一种多工况齿轮箱试验台紧停保护控制系统及方法

摘要

本发明公开了一种多工况齿轮箱试验台紧停保护控制系统，包括中央控制器、紧停保护控制器以及用户输入输出单元，紧停保护控制器通过硬线连接有多个电机控制器，每个电机控制器独立控制一台电机，电机包括拖动齿轮箱运转的拖动电机和为齿轮箱提供负载的加载电机，用户输入输出单元的每个区位输出接口对应设置一个触摸屏和一个紧停输入按钮；还公开了一种通过紧停保护控制器与中央控制器、电机控制器等各功能单元协调控制的紧停保护控制方法，紧停保护控制器实时接收中央控制器发送的电机区位信息与确认指令，当紧停输入指令有效时向该区位的电机控制器发送紧停保护指令。本发明实现方法可应用到任意多工况的试验台保护系统中，具有一定的通用性。

权利要求

1.一种多工况齿轮箱试验台紧停保护控制系统的控制方法，其特征在于，基于包括作为系统主站的中央控制器（1）、作为控制从站的紧停保护控制器（2）以及用户输入输出单元（3）的控制系统，所述的中央控制器（1）、紧停保护控制器（2）和用户输入输出单元（3）与交换机（4）连接；所述的紧停保护控制器（2）通过硬线连接有多个电机控制器（5），每个电机控制器（5）独立控制一台电机，所述的电机包括三台拖动齿轮箱运转的拖动电机和为齿轮箱提供负载的三台加载电机；三个用户输入输出单元（3）分别对应甲区、乙区、丙区三个试验区位，所述用户输入输出单元（3）的每个区位输出接口对应设置一个触摸屏和一个紧停输入按钮；包括如下步骤：步骤1，在触摸屏上选择电机，触摸屏将用户输入信息发送给中央控制器（1），中央控制器（1）进行逻辑与联锁判断：如用户选择的电机未被其它区位选中，则该电机被当前区位选中；如用户选择的电机已经被其它区位选中，则该电机区位状态不变；

步骤2，中央控制器（1）实时计算拖动电机与加载电机所处区位，并将区位信息和区位确认指令在试验开始前发送给紧停保护控制器（2）；

步骤3，紧停保护控制器（2）实时采集各区位的紧停保护输入指令，当紧停输入指令有效时，向处于该区位所有电机的电机控制器（5）发送紧停保护指令，实现某区位内拖动电机的紧急停止，其它区位的拖动电机工作状态不变。

2.根据权利要求1所述的一种多工况齿轮箱试验台紧停保护控制系统的控制方法，其特征在于，电机控制器（5）为每台电机设置如下三种工作状态：状态一为电机处于甲区，甲区紧停按钮按下后，紧停保护控制器（2）将紧停指令发送给对应的电机控制器（5），电机控制器（5）控制该电机停机；

状态二为电机处于乙区，甲区紧停按钮按下后，紧停保护控制器（2）不会将紧停指令发送给对应的电机控制器（5），电机维持原工作状态；

状态三为电机没有被任何区位选中，甲区紧停按钮按下后，紧停保护控制器（2）不会将紧停指令发送给对应的电机控制器（5），电机维持原工作状态。

说明书

一种多工况齿轮箱试验台紧停保护控制系统及方法

技术领域

[0001] 本发明属于齿轮箱试验台监控系统设计技术领域，具体涉及一种多工况齿轮箱试验台紧停保护控制系统，以及其控制方法。

背景技术

[0002] 齿轮箱型式根据输入轴与输出轴数量不同，分为单轴输入单轴输出、单轴输入双轴输出、双轴输入双轴输出等多种型式，为节约成本，一个齿轮箱试验台系统必须满足多种型式齿轮箱的出厂试验；同时为最大限度的利用资源，每套齿轮箱试验台系统具备多个操作区位，各个操作区位可灵活选择试验用的电机，各操作区位可同时进行试验且互不影响已成为一种趋势。

[0003] 紧急停机保护是齿轮箱试验台必备的功能，该保护功能与控制系统独立。能够在系统运行过程中出现任何紧急情况时，操作人员通过按下紧停按钮，快速控制拖动齿轮箱运转的拖动电机以及为齿轮箱加载的加载电机停机，实现系统停机保护。

[0004] 常规紧停保护控制方法是直接将紧停输入指令通过硬线连接到对应的电机控制器，或通过继电器搭建的模式选择电路进行切换。

[0005] 该方法仅能够实现简单或固定工况齿轮箱试验台的紧停保护功能，不能实现多操作区位、多台拖动和加载电机、任意组合试验工况时的紧停保护功能。

发明内容

[0006] 本发明的目的之一是根据现有技术的不足，提供一种多工况齿轮箱试验台紧停保护控制系统，以克服现有紧停保护系统不能满足多工况齿轮箱试验台紧停保护功能的缺点。

[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多工况齿轮箱试验台紧停保护控制系统，包括作为系统主站的中央控制器、作为控制从站的紧停保护控制器以及用户输入输出单元，所述的中央控制器、紧停保护控制器和用户输入输出单元通过通信与交换机连接；所述的紧停保护控制器通过硬线连接有多个电机控制器，每个电机控制器独立控制一台电机，所述的电机包括拖动齿轮箱运转的拖动电机和为齿轮箱提供负载的加载电机；所述用户输入输出单元的每个区位输出接口对应设置一个触摸屏和一个紧停输入按钮。

[0008] 进一步，所述的用户输入输出单元有三个，分别对应甲区、乙区、丙区三个试验区位，所述的拖动电机和加载电机各有三台。

[0009] 本发明的目的之二是提供一种通过紧停保护控制器与中央控制器、电机控制器等各功能单元协调控制的紧停保护控制方法。

[0010] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多工况齿轮箱试验台紧停保护控制方法，包括如下步骤：

[0011] 步骤1，试验开始前用户在触摸屏上选择电机，触摸屏将用户输入信息通过通信发送给中央控制器，中央控制器进行逻辑与联锁判断：如用户选择的电机未被其它区位选中，则该电机被当前区位选中；如用户选择的电机已经被其它区位选中，则该电机区位状态不变；

[0012] 步骤2，通过监控台中央控制器实时计算拖动电机与加载电机所处区位，并将电机所处的区位信息和区位确认指令在试验开始前发送给监控台紧停保护控制器；

[0013] 步骤3，紧停保护控制器实时接收中央控制器发送的电机所处的区位信息与区位确认指令，同时实时采集监控台各区位的紧停保护输入指令，当紧停输入指令有效时，向处于该区位所有电机的电机控制器发送紧停保护指令，电机控制器控制电机紧急停机，通过一定的逻辑计算和输出控制，实现在某区位紧停保护指令输入时，仅将该区位内拖动电机的紧急停止，处于其它区位或不处于任何区位的拖动电机工作状态不变的功能。

[0014] 所述的一种多工况齿轮箱试验台紧停保护控制方法，电机控制器接收外部输入的紧停控制指令，控制电机紧停；在紧停按钮按下时，每台电机有三种工作状态：

[0015] 状态一：电机处于甲区，甲区紧停按钮按下后，紧停保护控制器将紧停指令发送给对应的电机控制器，电机控制器控制该电机停机；

[0016] 状态二：电机处于乙区，甲区紧停按钮按下后，紧停保护控制器不会将紧停指令发送给对应的电机控制器，电机维持原工作状态；

[0017] 状态三：电机没有被任何区位选中，甲区紧停按钮按下后，紧停保护控制器不会将紧停指令发送给对应的电机控制器，电机维持原工作状态。

[0018] 本发明的有益效果是：本发明针对多操作区位、多台拖动和加载电机、任意组合试验工况的齿轮箱试验台紧停保护要求，分析电机处于不同区位时的模式切换问题，研究各控制单元之间的功能协调，突破多工况齿轮箱试验台紧停保护关键技术，该技术可以应用到任意工况齿轮箱试验台紧停保护系统设计中，具有一定的通用性。

附图说明

[0019] 图1为本发明的系统结构图；

[0020] 图2为本发明的中央控制器紧停保护功能程序流程图；

[0021] 图3为本发明紧停保护控制器程序流程图。

[0022] 各附图标记为：1—中央控制器，2—紧停保护控制器，3—用户输入输出单元，4—交换机，5—电机控制器。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。

[0024] 参照图1所示，本发明公开的一种多工况齿轮箱试验台紧停保护控制系统，包括作为系统主站的中央控制器1、作为控制从站的紧停保护控制器2以及用户输入输出单元3，所述的中央控制器1、紧停保护控制器2和用户输入输出单元3通过通信与交换机4连接；控制系统主站包括一套中央控制器1，基于PLC分别与用户输入输出接口通信，与6台电机控制器5进行通信，与一套紧停保护控制器2进行通信，进行逻辑联锁控制和故障报警保护；所述的紧停保护控制器2通过硬线连接有多个电机控制器5，紧停保护控制从站包括一套紧停保护控制器2，主要用于采集各区位的紧停输入指令、与中央控制器1进行通信、输出紧停指令至各电机控制器5，每个电机控制器5独立控制一台电机，所述的电机包括拖动齿轮箱运转的拖动电机和为齿轮箱提供负载的加载电机；所述用户输入输出单元3的每个区位输出接口对应设置一个触摸屏和一个紧停输入按钮。

[0025] 所述的用户输入输出单元3有三个，分别对应甲区、乙区、丙区三个试验区位，所述区位指用于控制拖动电机和加载电机的试验操作地点，所述的拖动电机和加载电机各有三台，每台电机的紧停保护控制原理相同：三套用户输入输出接口包括三块与用户交互的触摸屏、三个紧停控制输入按钮，试验台用于齿轮箱出厂试验时可同时进行三套齿轮箱的出厂试验。在接收到控制台某区位紧停控制指令后，紧停保护控制器2根据存储在控制器内部的各电机区位信息，通过一致性比较判断，输出紧停指令至该区位内所有电机的电机控制器5，完成电机保护停机功能。

[0026] 本发明的硬件组成包括一套控制系统主站、一套紧停保护控制从站、三套用户输入输出接口。软件系统包括中央控制器1的控制程序、紧停保护控制器2的控制程序，控制对象主要是6台电机控制器5。

[0027] 控制系统主站主要由可编程控制器PLC构成，在紧停保护功能中主要实现接收用户输入的电机区位信息，进行区位判断与状态锁定，并将电机所处的区位信息和区位确认指令在试验开始前发送给紧停保护控制器2。

[0028] 基于紧停保护控制器2的从站主要由可编程控制器PLC构成，主要实时接收中央控制器1发送的电机区位信息与确认指令，同时实时采集各区位的紧停输入指令，当紧停输入指令有效时，向处于该区位的所有电机的电机控制器5发送紧停保护指令。

[0029] 所有电机共用一套中央控制器1和紧停保护控制器2，每个区位有一块与用户交互的触摸屏和一个紧停控制输入按钮。用户输入输出接口主要由三块与用户交互的触摸屏、三个紧停控制输入按钮构成；触摸屏用于用户选择电机的区位信息，紧停控制输入按钮用于操作人员发送该区位电机的紧停指令。

[0030] 本发明公开的一种多工况齿轮箱试验台紧停保护控制方法，包括如下步骤：

[0031] 步骤1，试验开始前用户在触摸屏上选择电机，触摸屏将用户输入信息通过通信发送给中央控制器1，中央控制器1进行逻辑与联锁判断：如用户选择的电机未被其它区位选中，则该电机被当前区位选中；如用户选择的电机已经被其它区位选中，则该电机区位状态不变。

[0032] 步骤2，通过监控台中央控制器1实时计算拖动电机与加载电机所处区位，并将电机所处的区位信息和区位确认指令在试验开始前发送给监控台紧停保护控制器2。

[0033] 步骤3，紧停保护控制器2实时监测各区位的紧停输入指令，当紧停输入指令有效时，向处于该区位的所有电机的电机控制器5发送紧停保护指令，电机控制器5控制电机紧急停机，当紧停输入指令有效时，向处于该区位所有电机的电机控制器5发送紧停保护指令，电机控制器5控制电机紧急停机，通过一定的逻辑计算和输出控制，实现在某区位紧停保护指令输入时，仅将该区位内拖动电机的紧急停止，处于其它区位或不处于任何区位的拖动电机工作状态不变的功能。

[0034] 每一台电机由一个独立的电机控制器5控制，电机控制器5接收外部输入的紧停控制指令，控制电机紧停；在紧停按钮按下时，每台电机有三种工作状态，以甲区紧停按钮按下时，1号电机的工作状态为例，具体步骤为：

[0035] 如选择的电机未被其它区位选中，则电机被甲区选中。

[0036] 如选中的电机已被其它区位选中，则电机不能被甲区选中。

[0037] 电机选择完毕并确认后，中央控制器1将电机所处区位信息和区位确认指令发送给紧停保护控制器2。

[0038] 甲区试验开始后，中央控制器1将甲区内电机的区位信息锁定。

[0039] 紧停保护控制器2实时接收中央控制器1发送的电机区位信息与确认指令，同时实时采集各区位的紧停输入指令，当紧停输入指令有效时，向处于该区位的所有电机的电机控制器5发送紧停保护指令。

[0040] 图2为本发明的中央控制器紧停保护功能程序流程图；开始后先进行通讯测试，判断通讯是否正确，否则处理通讯故障，是则读取各电机区位选择信息，再判断电机区位信息是否有变更，否则读取各电机区位选择信息，是则判断电机是否被某区位选中，否则发送发送该电机的区位信息和区位变更指令至紧停保护控制器，是则判断电机是否未被其它区位选中，否则读取各电机区位选择信息，是则确认电机被本区位位选中，最后发送该电机的区位信息和区位变更指令至紧停保护控制器。

[0041] 图3为本发明紧停保护控制器程序流程图：开始后先进行通讯测试，判断通讯是否正确，否则处理通讯故障，是则读取各电机区位信息和区位变更指令，然后读取个区位紧停指令，判断某区位紧停有效，否则读取各电机区位信息和区位变更指令，是则向该区内所有电机控制器5发送紧停指令。

[0042] 试验开始前用户选择操作区位，以下以甲区操作为例，用户在甲区选择试验用的拖动电机和加载电机编号，中央控制器1进行逻辑和联锁判断，在紧停输入指令有效时，每台电机有三种工作状态，以甲区紧停按钮按下时，1号电机的工作状态为例：

[0043] 状态一：1号电机处于甲区，甲区紧停按钮按下后，紧停保护控制器2将紧停指令发送给1号对应的电机控制器5，1号电机控制器5控制该1号电机停机。

[0044] 状态二：1号电机处于乙区，甲区紧停按钮按下后，紧停保护控制器2不会将紧停指令发送给1号对应的电机控制器5，1号电机维持原工作状态。

[0045] 状态三：1号电机没有被任何区位选中，甲区紧停按钮按下后，紧停保护控制器2不会将紧停指令发送给1号对应的电机控制器5，1号电机维持原工作状态。

[0046] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。