注冊電氣考試輔導2

17.電動機與電氣傳動（考試大綱）17．1熟悉電氣傳動系統(tǒng)的組成及分類17．2了解電動機的選擇17．3掌握交、直流電動機的起動方式及起動校驗17．4掌握交、直流電動機調(diào)速技術17．5掌握交、直流電動機的電氣制動方式及計算方法17．6掌握電動機保護配置及計算方法17．7熟悉低壓電動機控制電器的選擇17．8了解電動機調(diào)速系統(tǒng)性能指標17．9了解傳動系統(tǒng)動態(tài)指標的運用17．10了解調(diào)節(jié)理論在電氣傳動工程中的運用17．11熟悉PLC的組成及工作原理17.電動機與電氣傳動17．5交、直流電動機的電氣制動方式 及計算方法（掌握）電動機需要迅速而準確地停機時，尤其是對于某些位能負載（如電梯、提升機、起重機等），為防止需要停止的機械產(chǎn)生滑動，應采用利用摩擦阻力的機械制動方式。常用的機械制動設備主要有：電磁制動器、電動—液壓制動器、帶式制動器和圓盤制動器。在需要迅速減速、準確停車以及限制重物下放速度的場合，經(jīng)常使用方便、靈活的電氣制動方案。電動機與電氣傳動

17．5交、直流電動機的電氣制動方式及計算方法

17．5．1能耗制動能耗制動是將運轉(zhuǎn)中的電動機從電源斷開，并改接為發(fā)電機，使電能在其繞組中消耗（必要時還可消耗在外接電阻中）的一種電制動方式。各種電動機能耗制動的性能見下表

表17·5－1各種電動機能耗制動的性能電動機與電氣傳動

17．5交、直流電動機的電氣制動方式及計算方法

17．5．2回饋制動回饋制動是使電動機轉(zhuǎn)速大于理想空載轉(zhuǎn)速，將電能返回電源系統(tǒng)的一種電制動方式。各類電動機采用回饋制動時的接線方式、制動特性以及適用的場所見下表。表17．5－2回饋制動的性能電動機與電氣傳動

17．5交、直流電動機的電氣制動方式及計算方法

17．5．3反接制動反接制動是將異步電動機的電源相序反接或?qū)⒅绷麟妱訖C的電源極性反接而產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩的一種電制動方式。各類電動機采用反接制動時的接線方式、制動特性及適用的場所見下表。表17．5－3反接制動的接線方式和制動特性電動機與電氣傳動

17．5交、直流電動機的電氣制動方式及計算方法

17．5．4變頻器傳動中的制動狀態(tài)（1）動力制動利用設置在直流回路中的制動電阻吸收電動機的再生電能的方式稱為動力制動。圖17·5－1動力制動單元電動機與電氣傳動

17．5交、直流電動機的電氣制動方式及計算方法

17．5．4變頻器傳動中的制動狀態(tài)

（2）回饋制動 圖17·5－2再生能量回饋的原理圖和轉(zhuǎn)矩特性a）帶變壓器的SCR有源逆變回饋電路b）轉(zhuǎn)矩特性T=F（f）l一矢量控制電動運行2一矢量控制制動運行和U／f控制電動、制動運行

電動機與電氣傳動

17．5交、直流電動機的電氣制動方式及計算方法

17．5．4變頻器傳動中的制動狀態(tài)（3）采用共用直流母線的多逆變器傳動共用直流母線方式可以用于多機傳動系統(tǒng)。 圖17·5－3共用母線方式a）多臺變頻器在共用直流均衡母線上控制多臺電動機運行b）多臺變頻器用共用直流母線方式控制多臺電動機運行

電動機與電氣傳動

17．5交、直流電動機的電氣制動方式及計算方法

17．5．4變頻器傳動中的制動狀態(tài)（4）直流制動通用變頻器向異步電動機的定子通直流電時（這意味著逆變器中某3個橋臂短時間內(nèi)連續(xù)導通，不再換相），異步電動機便處于能耗制動狀態(tài)。

圖17·5－4利用DC制動實現(xiàn)準確停車時序關系

靜態(tài)機械特性

電動機與電氣傳動

17．6電動機保護配置及計算方法（掌握）電動機的保護應根據(jù)電動機的類型、功率大小、使用場所以及所拖動的生產(chǎn)機械的重要程度等因素而定。通常，對于每臺電動機至少應裝設短路保護，對于功率為3kW以上連續(xù)運轉(zhuǎn)的電動機還應該加設過載保護，頻繁起、制動的電動機難以用熱繼電器實現(xiàn)過載保護，可用過電流繼電器實現(xiàn)過電流保護，以防止電動機因堵轉(zhuǎn)而損壞。電動機與電電氣傳動17．6電動機保護護配置及計計算方法（（掌握）19．7．1交流電動機機的保護（1）短路保護護交流電動機機的短路保保護應滿足足下述要求求：1）當電動機機端子處發(fā)發(fā)生相間短短路，或者者對于中性性點直接接接地系統(tǒng)中中發(fā)生單相相接地短路路時，保護護裝置應盡盡快切斷故故障電路。。2）當電動機機正常起、、制動及自自起動時，，保護裝置置不應誤動動作。短路保護宜宜采用熔斷斷器或具有有瞬時動作作（或短延延時）脫扣扣器的低壓壓斷路器；；對個別功功率較大的的重要電動動機，也可可采用過電電流繼電器器，作用于于低壓斷路路器。如果采用由由過電流繼繼電器作用用于接觸器器的短路保保護裝置，，應校驗接接觸器的最最大分斷能能力，不能能滿足要求求時不宜采采用。電動機與電電氣傳動17．6電動機保護護配置及計計算方法（（掌握）17．6．1交流電動動機的保保護（1）短路保保護電動機短短路保護護的元件件可按下下述要求求裝設：：1）在中性性點直接接接地的的系統(tǒng)中中，應在在每相上上裝設。。2）在中性性點不接接地的系系統(tǒng)中，，以熔斷斷器作保保護時，，應在每每相上裝裝設；用用低壓斷斷路器作作保護時時，應在在不少于于兩相上上裝設。。此時，，要注意意同一系系統(tǒng)中的的保護裝裝置應裝裝在相同同的兩相相上。原則上，，每臺電電動機應應裝設單單獨的保保護裝置置。只有有在總電電流不超超過20A時，才允允許數(shù)臺臺電動機機共用一一套保護護裝置。。經(jīng)常有人人操作的的繞線轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子電動動機采用用過電流流繼電器器保護時時，宜采采用自動動復歸的的過電流流繼電器器。經(jīng)常常無人操操作的場場所，宜宜選用手手動復歸歸的過電電流繼電電器。電動機與與電氣傳傳動17．6電動機保保護配置置及計算算方法17．6．1交流電動動機的保保護（1）短路保保護采用低壓壓斷路器器作短路路保護時時，脫扣扣器的整整定電流流可按下下式確定定：Idz＝Kk1Is式中Idz——低壓斷路路器瞬時時（短延延時）過過電流脫脫扣器整整定電電流（A）;Is——被保護電電動機的的起動電電流（A）;Kk1——可靠系數(shù)數(shù)，短延延時及瞬瞬時動作作時間大大于20ms的低壓斷斷路器，，一般取取1.35，瞬時動動作時間間小于20ms的低壓斷斷路器，，一般取取1.7～2。電動機與與電氣傳傳動17．6電動機保保護配置置及計算算方法17．6．1交流電動動機的保保護（1）短路保保護校驗靈敏敏度為式中Klx—兩相短路路時的相相對靈敏敏系數(shù)，，一般取取0.87；—電動機端端子上三三相短路路電流的的最小值值（A）。采用熔斷斷器作短短路保護護時，其其熔體電電流可由由下式計計算確定定式中Is—電動機起起動電流流α—決定于起起動狀況況和熔斷斷器類型型的系數(shù)數(shù)，其值值為2～4。電動機與與電氣傳傳動17．6電動機保保護配置置及計算算方法（（掌握））17．6．1交流電動動機的保保護(2)過載保護護電電動機的的過載保保護裝置置可按下下列要求求裝設：：1）容易過過載或堵堵轉(zhuǎn)的電電動機，，以及由由于起動動或自起起動條件件沉重而而需要限限制起動動時間或或防止起起動失敗敗的電動動機，必必須裝設設過載保保護裝置置。2）重復短短時和短短時工作作制的電電動機及及3kW以下長期期工作的的電動機機可不裝裝設。3）同步電電動機應應裝設過過載保護護，并做做為失步步保護。。過載保護護一般采采用熱繼繼電器或或帶長延延時脫扣扣器的低低壓斷路路器，對對大功率率的重要要的電動動機，應應采用反反時限特特性的過過電流繼繼電器．．過載保保護一般般用以切切斷電動動機電源源實現(xiàn)保保護。必必要時可可采用發(fā)發(fā)出警告告信號或或使電動動機自動動減載。。電動機與與電氣傳傳動17．6電動機保保護配置置及計算算方法（（掌握））17．6．1交流電動動機的保保護(2)過載保護護有堵轉(zhuǎn)可可能的電電動機（（如電動動閘閥等等），當當短路保保護裝置置不能適適用其堵堵轉(zhuǎn)要求求時，應應裝設定定時限過過電流保保護，其其時限應應保證電電動機起起動時保保護裝置置不動作作。連續(xù)運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)和移動動設備應應裝設防防止兩相相運行的的保護裝裝置，但但符合下下列情況況之一者者可不裝裝設：1）運行中中定子為為星形聯(lián)聯(lián)結(jié)，且且裝有過過載保護護者。2）經(jīng)常有有人監(jiān)督督，能及及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)斷相故故障者．．3）用低壓壓斷路器器作線路路保護者者。防止兩相相運行的的保護，，可采用用帶斷相相保護的的三相熱熱繼電器器或其他他專用保保護器件件。電動機與與電氣傳傳動17．6電動機保保護配置置及計算算方法（（掌握））17．6．1交流電動動機的保保護(2)過載保護護當采用長長延時脫脫扣器低低壓斷路路器做過過載保護護時，脫脫扣器的的整定電電流可按按下式計計算Idz＝Kk2IN式中Idz——低壓斷路路器長延延時脫扣扣器整定定電流（（A）；IN——電動機的的額定電電流（A）；Kk2——可靠系數(shù)，，一般取Kk2=1.1。根據(jù)起動時時間的長短短，選擇長長延時脫扣扣器的安秒秒特性。按按規(guī)定，脫脫扣器額定定電流在50A以下時，通通過6倍動作電流流的可返回回時間有大大于1s和大于3s兩種；當脫脫扣器額定定電流為50A以上時，通通過6倍動作電流流的可返回回時間有大大于3s及大于8s或大于15s等三種。電動機與電電氣傳動17．6電動機保護護配置及計計算方法17．6．1交流電動機機的保護（3）欠電壓保保護1）電動機的的欠電壓保保護可按下下列要求裝裝設：①電動機一一般應裝設設瞬時動作作的欠電壓壓保護元件件；但對功功率不超過過10kW的電動機，，當工藝和和保安條件件允許自起起動時，可可不裝設。。②不需要和和不允許自自起動的重重要電動機機，應裝設設短延時的的欠電壓保保護，其延延時的時限限應比自動動重合閘和和備用電源源自動合閘閘的時限大大一級。③需要隨時時自起動的的重要電動動機，不裝裝設欠電壓壓保護；但但按保安條條件，在停停轉(zhuǎn)后不允允許自起動動時，或因因分級自起起動而要切切除時，應應設長延時時的失電壓壓保護，其其延時時間間應根據(jù)機機組的全部部惰行時間間決定，一一般為5～10s。④具有備用用設備時，，為了在電電源被取消消后能及時時斷開電動動機而投入入備用設備備，可裝設設瞬時動作作的失電壓壓保護或短短延時的欠欠電壓保護護元件。電動機與電電氣傳動17．6電動機保護護配置及計計算方法17．6．1交流電動機機的保護（3）欠電壓保保護2）欠電壓保保護一般由由起動器或或接觸器來來實現(xiàn)。當當控制回路路與主回路路不是接在在同一電源源電路時，，應在主回回路裝設欠欠電壓繼電電器。當主主回路電壓壓過低時，，通過欠電電壓繼電器器自動切斷斷控制回路路。對②和和③項所述述的重要電電動機，當當采用起動動器或接觸觸器作為控控制設備時時，應在控控制回路中中采取措施施，防止起起動器或接接觸器在電電壓瞬時降降低或中斷斷時自行釋釋放。電動機與電電氣傳動17．6電動機保護護配置及計計算方法17．6．1交流電動機機的保護（3）欠電壓保保護3）欠電壓保保護的動作作電壓整定定值Udz可按下述要要求整定：：①對于一般般三相交流流感應電動動機，當負負載轉(zhuǎn)矩為為100％額定轉(zhuǎn)矩矩時，取Udz=0.7UN（UN為電源額定定電壓），，當負載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為50％額定轉(zhuǎn)矩矩時，取Udz=0.5UN②對于同步電電動機分為為無強勵時：：Udz=0.7～0.75UN有強勵時：：Udz=0.5UN動作時限為為10s。強勵裝置的的動作電壓壓為Udz=0.85～0.9UN4）整定時間間一般要求求延時的時時限大于備備用電源自自動合閘裝裝置的動作作時間，通通?？扇?～10s。需要自起動動的電動機機，應分別別視生產(chǎn)工工藝要求的的重要程度度來整定欠欠電壓保護護的時間。。越是重要要的電動機機其時限越越長。電動機與電電氣傳動17．6電動機保護護配置及計計算方法17．6．2直流電動機機的保護直流電動機機應裝設短短路保護裝裝置，并應應根據(jù)不同同情況分別別裝設過載載、弱磁、、欠電壓、、過電壓、、超轉(zhuǎn)速等等保護元件件。直流電動機機的短路保護應滿足下述述要求：（1）當電動機機端子處發(fā)發(fā)生短路時時，保護裝裝置應盡快快切斷電源源。（2）當電動機機正常起動動時，保護護裝置不應應誤動作。。電動機的短路保護可采用熔斷斷器、帶瞬瞬時動作脫脫扣器的低低壓斷路器器，也可以以采用作用用于接觸器器動作的過過電流繼電電器。對于于大功率電電動機和采采用晶閘管管變流器供供電的電動動機，應采采用快速斷斷路器。短路保護所所用器件，，可以只在在一個極上上裝設，但但同一系統(tǒng)統(tǒng)中均應裝裝在同一極極上。電動機與電電氣傳動17．6電動機保護護配置及計計算方法17．6．2直流電動機機的保護每臺電動機機應裝設單單獨的短路路保護裝置置，采用過過電流繼電電器保護時時，對于經(jīng)經(jīng)常有人操操作的場所所，宜選用用自動復歸歸的過電流流繼電器，，而對于經(jīng)經(jīng)常無人操操作的場所所，則宜選選用手動復復歸的過電電流繼電器器。過電流流繼電器或或低壓斷路路器脫扣器器的動作整整定值，一一般按電動動機最大工工作電流的的110％～115％進行整定定。除串勵電動動機外，均均需裝設弱磁保護．復勵電動動機的弱磁磁保護，應應考慮電動動機在起動動過程中的的電樞反應應的去磁作作用，此時時應選用帶帶短延時的的欠電流繼繼電器。弱弱磁保護動動作整定值值，一般按按電動機最最小勵磁工工作電流值值的80％進行整定定。電動機與電電氣傳動17．6電動機保護護配置及計計算方法17．6．2直流電動機機的保護對有可能出出現(xiàn)超速運運轉(zhuǎn)的電動動機，如卷卷揚機、軋軋機等機械械傳動用的的電動機，，應裝設超速保護元件。通常常超速保護護采用離心心式轉(zhuǎn)速繼繼電器，超超速保護動動作整定值值，按電動動機最高工工作轉(zhuǎn)速的的110％～115％進行整定定。采用發(fā)電機機供電時，，應裝設過電壓保護護裝置。過電電壓保護的的動作整定定值，一般般按發(fā)電機機額定電壓壓（單獨發(fā)發(fā)電機供電電時，則按按電動機端端的額定電電壓）的110％～115％進行整定定。電動機一般般應具有瞬瞬時動作的的失電壓保護護，由接觸器器來實現(xiàn)。。當控制回回路與主回回路由不同同電源供電電時，應在在主回路裝裝設低電壓壓繼電器，，以保證當當主回路斷斷電時能自自動切斷控控制回路電電源。電動機與電電氣傳動17．7低壓電動機控控制電器的選選擇（熟悉）17．7．1隔離器的選擇擇隔離器主要用用來隔離電源源，一般不用用于直接接通通或斷開負載載，選擇時應應重點考慮：：（1）額定電壓隔隔離器的的工作電壓應應大于或等于于線路的工作作電壓。（2）額定電流隔隔離器的的額定電流應應大于或等于于線路（計算算）的工作電電流。（3）分斷負載能能力刀開開關的分斷電電流能力與操操作方式、工工作電壓和有有無滅弧室等等有關，其值值與額定電流流IN的關系見下表表。刀開關的結(jié)構(gòu)類型斷開電流值交流cosφ=0.7直流T=0.1s380V500V220V440V中央手柄無負載時切斷電路中央杠桿側(cè)面杠桿側(cè)面手柄未裝有滅弧室0.3IN0.2IN裝有滅弧室IN0.5ININ0.5IN電動機與電氣氣傳動17．7低壓電動機控控制電器的選選擇（熟悉）1７．７．1隔離器的選擇擇（4）最大短時（（1s）耐受電流能能力當線路發(fā)生短短路時，過大大的短路電流流峰值將可能能使刀開關的的觸點彈出，，或者由于短短時過大的熱熱容量而使其其觸點被熔焊焊。因此，刀刀開關允許的的最大短時（（1s）耐受電流（（見下表）必必須大于或等等于線路最大大預期短路電電流。表17．7－2Fll～F14單投刀開關及及Fll～F13雙投刀開關的的技術數(shù)據(jù)額定電流（A）100200400600100015003000機械壽命（次）100001000010000500050005000電壽命（次）100010001000500500最大短時（1s）耐受電流（有效值）（kA）6102025304060最大短時耐受電流峰值（kA）手柄式1520304050杠桿式203040506080125電動機與電氣氣傳動17．7低壓電動機控控制電器的選選擇（熟悉）17．7．1隔離器的選擇擇如果不能滿足足此條件，亦亦可選用F5或F6等熔斷器式刀刀開關，見下下表。表17．7－3熔斷器式刀開開關的技術數(shù)數(shù)據(jù)型號約定發(fā)熱電流(A)接通和分斷能力額定熔斷短路電流cosφ=0.25（最大預期峰值電流）（kA）機械壽命接通次數(shù)電壽命接通次數(shù)～380Vcosφ=0.35接通(A)～380Vcosφ=0.35分斷（A）～660Vcosφ=0.65接通/分斷（A）HR5-100100100080030050（100）3000600HR5-2002001600120060050（100）3000600HR5-40040032002400120050（100）1000200HR563063050403780189050（100）1000200HR6-160160/100*128096048050（100）HR6-250250/20020001500750HR6-400400/315320024001200HR6-630630/425504037801890電動機與電氣氣傳動17．7低壓電動機控控制電器的選選擇（熟悉）17．7．2斷路器的選擇擇保護電動機用用的斷路器，，其可調(diào)式瞬瞬時過電流脫脫扣器的整定定電流調(diào)節(jié)范范圍為3～6倍或8～12倍脫扣扣器額額定電電流；；其不不可調(diào)調(diào)式瞬瞬時過過電流流脫扣扣器的的整定定電流流為5（或10）倍脫脫扣器器額定定電流流，動動作電電流值值與整整定電電流值值的誤誤差不不大于于土10％。（3）長延延時動動作的的過電電流脫脫扣器器整定定值Izd＞KIjs（A）式中Ijs——線路計計算電電流（（A）。長延時時動作作的過過電流流脫扣扣器在在電動動機長長期過過載（（＜20min）20％時應應動作作，而而在電電動機機起動動時不不應動動作。。延時可可調(diào)式式過電電流脫脫扣器器的整整定電電流調(diào)調(diào)節(jié)范范圍為為0.7～l.0倍脫扣扣器額額定電電流，，返回回電流流值為為其整整定值值的100％。不不可調(diào)調(diào)式過過電流流脫扣扣器的的返回回電流流值亦亦為整整定值值的100％。電動機機與電電氣傳傳動17．7低壓電電動機機控制制電器器的選選擇（熟悉悉）17．7．3熔斷器器的選選擇熔斷器器的熔熔斷電電流，，取決決于流流過熔熔體的的工作作電流流、周周圍介介質(zhì)的的溫度度、熔熔斷器器的預預熱情情況和和電動動機的的起動動時間間等。。熔斷斷器一一般不不作過過載保保護用用，而而是作作長期期工作作制電電動機機的起起動和和短路路保護護。（1）對于于減壓壓起動動的交交流電電動機機，選選用熔熔斷器器熔體體的額額定電電流等等于或或略大大于電電動機機的額額定電電流。。（2）對于于直接接起動動的籠籠型異異步電電動機機，若若熔斷斷器的的熔體體選得得過小小，造造成某某一相相熔斷斷，會會發(fā)生生電動動機單單相運運轉(zhuǎn)燒燒毀事事故。。所以以熔體體額定定電流流值IRN與起動動電流流及起起動時時間應應適當當配合合，即即IRN＝KIs式中Is——起動電電流（（A）；K——隨起動動時間間而定的的系數(shù)數(shù)，見見右表表。

起動時間（s）K值＜30.25～0.353～80.4～0.5＞8或起動頻繁或帶反接制動0.5～0.6電動機機與電電氣傳傳動17．7低壓電電動機機控制制電器器的選選擇（熟悉悉）17．7．3熔斷器器的選選擇（3）熔斷斷器熔熔體的的熔斷斷時間間與起起動設設備的的動作作時間間要配配合好好，當當短路路電流流超過過起動動設備備的極極限分分斷電電流時時，要要求熔熔體的的熔斷斷時間間小于于起動動設備備的分分斷時時間，，以免免損壞壞起動動設備備。如如果不不能滿滿足條條件，，可以以采用用下列列方法法之一一；1）改用用快速速動作作的低低壓斷斷路器器。2）選用用較大大分斷斷電流流的起起動設設備。。電動機機與電電氣傳傳動17．7低壓電電動機機控制制電器器的選選擇（熟悉悉）17．7．4接觸器器的選選擇選用原原則如如下：：（1）按使使用類類別選選用，，見表表1７．７７－6和表表表1７．７７－7。通常常交流流接觸觸器的的電壽壽命指指標大大都是是指AC－3負載下下的參參數(shù)。。由于于其電電壽命命幾乎乎與實實際斷斷開電電流的的二次次方成成反比比，如如在AC－3下電壽壽命為為100萬次的的接觸觸器用用于AC－4時，其其電壽壽命降降低到到不足足3萬次。。因此此，用用于AC－4時，必必須降降容使使用。。通常常規(guī)AC－4負載所所占比比重的的大小小而確確定降降容的的多少少。如如小于于10％時降降容一一個等等級，，大于于10％時降降容兩兩個等等級。。表1７．７７－6交流接接觸器器的使使用類類別及及控制制對象象表17．7－7直流接接觸器器的使使用類類別及及控制制對象象電動機機與電電氣傳傳動17．7低壓壓電電動動機機控控制制電電器器的的選選擇擇（熟悉悉）17．7．5保護護繼繼電電器器的的選選擇擇有關關保保護護用用繼繼電電器器的的選選用用請請參參考考表表1７．．７７－－8．表17．7－8主要要的的保保護護用用繼繼電電器器的的選選用用17．9傳動動系系統(tǒng)統(tǒng)動動態(tài)態(tài)指指標標的的運運用用（（了了解解））傳動動系系統(tǒng)統(tǒng)動動態(tài)態(tài)指指標標的的運運用用涉涉及及到到調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器的的設設計計，，比比較較復復雜雜，，此此處處不不做做詳詳細細介介紹紹僅僅舉舉幾幾個個例例題題。。例1、自自動動調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器由由比比例例（（））、、積積分分（（））、、微微分分（（））三三種種調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)規(guī)規(guī)律律組組成成。。A．PB．IC．DD．PID答案案：：A、B、C17．9傳動動系系統(tǒng)統(tǒng)動動態(tài)態(tài)指指標標的的運運用用（（了了解解））例2、比例例積積分分調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器能能消消除除系系統(tǒng)統(tǒng)的的偏偏差差，，實實現(xiàn)現(xiàn)無無差差調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)；；比比例例微微分分調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器的的作作用用增增加加調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)系系統(tǒng)統(tǒng)的的響響應應速速度度。。綜綜合合比比例例積積分分和和比比例例微微分分調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器的的特特點點，，可可以以構(gòu)構(gòu)成成（（））PID，它它是是一一種種比比較較理理想想的的調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器，，既既能能及及時時地地調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)，，又又能能實實現(xiàn)現(xiàn)無無差差調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)，，對對滯滯后后及及慣慣性性較較大大的的調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)對對象象（（如如溫溫度度））具具有有較較好好的的調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)質(zhì)質(zhì)量量。。A．比比例例積積分分調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器B．比比例例微微分分調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器C．比比例例積積分分微微分分調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器答案案：：C17．9傳動動系系統(tǒng)統(tǒng)動動態(tài)態(tài)指指標標的的運運用用（（了了解解））例3、自動動調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器的的基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)有有（（））、、（（））、、（（））三三部部分分組組成成。。A．比比較較部部分分B．測測量量部部分分C．放放大大部部分分D．反反饋饋部部分分答案：A、C、D17．9傳動系統(tǒng)動態(tài)態(tài)指標的運用用（了解）例4、工業(yè)自動化儀儀表的輸入、、輸出信號多多采用直流信信號，其優(yōu)點點有（）A．在儀表的信信號傳輸過程程中，直流信信號不受交流流感應的影響響，容易解決決儀表的抗抗干擾問題。。B．直流信號不不受傳輸線路路電感、電容容的影響，不不存在相位移移問題。C．直流信號便便于模／數(shù)和和數(shù)／模轉(zhuǎn)換換，因而儀表表便于同數(shù)據(jù)據(jù)處理設備、、電子計算機機等連接。D．直流信號容容易獲得基準準電壓，如調(diào)調(diào)節(jié)器的給定定值等。答案：A、B、C、D17．9傳動系統(tǒng)動態(tài)態(tài)指標的運用用（了解）例5、由調(diào)節(jié)設備（（儀表）和調(diào)調(diào)節(jié)對象構(gòu)成成的具有自動動調(diào)節(jié)功能的的統(tǒng)一體，稱稱為自動調(diào)節(jié)節(jié)系統(tǒng)。自動動調(diào)節(jié)系統(tǒng)主主要有測量元元件（如一次次元件，變送送器）、計算算儀表、（））、執(zhí)行器、、調(diào)節(jié)機構(gòu)（（如閥門、擋擋板）、（））等組成。A．調(diào)節(jié)器B．調(diào)節(jié)單元C．調(diào)節(jié)設備D．調(diào)節(jié)對象答案：B、D17．9傳動系統(tǒng)動態(tài)態(tài)指標的運用用（了解）例6、在設計一個調(diào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)時，，應考慮哪些些安全保護措措施才能使系系統(tǒng)安全運行行？（）A．系統(tǒng)應有安安全的供電電電源B．系統(tǒng)應有手手動／自動雙雙向無擾切換換的功能C．系統(tǒng)應有報報警功能，如如參數(shù)越限報報警、儀表故故障報警、斷斷電、斷信號號報警。D．系統(tǒng)應考慮慮調(diào)節(jié)器輸出出限幅、抗積積分飽和并能能保持執(zhí)行機機構(gòu)位置不動動等功能。答案：B、C、D17．10了解調(diào)節(jié)理論論在電氣傳動動工程中的運運用典型環(huán)節(jié)的傳傳遞函數(shù)及系系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)圖19·10··1系統(tǒng)各主要環(huán)環(huán)節(jié)的特性和和傳遞函數(shù)將一個環(huán)節(jié)或或系統(tǒng)，在零零初始條件下下，輸出量的的拉氏變換與與輸入量的拉拉氏變換之比比定義為這個個環(huán)節(jié)或系統(tǒng)統(tǒng)的傳遞函數(shù)數(shù)?，F(xiàn)代的交、直直流調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)都不外乎由由電動機、晶晶閘管變流裝裝置、觸發(fā)裝裝置和電子調(diào)調(diào)節(jié)器等環(huán)節(jié)節(jié)組成。下面面將分別討論論各環(huán)節(jié)的傳傳遞函數(shù)。（1）調(diào)節(jié)器的傳傳遞函數(shù)1）常用調(diào)節(jié)器器在電氣氣傳動系統(tǒng)中中，廣泛使用用的各種具有有運算功能的的線性電子調(diào)調(diào)節(jié)器，運算算放大器N是其核心部分分。根據(jù)其輸輸入和反饋的的阻容元件接接法的不同，，可構(gòu)成不同同的調(diào)節(jié)器。。電子調(diào)節(jié)器器的一般型式式如圖19·11－1a所示。圖19·11－1電子調(diào)節(jié)器a）一般型式b）電子調(diào)節(jié)器器框圖c）兩個輸入通通道的調(diào)節(jié)器器17．10了解調(diào)節(jié)理論論在電氣傳動動工程中的運運用典型環(huán)節(jié)的傳傳遞函數(shù)及系系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)圖19·10··1系統(tǒng)各主要環(huán)環(huán)節(jié)的特性和和傳遞函數(shù)（1）調(diào)節(jié)器的傳傳遞函數(shù)1）常用調(diào)節(jié)器器當電子調(diào)節(jié)器器以Ui（S）為輸入量，Uo（S）為輸出量時，，其傳遞函數(shù)數(shù)為17．10了解調(diào)節(jié)理論論在電氣傳動動工程中的運運用典型環(huán)節(jié)的傳傳遞函數(shù)及系系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)圖19·10··1系統(tǒng)各主要環(huán)環(huán)節(jié)的特性和和傳遞函數(shù)（2）直流電動機機的傳遞函數(shù)數(shù)在直流調(diào)速系系統(tǒng)中，最常常用的電動機機為他勵直流流電動機。由上面兩式可可得恒定磁場場下，考慮反反電動勢影響響時，電動機機的結(jié)構(gòu)框圖圖如圖19·11－8a所示。若忽略略電動勢的影影響，可簡化化為圖19·11－8b。圖19·11－8不考慮電源內(nèi)內(nèi)阻電流連續(xù)續(xù)時直流電動動機結(jié)構(gòu)框圖圖a）考慮電動勢勢擾動b）不考慮電動動勢擾動17．11熟悉PLC的組成及工作作原理19．13．1PLC的組成PLC是微機技術和和繼電器常規(guī)規(guī)控制概念相相結(jié)合的產(chǎn)物物，是在程序序控制器、1位微處理機控控制器和微機機控制器的基基礎上發(fā)展起起來的新型控控制器。從廣廣義上講，PLC是一種計算機機系統(tǒng)，只不不過它比一般般計算機具有有更強的與工工業(yè)過程相連連接的輸入輸輸出接口，具具有更適用于于控制要求的的編程語言，，具有更適應應于工業(yè)環(huán)境境的抗干擾性性能。因此，，PLC是一種工業(yè)控控制用的專用用計算機，它它的實際組成成與一般微型型計算機系統(tǒng)統(tǒng)基本相同，，也是由硬件件系統(tǒng)和軟件件系統(tǒng)兩大部部分組成。例117．11熟悉PLC的組成及工作作原理17．11．1PLC的組成（l）PLC的硬件系統(tǒng)PLC的硬件系統(tǒng)由由主機系統(tǒng)、、輸入輸出擴擴展部件及外外部設備組成成。1）主機系統(tǒng)PLC的主機系統(tǒng)由由中央處理單單元、存儲單單元、輸入單單元、輸出單單元、輸入輸輸出擴展接口口，外圍設備備接口以及電電源等部分組組成。各部分分之間通過內(nèi)內(nèi)部系統(tǒng)總線線進行連接，，如下圖所示示。17．11熟悉PLC的組成及工作作原理17．11．1PLC的組成2）輸入輸出擴擴展環(huán)節(jié)輸輸入輸出擴擴展環(huán)節(jié)是PLC輸入輸出單元元的擴展部件件，當用戶所所需的輸入輸輸出點數(shù)或類類型超出主機機的輸入輸出出單元所允許許的點數(shù)或類類型時，可以以通過加接輸輸入輸出擴展展環(huán)節(jié)來解決決。輸入輸出出擴展環(huán)節(jié)與與主機的輸入入輸出擴展接接口相連有兩兩種類型：簡簡單型和智能能型。簡單型型的輸入輸出出擴展環(huán)節(jié)本本身不帶中央央處理單元，，對外部現(xiàn)場場信號的輸入入輸出處理過過程完全由主主機的中央處處理單元管理理，依賴于主主機的程序掃掃描過程。通通常，它通過過并行接口與與主機通信，，并安裝在主主機旁邊，在在小型PLC的輸入輸出擴擴展時常被采采用。智能型型的輸入輸出出擴展環(huán)節(jié)本本身帶有中央央處理單元，，它對生產(chǎn)過過程現(xiàn)場信號號的輸入輸出出處理由本身身所帶的中央央處理單元管管理，而不依依賴于主機的的程序掃描過過程。通常，，它采用串行行通信接口與與主機通信，，可以遠離主主機安裝，多多用于中大型型PLC的輸入輸出擴擴展。3）外部設備PLC的外部設備主主要是編程器器、彩色圖形形顯示器、打打印機等。17．11熟悉PLC的組成及工工作原理17．11．1PLC的組成（2）PLC的軟件系統(tǒng)統(tǒng)PLC除了硬件系系統(tǒng)外，還還需要軟件件系統(tǒng)的支支持，它們們相輔相成成，缺一不不可，共同同構(gòu)成PLC。PLC的軟件系統(tǒng)統(tǒng)由系統(tǒng)程程序（又稱稱系統(tǒng)軟件件）和用戶戶程序（又又稱應用軟軟件）兩大大部分組成成。1）系統(tǒng)程序序系統(tǒng)統(tǒng)程序由PLC的制造企業(yè)業(yè)編制，固固化在PROM或EPROM中，安裝在在PLC上，隨產(chǎn)品品提供給用用戶。系統(tǒng)統(tǒng)程序包括括系統(tǒng)管理理程序、用用戶指令解解釋程序和和供系統(tǒng)調(diào)調(diào)用的標準準程序模塊塊等。2)用戶程序用用戶程程序是根據(jù)據(jù)生產(chǎn)過程程控制的要要求由用戶戶使用制造造企業(yè)提供供的編程語語言自行編編制的應用用程序。用用戶程序包包括開關量量邏輯控制制程序、模模擬量運算算程序、閉閉環(huán)控制程程序和操作作站系統(tǒng)應應用程序等等。17．11熟悉PLC的組成及工工作原理17．11．2PLC的工作過程程（1）PLC的工作過程程PLC上電后，就就在系統(tǒng)程程序的監(jiān)控控下，周而而復始地按按固定順序序?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)內(nèi)部各種任任務進行查查詢、判斷斷和執(zhí)行，，這個過程程實質(zhì)上是是一個不斷斷循環(huán)的順順序掃描過過程。一個個循環(huán)掃描描過程稱為為掃描周期期。PLC采用周期掃掃描機制，，簡化了程程序設計，，提高了系系統(tǒng)可靠性性。具體表表現(xiàn)在：在在一個掃描描周期內(nèi)，，前面執(zhí)行行的任務結(jié)結(jié)果，馬上上就可被后后面將要執(zhí)執(zhí)行的任務務所用；可可以通過設設定一個監(jiān)監(jiān)視定時器器來監(jiān)視每每個掃描周周期的時間間是否超過過規(guī)定值，，避免某個個任務進人人死循環(huán)而而引起的故故障，PLC的工作過程程如圖所示示。17．11熟悉PLC的組成及工工作原理17．11．2PLC的工作過程程（1）PLC的工作過程程PLC在一個掃描描周期內(nèi)基基本上要執(zhí)執(zhí)行以下六六個任務。。l）運行監(jiān)控控任務2）與編程器器交換信息息任務3）與數(shù)字處處理器（DPU）交換信息息任務4）與外部設設備接口交交換信息任任務5）執(zhí)行用戶戶程序任務務6）輸入輸出出信息處理理任務17．11熟悉PLC的組成及工工作原理17．11．2PLC的工作過程程（2）PLC的輸入輸出出過程PLC的工作方式式是周期掃掃描方式，，所以其輸輸入輸出過過程是定時時進行的，，即在每個個掃描周期期內(nèi)只進行行一次輸入入和輸出的的操作。PLC周期性的輸輸入輸出處處理方式對對一般控制制對象而言言是能夠滿滿足的，但但是對那些些要求響應應時間小于于掃描周期期的控制系系統(tǒng)則不能能滿足，這這時可以用用智能型輸輸入輸出單單元或?qū)ｉT門的軟件指指令，通過過與掃描周周期脫離的的方式來解解決。17．11熟悉PLC的組成及工工作原理17．11．3PLC的中斷輸入入處理過程程PLC的中斷輸人人處理方法法同一般計計算機系統(tǒng)統(tǒng)是基本相相同的，即即當有中斷斷申請信號號輸入后，，系統(tǒng)要中中斷正在執(zhí)執(zhí)行的相關關程序而轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向執(zhí)行中中斷子程序序；當有多多個中斷源源時，它們們將按中斷斷的優(yōu)先級級有一個先先后順序的的排隊處理理。系統(tǒng)可可以通過程程序設定允允許中斷或或禁止中斷斷。PLC對中斷的響響應不是在在每條指令令執(zhí)行結(jié)束束后進行，，而是在掃掃描周期內(nèi)內(nèi)某一個任任務完成后后進行，如如圖17－93所示。PLC的中斷源有有優(yōu)先順序序，一般無無嵌套關系系，即在中中斷程序執(zhí)執(zhí)行中，如如果有新的的中斷發(fā)生生，無論它它的優(yōu)先順順序如何，，都不能中中斷正在執(zhí)執(zhí)行的中斷斷程序。只只有在原中中斷處理程程序結(jié)束后后，再進行行新的中斷斷處理。17．11熟悉PLC的組成及工作作原理17．11．4PLC的工作原理PLC的工作原理與與計算機的工工作原理是基基本一致的。。它通過執(zhí)行行用戶程序來來實現(xiàn)控制任任務。但是，，在時間上，，PLC執(zhí)行的任務是是串行的，與與繼電器邏輯輯控制系統(tǒng)中中控制任務的的執(zhí)行有所不不同。PLC的工作過程如如上所述，可可以看到，整整個工作過程程是以循環(huán)掃掃描的方式進進行的。17．11．5PLC硬件選擇方法法隨著PLC控制的普及與與應用，PLC產(chǎn)品的種類和和數(shù)量越來越越多，而且功功能也日趨完完善。近年來來，從美國、、日本、德國國等國引進的的PLC產(chǎn)品及國內(nèi)廠廠家組裝或自自行開發(fā)的產(chǎn)產(chǎn)品已有幾十十個系列，上上百種型號。。目前在國內(nèi)內(nèi)應用較多的的PLC產(chǎn)品主要包括括：美國AB、GE、MODICON公司、德國西西門子公司，，以及日本OMRON、三菱公司等等的PLC產(chǎn)品。因此PLC的品種繁多，，其結(jié)構(gòu)型式式、性能、容容量、指令系系統(tǒng)、編程方方法、價格等等各有自己的的特點，適用用場合也各有有側(cè)重。因此此，合理選擇擇PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技技術經(jīng)濟指標標起著重要的的作用。周期期性的輸入輸輸出處理方式式對一般控制制對象而言是是能夠滿足的的，但是對那那些要求響應應時間小于掃掃描周期的控控制系統(tǒng)則不不能滿足，這這時可以用智智能型輸入輸輸出單元或?qū)ｉT的軟件指指令，通過與與掃描周期脫脫離的方式來來解決。選擇恰當?shù)腜LC產(chǎn)品去控制一一臺機器或一一個過程時，，不僅能考慮慮應用系統(tǒng)目目前的需求，，還應考慮到到那些包含于于工廠未來發(fā)發(fā)展目標的需需要。如果能能夠考慮到未未來的發(fā)展將將會用最小的的代價對系統(tǒng)統(tǒng)進行革新和和增加新功能能。若考慮周周到，則存儲儲器的擴充需需求也許只要要再安裝一個個存儲器模塊塊即可滿足；；如果具有可可用的通信口口，就能滿足足增加一個外外圍設備的需需要。對局域域網(wǎng)的考慮可可允許在將來來將單個控制制器集成為一一個廠級通信信網(wǎng)。若未能能合理估計現(xiàn)現(xiàn)在和將來的的目標，PLC控制系統(tǒng)會很很快變?yōu)椴贿m適宜的和過時時的。17．11．5PLC硬件選擇方法法1．PLC機型的選擇對于工藝過程程比較固定、、環(huán)境條件較較好（維修量量較?。┑膱鰣龊希x選用整體式結(jié)結(jié)構(gòu)的PLC機型為好。反反之，應考慮慮選用模塊單單元式機型。。機型選擇的的基本原則應應是在功能滿滿足要求的前前提下，保證證可靠、維護護使用方便以以及最佳的功功能價格比。。具體應考慮慮以下幾方面面要求：（1）性能與任務務相適應（2）PLC的處理速度應應滿足實時控控制的要求（3）PLC機型盡可能統(tǒng)統(tǒng)—（4）指令系統(tǒng)（5）機型選擇的的其他考慮（6）是否在線編編程17．11．5PLC硬件選擇方法法2、PLC容量估算PLC容量包括兩個個方面；一是是I／O的點數(shù)，二是是用戶存儲器器的容量。（1）I／O點數(shù)的估算根根據(jù)被控控對象的輸入入信號和輸出出信號的總點點數(shù)，并考慮慮到今后調(diào)整整和擴充，一一般應加上10％～15％的備用量。。（2）用戶存儲器器容量的估算算用戶應應用程序占用用多少內(nèi)存與與許多因素（（如I／O點數(shù)、控制要要求、運算處處理量、程序序結(jié)構(gòu)等）有有關存儲器容容量的選擇一一般有兩種方方法。1）根據(jù)編程實實際使用的節(jié)節(jié)點數(shù)計算這這種方法法可精確地計計算出存儲器器實際使用容容量，缺點是是要編完程序序之后才能計計算。2）估算法用用戶可根據(jù)據(jù)控制規(guī)模和和應用目的，，按下面給出出的公式進行行估算。開關量輸入：：所需存儲器器字數(shù)＝輸入入點數(shù)×10開關量輸出：：所需存儲器器字數(shù)＝輸出出點數(shù)×8定時器／計數(shù)數(shù)器；所需存存儲器字數(shù)＝＝定時器／計計數(shù)器數(shù)量×２模擬量：所需需存儲器字數(shù)數(shù)＝模擬量通通道數(shù)×100通信接口：所所需存儲器字字數(shù)＝接口個個數(shù)×300根據(jù)存儲器的的總字數(shù)再加加上一個備用用量。生產(chǎn)企業(yè)通常常為其每個產(chǎn)產(chǎn)品提供一條條經(jīng)驗法則公公式，可用于于對存儲容量量做近似的估估計。這個公公式是將I／O的總數(shù)乘以一一常數(shù)（常數(shù)數(shù)通常在3到8之間選?。?。17．11．5PLC硬件選擇方法法3、PLC輸入／輸出模模塊的選擇（1）數(shù)字I／O點數(shù)與模塊的的確定確確定I／O點數(shù)是系統(tǒng)設設計的最重要要的問題。一一旦已確定使使用某一類型型的機型和詳詳細的控制要要求，就可以以基本確定系系統(tǒng)所配的PLC需要的I／O點數(shù)。應該注注意的就是在在確定I／O點數(shù)時，一定定要考慮到系系統(tǒng)的擴充與與備用需要，，一般應留有有10％～20％的裕量。根根據(jù)選取不同同的PLC，相應的I／O模塊的I／O容量不盡相同同，需要依據(jù)據(jù)需要確定I／O模塊的數(shù)量。。17．11．5PLC硬件選擇方法法3、PLC輸入／輸出模模塊的選擇（2）輸人模塊的的確定PLC的輸人模塊用用來檢測來自自現(xiàn)場（按鈕鈕、行程開關關、溫控開關關、壓力開關關等）的高電電平信號，并并將其轉(zhuǎn)換為為PLC內(nèi)部的低電平平信號。各類PLC所提供的輸人人模塊，其點點數(shù)一般有8點、12點、16點、32點等不不同規(guī)