[发明专利]一种多总线的共直流母线电封闭采煤机齿轮箱试验台的控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种采煤机齿轮箱试验台的控制系统，尤其是涉及一种多总线的共直流母线电封闭采煤机齿轮箱试验台的控制系统。

背景技术

采煤机齿轮箱试验台主要是为检测采煤机中的传动齿轮在出厂前是否满足高性能、高强度、高可靠性的要求。由于齿轮箱是采煤机传动系统中的关键设备，直接影响采煤机是否能够正常开采作业和整个煤矿的安全问题。采煤机设备中对齿轮箱性能的高要求决定了采煤机齿轮箱试验台在进行各种工况下的模拟试验过程中应具有控制精度高、响应速度快、测量精度高等试验要求。目前我国的采煤机齿轮箱试验台对加载电机的调速控制大多采用矢量控制。对于模拟实际各种工况下采用矢量控制的方法对电机进行控制的精度不高，而且控制精度受转子参数变化的影响很大。

目前，随着总线协议的逐步开放，分散控制系统(DCS)和现场控制系统（FCS）得到了迅速的发展。伴随着控制系统向着大型化和开放性发展。但随着控制系统的不断扩大，子系统数量不断增加，这势必相对增加了控制系统中的故障点数。因此，在上位机中开发出整个试验台的控制系统的通讯状态的在线监测是非常有必要的。齿轮箱试验台一般在车间分散布局，整个控制系统会存在着通讯速率慢和响应时间长等问题，故选择合适的通讯协议对整个控制系统而言也是至关重要。

目前，我国煤机行业的齿轮箱试验系统逐渐的发展起来，机械封闭式齿轮箱试验台方案得到了发展和应用。机械封闭式齿轮箱试验台存在机械结构复杂，操作复杂，控制繁琐，通用性差，能源相对消耗大而且后续维护费用高等缺点。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种多总线的共直流母线电封闭采煤机齿轮箱试验台的控制系统，满足控制精度高、响应时间快、测量精度高的试验要求。并在上位机中开发出对整个控制系统的通讯状态的在线监测。与早期采用的机械开放式齿轮箱试验台相比大大节省了动力消耗，提高了能源利用率，采用多总线通信方式，极大减少布线工作，以及提高可靠性，便于后期扩展。

一种多总线的共直流母线电封闭采煤机齿轮箱试验台控制系统，它由传动系统、齿轮箱的监控系统、试验台的辅助系统组成。所述多总线的直流母线电封闭采煤机齿轮箱试验台控制系统主要包括：电源、变压器、变频器、上位机、下位机、驱动电机、加载电机、被试采煤机齿轮箱和陪试采煤机齿轮箱。传动系统的驱动电机和加载电机通过采用直接转矩控制技术（DTC）的变频器实现转速和转矩的精确控制，驱动电机与被试采煤机齿轮箱之间通过对应的联轴器和扭矩传感器连接，被试采煤机齿轮箱和陪试采煤机齿轮箱之间通过中间联轴器和相对应的扭矩传感器连接，同时加载电机与陪试采煤机齿轮箱之间通过相对应的联轴器连接。传动系统中的变频器通过现场总线与控制系统中的下位机主站CPU连接；齿轮箱的监控系统主要包括：上位机、下位机、现场电柜系统、现场执行机构和多种传感器；所述上位机包括多台工控机，工控机通过以太网交换机与下位机连接，下位机中的从站CPU分别通过相应总线的方式实现与主站CPU和现场智能仪表的通讯；试验台的辅助系统主要包括：下位机CPU、冷却风机、水泵、油泵现场控制开关，与下位机主站CPU通过现场总线进行通信。

所述传动系统，其传动系统中的变频器采用直接转矩控制技术（DTC）实现对驱动电机的速度和加载电机的转矩精确控制，同时控制当加载电机处于发电状态时将电能回馈到直流母线中供驱动电机使用从而实现能量的循环利用

所述现场电柜监控系统包括实验现场的接线柜安全防护、电压电流表和功率谐波表及其配套的数字输入输出模块，实现分布式多点监测控制。

所述齿轮箱的监控系统，其主要包括温度传感器、扭矩转速传感器、压力传感器、流量和湿度传感器及其相应的数字量、模拟量的输入输出模块，从而实现在上位机中实时显示待检测齿轮箱的运行参数和相应的控制。为实现移动监测齿轮箱的参数该监控系统采用移动小车，便携式PC机、无线交换机与主控室中的无线交换机作为接入点进行无线通讯，不仅减少了现场的布线而且方便了工作人员进行实验。

所述的辅助系统，包括水站冷却子系统和油站冷却子系统，辅助系统中有对应的水油站和实验现场的温度传感器，压力传感器，流量传感器、控制器和相应的数字输入输出模块，控制器通过通讯模块实现与主站CPU的通讯。