一種基于伺服系統(tǒng)的手車控制方法及系統(tǒng)的研究

李廳 倪修峰 劉偉

摘要：本文針對基于伺候系統(tǒng)的手車控制技術進行研究，分析它的原理和工作方式，具體是涉及一種基于伺服系統(tǒng)的手車控制系統(tǒng)及控制方法?？刂颇K依據(jù)該移動距離控制伺服系統(tǒng)的工作狀態(tài)，能夠防止手車被過推或過拉.

關鍵詞：手車室;伺候系統(tǒng);驅動裝置;電機;動力供應裝置;中控裝置;監(jiān)測裝置;轉頭;控制開關組

1、引言

在電網中，高壓配電柜用于電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、電能轉換和消耗中起通斷、控制或保護等作用，而為了對高壓配電柜更安全更方便的操作，會使用手車式開關柜，它包括手車室、儀表繼電器室、電流互感室、小母線室組成，其中開關柜前正中部為手車室，斷路器及操動機均裝在上面，正常工作時，手車推至工作位置，柜外門有觀察窗，可觀察內部情況，檢修時，換上備用小車，將小車拉向柜外便能檢修，這樣可縮短檢修停電時間，而常用的手車室移動方法，是將搖把插進卡槽后，手動轉動搖把將手車搖入搖出，費時費力，且存在諸多不便。

本文研究一種基于伺候系統(tǒng)的手車室開關柜電動搖把，它包括具有輸出轉軸的驅動裝置和用于連接到開關柜小車的專用套管;驅動裝置的輸出轉軸與專用套管相連接，能夠帶動專用套管轉動，從而驅動開關柜小車運動，使開關柜小車到達工作位置;驅動裝置上設置有轉圈計數(shù)器和能顯示轉動圈數(shù)的顯示屏以及控制驅動裝置輸出轉軸啟停的按鈕。其中，驅動裝置包括具有輸出轉軸的電動工具和變速箱。本實用新型能夠使開關柜小車準確操作到位、省時省力、方便操作。但其在控制手車到達工作位置時的精度不高，容易造成手車室被過推或過拉。

2、設備介紹

基于伺候系統(tǒng)的的手車室開關距電動搖把的組成：

把手主體：手車開關電動式操作把手的驅動、控制輸出中心，其包括把手殼體和設置在把手殼體內部的驅動裝置、動力供應裝置、中控裝置以及設置在把手殼體上的控制開關組;

把手殼體：用于內部嵌裝驅動裝置、動力供應裝置、中控裝置以及控制開關組;

驅動裝置：為操作把手正常工作提供動力;

動力供應裝置：連接驅動裝置和中控裝置，用于分別為驅動裝置和中控裝置的正常工作提供動力;

中控裝置：連接驅動裝置用于控制驅動裝置的驅動狀態(tài);

控制開關組：連接中控裝置，用于向中控裝置發(fā)送動力供應啟停信號和控制驅動裝置驅動狀態(tài)改變的信號;

轉頭：用于拆卸安裝驅動裝置的輸出軸;

監(jiān)測裝置：設置在轉頭附近且電性連接所述中控裝置，用來監(jiān)測轉頭和卡槽連接處所受到的力，利用微處理器對該設備的運行狀態(tài)進行控制，使得控制手車到達預期工作位置時的精度更高。

主要技術參數(shù)：

精準度0.001mm;

電池電壓：12V;

充電電壓：220V;

充電方式：交流電;

減速比：1/768;

額定轉速：2.4Rpm;

額定電流：0.66Apm;

額定力矩：25Kg.cm;

工作方式：正/反轉;

轉頭最大直徑：30mm;

工作溫度：0-70℃;

操作模式：手持

3、設備工作原理

直流伺服電機工作原理以及作用：驅動控制對象。被控對象的轉距和轉速受信號電壓控制，信號電壓的大小和極性改變時，電機的轉動速度和方向也跟著變化。

驅動原理：伺服主要靠脈沖來定位，伺服電機接收到1個脈沖，就會旋轉1個脈沖對應的角度，從而實現(xiàn)位移，因為伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉一個角度，都會發(fā)出對應數(shù)量的脈沖，伺服電機接受的脈沖形成了呼應，或者叫閉環(huán)，這樣系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機，同時又收了多少脈沖回來，就能夠很精確的控制電機的轉動，從而實現(xiàn)精確的定位，可以達到0.001mm。

使用時，確保電動手車操作把手供電正常，接著觀察收車室卡槽尺寸，并根據(jù)尺寸更換電動手車操作把手上的轉頭，更換完畢之后，根據(jù)實際需要設置電動手車操作把手的轉向（例如：將手車室搖進為正向，將手車室搖出為反向），這些都設置好之后，將電動手車操作把手轉頭與手車室的卡槽緊密連接起來，最后打開電動手車把手電源開關，開始工作，把手轉頭旋轉并帶動手車室在手車軌道運動，通過電機正反轉開關或電機轉速調節(jié)開關實現(xiàn)操作把手的正轉、反轉或快轉、慢轉，從而實現(xiàn)手車室的搖進和搖出動作以及速度調節(jié);把手上有檢測轉頭力矩的功能，通過調節(jié)到合適的參數(shù)，當手車到位后達到相應力矩，電動把手自動停止;微處理器作為中控系統(tǒng)，通過檢測控制開關的按壓信號來對電機下達轉動指令。

4、設備使用方式

基于伺候系統(tǒng)的手車控制系統(tǒng)其主要控制流程如下：

系統(tǒng)開始運行，首先通過電場傳感器的感應結果判斷手車室是否帶電，若帶電則提醒操作人員手車室為帶電狀態(tài)，不可操作。若不帶電則提示可操作手車;之后判斷手車初始位置并記錄手車軌道長度;然后伺服系統(tǒng)開始工作，控制電機轉動。手車被拉出手車室時，系統(tǒng)記錄手車實時位置并在顯示器上顯示距初始位置距離，當該距離與軌道長度相同時電機停轉，否則繼續(xù)正轉。手車被推入手車室時，原理與手車拉出時大致相同，區(qū)別在于實時距離為零時電機停轉，否則電機繼續(xù)反轉。

5、結語

本論文研究的基于伺候系統(tǒng)的手車開關電動式控制操作把手采用可拆卸式的轉頭，能根據(jù)手車室卡槽不同的尺寸更換相對應的轉頭，可使其實現(xiàn)一機多用;另外，采用力矩傳感器檢測電動把手上轉頭力矩，只要將力矩調節(jié)到合適的參數(shù)，在手車到位后達到相應力矩，便可控制電動把手自動停止，可有效防止手車室被過推或過拉;并且利用微處理器對該設備的運行狀態(tài)進行控制，使得控制手車到達預期工作位置時的精度更高。

參考文獻：

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[2]吉紅，夏春茂，王鳳桐，基于PLC的伺服電機位置控制系統(tǒng)研究[A].電力設備，2016.