機械電子式軟啟動裝置控制系統設計

肖楊 中國人民解放軍陸軍炮兵防空兵學院南京校區學員十一大隊58隊

前言：隨著社會經濟的迅速發展和社會生產力水平的進一步提升，機械軟啟動方案得到了社會各界人士的廣泛重視。西方國家著手研究軟啟動技術的時間相對較早，近幾年，我國予以了軟啟動技術充分的關注度，且取得了一系列優異成果。因此，探討基于機械電子式軟啟動裝置的控制系統設計方案，具有十分重要的現實意義。

1 機械電子式軟啟動裝置控制系統的工作原理

現階段，機械電子式軟啟動方案在電動設備的設計過程中得到了廣泛應用。在以往電子設備的設計過程中，通常采用硬啟動的方式，實現供電設備和電機的有效連接， 在電機啟動瞬間產生的電流容易引起供電系統的負載過重，長期以往，容易縮短電機的使用壽命。機械電子式軟啟動是指在電力設備的運行過程中，實現對電機的平穩啟動，降低電機啟動瞬時電流對電機壽命造成的不良影響，為確保電機使用的安全性提供保障。機械電子式軟啟動方式能夠有效避免電機啟動瞬間的沖擊轉矩和電流干擾，在維護電機性能的基礎上，也能夠有效提升電機運行的安全性，有效減少了不必要的能源損失。機械電子式軟啟動方式能夠將具體荷載作為參考依據，對電流進行合理調整，具有體積小的優勢，且不容易引發故障，降低了維修和維護的工作量。同時，機械電子式軟啟動方式一般將具有較大功率的晶閘管作為回路開關，利用單片機實現對電機的智能控制，在啟動電機的過程中，隨著晶閘管導通角的電壓持續上升，電機電壓也會隨之上升，為電路輸送電壓，當電機轉速滿足轉矩啟動的要求后，即表明完成整個軟啟動過程。機械電子式軟啟動方式具有良好的限流功能，在導通晶閘管后，電機能夠在額定電壓下工作，同時觸發旁路接通器，在確保電機平穩運行的基礎上，實現延長晶閘管使用期限的目標。在關閉電機時，首先應切斷旁路接通器，逐步縮小晶閘管的導通角，電機的轉速會逐漸變慢直到停止。

2 機械電子式軟啟動與傳統軟啟動方式的對比分析

2.1 傳統啟動方式的不足

伴隨著國民經濟總值的進一步提升，機械工業呈現了迅猛的發展勢頭，電動機的使用范圍日趨廣泛，傳統啟動方式不能夠充分迎合電子設備的使用需求已經陸續被淘汰，而機械電子式軟啟動方式的誕生充分彌補了傳統啟動方式的弊端，具有較高的平穩性和較低的故障發生率，得到了廣大電子設備控制系統生產企業的青睞。傳統啟動方式的弊端主要包括以下幾個方面：第一，傳統軟啟動方式極容易引發故障，企業需要支付高昂的維修費用。同時，傳統啟動方式在電路轉換過程中容易產生較高的電流轉矩，限制了啟動器的使用范圍。第二，傳統啟動方式在啟動瞬間會產生較高的瞬時電流，對電機造成了巨大沖擊，縮減了電機的使用年限，不利于提升企業的整體收益。第三，盡管部分企業已經意識到機械電子式軟啟動裝置的重要性，但由于對軟啟動裝置的工作原理認識程度不足，無法合理調整啟動的瞬時電流，降低了電機的荷載能力。

2.2 機械電子式軟啟動方式的優勢

機械電子式軟啟動能夠在充分迎合電機荷載需求的基礎上，提升啟動的平滑性，有助于降低啟動瞬時電流對電機造成的不利影響，利用計算機實現對啟動的智能化控制。機械電子式軟啟動裝置的優勢如下：第一，斜坡電壓軟啟動裝置不需要實現對電流的閉環控制，電壓從高到底呈現斜坡上升的態勢，有效簡化了操作流程。第二，斜坡恒流軟啟動裝置是指隨著電流的不斷增加，在達到預設值后保持恒定，直到完成整個啟動過程，這一形式能夠有效縮短電機的啟動時間。第三，階躍式啟動裝置能夠在電機啟動的瞬間產生起動轉矩，降低電機負載之間的靜摩擦。第四，轉矩軟啟動方式能夠在滿足電機荷載的基礎上，提升軟啟動裝置的緊湊性，實現對控制系統的保護作用。

3 機械電子式軟啟動裝置控制系統的具體設計

3.1 硬件設計

第一，應做好電機型號的合理選擇工作。例如，某調速電機的功率為3KV，轉速為3600r/min，在選擇電機型號的過程中，工作人員選用了型號為Y100的電機。再如，某主電機的功率為11KV，轉速為1400r/min，在選擇電機型號的過程中，工作人員選用了型號為Y160的電機。第二，應完善PLC資源的分配工作。工作人員應在明確I/O接口點數的基礎上，做好編程的設計工作，合理推測把控對象的I/O接口點數，確保編程器和I/O接口點數的匹配性，提升編程結果的穩定性，提升PLC資源分配的合理性。第三，應做好變頻器的合理選擇工作。變頻器的主要作用在于為電動勢提供對應的能源支持，實現調速的功用，以有效控制軟啟動的全過程。在設計控制系統的過程中，應盡量選用LGSV型變頻器，在實現對操作面板的有效控制的同時，提升對端子的管控力度。MODBUS-RTU和LG變頻器協議是選擇變頻器的兩種典型方案，為了提升通信操作的便利性和合理性，應盡量選擇LG變頻器協議模式，充分提升控制系統硬件部分設計的科學性。

3.2 軟件設計

第一，應完善編程控制器流程設計。在設計編程控制器流程的過程中，主要利用控制語言實現對啟動方向的合理控制，利用形象語言實現對啟動問題的有機調控。控制器設計的整體框架較為清晰簡潔，將控制系統整體設計方案作為參考即可實現。第二，應重視編程軟件的合理選擇工作。隨著科學技術的迅速發展，計算機技術在社會生活的各個領域得到了廣泛應用，在設計機械電子式軟啟動裝置的過程中，通常選擇面向主體的可視化流程設計形式，將上位機軟件作為核心構件，采用多語言編制的形式，對用戶界面和接口進行合理設計，實現強化軟啟動功能的目標。第三，應提升軟件系統設計的科學性。機械電子式軟啟動裝置通過對計算機技術的充分利用，實現對控制系統主界面的合理規劃，形成簡便的圖形界面，實現對菜單欄、數據欄和工具欄的展示。第四，應注重完善故障報警系統設計，一旦控制系統出現故障，故障報警系統能夠在第一時間向系統管理員發出警報信息，并根據管理員指令實施相應的處理防范，通過這種方式，能夠有效提升控制系統的應急響應功能，對維護控制系統運行的穩定性大有裨益。

4 結束語

基于機械電子式軟啟動裝置設計控制系統的過程中，應完善硬件部分和軟件部分的設計，合理選擇電機型號和變頻器，合理分配PLC資源，完善編程控制器流程設計，重視編程軟件的合理選擇，從而彰顯機械電子式軟啟動方式的價值。