基于现场总线的电动汽车电机试验台系统.
- 格式:doc
- 大小:974.50 KB
- 文档页数:15
基于AS-i总线技术的实验台开发陈意;吕玮;姚洪飞【摘要】本文阐述某型号进口机床AS-i总线技术,并介绍与AS-i总线相关的硬件及软件,同时有针对性地设计一台AS-i总线实验台,完成调试应用。
该实验台可用于AS-i总线失效分析、故障诊断、模块测试及应用研究。
【期刊名称】《金属加工:冷加工》【年(卷),期】2016(000)017【总页数】5页(P61-65)【作者】陈意;吕玮;姚洪飞【作者单位】一汽解放汽车有限公司无锡柴油机厂江苏 214174;一汽解放汽车有限公司无锡柴油机厂江苏 214174;一汽解放汽车有限公司无锡柴油机厂江苏214174【正文语种】中文(1)A S-i总线。
A S-i(Actuator Sensor Interface)是“执行器传感器接口”的英文缩写,它是一种用在上层控制器(主站)和底层执行器、传感器(从站)之间双向交换信息、主从模式的现场总线,属于工业控制系统中的底层监控网络。
AS-i总线可以通过主站中的网关和多种现场总线(Profibus、Modbus、DeviceNet等)连接,构成更全面的总线控制系统。
在整个总线控制系统中,网关作为上层现场总线的一个从站;而在AS-i总线中,网关作为AS-i总线的主站,连接其他AS-i从站。
AS-i从站上连接各种传感器、执行装置,实现上层控制器对底层输入信号的采集,经逻辑运算后输出信号至执行装置。
AS-i总线具有系统开放、功能可靠及安装快捷等特点。
在数控机床、生产装配线、物流分拣线等分布式系统中应用广泛,在国外工业发达国家已经获得广泛应用。
(2)AS-i总线在锡柴惠山工厂GROB机床上的应用。
一汽解放锡柴惠山工厂拥有现代化的重型车用柴油机生产线,包含4条金属切削及装配、校车、油封共7条生产线,其中6DM柴油机缸体缸盖金属切削生产线是两条引进德国GROB公司的生产线,AS-i总线技术在该生产线机床上应用广泛。
GROB G700系列机床共使用4种总线,管理层的Ethernet总线、过程监控层的Profibus、ProfiSafe总线和现场底层的AS-i总线。
第20卷第3期电站系统工程V ol.20 No.3 2004年5月Power System Engineering May, 2004 文章编号:1005-006X(2004)03-0054-02现场总线技术在控制系统中的应用王晓东1 白明友1 张千里2 (1.哈尔滨理工大学,2.哈尔滨大电机研究所) 摘要:介绍了采用Fieldbus现场总线技术实现电气系统过程控制的步骤与方法,进而分析了现场总线技术在电气系统过程控制中应用的优势与特点。
详细介绍了系统的配置以及功能。
关键词:现场总线;水力机械试验台;控制系统中图分类号:TK323文献标识码:BApplication of Fieldbus Technology in Electrical Control SystemWANG Xiao-dong, BAI Ming-you, ZHANG Qian-liAbstract:The procedure, method and advantages of application of Fieldbus technology in electric control system are introduced. The configuration and functions of the system as well as its advantages are detailed.Key words: fieldbus; hydraulic test rig; control system某水力机械模型试验台由电气控制系统和测试系统两部分构成,其中电气控制系统的稳定性直接影响水力性能试验的研究。
电气控制系统以Profibus 为核心,以NaiS FP10SH PLC为主控制器,IPC(工业控制计算机)实现集中控制。
控制系统采用现场总线技术实现了先进的全数字控制方式,保证了系统的可靠性、安全性、易维护性。
针对此试验台电气控制系统的总体设计,分析了控制系统的设计要点,并详细介绍现场总线技术在该系统中的作用。
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910673383.1(22)申请日 2019.07.24(71)申请人 广州小鹏汽车科技有限公司地址 510640 广东省广州市天河区长兴街松岗大街8号小鹏汽车智能产业园(72)发明人 杨鹏 胡孝辉 黄树毅 艾治国 (74)专利代理机构 北京润泽恒知识产权代理有限公司 11319代理人 莎日娜(51)Int.Cl.B60L 3/00(2019.01)B60L 15/20(2006.01)B60L 53/14(2019.01)G05B 23/02(2006.01)(54)发明名称一种电动汽车电机控制器的检测系统及检测方法(57)摘要本申请实施例提供了一种电动汽车电机控制器的检测系统及方法,可以包括动力电池、配电箱、驱动电机控制器、处理模块,以及互锁回路,配电箱设有两端分别连接动力电池与驱动电机控制器的接触器,处理模块与所述接触器连接,互锁回路连通处理模块和驱动电机控制器;处理模块在驱动电机控制器进行能量回收时,检测接触器的开合状态;在接触器均为闭合状态时,控制互锁回路导通;在接触器为断开状态时,控制互锁回路断开;互锁回路在导通时控制驱动电机控制器对动力电池充电;在断开时控制驱动电机控制器停止对动力电池充电。
整个装置可以增加汽车动力系统的使用寿命,也可以降低动力系统在动力回收过程中因器件异常断开导致的损坏风险。
权利要求书4页 说明书15页 附图4页CN 110341483 A 2019.10.18C N 110341483A1.一种电动汽车电机控制器的检测系统,其特征在于,包括动力电池、配电箱、驱动电机控制器、处理模块,以及互锁回路,所述配电箱设有接触器,所述接触器的两端分别连接所述动力电池与所述驱动电机控制器,所述处理模块与所述接触器连接,所述互锁回路连通所述处理模块和所述驱动电机控制器;所述处理模块,用于在所述驱动电机控制器进行能量回收时,检测所述接触器的开合状态;在所述接触器为闭合状态时,控制所述互锁回路导通;在所述接触器为断开状态时,控制所述互锁回路断开;所述互锁回路,用于在所述互锁回路导通时,控制所述驱动电机控制器对所述动力电池充电;在所述互锁回路断开时,控制所述驱动电机控制器停止对所述动力电池充电。
基于AVL测功机的车用电机台架试验研究王欢【摘要】分析了电机系统试验台架的总体架构、工作原理与控制模式,基于AVL测功机系统搭建了电机系统试验台架,实现了台架测量数据同步与集成控制.提出并实现了基于试验台架的车用电机系统性能参数测试方法,为电动汽车车用电机系统开发与测试提供了借鉴,为整车试验奠定了测试数据基础.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2018(047)002【总页数】4页(P11-14)【关键词】AVL测功机;电机试验台架;数据同步与集成;测试方法【作者】王欢【作者单位】中国汽车工程研究院股份有限公司,重庆 401122【正文语种】中文【中图分类】TP2740 前言电动汽车具有零排放、能量转换效率高等优点,已成为世界汽车技术发展的主流,其产业化进程飞速发展;同时,电动汽车相关的法律法规及整车性能对零部件技术要求日益提高,对汽车动力总成的性能测试要求也越来越严格。
电动汽车车用驱动电机系统作为电动汽车动力总成的关键零部件之一,其性能参数、控制精度和可靠性直接影响整车的动力性、经济性和舒适性,台架试验不仅能够实时精确测量电机系统的性能参数,而且能够对其控制参数进行在线标定测量[1];基于AVL台架,试验过程能够实现整车道路循环测试工况的模拟,从而缩短其开发测试周期、降低开发测试风险与成本;因此,实现车用电机系统的台架试验研究的必要性日益凸显。
1 电机系统试验台架总体架构1.1 电机系统试验台架功能模块本文电机系统试验台架的功能模块主要包括AVL电力测功机系统、电池模拟器、功率分析仪、被测电机系统,试验台架的结构图如图1所示[2]。
图1 电机系统试验台架结构图被测电机系统主要由被测电机以及电机控制器两部分构成,被测电机与电机控制器之间通过三相交流电相连[3]。
AVL电力测功机与被测电机系统之间通过联轴器物理相连以实现转速与转矩的实时同步。
电力测功机系统一方面模拟被测电机系统的负载测试被测电机的电驱动性能,另一方面吸收被测电机产生的电能测试被测电机的发电性能。
电动汽车用驱动电机系统下线测试台架技术要求与试验方法电动汽车用驱动电机系统下线测试台架技术要求与试验方法1. 引言如今,随着电动汽车的快速发展和普及,电动汽车用驱动电机系统下线测试台架的技术要求与试验方法也日益受到关注。
对于电动汽车的驱动电机系统,下线测试台架是非常重要的,它可以帮助汽车制造商检测和评估驱动电机系统的性能和可靠性。
本文将针对这一主题展开深入探讨。
2. 技术要求2.1 功能要求在设计电动汽车用驱动电机系统下线测试台架时,首先需要考虑的是其功能要求。
该测试台架需要能够对驱动电机系统的各项性能参数进行全面测试,包括但不限于动力性能、效率、噪音、振动等。
还需要具备数据采集、分析和报告输出等功能,以便对测试结果进行准确评估。
2.2 安全要求考虑到测试台架在实验过程中可能会涉及高电压和高速旋转的部件,安全要求显得尤为重要。
测试台架需要具备完善的安全防护措施,如过流、过压、过载等保护装置,以防止意外事件发生。
2.3 精度要求在进行驱动电机系统的性能测试时,测试台架需要具备较高的精度要求。
这包括传感器的精度、数据采集与处理的精度等方面。
只有具备较高的测试精度,才能准确评估驱动电机系统的性能指标。
3. 试验方法3.1 静态试验静态试验是评估驱动电机系统静态性能的重要手段。
在测试台架上,可以通过施加适当的负载,测量电机的静态响应特性,并据此评估其输出扭矩、效率等指标。
3.2 动态试验动态试验则是评估电动汽车驱动电机系统动态性能的关键方法。
通过在测试台架上模拟汽车行驶过程中的加速、减速、匀速等工况,可以评估电机的动态响应特性、控制性能等指标。
3.3 耐久性试验电动汽车用驱动电机系统在实际使用中需要具备较高的可靠性和耐久性。
测试台架还需要能够进行耐久性试验,包括连续工作、循环工作等。
通过耐久性试验,可以评估电机系统在长时间工作状态下的性能表现。
4. 个人观点与理解电动汽车用驱动电机系统下线测试台架的技术要求与试验方法对于保障电动汽车的性能和可靠性具有重要意义。
电工文摘/技术前沿
基于现场总线的
电动汽车电机试验台系统
■湘潭电机集团有限公司粟明
摘要:介绍了一种基于现场总线的电动汽车电机试验台,讨论了试验台系统的结构组成,分析了试验台的工作原理。
最后,对试验台基于PROFIBUS现场总线的通讯网络进行了设计,给出了数据流通的格式以及变频器参数过程数据对象的数据字节定义。
目前,该试验台已成功应用于产品测试。
关键词:电动汽车测试电机测试现场总线
1绪论
现代汽车工业是人类工业技术的伟大成就之一。
但是随
着汽车工业的快速发展和汽车大量广泛的应用,
也导致了大
气污染和全球变暖等问题。
特别是现代汽车使用的燃料—石
油是不可再生的资源,
因此人类迫切需要寻找新的能源来解
决目前存在的问题。
近年来,
各国对混合动力和电动汽车开
展了大量研究并取得了大量的成果,
一些汽车公司已开始生
产该类型的轿车。
其中,
由于电动汽车使用的是可再生和清洁的电能来驱动,且没有二氧化碳排放和环境污染的问题,因此被认为是未来汽车工业的发展方向,并有望在未来替代传统的燃油汽车[1-2]。
在电动汽车技术领域,驱动电机和轮毂电机的设计是一个非常重要的部分。
获得驱动电机和轮毂电机精确的试验数据,是整车设计完成直至产业化中一个重要的环节。
相对于普通电机,电动汽车的驱动电机和轮毂电机具有更高的转速,在控制中有更高的转矩精度要求,因此,电动汽车电机试验台的测试与控制系统比普通电机的试验台有着更高的要求[3]。
本文介绍了一种基于现场总线的电动汽车电机试验台控制系统,分析了测试系统组成和试验台工作原理,并设计了试验台的通讯系统。
器和被试电机由电动汽车设计方提供。
系统中,有源负载和用户逆变器由整流电源供电,控制被试电机的运行;陪试电机由西门子MASTERDRIVERS矢量型变频器控制运行,其实质上是一台变频异步测功机。
电动汽车电机试验台的控制系统由西门子变频器、西门子可编程控制器(PLC)、日本HIOKI3194数据采集系统、特性曲线自动生成系统、高速现场总线系统、扭矩传感器、温度传感器以及西门子高性能工控机等组成,如图2所示。
其中,西门子PLC控制器是整个系统的控制中心,由它通过现场总线对各个部件发出控制指令;西门子逆变器是系统的执行部分,通过控制陪试电机使系统达到试验所需的各种工况;各种数据采集传感器是系统的测量部分,负责采集试验数据。
根据被试电机的运行状态,电动汽车电机试验台有两种工作状态,分别介绍如下:
当被试电机运行在电动机状态时,电动汽车电机试验台为第一种工作状态。
此时陪试电机运行在发电状态。
在这种状态下,陪试电机吸收被试电机输出的机械功率,在西门子变频器控制下将其转化成电能通过四象限变频器或者独立的回馈系统直接回馈到交流电网侧。
试验过程中,数据采集系统的扭矩、转速、温度等变量,并送入计算机检测和控制系统。
计算机检测和控制系统运行根据试验要求而编制的软件,自动计算出陪试电机控制所需的转矩,然后将此指令发送给电动汽车电机试验台的组成如图1所示,其中用户逆变
西门子变频器,从而改变被试电机的输出使其达到试验要求
2系统组成和工作原理
2011.3 15
电工文摘/技术前沿
的工况,直至最后完成系统的整体试验。
当被试电机运行在发电机状态时,电动汽车电机试验台为第二种工作状态。
此时陪试电机运行在电动状态。
在这种状态下,陪试电机输出的机械功率由被试电机吸收。
在用户逆变器的控制下,被试电机所吸收的机械能转化成电能并通过直流母线上并联的有源负载吸收。
同时,计算机控制系统对数据采集系统采集得到的数据进行分析、处理,自动计算出陪试电机控制所需的转速,然后将此指令发送给西门子变频器,从而改变陪试电机的输出使其达到试验要求的工况,直至最后完成系统的整体试验。
3
现场总线通讯系统
从电动汽车试验台工作原理可以看出,系统控制的实时
图1电动汽车系统试验工作原理图
图2电动汽车电机试验系统
2011.3 16
电工文摘/技术前沿
性要求非常高,因此本文采用了现场总线的通讯方式连接整个系统。
采用现场总线能够显著地提高电动汽车试验台系统的质量和性能,它的优点主要表现在以下几个方面:1)现场布线更加方便。
现场布线是控制系统中的重点问题,它决定着系统实现的进度和运行的质量。
采用现场总线的方式使线路的连接变得简便可靠,在很大程度上避免了由于现场接线错误而产生的问题。
2)数据传输更加可靠。
采用数字信号的网络传输方式在可靠性上要远远高于模拟信号的回路传输方式,特别是当传输距离很远时,这种优势更为明显。
相对于模拟信号来讲,数字信号在同样的干扰下所受的影响更小,数据保真度更高。
3)系统功能更加完备。
现场总线是专注于工业控制的现场网络,它的使用使整个工业控制系统成为一个有机的共同体,数据交互,信息共享。
4)系统维护更加方便。
现场总线的简便的连接方式并
没有给系统的维护带来麻烦,相反,它使系统功能的维护和完善更加方便。
网络上传输的数据可以任意改变,预留的编程接口使程序的维护和调试可以随时随地进行。
电动汽车试验台主要的通讯网络采用PROFIBUS现场总线系统。
PROFIBUS现场总线系统是一种基于欧洲标准、世界通用的总线系统,它对于来自全世界任何制造厂家生产的设备都是开放的,传输界质可用双绞线和光纤。
PROFIBUS现场总线具备标准信息帧结构,并具有界面友好、数据一致性高、高度容错性等优点,其最大数据传输率可达12Mbps,而且更重要的是它可以与目前几乎所有的总线系统兼容。
由于在电动汽车中,控制系统一般都采用的是CAN总线通讯,因此利用PROFIBUS现场总线兼容其他总线的特点组建试验台的通讯网络有着巨大的优势。
至于两种协议网络之间的通讯,本系统采用的协议转换器,运行表明两种总线系统可以自由地交换数据。
电动汽车试验台PROFIBUS现场总线的数据流通主要是变
图3CBP的数据结构
图4参数过程数据对象(PPO
)类型
2011.3 17
电工文摘/技术前沿
频器与主站(工业控制计算机)之间的通讯。
其中,西门子变频器作为PROFIBUS总线的一个从站,其传输有着自己的数据结构,被称之为CBP数据结构,如图3所示[4]。
在CBP数据固定结构中,PROFIBUS结构的周期型通道MSCY_C1中的可用数据被定义为参数过程数据对象(PPO)。
用MSCY_C1数据传送,可用数据被划分成两个区域,它们以各自的报文进行数据传送。
在很多应用场合,例如交流传动领域,周期型MSCY_C1通道也简单地被称为STANDARD通道。
对于电动汽车试验台系统,定义了可用数据的结构后,一个主站可以采用这些结构使用周期型MSCY_C1通道存取那些传动从站的数据以及发出控制指令。
当电动汽车试验台系统启动时,所需要的参数过程数据对象能够从主站来配置,如图4所示。
选择哪种类型的PPO,取决于在通讯网络中各个从站的任务。
在通讯系统中,它们具有最高的优先级和最短的时间等条件。
图4中,PKW是指参数标识符值,PZD表示过程数据区。
PKE做为参数标识符,用来选择读取参数的。
IND表示参数索引,而PWE是用来存取参数值的。
在PZD区中,STW表示控制字。
STW中的内容可以控制变频器的启动,例如以何种方式启停;ZSW表示状态字,表示变频器的反馈状态,例如是否
有报警、在何种工作方式下运行等;HSW表示主设定值,用来作为变频器的给定,如速度给定或者转矩给定等;HIW表示主实际值,用来反馈变频器的实际速度或者转矩。
4
结论
现场总线是工业控制领域中又一个新兴的技术热点,
得
到了广泛的应用。
本文将PROFIBUS现场总线应用到电动汽车
电机试验台系统。
该电动汽车电机试验台能够快速准确的对
电机的各种技术参数进行测试,
能够方便地使电机工作在各
种被测试的工况条件下。
实验结果表明,
试验台的技术要求
满足电动汽车电机测试的各种需要,
目前该系统已经成功运
行。
参
考
文
献
:
[1]FloydA.HybridElectricVehicles.EVS-13.1996
(10
).
[2]孙逢春.电动汽车.北京理工大学出版社,1997.[3]杨竟衡.电动汽车的电气传动系统,电气传动.1999(4).[4]Siemens.SimovertMasterdrives使用大全,西门子电气传动有限公司,2000.
2011.318。