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(shù)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(guān)鍵詞：手車室;伺候系統(tǒng);驅(qū)動裝置;電機;動力供應(yīng)裝置;中控裝置;監(jiān)測裝置;轉(zhuǎn)頭;控制開關(guān)組

1、引言

在電網(wǎng)中，高壓配電柜用于電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、電能轉(zhuǎn)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(guān)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(guān)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(nèi)部情況，檢修時，換上備用小車，將小車?yán)蚬裢獗隳軝z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(zhuǎn)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(guān)柜電動搖把，它包括具有輸出轉(zhuǎn)軸的驅(qū)動裝置和用于連接到開關(guān)柜小車的專用套管;驅(qū)動裝置的輸出轉(zhuǎn)軸與專用套管相連接，能夠帶動專用套管轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動開關(guān)柜小車運動，使開關(guān)柜小車到達工作位置;驅(qū)動裝置上設(shè)置有轉(zhuǎn)圈計數(shù)器和能顯示轉(zhuǎn)動圈數(shù)的顯示屏以及控制驅(qū)動裝置輸出轉(zhuǎn)軸啟停的按鈕。其中，驅(qū)動裝置包括具有輸出轉(zhuǎn)軸的電動工具和變速箱。本實用新型能夠使開關(guān)柜小車準(zhǔn)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(shè)備介紹

基于伺候系統(tǒng)的的手車室開關(guān)距電動搖把的組成：

把手主體：手車開關(guān)電動式操作把手的驅(qū)動、控制輸出中心，其包括把手殼體和設(shè)置在把手殼體內(nèi)部的驅(qū)動裝置、動力供應(yīng)裝置、中控裝置以及設(shè)置在把手殼體上的控制開關(guān)組;

把手殼體：用于內(nèi)部嵌裝驅(qū)動裝置、動力供應(yīng)裝置、中控裝置以及控制開關(guān)組;

驅(qū)動裝置：為操作把手正常工作提供動力;

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

中控裝置：連接驅(qū)動裝置用于控制驅(qū)動裝置的驅(qū)動狀態(tài);

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

轉(zhuǎn)頭：用于拆卸安裝驅(qū)動裝置的輸出軸;

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

主要技術(shù)參數(shù)：

精準(zhǔn)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(zhuǎn)速：2.4Rpm;

額定電流：0.66Apm;

額定力矩：25Kg.cm;

工作方式：正/反轉(zhuǎn);

轉(zhuǎn)頭最大直徑：30mm;

工作溫度：0-70℃;

操作模式：手持

3、設(shè)備工作原理

直流伺服電機工作原理以及作用：驅(qū)動控制對象。被控對象的轉(zhuǎn)距和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動速度和方向也跟著變化。

驅(qū)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(zhuǎn)1個脈沖對應(yīng)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(zhuǎn)一個角度，都會發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的脈沖，伺服電機接受的脈沖形成了呼應(yīng)，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(zhuǎn)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(zhuǎn)頭，更換完畢之后，根據(jù)實際需要設(shè)置電動手車操作把手的轉(zhuǎn)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(shè)置好之后，將電動手車操作把手轉(zhuǎn)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(guān)，開始工作，把手轉(zhuǎn)頭旋轉(zhuǎn)并帶動手車室在手車軌道運動，通過電機正反轉(zhuǎn)開關(guān)或電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)開關(guān)實現(xiàn)操作把手的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或快轉(zhuǎn)、慢轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)手車室的搖進和搖出動作以及速度調(diào)節(jié);把手上有檢測轉(zhuǎn)頭力矩的功能，通過調(diào)節(jié)到合適的參數(shù)，當(dāng)手車到位后達到相應(yīng)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(guān)的按壓信號來對電機下達轉(zhuǎn)動指令。

4、設(shè)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(yīng)結(jié)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(zhuǎn)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(dāng)該距離與軌道長度相同時電機停轉(zhuǎn)，否則繼續(xù)正轉(zhuǎn)。手車被推入手車室時，原理與手車?yán)鰰r大致相同，區(qū)別在于實時距離為零時電機停轉(zhuǎn)，否則電機繼續(xù)反轉(zhuǎn)。

5、結(jié)語

本論文研究的基于伺候系統(tǒng)的手車開關(guān)電動式控制操作把手采用可拆卸式的轉(zhuǎn)頭，能根據(jù)手車室卡槽不同的尺寸更換相對應(yīng)的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)頭力矩，只要將力矩調(diào)節(jié)到合適的參數(shù)，在手車到位后達到相應(yīng)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(shè)備的運行狀態(tài)進行控制，使得控制手車到達預(yù)期工作位置時的精度更高。

參考文獻：

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