龍門刨床電氣控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文說明書

1、. z.摘 要傳統(tǒng)的龍門刨床控制系統(tǒng)可靠性差，維護(hù)困難，加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率低。如今PLC技術(shù)的不斷開展，用PLC設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)是簡(jiǎn)便可行的方法。本文介紹的用PLC設(shè)計(jì)龍門刨床的電氣控制系統(tǒng)，不但滿足了所需的各種控制功能，而且在節(jié)省資金的前提下，還具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定和便于維護(hù)等特點(diǎn)。特別是其硬件簡(jiǎn)單可靠,軟件豐富靈活,運(yùn)行效果好。以可編程控制器檢測(cè)速度過零為換向條件實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)的無沖擊換向。以精細(xì)電位計(jì)為速度給定元件，可手動(dòng)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)主電機(jī)轉(zhuǎn)速，從根本上克制了龍門刨床換向沖擊大、工作效率不高、耗電量大等一系列缺點(diǎn)。系統(tǒng)以數(shù)字顯示輸出主電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速和電樞電流值，顯示準(zhǔn)確、直觀。利用PLC

2、 改造老式龍門刨床用的電控局部。根據(jù)龍門刨床工藝對(duì)控制系統(tǒng)的要求, 對(duì)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)展重新設(shè)計(jì)。主拖動(dòng)采用調(diào)速圍寬、節(jié)能效果顯著的變頻器, 用PLC 實(shí)現(xiàn)開關(guān)量邏輯控制和變頻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。控制系統(tǒng)選用觸摸屏作人機(jī)界面, 實(shí)時(shí)顯示龍門刨床的運(yùn)行狀態(tài)和故障信息。給出了電力拖動(dòng)系統(tǒng)的主回路電路圖、PLC 的外部接線圖。改造后的龍門刨銑床大大提高了機(jī)床的性能和加工精度, 到達(dá)了預(yù)期效果。利用PLC對(duì)龍門刨床電控系統(tǒng)進(jìn)展設(shè)計(jì)的途徑和方法，為改良機(jī)床設(shè)計(jì)提供了新的思路, 對(duì)促進(jìn)工業(yè)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步具有一定意義?！娟P(guān)鍵詞】編程邏輯控制器，龍門刨床，控制系統(tǒng)，直流調(diào)速，刨臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制AbstractThe tr

3、aditional control system of gantry planer has the shortings in reliability, maintenance,processing of quality and efficiency of production. Now as a result of the PLC technology unceasing development, designing the electrical control system with PLC is a simple and feasible method.This paper present

4、s the design of gantry planerwith PLC for the electrical control system,whichwill satisfy the needs of control functions.Moreover, under the premise of saveing money it is also simple, stable and easy to maintain operational characteristics.Especially its hardware is simple and reliable,and its soft

5、ware is rich and nimble.The movement effect is good.The system realizes zero-speed reversing of the work platform and eliminates the impact of original system.The precise potentionmeters are in this system as the speed regulating elements.It can regulate the real-time rotational speed of the main el

6、ectromotor accurately,and the disadvantages of the original system are hurdled in this system.The real-time rotational speed and the armature current of the main electromotor can be shown accurately and digitally.The ways and means that designing gantry planer electrical control system with PLC prov

7、ide a new approach for improving the machines design and promote industrial enterprises with a certain sense of technological progress.Keywords：Programmable Logic Controller (PLC)，Gantry Planer，Control System，Direct Current Speed Regulating，Table Movement Control-. z.目錄摘要1Abstract21 引言11.1 選題背景11.2

8、龍門刨床的構(gòu)造特點(diǎn)11.3本論文的研究目的及意義 11.4 國外研究現(xiàn)狀21.5 本論文的研究方法32 改造前原龍門刨床存在的問題及缺點(diǎn)42.1 存在的缺點(diǎn)42.2 刨床的機(jī)械特性43 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)63.1 幾種可行性方案比擬6 理想的速度運(yùn)行曲線6 實(shí)現(xiàn)理想速度運(yùn)行曲線的幾種方法比擬63.2 總體方案設(shè)計(jì)73.2.1 PLC的選型7 系統(tǒng)總體方案8 系統(tǒng)主要配置和設(shè)置8 系統(tǒng)工作流程和控制功能實(shí)現(xiàn)93.3 本章小結(jié)94 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)114.1電機(jī)原理圖設(shè)計(jì)11電機(jī)拖動(dòng)電路工藝介紹114.2電源電路設(shè)計(jì)12 DC電源原理124.3 BK變壓器 154.4勵(lì)磁單元16勵(lì)磁電源16 F*M

9、P25磁場(chǎng)控制器16 變頻器故障診斷與日常維護(hù)174.5 直流驅(qū)動(dòng)器MENTORII 184.6 PLC可編程控制器224.6.1 PLC的根本組234.6.2 PLC的開展趨勢(shì) 244.6.3 PLC技術(shù)開展呈現(xiàn)新的動(dòng)向 25三菱PLC的選型方法26三菱plc程序設(shè)計(jì) 275 軟件設(shè)計(jì)局部315.1系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)315.2 程序設(shè)計(jì)步驟及要點(diǎn)315.3 三菱PLC控制系統(tǒng)一般設(shè)計(jì)方法335.4 橫梁升降控制345.5 刀架進(jìn)給、制動(dòng)控制356 預(yù)計(jì)改造后變化376.1 用PLC實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)控制376.2 改造后龍門刨控制系統(tǒng)的特點(diǎn)376.3應(yīng)用情況及效果 37 比擬結(jié)果37 提高效率39總

10、結(jié)40致41參考文獻(xiàn)42-. z.1 引 言1.1 選題背景傳統(tǒng)的龍門刨床可靠性差，維護(hù)困難，影響了加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率。本文著重介紹了利用PLC及直流調(diào)速器對(duì)其電氣系統(tǒng)進(jìn)展的設(shè)計(jì)。本文以龍門刨床的電氣控制系統(tǒng)為研究對(duì)象。龍門刨床是工廠的大型關(guān)鍵設(shè)備之一，是制造重型機(jī)械不可缺少的工作母機(jī)，電氣設(shè)備較為復(fù)雜，生產(chǎn)工藝對(duì)刨床電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求也越來越高。龍門刨床主要被用來加工大型狹長(zhǎng)平面、斜面或槽，對(duì)主拖動(dòng)系統(tǒng)有很高的要求,不僅要求有足夠大的切削功率和較寬的調(diào)速圍，而且要求其在工作循環(huán)中能自動(dòng)調(diào)節(jié)速度，以滿足不同的工作需要。1.2 龍門刨床的構(gòu)造特點(diǎn)龍門刨床主要由七局部組成，如圖1.2所示。

11、1床身 2工作臺(tái) 3橫梁 4左右垂直刀架 5左右側(cè)刀架及進(jìn)給箱 6立柱 7龍門頂圖 SEQ 圖表 * ARABIC 1.2 龍門刨床構(gòu)造簡(jiǎn)圖 床身是一個(gè)箱形體，其上有V形和U形導(dǎo)軌。工作臺(tái)或稱刨臺(tái)，下面有齒條與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪相嚙合，可作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。橫梁平常加工時(shí)嚴(yán)禁動(dòng)作，只在更換工件時(shí)才移動(dòng)，以調(diào)整刀架的高度。左右垂直刀架可沿橫梁導(dǎo)軌在水平方向或沿滑板導(dǎo)軌在垂直方向作快速移動(dòng)或工作進(jìn)給。左右側(cè)刀架及進(jìn)給箱可沿立柱導(dǎo)軌上下快速移動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)給。1.3本論文的研究目的及意義國、外在大型龍門刨床的電氣控制方面先后也應(yīng)用了較多的調(diào)速技術(shù)。為了克制F-D調(diào)速系統(tǒng)的缺點(diǎn)，70年代以來出現(xiàn)了晶閘管直流電動(dòng)機(jī)模擬調(diào)

12、速系統(tǒng)(SCR-D調(diào)速系統(tǒng))，取代F-D調(diào)速系統(tǒng)，縮小占地面積，減少了噪音，節(jié)能等，但系統(tǒng)性能差，當(dāng)電阻及電容參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)靜態(tài)及動(dòng)態(tài)性能惡化1。其次，眾多功能單元連線多，因而可靠性不理想，維護(hù)、維修難度較大，現(xiàn)在應(yīng)用的三菱F*系列及歐陸590系列，調(diào)速裝置性能越來越完善，通用性強(qiáng)，操作方便，具有自動(dòng)定相功能，具有電流環(huán)自整定功能，具有自適應(yīng)尋優(yōu)功能，保證系統(tǒng)工作在最正確狀態(tài)，具有完善的過流、過壓，缺相，欠磁，超速等保護(hù)功能，但諸多企業(yè)在使用中還是采用機(jī)械限位開關(guān)或晶體管接近開關(guān)來完成換向，其故障率高，在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常撞壞；同時(shí)操作者要經(jīng)常調(diào)節(jié)標(biāo)鐵的位置，以改變刨臺(tái)的行程，這就給人工操作帶來許

13、多不便，無工作行程數(shù)控定位，本設(shè)計(jì)將應(yīng)用系統(tǒng)中先進(jìn)的數(shù)字定位技術(shù)，能使刨刀及工作臺(tái)按設(shè)定的行程和速度進(jìn)展有序的運(yùn)行，按著刀架進(jìn)給刀架落刀工作臺(tái)前進(jìn)工作臺(tái)加速工作臺(tái)速度保持工作臺(tái)減速工作臺(tái)前進(jìn)到位刀架后退工作臺(tái)后退到位刀架進(jìn)給自動(dòng)循環(huán)工作停機(jī)。本文研究目的主要為了龍門刨床的自動(dòng)控制設(shè)計(jì)及其相關(guān)理論研究，包括直流調(diào)速系統(tǒng)工作原理及電路設(shè)計(jì)，可編程控制器工作原理及邏輯控制電路設(shè)計(jì)與程序?qū)崿F(xiàn)，系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化原理及設(shè)置等。龍門刨床如控制和使用得當(dāng)，不僅能提高效率，節(jié)約本錢，還可大大延長(zhǎng)使用壽命。龍門刨床主要分為機(jī)械和電氣控制兩大組成局部，機(jī)械局部相比照擬穩(wěn)定，使龍門刨床運(yùn)行在最優(yōu)狀態(tài)主要取決于電氣控制系統(tǒng)

14、控制方式。1.4 國外研究現(xiàn)狀上世紀(jì)60年代在龍門刨床上廣泛使用的是JF-D調(diào)速系統(tǒng)，目前該系統(tǒng)在國有大中型企業(yè)仍然占有相當(dāng)大的比重，但是JF-D型的龍門刨床的電氣系統(tǒng)存在許多問題。上世紀(jì)80年代初，許多企業(yè)對(duì)龍門刨床進(jìn)展電氣改造時(shí)，用晶閘管-直流電動(dòng)機(jī)(SCR-D)模擬直流調(diào)速系統(tǒng)取代JF-D調(diào)速系統(tǒng)。但是該系統(tǒng)的主要問題是：眾多功能單元之間接插件多，接插件的觸點(diǎn)容易出現(xiàn)接觸不良的故障，影響了系統(tǒng)的可靠性， 維護(hù)和檢修難度大。1990年左右，隨著半導(dǎo)體和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷開展和完善，工業(yè)先進(jìn)國家研制出成套的全數(shù)字晶閘管直流調(diào)速裝置，并成功地應(yīng)用在工業(yè)實(shí)踐中。全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)存在的問題是低速性

15、能不好，所有的電氣參數(shù)均是英文顯示，對(duì)電氣維護(hù)人員的技術(shù)水平要求很高2。1996左右，由于變頻器性能的不斷完善和推廣，嘗試將變頻器運(yùn)用于拖動(dòng)系統(tǒng)，將PLC和變頻器成功地應(yīng)用于龍門刨床，使龍門刨床的電氣性能和各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都得到了極大的改善。如今PLC技術(shù)的開展和成熟，用PLC設(shè)計(jì)刨床的電氣控制系統(tǒng)是行之有效的方法。龍門刨床的運(yùn)動(dòng)可分為主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)及輔助運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)是指工作臺(tái)連續(xù)重復(fù)往返運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是指刀架的進(jìn)給，輔助運(yùn)動(dòng)是為了調(diào)整刀具而設(shè)置的，如橫梁的夾緊放松，橫梁的上、下移動(dòng)，刀架的快速移動(dòng)、潤滑等。龍門刨床工作臺(tái)是做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的，前進(jìn)時(shí)為工作行程，此時(shí)帶開工作臺(tái)的電機(jī)有負(fù)載。后退時(shí)為

16、返回行程，刀具抬起，電機(jī)為空載3。1.5 本論文的研究方法本文以PLC作為主控制器，它是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件，通過輸入接收來自按鈕操作站和轉(zhuǎn)換開關(guān)的操作信號(hào)及其它設(shè)備的狀態(tài)信息，將這些信號(hào)經(jīng)PLC部的用戶程序運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果通過輸出點(diǎn)，控制直流調(diào)速器完成主拖動(dòng)，同時(shí)控制各交流電動(dòng)機(jī)的接觸器完成輔助拖動(dòng)。從整個(gè)系統(tǒng)來看是一個(gè)多輸入多輸出的自動(dòng)控制系統(tǒng)，而且輸入輸出大多為開關(guān)量，但由于本系統(tǒng)的主要被控量只有一個(gè)工作臺(tái)的速度，這就使得以主拖動(dòng)系統(tǒng)局部?jī)?yōu)化而使整個(gè)系統(tǒng)到達(dá)優(yōu)化成為可能， 應(yīng)用PLC，可使各電機(jī)的運(yùn)行，各刀架的移動(dòng)、抬刀、橫梁夾緊等，主傳動(dòng)電磁制動(dòng)器的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)程序控制。同時(shí)，與直流調(diào)速器

17、配合使用，可使工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)減速、換向、多步速度變化及往復(fù)運(yùn)行等，大大簡(jiǎn)化了操作步驟2 改造前原龍門刨床存在的問題及缺點(diǎn)2.1 存在的缺點(diǎn)設(shè)備使用年代以久，電器控制元件嚴(yán)重老化，設(shè)備故障率高，維修費(fèi)用大，已不能滿足目前生產(chǎn)加工的需要。由于采用的是交直流機(jī)組，故其效率只有0.50.68,且能耗高).主傳動(dòng)及控制局部電氣操作條件較多，不但增加了維護(hù)工作量，也使整個(gè)系統(tǒng)可靠性大大降低。工作臺(tái)調(diào)速圍小，精度D30,加工工件的外表質(zhì)量差。占地面積大，噪音高。我們知道龍門刨床這種A-G-M調(diào)速系統(tǒng)，它具有占地面積大、噪聲污染嚴(yán)重、尤其交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)浪費(fèi)電能很嚴(yán)重。從工作情況來看，直流電動(dòng)機(jī)的功率并沒

18、有得到充分利用，并且維護(hù)保養(yǎng)較困難。目前許多在使用該系統(tǒng)工作的廠家都在想方法解決以上問題。從70年代至目前有極少局部采用晶閘管直流電動(dòng)機(jī)機(jī)組V-M調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)低速時(shí)損耗大、功率因數(shù)低、對(duì)電網(wǎng)污染嚴(yán)重，而使用的還是直流電動(dòng)機(jī)，維護(hù)保養(yǎng)困難的問題還是沒有解決。目前改造龍門刨床的主拖動(dòng)局部一般采用全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)或交流變頻調(diào)速系統(tǒng), 控制局部使用PLC。全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)選用國外的成套設(shè)備, 設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)用英文顯示, 設(shè)備操作及維護(hù)人員要消化和掌握系統(tǒng)的性能, 需花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間和具備一定的技術(shù)水平。而變頻調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)過多年的推廣和使用, 各項(xiàng)性能和技術(shù)指標(biāo)不斷趨于完善和成熟, 節(jié)能效果顯著。并

19、且由于變頻調(diào)速系統(tǒng)的各種運(yùn)行狀況和故障情況都可以通過監(jiān)示器顯示,2.2 刨床的機(jī)械特性龍門刨床對(duì)電力拖動(dòng)的技術(shù)要求龍門刨床是頻繁往復(fù)運(yùn)動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械，它的工作方式為循環(huán)方式。前進(jìn)展程是切削行程；后退行程是不作切削的，只讓工作臺(tái)駛回為下一步切削作準(zhǔn)備。實(shí)際工作中為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，輕載后退的速度要大于前進(jìn)切削速度。由于不同的金屬材料和不同的加工工藝，必須要求控制系統(tǒng)具備。工作臺(tái)前進(jìn)切削和后退的過程中運(yùn)行平穩(wěn)，不振蕩，速度能單獨(dú)地作無級(jí)調(diào)整，無須停車；運(yùn)行方向的改變要迅速、平滑、沖擊力小、動(dòng)作反響快；在低速圍切削力根本保持恒定狀態(tài)，靜差度小于3%；前進(jìn)與后退行程的末尾工作臺(tái)自動(dòng)減速，反向準(zhǔn)確。圖2

20、.1刨床時(shí)序圖生產(chǎn)工藝要求第一：改造后刨床工作臺(tái)的調(diào)速圍為3. 5- 70m/ min, 系統(tǒng)運(yùn)行的平滑性要好, 能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速和點(diǎn)動(dòng)調(diào)節(jié), 有很好的啟動(dòng)、制動(dòng)性能; 既要有快速的啟動(dòng)和制動(dòng)性能, 又保證機(jī)械沖擊不過大, 不對(duì)機(jī)械部件造成損害,要求能快速實(shí)現(xiàn)提速、降速和平穩(wěn)的調(diào)節(jié)速度, 換向時(shí)要減小對(duì)齒輪的沖擊。第二：行程圍為0m- 10m, 行程定位準(zhǔn)確、可靠, 要求自動(dòng)設(shè)定行程。第三：金屬加工的工藝要求刀具能夠慢速切入, 穩(wěn)速加工, 慢速切出, 依靠快速換向和快速返回來減少返回過程的時(shí)間, 從而提高刨床的工作效率。工作臺(tái)的速度時(shí)序圖, 工作臺(tái)從t1t3為慢速切入階段, t3t4 為穩(wěn)速加工

21、階段, t4 t6 慢速切出階段, t6 t7 快速換向階段,t7t8 快速返回階段, t8t10 減速緩沖階段, t10t11 為減速換向切換到切削過程的過渡階段。第四、實(shí)現(xiàn)兩種工藝 刨削和銑削 的選擇功能, 橫導(dǎo)軌上升、下降, 刨刀架和立柱刀架的進(jìn)給、后退的控制操作, 以及橫導(dǎo)軌、刀架和工作臺(tái)之間的聯(lián)鎖、限位功能。3系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)3.1 幾種可行性方案比擬 理想的速度運(yùn)行曲線 龍門刨床橫梁、刀架等部件的控制可以用可編程控制器來完成，而要提高龍門刨床的工作效率，解決工作臺(tái)的換向沖擊等問題，必須平滑準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)工作臺(tái)運(yùn)行速度及過渡過程的加、減速，使其實(shí)現(xiàn)零速換向。其理想的速度運(yùn)行圖如圖2.1所

22、示。圖 SEQ 圖表 * ARABIC 2.1理想的速度運(yùn)行圖中：LQ工作行程；LH返回行程；VQ切削速度；V*返回速度；0t1工作臺(tái)前進(jìn)加速至穩(wěn)定工作速度階段；t1t2穩(wěn)定工作速度階段；t2t3減速至零前進(jìn)換向；t3t4后退加速階段；t4t5后退穩(wěn)定速度階段；t5t6減速至零后退換向。由圖可見，工作臺(tái)換向時(shí)加、減速平滑且時(shí)間短，可實(shí)現(xiàn)零速換向，能很好地消除因換向時(shí)速度突變產(chǎn)生的機(jī)械沖擊，大大提高工作效率4。 實(shí)現(xiàn)理想速度運(yùn)行曲線的幾種方法比擬 實(shí)現(xiàn)理想速度運(yùn)行曲線有三種方法：1.速度反響安裝直流測(cè)速發(fā)電機(jī)。直流測(cè)速發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸角速度成比例的電信號(hào)，為速度控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)軸速度負(fù)反

23、響，具有在寬廣的圍提供速度信號(hào)等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于已有傳動(dòng)系統(tǒng)改裝困難，且本錢高，不經(jīng)濟(jì)5。2.位置反響安裝光電脈沖發(fā)生器。光電脈沖發(fā)生器又稱增量式光電編碼器，連接在被測(cè)軸上，通過檢測(cè)角位移和時(shí)間獲得被測(cè)軸的速度，信號(hào)經(jīng)積分后作為位置反響至控制系統(tǒng)。光電脈沖發(fā)生器具有高分辨率、高精度、檢測(cè)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，但同樣存在改裝困難、本錢高、難維護(hù)等不利因素6。3.反電動(dòng)勢(shì)反響利用直流調(diào)速器部功能，直接測(cè)量直流電機(jī)電樞電壓，將測(cè)得的電樞電壓經(jīng)補(bǔ)償處理得反電動(dòng)勢(shì)，然后將反電動(dòng)勢(shì)反響至速度控制系統(tǒng)，可平滑調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速3。此方法無需安裝附加設(shè)備，本錢低，精度高，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。綜合考慮系統(tǒng)控制功能和改造本錢，本課題選用第

24、三種方案。3.2 總體方案設(shè)計(jì)3.2.1 PLC的選型 本文采用三菱F*PLC。三菱F*PLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相當(dāng)F*系列中最高檔次的超小程序裝置，除輸入出1625 HYPERLINK baike.baidu./albums/6943242/7081708/0/0.html l 0$50da81cb39dbb6fd96e6c76e0924ab18972b373c o 查看圖片 t _blank 三菱PLC- F*2N點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于多個(gè)根本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。 特點(diǎn)：系統(tǒng)配置即固定又靈活；編程簡(jiǎn)單；

25、備有可自由選擇，豐富的品種；令人放心的高性能；高速運(yùn)算；使用于多種特殊用途；外部機(jī)器通訊簡(jiǎn)單化；共同的外部設(shè)備7。F*系列PLC擁有無以匹及的速度，高級(jí)的功能邏輯選件以及定位控制等特點(diǎn)； F*2N是從16路到256路輸入/輸出的多種應(yīng)用的選擇方案； F*2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當(dāng)于F*系列中最高檔次的超小形程序裝置。 除輸入出16-25點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于在多個(gè)根本組件間的連接，模擬控制，定位控制等 特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。 在根本單元上連接擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，可進(jìn)展16-256點(diǎn)的靈活輸入輸出組合?？蛇x用16/32/48/64/80/1

26、28點(diǎn)的主機(jī)，可以采用最小8點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)展擴(kuò)展。可根據(jù)電源及輸出形式，自由選擇。程序容量：置800步RAM可輸入注釋可使用存儲(chǔ)盒，最大可擴(kuò)大至16K步。豐富的軟元件應(yīng)用指令中有多個(gè)可使用的簡(jiǎn)單指令、高速處理指令、輸入過濾常數(shù)可變，中斷輸入處理，直接輸出等。便利指令數(shù)字開關(guān)的數(shù)據(jù)讀取，16位數(shù)據(jù)的讀取，矩陣輸入的讀取，7段顯示器輸出等。數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排列、三角函數(shù)運(yùn)算、平方根、浮點(diǎn)小數(shù)運(yùn)算等。特殊用途、脈沖輸出20KHZ/DC5V，KHZ/DC12V-24V，脈寬調(diào)制，PID控制指令等。外部設(shè)備相互通信，串行數(shù)據(jù)傳送，ASCII code印刷，HE* ASCII變換，校驗(yàn)碼等。時(shí)計(jì)控

27、制置時(shí)鐘的數(shù)據(jù)比擬、加法、減法、讀出、寫入等8。三菱PLC-F*2N-128MR 三菱PLC-F*2N-128MR-001根本單元帶64點(diǎn)輸入/64點(diǎn)繼電器輸出F*2N-80MR-001 根本單元 帶 40點(diǎn)輸入/40點(diǎn)繼電器輸出z 根本單元 帶 32點(diǎn)輸入/32點(diǎn)繼電器輸出F*2N-48MR-001 根本單元 帶 24點(diǎn)輸入/24點(diǎn)繼電器輸出。 系統(tǒng)總體方案針對(duì)原系統(tǒng)的缺陷和改造要現(xiàn)的功能，本文設(shè)計(jì)了以可編程控制器為核心的直流調(diào)速控制系統(tǒng)，系統(tǒng)電路構(gòu)造圖見硬件圖所示。系統(tǒng)通過全數(shù)字直流調(diào)速裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)工作臺(tái)主拖動(dòng)直流電機(jī)的自動(dòng)調(diào)速，采用可編程控制器進(jìn)展運(yùn)行邏輯控制和工作臺(tái)零速換向控制，采用電位

28、計(jì)作為調(diào)速元件，用以給定工作臺(tái)速度。 系統(tǒng)主要配置和設(shè)置針對(duì)原系統(tǒng)特點(diǎn)，經(jīng)分析和研究，系統(tǒng)采用如下配置。橫梁直流電機(jī)采用型號(hào)為J0251-4D2，額定電樞電壓為220V，額定功率為5.5KW；其橫梁夾緊電動(dòng)機(jī)采用型號(hào)為J3-4D2，額定電壓為220V，額定功率為,0.6KW；垂直刀架,左側(cè)刀架，右側(cè)刀架電機(jī)采用型號(hào)為JII041-4T2，額定電樞電壓為220V，額定功率為1.7KW;主電機(jī)全數(shù)字直流調(diào)速裝置MENTORII，裝置額定直流電壓為420V，額定直流電流為400A；額定功率為168KW，接DC220V電源時(shí)，額定輸出直流電壓為220V，控制功能強(qiáng)大，過載能力強(qiáng)，設(shè)置使用方便6；可編程

29、控制器采用三菱的F*2n系列，運(yùn)行可靠，可在通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及WINDOWS平臺(tái)上方便編程；電位計(jì)采用5K特種導(dǎo)電塑料電位器，調(diào)速線性度好；采用直流三線制電感式接近開關(guān)替代常規(guī)的工作臺(tái)行程開關(guān)；用三位半數(shù)字面板表顯示輸出電流、速度，代替常規(guī)的指針式電流、速度表，直觀性好；主回路用變壓器，3AC380V/220V；勵(lì)磁回路用變壓器，2AC 380V/260V；設(shè)置了主電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)的聲光報(bào)警裝置；其他常規(guī)低壓電器及相關(guān)器件供電電源。 系統(tǒng)工作流程和控制功能實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)主拖動(dòng)直流電機(jī)的電樞工作電源和勵(lì)磁電源都由直流調(diào)速器提供，該裝置具有反電動(dòng)勢(shì)控制的無測(cè)速機(jī)系統(tǒng)，反電動(dòng)勢(shì)控制不需要測(cè)速裝置，只需測(cè)量直

30、流調(diào)速器的輸出電樞電壓，測(cè)出的電樞電壓經(jīng)電機(jī)阻壓降補(bǔ)償處理。補(bǔ)償量的大小在電流調(diào)節(jié)器優(yōu)化過程中自動(dòng)確定，系統(tǒng)將得到的反電動(dòng)勢(shì)反響到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器比擬由反電動(dòng)勢(shì)表征的實(shí)際速度值與速度給定值的大小，根據(jù)偏差自動(dòng)調(diào)節(jié)電樞電壓與電流，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速9。其調(diào)速原理框圖如圖3.2所示。系統(tǒng)采用可編程控制器進(jìn)展邏輯控制和電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)Ea過零的實(shí)時(shí)檢測(cè)，以實(shí)現(xiàn)零速換向?？删幊炭刂破鞯哪M量輸入端口，直接與直流調(diào)速器反電動(dòng)勢(shì)Ea輸出端子連接，以獲得實(shí)時(shí)信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)?？删幊炭刂破鱅/O擴(kuò)展模塊的公共端，用以輸出速度給定控制信號(hào)，接至直流調(diào)速器模擬量輸入端子工作臺(tái)運(yùn)行時(shí)的速度給定由電

31、位計(jì)的預(yù)給定通過可編程控制器的控制來提供。調(diào)速電路工作電源(士15V, 0V)由外部電源提供，均接至直流調(diào)速器模擬量輸入端子。當(dāng)工作臺(tái)運(yùn)行觸發(fā)減速位置開關(guān)時(shí)，直流調(diào)速器獲得零速給定，工作臺(tái)減速(減速時(shí)間通過按鍵設(shè)定，由斜坡函數(shù)發(fā)生器給定)。當(dāng)可編程控制器檢測(cè)到Ea為零時(shí)，即觸發(fā)邏輯換向開關(guān)，控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)零速換向。刀架、橫梁、潤滑泵、等設(shè)備的控制均由PLC通過部邏輯完成10。3.3 本章小結(jié)本系統(tǒng)采用接近開關(guān)取代原機(jī)械撞擊式行程開關(guān)，利用PLC部邏輯，實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)的零速換向，可消除原工作臺(tái)非零速換向時(shí)產(chǎn)生的沖擊現(xiàn)象，能很好地保護(hù)電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，大大減少了維護(hù)本錢和工作量，且系統(tǒng)線路極少，電氣原理

32、圖簡(jiǎn)單明了，維護(hù)方便。圖3.2系統(tǒng)調(diào)速原理框圖4 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)4.1電機(jī)原理圖設(shè)計(jì)圖4.1 主回路電器原理圖電機(jī)拖動(dòng)電路工藝介紹系統(tǒng)電機(jī)拖動(dòng)電路如圖4.1所示。除主電機(jī)采用直流調(diào)速裝置拖動(dòng)外，其余6個(gè)控制電機(jī)均采用常規(guī)電力拖動(dòng)。L1，L2，L3為三相交流380V進(jìn)線，3AC380/220V為三相變壓器，輸出為三相220V交流電，以提供直流調(diào)速器工作電源，F(xiàn)U為熔斷器，用來對(duì)回路進(jìn)展短路保護(hù)。變壓器2AC380/260V用以提供主拖動(dòng)直流電機(jī)勵(lì)磁電源進(jìn)線，經(jīng)直流調(diào)速器整流后輸出為直流電機(jī)勵(lì)磁電源。QF0為主回路自動(dòng)空氣斷路器，用作交流電路總的短路保護(hù)和過載保護(hù)。它既能在正常工作條件下切斷負(fù)載

33、電流，又能在發(fā)生短路故障時(shí)自動(dòng)切斷短路電流。其余各回路均設(shè)有自動(dòng)控器斷路器保護(hù)(QF7，QF6，QF5，QF4，QF3，QF2，QF1)。M8是直流電機(jī)通風(fēng)機(jī)，用以冷卻運(yùn)時(shí)的直流電機(jī)，KM1為其接觸器觸點(diǎn)；M1是油泵電機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)油泵上油，KM2為其回路接觸器觸點(diǎn)；M1為控制柜通風(fēng)機(jī)，用以冷卻控制柜；M5為垂直刀架控制電機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)垂直刀架水平移動(dòng)和進(jìn)刀、退刀，KM51為其正轉(zhuǎn)回路接觸器觸點(diǎn)，KM52為其反轉(zhuǎn)回路接觸器觸點(diǎn)；M7為右側(cè)刀架控制電機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)右側(cè)刀架的垂直移動(dòng)和進(jìn)刀、退刀，KM71為其正轉(zhuǎn)回路接觸器觸點(diǎn)，KM72為其反轉(zhuǎn)回路接觸器觸點(diǎn)；M6為左側(cè)刀架控制電機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)左側(cè)刀架的垂

34、直移動(dòng)和進(jìn)刀退刀，KM61為其正轉(zhuǎn)回路接觸器觸點(diǎn)；KM62為其反轉(zhuǎn)回路接觸器觸點(diǎn)；M3為橫梁升降控制電機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)橫梁的升降運(yùn)動(dòng)，KM31為其正轉(zhuǎn)回路接觸器觸點(diǎn)，KM31為其反轉(zhuǎn)回路接觸器觸點(diǎn)；M4為橫梁夾緊控制電機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)橫梁的夾緊、放松運(yùn)動(dòng)，KM41為其正轉(zhuǎn)回路接觸器觸點(diǎn)，KM42為其反轉(zhuǎn)回路接觸器觸點(diǎn)；DJ為橫梁夾緊電流繼電器線圈，串入夾緊電機(jī)主回路，輔助實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。4.2電源電路設(shè)計(jì)DC電源原理PowerLeaderTM系列高頻開關(guān)直流電源采用了全橋移相式脈寬調(diào)制軟開關(guān)控制技術(shù)，使得模塊效率進(jìn)一步提高，諧波減小。高頻開關(guān)直流電源模塊采用三相三線380VAC平衡輸入，無相序要求

35、，無中線電流損耗，在交流輸入端，采用先進(jìn)的尖峰抑制器件及EMI濾波電路。高頻開關(guān)直流電源由全橋整流電路將三相交流電整流為直流，經(jīng)無源功率因數(shù)校正PFC后，再由DC/DC高頻變換電路把所得的直流電逆變成穩(wěn)定可控的直流電輸出。高頻開關(guān)直流電源脈寬調(diào)制電路PWM及軟開關(guān)諧振回路根據(jù)電網(wǎng)和負(fù)載的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)高頻開關(guān)的脈沖寬度和移相角，使輸出電壓電流在任何允許的情況下都能保持穩(wěn)定。JZ-22010D系列電力高頻開關(guān)電源既可單機(jī)工作完成各種根本功能，又可并聯(lián)組合工作，并具有良好的并機(jī)均流效果。高頻開關(guān)直流電源通過與微機(jī)連接，可實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)四遙功能。高頻開關(guān)直流電源具備完善的保護(hù)功能，保證模

36、塊或模塊組獨(dú)立運(yùn)行和微機(jī)監(jiān)控下系統(tǒng)的平安、穩(wěn)定。高頻開關(guān)直流電源模塊采用總線采樣主、從均流控制方式。在并機(jī)運(yùn)行時(shí)，高頻開關(guān)直流電源模塊組中能自動(dòng)選出一臺(tái)主模塊，將分流器采集到的電流、電壓等外部參數(shù)進(jìn)展處理，集中控制每一臺(tái)模塊的輸出電壓、電流。從而，即使在小電流時(shí)，也能得到較好的均流效果11。變電所中為二次設(shè)備供電的電源，稱為操作電源。操作電源的供電應(yīng)十分可靠，它應(yīng)保證正常和故障情況下都不連續(xù)供電。操作電源有直流和交流兩種，除一些小型變配電所采用交流操作電源外，一般變電所均采用直流操作電源12。 交流操作電源取自電壓互感器和電流互感器。它加大了電流互感器的負(fù)荷，有時(shí)誤差不能滿足要求，亦不能滿足復(fù)

37、雜的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的要求。所以，交流操作電源適用于小型變電所，這種變電所一般采用手動(dòng)合閘、電動(dòng)脫扣。 隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的快速開展,對(duì)電力供電提出了更高的要求,新型自動(dòng)化配網(wǎng)設(shè)備逐步投入應(yīng)用:儲(chǔ)能式電動(dòng)分合閘、微機(jī)繼電保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程監(jiān)控等，這些設(shè)備的可靠供電是系統(tǒng)平安運(yùn)行的前提條件。采用科技合理的高效電源系統(tǒng)，可提高供電的可靠性和效能，降低運(yùn)行維護(hù)工作量，針對(duì)電力系統(tǒng)高可靠和高性能要求而設(shè)計(jì)的直流操作電源是新一代的直流電源設(shè)備，主要應(yīng)用于小型開關(guān)站和用戶終端13，為二次控制線路如微機(jī)保護(hù)等智能終端及指示燈、模擬指示器等提供可靠的不連續(xù)工作電源，防止交流失電時(shí)導(dǎo)致微機(jī)保護(hù)失去保護(hù)作用，解決因操

38、作過程電壓及諧波等因素使UPS失效從而導(dǎo)致微機(jī)保護(hù)失效的問題。同時(shí)還可為符合直流操作電源功率要求的一次開關(guān)設(shè)備彈簧機(jī)構(gòu)真空斷路器、永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器、電動(dòng)負(fù)荷開關(guān)等提供直流操作電源。 直流操作電源具有市電輸入和PT輸入兩種方式，輸出方式從DC24V至DC220V各種規(guī)格，可以滿足各種使用場(chǎng)合。直流操作電源最大輸出功率為600W，可以滿足不同負(fù)載的需求。 直流操作電源體積小，安裝接線方便，適合分散安裝于各種型號(hào)的開關(guān)設(shè)備。使之比一般直流屏系統(tǒng)更可靠，更經(jīng)濟(jì)對(duì)小型用戶終端更明顯，又節(jié)省占地空間，降低線路損耗及安裝工程量，且維護(hù)方便，為電力系統(tǒng)供電可靠性提供新的選擇方案。直流操作電源采用高頻電源技術(shù)

39、，蓄電池采用自動(dòng)充電管理模塊進(jìn)展維護(hù)，大大延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，使得直流操作電源運(yùn)行更加平安可靠。直流電源的類型很多，不同類型的直流電源中，非靜電力的性質(zhì)不同，能量轉(zhuǎn)換的過程也不同。在化學(xué)電池例如干電池、蓄電池等中，非靜電力是與離子的溶解和沉積過程相聯(lián)系的化學(xué)作用,化學(xué)電池放電時(shí),化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和焦耳熱在溫差電源例如金屬溫差電偶、半導(dǎo)體溫差電偶中，非靜電力是與溫度差和電子的濃度差相聯(lián)系的擴(kuò)散作用，溫差電源向外電路提供功率時(shí)，熱能局部地轉(zhuǎn)化為電能。在直流發(fā)電機(jī)中,非靜電力是電磁感應(yīng)作用,直流發(fā)電機(jī)供電時(shí)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能與焦耳熱。在光電池中，非靜電力是光生伏打效應(yīng)的作用，光電池供電時(shí)，光能轉(zhuǎn)化

40、為電能和焦耳熱14。圖4.2 直流電源 PLC輸出電源PLC的輸入輸出是開關(guān)輸入輸出，不需要電源。PLC一般都有個(gè)電源輸出，規(guī)格是24V，輸出電流一般是幾百毫安，是供輸入傳感器的用的電源。輸出端一般有繼電器輸出和晶體管輸出兩種。輸出繼電器線圈的電源是由PLC部電源供應(yīng)的。繼電器輸出和晶體管輸出只輸出開關(guān)觸點(diǎn)，負(fù)載電源必須由外部提供。圖4.3 PLC輸出電源 4.3 BK變壓器變壓器除了作交流電壓的變換外，還有其他各種用途，如變更電源的頻率，整流設(shè)備的電源，電焊設(shè)備的電源，電爐電源或作電壓互感器、電流互感器等。這些具有特殊用途的變壓器通稱為特種變壓器，由于這些變壓器的工作條件、負(fù)荷情況和一般變壓

41、器不同，故不能用一般變壓器的計(jì)算方法進(jìn)展計(jì)算。*寶友電器設(shè)備制造生產(chǎn)的特種變壓器包括ZSG系列整流變壓器、EPS/UPS專用變壓器、QZB系列降壓?jiǎn)?dòng)用自耦變壓器、節(jié)能變壓器等。寶友電器公司生產(chǎn)的特種變壓器廣泛應(yīng)用于通信、電力、化工、輕工業(yè)等各個(gè)行業(yè)。BK系列控制變壓器作為各個(gè)行業(yè)的機(jī)床和機(jī)械設(shè)備的控制、照明、指示燈的電源之用。單相BK控制變壓器的常用輸入電壓為0V，220V，380V，460V 輸出電壓為0V,6.3V,12V,24V,36V等。功率從50V到1.2KVA不等，接線方式可選用引線出、原銅線出、端子、銅鑼絲接線。BK控制變壓器是一種干式變壓器，按構(gòu)造可分為殼式，安裝方式為立式。

42、適用于5060Hz的交流電路中，通常用作各類機(jī)床、控制電路、局部照明、指示燈及各種進(jìn)口設(shè)備的電源之用15。BK 變壓器的應(yīng)用：BK控制變壓器廣泛應(yīng)用于各類機(jī)床、機(jī)械設(shè)備、控制電路、局部照明、電氣自動(dòng)化設(shè)備控制電路中的信號(hào)指示燈、平安燈、小型繼電器、小型電機(jī)供電等特征性能：變壓器采用先進(jìn)工藝和優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)展制造，具有性能良好、耗能低、體積小、接線平安、無波形畸變、工作可靠、適用性廣及安裝維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，適用負(fù)載廣泛，能承受瞬時(shí)超載，可長(zhǎng)期連續(xù)工作。圖4.4 PLC輸出電源4.4勵(lì)磁單元?jiǎng)?lì)磁電源MENTORII系列主控板帶勵(lì)磁單元，假設(shè)電機(jī)使用不耐空固定勵(lì)磁，則此菜單無效提供兩種可選的最大勵(lì)磁電流值

43、、低一點(diǎn)的值由一個(gè)可編程定時(shí)器控制。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器停車時(shí)，勵(lì)磁自動(dòng)撇到經(jīng)濟(jì)模式氏勵(lì)磁電流。計(jì)算出的勵(lì)磁電流給定與勵(lì)磁電流反響相運(yùn)算所得到的電流誤差是勵(lì)磁電流環(huán)的輸入，勵(lì)磁電流環(huán)的輸出控制勵(lì)磁觸發(fā)，并受觸發(fā)器限制勵(lì)磁電流可以直接利用可編程輸入端或應(yīng)用軟件通過參數(shù)0608 或0609 進(jìn)展控制在系統(tǒng)診斷時(shí)，也可直接由觸發(fā)器進(jìn)展控制弱磁方式時(shí)的主要輸入是來自部邏輯，電樞電壓及來自外部輸入的反電勢(shì)設(shè)定點(diǎn)勵(lì)磁電流給定是反電勢(shì)電壓環(huán)的輸出，受可編程的最大及最小勵(lì)磁電流限制電壓環(huán)比擬反電勢(shì)計(jì)算值和反電勢(shì)設(shè)定值，反電勢(shì)設(shè)定值是決定勵(lì)磁電流給定的因素當(dāng)反電勢(shì)計(jì)算值小于設(shè)定值時(shí)，電壓環(huán)輸出以及隨后的勵(lì)磁電流給定均取最大

44、值當(dāng)反電勢(shì)計(jì)算值大于設(shè)定值基速時(shí)，電壓減少勵(lì)磁電流給定，保持反電勢(shì)為其設(shè)定值此外，用戶可以不用電壓環(huán)，直接輸入電流給定用戶可設(shè)定兩個(gè)最夫勵(lì)磁電流參數(shù)值，此方式下，反電勢(shì)設(shè)定值必須設(shè)到最大值，以便電壓環(huán)總是提供最大勵(lì)磁電流參數(shù)值，此方式下，反電勢(shì)設(shè)定值必須設(shè)到最大值，以便電壓環(huán)總是提供最夫勵(lì)磁電流16。因而電流給定總是選擇最大勵(lì)磁電源F*MP25磁場(chǎng)控制器 MP-Keypad操作面板，全數(shù)字直流調(diào)速器提供寬廣的功率圍、完善的可編程邏輯和統(tǒng)一的控制接口。用最小的參數(shù)可滿足簡(jiǎn)單的，獨(dú)立的應(yīng)用。本地智能模塊(MD29)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器高性能應(yīng)用。使用CTNET和系統(tǒng)編程工具SYPT組成的分布式智能控制系統(tǒng)可

45、代替PLC主控模式。提供多種總線適配器以便與主PLC系統(tǒng)集成。多種網(wǎng)絡(luò)通訊選件裝與PLC和上位機(jī)的通訊接口用戶可配置的模擬量和數(shù)字量輸入端口。簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置，減少調(diào)試時(shí)間位置同步實(shí)現(xiàn)拉伸或壓縮控制。連續(xù)轉(zhuǎn)矩調(diào)整實(shí)現(xiàn)恒定卷筒力控制PC組態(tài)軟件/Mentor軟件使用方便。操作簡(jiǎn)單更快地設(shè)置驅(qū)動(dòng)裝置，更好的控制性能，更多的控制功能豐富的系統(tǒng)開發(fā)性能。圍廣，適用性更強(qiáng)的通訊功能通過對(duì)多種變頻器進(jìn)展詳細(xì)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和綜合性能比擬，我采用了EMERSON CT CT公司的SP系列變頻器，該電控系統(tǒng)已于去年成功使用，用戶特別滿意，節(jié)能效果比擬明顯17。變頻裝置主要技術(shù)參數(shù) (1)輸入電源電壓AC380-4

46、80V，頻率50HZ；電壓允許波動(dòng)圍+/-10；頻率允許波動(dòng)圍48-65HZ； (2)輸出頻率圍050Hz連續(xù)可調(diào)； (3)額定重載輸出功率：5.5KW。 (4)過載能力200%以上，1分鐘； (5)有較高的功率因數(shù)cOS(p098； (6)低頻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，有自動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升功能，能保證200 的額定轉(zhuǎn)矩； (7)變頻器設(shè)有過壓、欠壓、過流、過載，功率元件過熱和電機(jī)缺相等保護(hù)，設(shè)有故障記憶功能，能保存最近10次故障的功能和最后一次故障的參數(shù)； (8)總諧波含量5。 主要技術(shù)原理 (1)采用全數(shù)字速度傳感器閉環(huán)矢量控制，使系統(tǒng)調(diào)速圍寬、調(diào)速精度高。變頻器在低頻運(yùn)行時(shí)，也保證有175以上額定力矩輸出。最大

47、轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的2倍，矢量控制實(shí)現(xiàn)的根本原理是通過測(cè)量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場(chǎng)定向原理分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)展控制，從而到達(dá)控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量(勵(lì)磁電流)和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)分別加以控制，并同時(shí)控制兩分量問的幅值和相位，即控制定子電流矢量，這種控制方式稱為矢量控制方式。這樣就可以將一臺(tái)三相異步電機(jī)等效為直流電機(jī)來控制，因而獲得與直流調(diào)速系統(tǒng)同樣的靜、動(dòng)態(tài)性能。新型矢量控制變頻器具備異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)辨識(shí)、自適應(yīng)功能，在驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)展正常運(yùn)轉(zhuǎn)之前可以自動(dòng)地對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)進(jìn)展

48、辨識(shí)，并根據(jù)辨識(shí)結(jié)果調(diào)整控制算法中的有關(guān)參數(shù)，從而對(duì)普通的異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)展有效的矢量控制18.。變頻器故障診斷與日常維護(hù) 艾默生CT SP系列變頻器的驅(qū)動(dòng)器顯示器顯示驅(qū)動(dòng)器的各種狀態(tài)信息，分為以下三類：故障指示、告警指示、狀態(tài)指示。如驅(qū)動(dòng)器故障，驅(qū)動(dòng)器輸出即停頓，驅(qū)動(dòng)器不再控制電機(jī)。下排顯示器顯示故障類型，上排顯示器顯示故障信息。在變頻器日常維護(hù)過程中: (1) 整流模塊損壞 一般是由于電網(wǎng)電壓或部短路引起。在排除部短路情況下，更換整流橋。在現(xiàn)場(chǎng)處理故障時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)檢查用戶電網(wǎng)情況，如電網(wǎng)電壓，有無電焊機(jī)等對(duì)電網(wǎng)有污染的設(shè)備等。 (2) 逆變模塊損壞 一般是由于電機(jī)或電纜損壞及驅(qū)動(dòng)電路故障引起。在

49、修復(fù)驅(qū)動(dòng)電路之后，測(cè)驅(qū)動(dòng)波形良好狀態(tài)下，更換模塊。在現(xiàn)場(chǎng)效勞中更換驅(qū)動(dòng)板之后，還必須注意檢查馬達(dá)及連接電纜。在確定無任何故障下，運(yùn)行變頻器。 (3) 上電無顯示 一般是由于開關(guān)電源損壞或軟充電電路損壞使直流電路無直流電引起，如啟動(dòng)電阻損壞，也有可能是面板損壞。 (4) 上電后顯示過電壓或欠電壓 一般由于輸入缺相，電路老化及電路板受潮引起。找出其電壓檢測(cè)電路及檢測(cè)點(diǎn)，更換損壞的器件。 (5) 上電后顯示過電流或接地短路 一般是由于電流檢測(cè)電路損壞。如霍爾元件、運(yùn)放等。 (6) 啟動(dòng)顯示過電流 一般是由于驅(qū)動(dòng)電路或逆變模塊損壞引起。 (7) 空載輸出電壓正常，帶載后顯示過載或過電流 該種情況一般是

50、由于參數(shù)設(shè)置不當(dāng)或驅(qū)動(dòng)電路老化，模塊損傷引起。圖4.5勵(lì)磁單元4.5 直流驅(qū)動(dòng)器MENTORIIMENTORII是英國CT公司生產(chǎn)，具有當(dāng)代水平的全微機(jī)化工業(yè)用DC電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)器最新系列產(chǎn)品，輸出電流圍25A-1850A。全系列產(chǎn)品具有控制，監(jiān)測(cè)，保護(hù)和串行通訊的功能19.MentorII是英國CTCONTROLTECHNIQUES公司最新的工業(yè)用全數(shù)字化直流驅(qū)動(dòng)器，是把可控硅、驅(qū)動(dòng)電路、單片微機(jī)控制器等分層集于一體的控制裝置,體積小,功能強(qiáng)。它采用微處理器為核心，操作指令及運(yùn)行參數(shù)可由面板或串型口輸入、設(shè)定及修改，并受三級(jí)密碼字保護(hù)，所有模擬輸入及大多數(shù)數(shù)字量輸入用戶可自編程。Mentor

51、II全數(shù)字驅(qū)動(dòng)器作為控制電動(dòng)機(jī)進(jìn)展兩象限單向或四象限可逆運(yùn)行的核心部件,其構(gòu)造緊湊,控制功能完全由微處理器實(shí)現(xiàn),屬于全新概念的第二代全數(shù)字直流調(diào)速傳動(dòng)產(chǎn)品。與模擬系統(tǒng)相比具有許多先進(jìn)的功能,復(fù)雜的控制算法是模擬系統(tǒng)所無法實(shí)現(xiàn)的。它具有傳動(dòng)應(yīng)用所需的功能和模塊:卷取控制模塊、PID控制模塊、數(shù)字斜率功能、多機(jī)拖動(dòng)控制、點(diǎn)動(dòng)/爬行控制、零速位置環(huán)等;具有失相、過流、失磁、反響喪失、可控硅模塊超溫、電機(jī)超溫等故障自診斷以及記憶和顯示裝置部狀態(tài)的能力;三種反響方式電樞電壓、測(cè)速發(fā)電機(jī)、光電編碼器可供選擇;還可以通過串行口RS485受上位機(jī)計(jì)算機(jī)或PLC控制,與多臺(tái)傳動(dòng)裝置進(jìn)展組態(tài)、通信,形成集中控制等

52、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它同時(shí)具有完善的故障自診斷功能,高可靠性和好的價(jià)格性能比。可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩均衡、力、位置等多種復(fù)雜控制20.。全數(shù)字系統(tǒng)的控制是通過對(duì)其參數(shù)賦值來實(shí)現(xiàn)的,一般參數(shù)涉及的數(shù)量很大。MentorII全數(shù)字直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)器輸出電流圍為251850A,將參數(shù)按功能以菜單目錄的形式分為十六項(xiàng)00.*-16.*,這十六項(xiàng)小數(shù)點(diǎn)后的*表示每一功能的具體項(xiàng)。例如:01.06,01表示給定,06代表最大正向速度數(shù)值圍:0-+1000,缺省值01.06=+1000也就是說每個(gè)菜單都涉及一組詳細(xì)功能或邏輯。由于機(jī)提供一整套自定算法,可自動(dòng)計(jì)算出控制裝置和電機(jī)組成一體后的電流環(huán)的P參數(shù)、I參數(shù)、電機(jī)的機(jī)電常數(shù)及電流

53、斷續(xù)點(diǎn),從而使系統(tǒng)能獲得最正確的動(dòng)態(tài)特性,這就大縮短了調(diào)試時(shí)間。這一功能的實(shí)現(xiàn),只需在操作鍵上作一些相應(yīng)的設(shè)置就行。同時(shí)通過裝置控制面板或上位機(jī)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)配置的通訊接口可容易地設(shè)置驅(qū)動(dòng)裝置，通過設(shè)定10個(gè)或更少的參數(shù)可快速設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，并且利用控制面板上的5個(gè)按鍵配合功能菜單可全面顯示驅(qū)動(dòng)裝置的技術(shù)參數(shù)，驅(qū)動(dòng)器還設(shè)置了各種故障的代碼，假設(shè)驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障，索引窗口將顯示故障碼，數(shù)據(jù)信息將閃爍，數(shù)據(jù)窗口顯示故障原因的英文縮寫。全數(shù)字直流調(diào)速裝置的四象限可逆調(diào)速圍廣, 低速時(shí)的帶負(fù)載能力強(qiáng), 效率高, 電氣制動(dòng)時(shí)不需另外的附加裝置, 可將制動(dòng)時(shí)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊错懙诫娋W(wǎng)中去, 即回饋制動(dòng), 節(jié)約電能

54、顯著, 運(yùn)行本錢較低。但直流電機(jī)的碳刷需要維修和電源側(cè)需要增加濾波電抗器、電容裝置。與采用中低擋的變頻器調(diào)速系統(tǒng)相比擬, 其調(diào)速圍根本可滿足龍門刨床的調(diào)速技術(shù)要求, 假設(shè)需制動(dòng)要另外附加電阻裝置配件, 將制動(dòng)時(shí)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔? 消耗在電阻的發(fā)熱中, 運(yùn)行本錢稍高。假設(shè)采用高檔交流變頻器能四象限運(yùn)行,可回饋制動(dòng), 但價(jià)格太高。MENTOR II口配有系列參數(shù)，提供對(duì)各種工業(yè)應(yīng)用要求的最大適應(yīng)生參數(shù)編入菜單中，形成一種使用戶方便快速訪問參數(shù)的最簡(jiǎn)便方法。每個(gè)菜單中，那些僅似陣常復(fù)雜應(yīng)用中才需要用戶設(shè)定的不可見參數(shù)，一般情況不能對(duì)其進(jìn)展訪問，進(jìn)展過高級(jí)別密碼的解密如果低級(jí)別密碼解密，這些不可見參

55、數(shù)并不在參數(shù)窗口顯示這種安排大大縮短了菜單的視在長(zhǎng)度，為常規(guī)應(yīng)用提供了極大的方便，并對(duì)那些特殊應(yīng)用中才需設(shè)定的參數(shù)提供了最大限度的保護(hù)控制用戶可配置所有的模擬副俞入及大多數(shù)數(shù)字PID 速度環(huán)算法。編碼器輸入實(shí)現(xiàn)位置于主板上允許側(cè)速機(jī)電壓圍調(diào)整利用勵(lì)磁控制單元可進(jìn)展弱磁控制。相序及丟相檢側(cè)軟件實(shí)現(xiàn)電流自適應(yīng)算法可選遠(yuǎn)距控制單元。菜單驅(qū)動(dòng)的參數(shù).各驅(qū)動(dòng)器返回到每一菜單最近修改的參數(shù)通過用戶定義的菜單。可快速訪問最常用參數(shù)。動(dòng)器必須有控制磁場(chǎng)的能力工作在基速以下的系統(tǒng)，采用獨(dú)立勵(lì)磁方式，可擴(kuò)展速度和轉(zhuǎn)頭控制功能，以滿足更復(fù)雜的電機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合如果配有適宜的反響，實(shí)現(xiàn)位置控制也是可能的MENTORII分單

56、象限和四象限兩種配置單象限驅(qū)動(dòng)器僅能實(shí)現(xiàn)正向運(yùn)行，四象限驅(qū)動(dòng)器是完全可逆的這兩種配置的驅(qū)動(dòng)器均能對(duì)電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩進(jìn)展全面控制，四象限驅(qū)動(dòng)器可對(duì)正反向運(yùn)行進(jìn)展全面控制MENTOR 口運(yùn)行參數(shù)可由面板或通過串行通訊接口進(jìn)展選擇和修改參數(shù)的設(shè)定或修改受三級(jí)密碼系統(tǒng)的保護(hù)直流調(diào)速原理。圖4.6電流電壓圖單相電源給一個(gè)可控硅全控橋供電，在電阻負(fù)載上所產(chǎn)生的電流是斷續(xù)的當(dāng)可控硅被觸發(fā)時(shí)有電流，當(dāng)電源電壓在每半個(gè)周期過零時(shí)電流消失當(dāng)觸發(fā)操完全推前時(shí)整流橋得到最大電壓輸出，圖l 的f 變?yōu)?。觸發(fā)后移時(shí)電流輸出減少當(dāng)負(fù)載時(shí)，如電機(jī)，或者觸發(fā)操充分推前時(shí)電流變?yōu)檫B續(xù)，電流基波滯后于電壓，一局部原因是負(fù)載的電感特

57、勝，另一局部原因是觸發(fā)延遲。MENTORII 配有作為可選件的智能鍵盤顯示，可就地或遠(yuǎn)地安裝，提供多語種的用戶界面。直流電機(jī)拴制直流電機(jī)在實(shí)際運(yùn)用中必須控制的量是速度、輸出轉(zhuǎn)頭巨和轉(zhuǎn)向速度與電樞反電勢(shì)成正比，與磁通成反比轉(zhuǎn)頭巨與電樞電流和磁通成正比轉(zhuǎn)向簡(jiǎn)單地由電樞和勵(lì)磁電壓的相對(duì)極比決定以下為必須控制的量：圖4.7直流驅(qū)動(dòng)器電路1 電樞電壓；反電勢(shì)是電樞電壓的一局部因而，假設(shè)假定磁場(chǎng)不變，控制電樞電壓能完全控制速度直到電樞的最大電壓設(shè)計(jì)值電樞電流也是電樞電壓的函數(shù)在速度能到達(dá)的圍，轉(zhuǎn)頭她由電壓控制只要磁場(chǎng)是完全鼓勵(lì)的，從零速到最大電樞電壓基速一般能保持最大轉(zhuǎn)矩2 勵(lì)磁電壓；它決定勵(lì)磁電流，從而

58、決定磁通量假設(shè)勵(lì)磁電壓能獨(dú)立于電樞電壓變化在滿功率滿電樞電壓下速度可以超過電樞電壓提供的基速點(diǎn)并且電流為最大值因?yàn)檗D(zhuǎn)矩直接與磁通成正比所以當(dāng)速度郵馬磁開場(chǎng)增加時(shí)最大轉(zhuǎn)頭國成少反向有兩種方法使電機(jī)反向，這依賴于驅(qū)動(dòng)器整流橋的配置最簡(jiǎn)單的三相全控橋沒有輸出極比反向的能力此種類型叫單象限或單向，假設(shè)要反向必須按所示在外部切換電機(jī)端子謀些應(yīng)用來說，這種簡(jiǎn)單實(shí)用的方法是足夠的?？偟膩碚f，直流調(diào)速是控制電樞的端電壓從而控制送人電機(jī)的電流如要求速度超過基速，則驅(qū)些要求能在兩個(gè)方向完全控制電機(jī)，能快速頻繁地改變轉(zhuǎn)矩方向的應(yīng)用來說，必須采用雙橋反并聯(lián)系統(tǒng)，此配置不需要倒向接觸器，能完全控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及正反向制

59、動(dòng)稱為4 象限或可逆驅(qū)動(dòng)器。假設(shè)單向驅(qū)動(dòng)器要求制動(dòng)，必須外加電路，制動(dòng)時(shí)，減速既不可控也不線生拴制不管驅(qū)動(dòng)器是單象限還是四象限的，電機(jī)響應(yīng)都根本上是輸出電壓的函數(shù)，輸出電壓又由明空硅橋的觸發(fā)角決定，而觸發(fā)角可以準(zhǔn)確于蛛叮電機(jī)響應(yīng)的質(zhì)量依賴于驅(qū)動(dòng)邏輯接收、嚼務(wù)和處理與電機(jī)當(dāng)前狀態(tài)及其要求狀態(tài)相關(guān)的全部數(shù)據(jù)的能力這些數(shù)據(jù)有些來自外部源，如速度給定、轉(zhuǎn)矩給定、速度反響等，有些來自驅(qū)動(dòng)懸上本身，如輸出電壓和電流以及不同階段懸上系統(tǒng)要求的條件邏輯系統(tǒng)需要一系列指令使得它能夠完成訪問、處理及觸發(fā)控制信號(hào)產(chǎn)生的全過程指令以數(shù)據(jù)形式提供，根據(jù)電機(jī)應(yīng)用的特定渠作要求，數(shù)據(jù)又分解為各個(gè)數(shù)值即參數(shù)在給定的工業(yè)應(yīng)用中

60、，驅(qū)動(dòng)器的特生由用戶設(shè)定參數(shù)及部監(jiān)視參數(shù)決定由于上述原因，MENTOR II驅(qū)動(dòng)器由微處理器和用戶設(shè)定參數(shù)來配置的軟件組成參數(shù)包含了所有與電機(jī)比能相關(guān)的重要因素，因而用戶通過設(shè)置驅(qū)動(dòng)器能準(zhǔn)確地滿足具體應(yīng)用的要求參數(shù)還可進(jìn)一步提供通訊、和其它功能菜單參數(shù)的數(shù)量很多，但把它們按特定邏輯和功能分成多個(gè)菜單以后，理解和存取這些參數(shù)變得容易多了.串行通訊串行通訊是MENTORII系列驅(qū)動(dòng)器在工業(yè)應(yīng)用中的一個(gè)顯著特點(diǎn)例如，外部可編程控制器( PLC 可以訪問全部或局部驅(qū)動(dòng)器邏輯，使得驅(qū)動(dòng)器參數(shù)能及時(shí)改變，以滿足控制過程中不同階段的特殊要求串行通訊也可被用于對(duì)驅(qū)動(dòng)器工作狀態(tài)的監(jiān)控及分析4.6 PLC可編程控