一种基于伺服系统的手车控制方法及系统的研究

李厅 倪修峰 刘伟

摘要：本文针对基于伺候系统的手车控制技术进行研究，分析它的原理和工作方式，具体是涉及一种基于伺服系统的手车控制系统及控制方法。控制模块依据该移动距离控制伺服系统的工作状态，能够防止手车被过推或过拉.

关键词：手车室;伺候系统;驱动装置;电机;动力供应装置;中控装置;监测装置;转头;控制开关组

1、引言

在电网中，高压配电柜用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用，而为了对高压配电柜更安全更方便的操作，会使用手车式开关柜，它包括手车室、仪表继电器室、电流互感室、小母线室组成，其中开关柜前正中部为手车室，断路器及操动机均装在上面，正常工作时，手车推至工作位置，柜外门有观察窗，可观察内部情况，检修时，换上备用小车，将小车拉向柜外便能检修，这样可缩短检修停电时间，而常用的手车室移动方法，是将摇把插进卡槽后，手动转动摇把将手车摇入摇出，费时费力，且存在诸多不便。

本文研究一种基于伺候系统的手车室开关柜电动摇把，它包括具有输出转轴的驱动装置和用于连接到开关柜小车的专用套管;驱动装置的输出转轴与专用套管相连接，能够带动专用套管转动，从而驱动开关柜小车运动，使开关柜小车到达工作位置;驱动装置上设置有转圈计数器和能显示转动圈数的显示屏以及控制驱动装置输出转轴启停的按钮。其中，驱动装置包括具有输出转轴的电动工具和变速箱。本实用新型能够使开关柜小车准确操作到位、省时省力、方便操作。但其在控制手车到达工作位置时的精度不高，容易造成手车室被过推或过拉。

2、设备介绍

基于伺候系统的的手车室开关距电动摇把的组成：

把手主体：手车开关电动式操作把手的驱动、控制输出中心，其包括把手壳体和设置在把手壳体内部的驱动装置、动力供应装置、中控装置以及设置在把手壳体上的控制开关组;

把手壳体：用于内部嵌装驱动装置、动力供应装置、中控装置以及控制开关组;

驱动装置：为操作把手正常工作提供动力;

动力供应装置：连接驱动装置和中控装置，用于分别为驱动装置和中控装置的正常工作提供动力;

中控装置：连接驱动装置用于控制驱动装置的驱动状态;

控制开关组：连接中控装置，用于向中控装置发送动力供应启停信号和控制驱动装置驱动状态改变的信号;

转头：用于拆卸安装驱动装置的输出轴;

监测装置：设置在转头附近且电性连接所述中控装置，用来监测转头和卡槽连接处所受到的力，利用微处理器对该设备的运行状态进行控制，使得控制手车到达预期工作位置时的精度更高。

主要技术参数：

精准度0.001mm;

电池电压：12V;

充电电压：220V;

充电方式：交流电;

减速比：1/768;

额定转速：2.4Rpm;

额定电流：0.66Apm;

额定力矩：25Kg.cm;

工作方式：正/反转;

转头最大直径：30mm;

工作温度：0-70℃;

操作模式：手持

3、设备工作原理

直流伺服电机工作原理以及作用：驱动控制对象。被控对象的转距和转速受信号电压控制，信号电压的大小和极性改变时，电机的转动速度和方向也跟着变化。

驱动原理：伺服主要靠脉冲来定位，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，这样系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。

使用时，确保电动手车操作把手供电正常，接着观察收车室卡槽尺寸，并根据尺寸更换电动手车操作把手上的转头，更换完毕之后，根据实际需要设置电动手车操作把手的转向（例如：将手车室摇进为正向，将手车室摇出为反向），这些都设置好之后，将电动手车操作把手转头与手车室的卡槽紧密连接起来，最后打开电动手车把手电源开关，开始工作，把手转头旋转并带动手车室在手车轨道运动，通过电机正反转开关或电机转速调节开关实现操作把手的正转、反转或快转、慢转，从而实现手车室的摇进和摇出动作以及速度调节;把手上有检测转头力矩的功能，通过调节到合适的参数，当手车到位后达到相应力矩，电动把手自动停止;微处理器作为中控系统，通过检测控制开关的按压信号来对电机下达转动指令。

4、设备使用方式

基于伺候系统的手车控制系统其主要控制流程如下：

系统开始运行，首先通过电场传感器的感应结果判断手车室是否带电，若带电则提醒操作人员手车室为带电状态，不可操作。若不带电则提示可操作手车;之后判断手车初始位置并记录手车轨道长度;然后伺服系统开始工作，控制电机转动。手车被拉出手车室时，系统记录手车实时位置并在显示器上显示距初始位置距离，当该距离与轨道长度相同时电机停转，否则继续正转。手车被推入手车室时，原理与手车拉出时大致相同，区别在于实时距离为零时电机停转，否则电机继续反转。

5、结语

本论文研究的基于伺候系統的手车开关电动式控制操作把手采用可拆卸式的转头，能根据手车室卡槽不同的尺寸更换相对应的转头，可使其实现一机多用;另外，采用力矩传感器检测电动把手上转头力矩，只要将力矩调节到合适的参数，在手车到位后达到相应力矩，便可控制电动把手自动停止，可有效防止手车室被过推或过拉;并且利用微处理器对该设备的运行状态进行控制，使得控制手车到达预期工作位置时的精度更高。

参考文献：

[1]袁文应、袁坤，开关距手车电动操作装置[A].电力设备，2013.

[2]吉红，夏春茂，王凤桐，基于PLC的伺服电机位置控制系统研究[A].电力设备，2016.