù)據(jù)管理：對進(jìn)給軸運(yùn)行位置的實(shí)時(shí)規(guī)劃控制、對機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警信息的管理等。在與人機(jī)過程交互中，必須響應(yīng)操作人員請求和相關(guān)信息提示。針對這些要求表示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)來源、參數(shù)數(shù)據(jù)管與數(shù)據(jù)應(yīng)用，其中與NCK交互的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫主要負(fù)責(zé)與R寄存器和NCVAR交互數(shù)據(jù)使用，與PLC交互數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)庫，負(fù)責(zé)與PLC的軟元件交互數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)的交互都以連續(xù)內(nèi)存方式交互數(shù)據(jù)，具體交互的PLC軟元件再由PLC做二次映像。這兩塊內(nèi)存數(shù)據(jù)的更新采用定時(shí)輪詢的方式進(jìn)行，時(shí)間片可以控制在l0ms為更新周期；刀具參數(shù)庫和主軸定位數(shù)據(jù)庫則由參數(shù)組成，該參數(shù)庫由參數(shù)一次載人，參數(shù)修改時(shí)以清求方式更新；機(jī)床本體狀態(tài)實(shí)時(shí)庫和加工狀態(tài)庫由系統(tǒng)、交互數(shù)據(jù)及邏輯再運(yùn)算實(shí)時(shí)產(chǎn)生，其中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分模擬量、開關(guān)量和報(bào)警量3種類型；報(bào)警實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)由機(jī)床本體狀態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和加工狀態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)產(chǎn)生，用于與操作人員的直接交互。

2電力電子數(shù)控系統(tǒng)特點(diǎn)與要求

2.1數(shù)控系統(tǒng)特點(diǎn)

電力電子系統(tǒng)是典型的非線性、快過程系統(tǒng)。為了充分發(fā)揮電力電子數(shù)控系統(tǒng)的作用，在進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，一定要充分考慮電力電子系統(tǒng)的特點(diǎn)，盡量體現(xiàn)出電力電子系統(tǒng)的特點(diǎn)，這樣才能夠增強(qiáng)電力電子數(shù)控系統(tǒng)的作用。電力電子系統(tǒng)的特點(diǎn)主要為：應(yīng)用范圍廣泛、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)完善。電力電子系統(tǒng)的能量等級較高，在進(jìn)行能量輸出時(shí)最高可達(dá)到幾十兆瓦，這擴(kuò)大了電力電子系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，使其靈活的應(yīng)用。

2.2電力電子系統(tǒng)的數(shù)控要求

電力電子數(shù)控系統(tǒng)的作用要想充分發(fā)揮出來，既要滿足電子電力數(shù)控需求，還要保證硬件達(dá)標(biāo)。電力電子數(shù)控需求是要求電力電子數(shù)控系統(tǒng)中所應(yīng)用的變換器和軟件形式都必須要滿足設(shè)計(jì)要求，保證變換器和軟件形式能夠在系統(tǒng)中合理的、有效的應(yīng)用。電力電子系統(tǒng)硬件達(dá)標(biāo)是系統(tǒng)可以提供PWM信號輸出，并保證計(jì)算速度較快、采樣模數(shù)轉(zhuǎn)化功能較強(qiáng)，以此來支撐系統(tǒng)有效的運(yùn)作。

2.3數(shù)控平臺(tái)設(shè)計(jì)

合理的、規(guī)范的進(jìn)行電力電子數(shù)控平臺(tái)設(shè)計(jì)，可以保證數(shù)字控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中充分發(fā)揮作用，為提高電力系統(tǒng)安全。高效，穩(wěn)定的運(yùn)行創(chuàng)造條件。所以。一定要慎重的進(jìn)行電力電子數(shù)控平臺(tái)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行電力電子數(shù)控平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)主要注意以下幾方面。

2.3.1元件布局

在進(jìn)行電力電子數(shù)控平臺(tái)設(shè)計(jì)中高頻器件布局是非常重要的一部分，若布局不當(dāng)將會(huì)導(dǎo)致高頻器件的無法有效的控制和變換電能，相應(yīng)的高頻器件的應(yīng)用效果就會(huì)就降低。在進(jìn)行元件布局時(shí)需要對DSP、晶振、RAM等高頻器件進(jìn)行合理的布局，保證高頻器件設(shè)置在板子中間，并且高頻器件之間的連線較短，這樣才能夠使高頻器件有效應(yīng)用。

2.3.2電磁兼容的設(shè)計(jì)

在進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從降低阻抗的角度出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣可以保證電磁兼容效果更好。具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容是在信號層走地線以外進(jìn)行地平面模擬地和數(shù)字地分開，再應(yīng)用3uH的電感單點(diǎn)將兩者相連，以此來實(shí)現(xiàn)電磁兼容。

2.3.3PCB板層的選擇

電力電子數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中一定要注重合理的選擇PCB板層，只有選擇最佳的PCB板層，才能夠保證不同的地平面不會(huì)互相干擾，進(jìn)而降低抗阻，為提高系統(tǒng)的應(yīng)用性創(chuàng)造條件。從目前的情況來看，四層板是比較適合的，其中間層為地平面和電源平面，不僅可以方便電源的提供，還能降低電源平面、地平面的阻抗，為提高系統(tǒng)的應(yīng)用性創(chuàng)造條件。

3結(jié)束語

在現(xiàn)代化的今天，我國科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展和進(jìn)步，各種新工藝、新技術(shù)。新設(shè)備的推出，大大的促進(jìn)了各個(gè)行業(yè)發(fā)展。在電力領(lǐng)域中，因數(shù)字控制技術(shù)的應(yīng)用，使得電力系統(tǒng)的控制能力更強(qiáng)，大大提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性、有效性。

作者：閆紅華單位：山東迪生電子有限公司