電工（技師、高級技師）課件全套 項目1-9 應用電子電路調試維修-論文答辯與培訓指導

電工（技師、高級技師）項目1應用電子電路調試維修項目2交直流傳動系統(tǒng)調試維修項目3可編程控制系統(tǒng)調試維修項目4單片機控制的電氣裝置裝調維修項目5復雜機械設備電氣控制電路的測繪和檢修工藝項目6電氣設備和自動控制系統(tǒng)調試維修項目7工業(yè)機器人應用技術項目8新能源發(fā)電系統(tǒng)電路應用項目9論文答辯與培訓指導項目1應用電子電路調試維修1.1.1絕緣柵雙極型晶體管1.1電力電子器件1.1.2集成門極換流晶閘管1.1電力電子器件1.1.3智能電力模塊1）開關速度快，驅動電流小，控制驅動更為簡單。2）內含電流傳感器，可以高效迅速地檢測出過電流和短路電流，能對功率芯片給予足夠的保護，故障率大大降低。3）由于在器件內部電源電路和驅動電路配線設計上的優(yōu)化，所以由浪涌電壓、門極振蕩、噪聲引起的干擾等問題均能有效地得到控制。4）保護功能較為豐富，如電流保護、電壓保護、溫度保護一應俱全，隨著技術的進步，保護功能將進一步日臻完善。1.1電力電子器件1.1電力電子器件1.2.1晶閘管有源逆變工作原理1.有源逆變的工作原理1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)1）當觸發(fā)延遲角??<90°時，品閘管裝置輸出電壓力正，裝置處于整流狀態(tài)，它向電動機供電，電動機正常運行。2）當觸發(fā)延遲角??>90°時，晶閘管裝置輸出電壓為負，裝置處于逆變狀態(tài)，由于晶閘管是單向導電的，電流不能反向，因此逆變電路與電動機不能形成通路而處于阻斷狀態(tài)。3）設電動機已運轉，其轉速n，電動勢力E，且反組橋處于逆變狀態(tài)。4）當逆變電壓Ud大于電動機電動勢E時，由于品閘管中的電流不能反向流動，逆變電路與電動機不能形成通路而處于阻斷狀態(tài)。2.實現(xiàn)有源逆變的必需條件1）直流側必須外接與直流電流Id同方向的直流電源E，其數(shù)值要稍大于Ud，這樣才能提供逆變能量。2）逆變器必須工作在逆變角??<90°（??>90°）的區(qū)域內，使U』<0，這樣才能把直流功率逆變?yōu)榻涣鞴β省?.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)1.2.2晶閘管電動機驅動器中的環(huán)流及控制1.反并聯(lián)電路中的環(huán)流1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)（1）靜態(tài)環(huán)流是指晶閘管裝置在固定的觸發(fā)延遲角之下穩(wěn)定工作時，系統(tǒng)中出現(xiàn)的環(huán)流。（2）動態(tài)環(huán)流是指當觸發(fā)器的控制電壓突然改變時，系統(tǒng)從一種狀態(tài)變?yōu)榱硪环N工作狀態(tài)的過渡過程中產(chǎn)生的環(huán)流，如圖1-8所示。1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)2.環(huán)流的二重性1.2.3有環(huán)流可逆調速系統(tǒng)1.自然環(huán)流可逆調速系統(tǒng)（1）系統(tǒng)組成如圖1-10所示，系統(tǒng)主回路采用反并聯(lián)接法。1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)（2）角度控制和電流限制為了防止逆變顛覆，對于最小逆變角??min必須嚴格控制。（3）系統(tǒng)工作過程1）電動機處于停止狀態(tài)時，給定電壓Usn=0，速度調節(jié)器輸出Usi、電流調節(jié)器輸出Uef、反相器輸出Uer均為0，則??z=??f=90°，兩組閘管裝置的輸出平均電壓Udz=Udf=0，故電動機停止不動，即n=0。2）電動機正向起動運轉與大信號作用下雙環(huán)系統(tǒng)起動過程相同。（4）正向制動停機這一過程在不可逆的調速器系統(tǒng)中是不可能產(chǎn)生的，但卻對不同的可逆系統(tǒng)1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)有著普遍的意義。1）本橋逆變階段：主回路電流迅速下降至零，方向未變。該階段無制動效果。2）它橋制動階段：電流方向變負，又分為它橋建流、逆變和減流3個階段。①它橋建流階段：電動機反接制動。②它橋逆變階段：它橋逆變階段是正向制動的主要階段，電動機回饋制動。③它橋減流階段：電流由-Idm減至0。2.給定直流環(huán)流和可控環(huán)流的可逆調速系統(tǒng)1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)（1）給定環(huán)流系統(tǒng)給定環(huán)流系統(tǒng)的工作原理如圖1-13所示，其主電路常采用交叉連接的線路。（2）可控環(huán)流系統(tǒng)在給定環(huán)流系統(tǒng)控制電路中的二極管VD1和VD2上各并聯(lián)一個電阻和一個電容，就形成了可控環(huán)流系統(tǒng)。其工作原理如圖1-14所示。1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)1.2.4邏輯無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)1.邏輯無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)的分類2.可逆系統(tǒng)對邏輯裝置的基本要求1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)1）任何情況下兩組晶閘管都不能同時有觸發(fā)脈沖，一組工作時，必須封鎖另一組脈沖。2）當轉矩極性鑒別信號Usi改變極性時，必須等到零電流檢測器發(fā)出“零電流”信號后，才允許發(fā)出邏輯切換指令，為此必須根據(jù)轉矩極性和零電流檢測信號進行邏輯判斷。3）發(fā)出切換指令后，經(jīng)過關斷等待時間的延時封鎖原導通組脈沖，在經(jīng)過觸發(fā)等待時間后才能開放另一組。1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)3.雙閉環(huán)邏輯無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)的控制原理1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)（1）主電路雙閉環(huán)邏輯無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)主電路如圖1-17所示。1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)（2）觸發(fā)電路采用3個KC04組成集成移相觸發(fā)器，一個KC41C作為6相雙脈沖形成器，以及外接元件組成觸發(fā)電路，如圖1-18所示。1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)（3）速度調節(jié)器速度調節(jié)器ASR的功能是對給定和反饋兩個輸入量進行加法、減法、比例、積分和微分等運算，由運算放大器，輸入與反饋網(wǎng)絡及二極管限幅環(huán)節(jié)組成。1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)（4）電流調節(jié)器電流調節(jié)器ACR由以下幾部分組成：運算放大器、二極管VD27和VD28限幅電路、輸入阻抗網(wǎng)絡、反饋阻抗網(wǎng)絡，如圖1-21所示。1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)（5）反號器反號器AR由運算放大器及外圍元器件組成，如圖1-22所示。1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)（6）轉矩極性鑒別器轉矩極性鑒別器DPT用于檢測系統(tǒng)中轉矩極性的變化，它是一個模/數(shù)轉換器，可將控制系統(tǒng)中連續(xù)變化的電平變成邏輯運算所需要的“0”和“1”狀態(tài)信號，如圖1-23a所示。（7）零電流檢測器零電流檢測器DPZ也是一個電平檢測器，其工作原理與轉矩極性鑒別器相同，在系統(tǒng)中進行零電流檢測，其工作原理和輸入、輸出特性如圖1-24所示。1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)（8）邏輯控制器邏輯控制器DLC用于可逆無環(huán)流調速電路中，對轉矩極性指令和主電路零電流信號進行邏輯運算，切換加到正組橋和反組橋的觸發(fā)脈沖。1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)1）邏輯判斷電路。2）延時電路。3）邏輯保護電路。4）推??電路。5）脈沖輸出控制電路。（9）電流變送器電流變送器FBC與電流互感器配合，檢測可控變流器交流進線電流，以獲得與變流器電流成正比的直流電壓信號、零電流信號和過電流邏輯信號，如圖1-26所示。1）R與VD7并聯(lián)后再與R，串聯(lián)，在其中點取零電流檢測信號。2）將RP1可動觸點輸出作為電流反饋信號，反饋強度由RP1進行調節(jié)。1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)4.雙閉環(huán)無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)的安裝與調試（1）調試原則1）先進行部件調試，后進行系統(tǒng)調試。2）先進行開環(huán)調試，后進行閉環(huán)調試。3）先調試電阻性負載，后調試電感性負載。4）先調試內環(huán)，后調試外環(huán)。5）先進行不可逆調試，后進行可逆調試。（2）單元部件調試1）速度調節(jié)器ASR的調試。①調整正、負限幅值。②測定輸入輸出特性。③測定PI特性。1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)2）電流調節(jié)器ACR的調試。①調整輸出正、負限幅值。②測定輸入輸出特性。③測定PI特性。3）電平檢測器的調試。1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)（3）系統(tǒng)開環(huán)調試1）安全保護措施：①將系統(tǒng)裝置中所有控制單元部件脫開，所有開關均處于斷開狀態(tài)，熔斷器全部分離。②根據(jù)調試步驟，接通熔斷器，逐步合上需用的開關。2）相序及相位檢查：1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)①校驗接人系統(tǒng)裝置中的電源相序。②檢查主變壓器和同步變壓器二次側間的相位關系，是否符合電路要求。③檢查送至控制單元部件接線端的同步信號，其相位是否正確。④進行控制電源測試。用萬用表檢查送至各處的電源電壓是否正常。3）系統(tǒng)開環(huán)聯(lián)調：系統(tǒng)聯(lián)調，即將主通道上的控制單元全部接人，且使Uct=0，主電路接負載電阻R，接通電源后，用示波器觀察R兩端Ud波形。1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)（4）系統(tǒng)閉環(huán)調試1）保護環(huán)節(jié)的整定。①過電流繼電器的整定。②欠勵磁繼電器的整定。③過電壓繼電器的整定。④超速繼電器的整定。⑤電源斷相和電源電壓監(jiān)視。2）無環(huán)流不可逆調試。①電流環(huán)的調試。②速度變換器的調試。③將ASR、ACR均接成PI調節(jié)器接入系統(tǒng)，形成雙閉環(huán)不可逆系統(tǒng)，觀察系統(tǒng)的動態(tài)波形：a.突加給定起動時，觀察電動機電樞電流波形和轉速波形。1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)b.突加額定負載時，觀察電動機電樞電流波形和轉速波形。c.突降負載時，觀察電動機電樞電流波形和轉速波形。3）無環(huán)流可逆調試。①用示波器觀察觸發(fā)脈沖，正常情況下應為間隔均勻、幅度相等的雙脈沖。②檢查脈沖相序是否正確，如不正確，則調整輸入電源相序。③將Ublr接地，觀察反橋晶閘管的觸發(fā)脈沖。④用萬用表檢查Ublf、Ublr的電壓，應為一個高電平，一個低電平，不能同時次低電平。⑤對電平檢測器的輸出有下列要求：轉矩極性鑒別器DPT：電動機正轉，輸出Um為“1”態(tài)；電動機反轉，輸出UM為“0”態(tài)。⑥用雙蹤慢掃描示波器觀察給定值階躍變化（正向起動?正向停機?反向切換到正向?正向切換到反向?反向停機）時的動態(tài)波形。⑦觀察電動機穩(wěn)定運行于額定轉速、Usn不變、突加或突減負載時的動態(tài)波形。⑧改變ASR、ACR的參數(shù)，觀察動態(tài)波形的變化。1.2晶閘管可逆調速系統(tǒng)技能訓練1數(shù)字電子電路測繪（一）電子電路測繪方法和步驟1.電子電路測繪方法（1）了解被測繪電路板有關設備的情況在不了解與被測繪的電路板有關的情況時，也可以完成電路板的測繪，但實際上由于各種原因，如果不了解相關情況，就可能測繪不出正確的原理圖。（2）測繪前準備!拿到電路板后，要開始準備一些測繪工具，如測繪紙、鉛筆、萬用表、電烙鐵等。（3）用手工測繪法進行測繪!用萬用表的歐姆擋對印制電路板上的各外露焊點和元器件引腳進行連接測試，即首先測量第一個焊點（或引腳）與第二、第三個焊點（或引腳）之間的電阻，直至測量完所有焊點和引腳，從而得到第一個焊點（或引腳）在電路板上的連接圖。（4）掃描測繪法進行測繪!這種方法相對比較先進，先用掃描儀將電路板實物掃描后產(chǎn)生圖像1.3綜合技能訓練文件（黑白bmp文件），然后再通過相應軟件轉換成印制板文件（即bmp轉pcb文件），將pcb文件導入設計文件中，最后按照導入的掃描圖像放置元件封裝和銅箔線，連線過程好比“描紅”，這種方法在轉換軟件出來后開始廣泛使用，效率相對較高。2.電子線路測繪步驟（1）手工測繪方法步驟1）記錄電路板實物的原始數(shù)據(jù)。2）測定PCB的尺寸和外形。3）畫出電路板的元器件裝配圖。4）查出電源正負端位置。5）用萬用表測量元器件間的連接線及其與印制板引出腳的連線，并畫在裝配圖上。6）繪出電路草圖。7）復查。1.3綜合技能訓練8）將草圖整理成標準電路圖。9）測量記錄PCB布線情況。（2）掃描測繪方法步驟1）首先記錄好所有元器件的型號、參數(shù)以及位置以備后用，尤其是二極管。2）拆掉所有元器件，并且將焊盤孔里的錫用吸錫器等去掉。3）放入掃描儀，啟動Photoshop軟件，用彩色方式將銅箔層掃入。4）用特殊軟件將底層的BMP格式文件BOT.BMP轉次PROTEL格式文件*.PCB（將TOP層BMP轉化*.PCB）。5）建立設計（項目文件），將轉換成“*.PCB”的文件導入進來。雙擊此文件進入PCB設計環(huán)境。（二）手工測繪電子電路實例（1）記錄電路板實物的原始數(shù)據(jù)!首先用數(shù)碼相機拍下印制電路板實物的原圖，照片要反映出實物的外形、與其他器件的連接以及印制電路板上各元器件位置等具體情況。1.3綜合技能訓練1.3綜合技能訓練1.3綜合技能訓練（2）測定PCB的尺寸和外形經(jīng)測量，印制電路板實物的外形尺寸如圖1-31所示。（3）畫出電路板的元器件裝配圖在繪出了電路板走線圖后，要逐一將電路板上的元器件用相應的符號畫到圖中的相應位置，并標出它們的編號、型號、參數(shù)等。對于不同的元器件，其測繪方法有所不同。1）電阻、電容、二極管、晶體管和變壓器：一般在電路板上都標有相應元器件的符號、編號、容量值等主要參數(shù)，記錄下這些參數(shù)即可。2）集成電路：一般在電路板上標有集成電路的符號、編號、型號等主要參數(shù)，記錄下這些參數(shù)即可。1.3綜合技能訓練3）其他元器件：元器件的種類很多，有許多元器件的外形非常相似，但其功能可能完全不同，對于這種情況，如果在電路板上標有它的符號、編號、容量值等主要參數(shù)，記錄下這些參數(shù)即可。（4）測試電路板中各元器件的連線情況測繪時首先在紙上按電路板走線的形式測繪出電路板的走線圖，電路板上的覆銅線在測繪圖中用一條細線表示，可以不按電路板的實際尺寸去畫。1.3綜合技能訓練1.3綜合技能訓練（5）在PROTEL軟件上繪制出電路草圖為防止出現(xiàn)漏查和重查現(xiàn)象，每查一個結點（或焊點），必須把此點相連的所有元器件、引線查完后再查下一個點。（6）復查查草圖畫完后再將草圖與裝配圖對照檢查一遍，看有無錯漏之處。（7）將草圖整理成標準電路圖查完成了對電路板的實際測繪后，接下來的工作是將繪圖展開，調整元器件的擺放位置，使其盡可能不出現(xiàn)交叉連線，并按左進右出的順序畫出原理圖。1.3綜合技能訓練技能訓練2寄存器型N進制計數(shù)器應用電路的調試（一）目的1）熟悉4位2進制同步計數(shù)器74LS161的使用方法。2）熟悉集成六反相器74IS04的使用方法。3）熟悉555時基電路做雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的應用方法。4）熟悉集成三輸入與非門74LS10的使用方法。5）熟悉BCD-7段數(shù)碼管譯碼器/驅動器74LS47的使用方法。6）熟悉集成二輸入四與非門CD4011的使用方法。7）掌握數(shù)據(jù)譯碼電路、數(shù)碼管顯示電路的設計、安裝方法。（二）內容與說明1.電路描述1.3綜合技能訓練1.3綜合技能訓練2.計數(shù)原理3.顯示原理4.一鍵清零計數(shù)器5.說明（三）安裝與調試1）按電路安裝555組成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，使用示波器觀察電路輸出波形。2）安裝譯碼與顯示電路并通電調試，以實現(xiàn)數(shù)碼管正常顯示功能。3）連接觸發(fā)電路與譯碼電路并驗證線路功能。（四）元器件選擇1.3綜合技能訓練1.3綜合技能訓練項目2交直流傳動系統(tǒng)調試維修2.1.1通用變頻器的工作原理1.交流異步電動機變頻調速原理2.變頻調速系統(tǒng)的控制方式1）如果??1大于電動機的額定頻率??1N，氣隙磁通量??m就會小于額定氣隙磁通量??MN，結果是電動機的鐵心沒有得到充分利用，是一種浪費。2）如果??1小于電動機的額定頻率??1N，氣隙磁通量??m

就會大于額定氣隙磁通量??MN，結果是電動機的鐵心產(chǎn)生過飽和，從而導致過大的勵磁電流，使電動機功率因數(shù)和效率下降，嚴重時會因繞組過熱燒壞電動機。（1）基頻以下調速由E4=4.44kr1??1N1??m可知，要保持??m不變，當頻率??1從額定值??1N向下調時，必須降低E1，使E1/??1=常數(shù)，即電動勢與頻率之比恒定值。（2）基頻以上調速在基頻以上調速時，頻率可以從??1N向上增加，但電壓U1，不能超過額定電壓2.1變頻調速系統(tǒng)U1N，最大為U1=U1N，由E1=4.44kr1??1N1??m可知，這將使磁通量隨頻率的升高而降低，相當于直流電動機弱磁升速的情況。2.1變頻調速系統(tǒng)3.脈沖寬度調制（PWM）技術2.1變頻調速系統(tǒng)2.1.2通用變頻器的基本結構2.1變頻調速系統(tǒng)2.主電路接線圖（1）輸入端工頻電網(wǎng)的輸入端L.1、12、L3，有的標志力R、S、T。（2）輸出端輸出端U2、V2、W2，變頻器接電動機的端點。3.控制端子4.操作面板2.1變頻調速系統(tǒng)2.1.3變頻器的類別1.按照變換環(huán)節(jié)分類（1）交—交變頻器這種變頻器把頻率固定的交流電直接變換成頻率連續(xù)可調的交流電。（2）交—直—交變頻器這種變頻器先把頻率固定的交流電變成直流電，再把直流電逆變成頻率可調的三相交流電。2.1變頻調速系統(tǒng)2.1變頻調速系統(tǒng)2.按照濾波方式分類（1）電壓源型變頻器在交—直—交變頻器裝置中，當中間直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波時，直流電壓波形比較平直，輸出交流電壓是矩形波或階梯波，這類變頻裝置稱為電壓源型變頻器，如圖2-8a所示。2.1變頻調速系統(tǒng)（2）電流源型變頻器當交—直—交變壓變頻裝置中的中間直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波時，輸出交流電流是矩形或階梯波，這類變頻裝置叫電流源型變頻器，如圖2-8b所示。2.1變頻調速系統(tǒng)2.1.4變頻器的額定值和頻率指標1.輸入側的額定值1）380V/50Hz，三相，用于國內設備。2）220V/50Hz或60Hz，三相，主要用于進口設備。3）200~230V/50Hz，單相，主要用于家用電器。2.輸出側的額定值（1）輸出電壓UN由于變頻器在變頻的同時也要變壓，所以輸出電壓的額定值是指輸出電壓中的最大值。（2）輸出電流IN

IN人是指允許長時間輸出的最大電流。（3）輸出容量（4）配用電動機功率PN（kW）變頻器規(guī)定的配用電動機功率，適用于長期連續(xù)負載運行。（5）超載能力變頻器的超載能力是指輸出電流超過額定值的允許范圍和時間。3.頻率指標（1）頻率范圍即變頻器能夠輸出的最高頻率??max和最低頻率??min。（2）頻率精度指變頻器輸出頻率準確程度，用變頻器的實際輸出與設定頻率之間的最大誤差與2.1變頻調速系統(tǒng)最高工作頻率之比的百分數(shù)來表示。（3）頻率分辨率指輸出頻率的最小改變量，即每相鄰兩擋頻率之間的最小差值。一般分為模擬設定分辨率和數(shù)字設定分辨率。2.1.5變頻器的主電路2.1變頻調速系統(tǒng)1.交一直部分（1）整流電路整流電路由VD1~VD6組成三相不可控整流橋，將電源的三相交流電全波整流成直流電。（2）濾波電容CF

整流電路輸出的整流電壓是脈動的直流電壓，必須加以濾波。（3）限流電阻RL與開關SL由于儲能電容的電容量較大，加之在接入電源時電容器兩端的電壓為零，所以在變頻器接通電源瞬間，濾波電容CF的充電電流很大。（4）電源指示燈HLHL除了指示電源是否接通以外，還有一個功能，即變頻器切斷電源后，顯示濾波電容CF上的電荷是否已經(jīng)釋放完畢。2.直一交部分（1）逆變管V1~V6V1~V6組成逆變橋，把VDI~VD6整流后的直流電“逆變”成頻率、幅值都可調的交流電。（2）續(xù)流二極管VD7~VD12續(xù)流二極管VD7~VD12的主要功能如下：2.1變頻調速系統(tǒng)1）電動機的繞組是感性的，其電流具有無功分量。2）當頻率下降、電動機處于再生制動狀態(tài)時，再生電流將通過續(xù)流二極管VD7~VD12返回直流電源。3）VI~V6進行逆變的基本工作過程：同一橋臂的兩個逆變管處于不停的交替導通和截止的狀態(tài)。（3）緩沖電路不同型號的變頻器，其緩沖電路的結構也不盡相同。3.制動電阻和制動單元（1）制動電阻RB電動機在工作頻率下降過程中，異步電動機的轉子轉速將超過此時的同步轉速處于再生制動狀態(tài)，拖動系統(tǒng)的動能要反饋到直流電路中，使直流電壓UD不斷上升，電壓太高，對變頻器的元器件造成危害。（2）制動單元VB制動單元VB由大功率品體管GTR及驅動電路構成。2.1變頻調速系統(tǒng)2.1.6通用變頻器的控制電路原理1.

U/??控制通用變頻器（1）普通型U/??控制通用變頻器1）主要特點。①不能準確地調整電動機轉矩補償和適應轉矩的變化。②無法準確地控制電動機的實際轉速。③轉速極低時，由于轉矩不足而無法克服較大的靜摩擦力。2）接線原理：SANKENSVF系列變頻器是一種典型的U/??控制通用變頻器，它的控制電路與外圍電路的接線如圖2-10所示。（2）具有恒定磁通功能的U/f控制通用變頻器通用變頻器驅動不同類型的異步電動機時，根據(jù)電動機的特性對壓頻比的值進行恰當?shù)恼{整是十分困難的。2.1變頻調速系統(tǒng)2.1變頻調速系統(tǒng)2.1變頻調速系統(tǒng)2.矢量控制通用變頻器2.1變頻調速系統(tǒng)2.1變頻調速系統(tǒng)3.直接轉矩控制（1）直接轉矩控制的基本思想圖按照生產(chǎn)工藝要求，電動機的轉速是控制和調節(jié)的最終目的。1）轉矩控制。2）磁鏈控制。（2）直接轉矩控制的主要特點1）直接轉矩控制技術是直接在定子坐標系下分析交流電動機的數(shù)學模型、控制電動機的磁鏈和轉矩。2）直接轉矩控制磁場定向所用的是定子磁鏈，只要知道定子電阻就可以把它觀測出來。2.1變頻調速系統(tǒng)3）直接轉矩控制采用空間矢量的概念來分析三相交流電動機的數(shù)學模型和控制其各物理量，使問題變得特別簡單明了。4）直接轉矩控制強調的是轉矩的直接控制與效果。它包含有兩層意思：①直接控制轉矩。②對轉矩的直接控制。2.1.7變頻器參數(shù)的設定和功能選擇1.變頻器運行頻率的設定方法（1）給定頻率設定方法1）面板給定。2.1變頻調速系統(tǒng)2）預置給定。3）外接給定。4）通信給定。（2）變頻器的外接給定配置所有變頻器都提供了外接給定的控制信號輸入端。1）外接電壓給定信號。2.1變頻調速系統(tǒng)2）外接電流給定信號。3）輔助給定信號。2.變頻器運行頻率范圍的設定（1）基本頻率和最高頻率1）基本頻率：電動機的額定頻率稱為變頻器的基本頻率。2）最高頻率：當頻率給定信號為最大值時，變頻器的給定頻率稱為最高頻率。（2）上限頻率和下限頻率上限頻率和下限頻率是調速控制系統(tǒng)所要求變頻器的工作范圍，其大小應根據(jù)實際工作情況而定。（3）回避頻率任何機械都有一個固有的諧振頻率，它取決于機械的基本結構。（4）載波頻率設定當變頻器運行時，如果電動機有噪聲或對同一控制柜內的其他控制設備產(chǎn)生干擾，可以在一定范圍內調整載波頻率，降低噪聲或干擾，但該參數(shù)一般按照出廠設定。（5）瞬停再起動這種功能允許變頻器起動一個正在旋轉的電動機。2.1變頻調速系統(tǒng)2.1變頻調速系統(tǒng)3.變頻器的起動（1）變頻器的起動1）起動頻率。2）起動前直流制動。（2）變頻器升降速1）升速時間。2）降速時間。3）升降速方式。①線性方式。②S形方式。2.1變頻調速系統(tǒng)2.1變頻調速系統(tǒng)4.變頻器的制動2.1變頻調速系統(tǒng)（1）直流制動直流制動是指當變頻器的輸出頻率為零，異步電動機的定子不再有旋轉磁場時，變頻器向異步電動機的定子繞組中通入直流電流，異步電動機便處于能耗制動狀態(tài)，轉動的轉子切割靜止磁場而產(chǎn)生制動力矩，使電動機迅速停止。（2）制動單元和制動電阻制動在需要進行頻繁制動或高轉矩制動時，如果制動單元內部電阻的制動功率不夠大，需要外接制動電阻和制動單元，各種變頻器的使用說明書上都提供了適用于本變頻器制動電阻的規(guī)格和型號，其外接方法如圖2~23所示。2.1變頻調速系統(tǒng)（3）整流回饋制動當給定頻率下降時，如果電動機的同步轉速低于轉子的轉速，這時電動機處于再生制動狀態(tài)。2.1變頻調速系統(tǒng)5.計算機設置變頻器的參數(shù)和功能（1）接口與標準轉換對于一般計算機，機器上只配有RS-232-C接口，因此應配置RS-232-C/RS-485轉換器。（2）系統(tǒng)硬件連接用通信電纜把變頻器的PU接口、計算機、分配器等連接起來，即可進行通信操作。2.1變頻調速系統(tǒng)（3）軟件的初始化與操作界面STARTERPC用于西門子部分傳動裝置的現(xiàn)場調試、在線監(jiān)測、修改裝置參數(shù)、故障監(jiān)測和復位以及跟蹤記錄等功能，在變頻器通電狀態(tài)下，可以將變頻器的設置上傳到PG或PC中，也可將PG/PC的數(shù)據(jù)下載到變頻器中。1）具體操作步驟：①創(chuàng)建STARTER項目。②進入“在線”模式并進行基本調試。進入“在線”模式，恢復出廠設置。③基本調試、快速調試、功能調試。④參數(shù)修改。⑤備份下載參數(shù)。2）新建項目步驟：①新建項目，如圖2-26所示。2.1變頻調速系統(tǒng)2.1變頻調速系統(tǒng)②命名test8并保存路徑C盤，如圖2-27所示。2.1變頻調速系統(tǒng)③單擊“AccessPoint”，選擇訪問的節(jié)點“DEVICE”，如圖2-28所示。2.1變頻調速系統(tǒng)④單擊“PC/PC”，選擇必要的鏈接接口“DEVICE”，然后單擊“S7USB”，如圖2-29所示。2.1變頻調速系統(tǒng)⑤單擊“OK”，自動搜索站點，如圖2-30所示。2.1變頻調速系統(tǒng)⑥完成向導步驟，單擊在線按鈕，如圖2-31所示。2.1變頻調速系統(tǒng)⑦單擊“G120_CU240B_2_DP”，選擇“DEVICE”，如圖2-32所示。2.1變頻調速系統(tǒng)⑧單擊“OK”，上載項目到PG，如圖2-33所示。2.1變頻調速系統(tǒng)2.1.8變頻器的安裝與調試1.變頻器的安裝環(huán)境（1）環(huán)境溫度環(huán)境溫度是影響變頻器壽命及可靠性的重要因素，一般要求為-10~+40°C。（2）環(huán)境濕度相對濕度不應超過90%（無結露現(xiàn)象）。（3）安裝場所最好在海拔1000m以下使用，若超過1000m，則變頻器的散熱能力下降，其最大輸出電流和電壓都要降低使用，降低的百分率與變頻器的具體型號有關。（4）安裝空間變頻器在運行中會發(fā)熱。2.1變頻調速系統(tǒng)2.1變頻調速系統(tǒng)（5）其他條件如果變頻器長期不用，變頻器內的電解電容會發(fā)生劣化現(xiàn)象，當實際運行時會出現(xiàn)由于電解電容的耐壓降低和漏電增加引發(fā)故障。2.變頻器的安裝（1）變頻器的發(fā)熱與散熱變頻器散熱很重要。1）變頻器的發(fā)熱。2）變頻器的散熱。（2）變頻器的接線1）主電路的接線。2.1變頻調速系統(tǒng)2）控制電路的接線。①模擬量控制線：包括輸入側的給定信號線和反饋信號線、輸出側的頻率信號線和電流信號線。2.1變頻調速系統(tǒng)②開關量控制線：如起動、點動、多擋轉速控制等控制線，都是開關量控制線。③變頻器的接地：所有變頻器都專門有一個接地端子“E”，應將此端子與大地相接。2.1變頻調速系統(tǒng)3.變頻器的調試（1）通電前的檢查1）外觀、構造檢查。2）電源電壓、絕緣電阻的檢查。（2）變頻器的通電和預置新的變頻器在通電時，輸出端先不要接電動機，首先完成以下工作：1）熟悉鍵盤。2）進行功能預置。3）將外部輸入控制線接好，逐項檢查各外接控制功能的執(zhí)行情況。（3）電動機的空載試驗變頻器的輸出端接上電動機，但電動機盡可能與負載脫開，進行通電試驗。1）將頻率設置為0位，合上電源，微微提升工作頻率，觀察電動機的起轉情況及旋轉方向是否正確。如方向相反，則予以糾正。2）將頻率上升到額定頻率，讓電動機運行一段時間。2.1變頻調速系統(tǒng)3）將給定頻率信號突降至0（或按停止按鈕），觀察電動機的制動情況。（4）拖動系統(tǒng)的起動和停機將電動機的輸出軸與機械裝置連接起來，進行下述試驗。1）起轉試驗。2）起動試驗。3）停機試驗。（5）拖動系統(tǒng)的負載試驗負載試驗的主要內容有：如Fmax>FN，則應進行最高頻率時的帶載能力試驗，也就是考察在正常負載下能不能帶得動。2.1.9變頻器的維護1.變頻器的檢查（1）變頻器檢查注意事項操作者必須熟悉變頻器的基本原理、功能特點、技術指標等，具有操作變頻器運行的經(jīng)驗；維護前必須切斷電源，主電路電容器徹底放電后再進行作業(yè)；儀器、儀表應符合要求，使用方法要正確。2.1變頻調速系統(tǒng)（2）日常檢查項目檢查變頻器在運行中是否有異?，F(xiàn)象；安裝地點的環(huán)境是否異常；冷卻系統(tǒng)是否正常；變頻器、電動機、變壓器、電抗器是否過熱、變色或有異味；電動機是否有異常振動、異常聲音；主電路電壓和控制電路電壓是否正常；濾波電容器是否漏液或變形；各種顯示是否正常。（3）定期檢查的主要項目及維護方法一般的定期檢查應一年進行一次，絕緣電阻的檢查可以三年進行一次。（4）零部件的更換變頻器由多種部件組成，某些部件經(jīng)長期使用后性能降低、劣化，這是故障發(fā)生的主要原因。1）冷卻風扇：變頻器主電路中的半導體器件靠冷卻風扇強制散熱，以保證其工作在允許的溫度范圍內。2）濾波電容器：對于直流回路中使用的大容量的電解電容器，由于脈動電流等因素的影響，其性能劣化受周圍溫度及使用條件的影響很大。2.1變頻調速系統(tǒng)3）繼電器和接觸器：經(jīng)過長久使用會發(fā)生接觸不良現(xiàn)象，需根據(jù)其壽命進行更換。4）熔斷器：額定電流大于負載電流，正常使用條件下壽命約為10年，可按此時間更換。2.通用變頻器故障診斷方法2.1變頻調速系統(tǒng)2.1變頻調速系統(tǒng)2.2.1步進電動機及驅動器的選型1.步進電動機基本原理（1）三相反應式步進電動機的原理定子內圓周均勻分布著6個磁極，磁極上有勵磁繞組，每兩個相對的繞組組成一相。（2）三相繞組通電的磁場分布1）A相繞組通電，B、C相不通電。氣隙產(chǎn)生以A-A'次軸線的磁場，而磁力線總是力圖從磁阻最小的路徑通過，故電動機轉子受到一個反作用轉矩，在此轉矩的作用下，轉子必然轉到，如圖2-41所示位置：1、3齒與A、A'磁極軸線對齊。2.2步進電動機及驅動器的使用2）B相通電時，轉子會轉過30°，2、4齒和B、B'磁極軸線對齊，如圖2-42所示。3）當C相通電時，轉子再轉過30°角，1、3齒和C’、C磁極軸線對齊，如圖2-43所示。2.2步進電動機及驅動器的使用2.主要分類（1）反應式步進電動機其定子上有繞組，轉子由軟磁材料組成。（2）永磁式步進電動機其轉子用永磁材料制成，轉子的極數(shù)與定子的極數(shù)相同。（3）混合式步進電動機這種步進電動機綜合了反應式和永磁式的優(yōu)點，其定子上有多相繞組，轉子上采用永磁材料，轉子和定子上均有多個小齒，以提高步距精度。3.步進電動機和驅動器的選擇方法（1）步距角的選擇電動機的步距角取決于負載精度的要求，將負載的最小分辨率（當量）換算到電動機軸上，每個當量電動機應走多少角度（包括減速）。（2）靜轉矩的選擇步進電動機的動態(tài)轉矩一下子很難確定，我們往往先確定電動機的靜轉矩。（3）電流的選擇靜轉矩相同的電動機，由于電流參數(shù)不同，其運行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線判斷電動機的電流，同時參考驅動電源及驅動電壓。（4）轉矩與功率換算步進電動機一般在較大范圍內調速使用，其功率是變化的，一般只用轉矩來2.2步進電動機及驅動器的使用衡量。（5）步進電動機驅動器根據(jù)步進電動機的電流、細分和供電電壓選擇驅動器。2.2.2步進電動機及驅動器控制回路的接線1.驅動器控制回路的接線2.2步進電動機及驅動器的使用2.多線步進電動機接線方法1）4線步進電動機和6線步進電動機高速度模式：輸出電流設成等于或略小于電動機額定電流值。2）6線步進電動機高力矩模式：輸出電流設成電動機額定電流的0.7倍。3）8線步進電動機并聯(lián)接法：輸出電流應設成電動機單極性接法電流的1.4倍。4）8線步進電動機串聯(lián)接法：輸出電流應設成電動機單極性接法電流的0.7倍。2.2步進電動機及驅動器的使用2.2.3步進電動機驅動器的設置1.細分設置2.2步進電動機及驅動器的使用2.電流設置3.半流設置2.2步進電動機及驅動器的使用2.3.1伺服電動機驅動器及伺服電動機的選型1.工作原理（1）交流服電動機交流伺服電動機就是一臺兩相交流異步電動機，它的定子上裝有空間互差90°的兩個繞組：勵磁繞組和控制繞組。1）勵磁繞組：勵磁繞組串聯(lián)電容，是為了產(chǎn)生兩相旋轉磁場，使通入兩個繞組的電流相位差接近90°，從而產(chǎn)生所需的旋轉磁場。2）控制繞組：控制繞組固定接在電源上，當控制電壓為零時，電動機無起動轉矩，轉子不轉。（2）直流伺服電動機直流伺服電動機的工作原理和直流電動機相同，直流伺服電動機的結構和直流電動機基本相同，不同之處是為了減小轉動慣量，電動機做得細長。2.3伺服電動機及驅動器的使用2.3伺服電動機及驅動器的使用2.伺服電動機驅動器及伺服電動機的選型2.3伺服電動機及驅動器的使用2.3.2伺服電動機驅動器及伺服電動機的接線1.伺服驅動器的安裝1）將伺服驅動器按上下方向正確地安裝在垂直的墻面上。2）伺服電動機軸上安裝有檢測器，切勿敲打。3）在伺服放大器的上下、左右、正面應分別留出100mm、100mm、10mm以上的空間，如圖2-50所示。2.3伺服電動機及驅動器的使用4）周圍溫度力0~55°（密集安裝時為0~45°C）。5）安裝冷卻風扇，采取散熱措施。6）組裝時需注意產(chǎn)生的異物進入或異物從冷卻風扇進入。7）設置在有害氣體和灰塵較多場所時，應進行壓縮空氣吹掃。2.伺服系統(tǒng)主電路的接線1）主電路電源側需要使用電磁接觸器，并能在報警發(fā)生時從外部斷開電磁接觸器。2）控制電路電源應和主電路同時投入使用或比主電路電源先投入使用。3）伺服驅動器在主電路電源接通約1s后便可接收伺服開啟信號（SON）。4）復位信號（RES）次ON時，主電路斷開，伺服電動機處于自由停機狀態(tài)。2.3.3伺服電動機驅動器參數(shù)設置1.設置方式2.3伺服電動機及驅動器的使用2.控制電路接線及典型參數(shù)設置（1）外部脈沖位置控制（PTI）模式外部脈沖位置控制模式的標準接線：數(shù)字量輸人，支持PNP和NPN類型。2.3伺服電動機及驅動器的使用2.3伺服電動機及驅動器的使用1）為SINAMICSV90供電的24V電源。2）隔離的數(shù)字輸入電源。它可以是控制器的供電電源。3）隔離的數(shù)字輸出電源。它可以是控制器的供電電源。4）外部脈沖位置控制（PTI）：①時序圖SON時序。2.3伺服電動機及驅動器的使用②選擇設定值脈沖輸入通道。2.3伺服電動機及驅動器的使用③選擇設定值脈沖輸入形式：SINAMICSV90伺服驅動器支持兩種設定值脈沖輸入形式（見表2-7），即AB相脈沖；脈沖+方向。2.3伺服電動機及驅動器的使用④就位（INP）。當位置設定值和實際位置的偏差處于p2544中指定的預設就位取值范圍內時，信號INP（就位）輸出，見表2-9。2.3伺服電動機及驅動器的使用⑤平滑功能。2.3伺服電動機及驅動器的使用⑥電子齒輪的優(yōu)點（示例）。2.3伺服電動機及驅動器的使用（2）速度控制模式數(shù)字量輸入，支持PNP和NPN類型。1）為SINAMICSV9O供電的24V電源。2）隔離的數(shù)字輸入電源。3）隔離的數(shù)字輸出電源。2.3伺服電動機及驅動器的使用2.3伺服電動機及驅動器的使用4）配置速度設定值。2.3伺服電動機及驅動器的使用①帶外部模擬量速度設定值的速度控制S模式下，如數(shù)字量輸入信號SPD1、SPD2和SPD3都處于低電位（0），則模擬量輸入1的模擬量電壓用作速度設定值。2.3伺服電動機及驅動器的使用②模擬量輸入1的輸人電壓存在偏移量。2.3伺服電動機及驅動器的使用③偏移量調整前后的特性曲線如圖2-59所示。④旋轉方向和停止。2.3伺服電動機及驅動器的使用⑤斜坡函數(shù)發(fā)生器。2.3伺服電動機及驅動器的使用2.3伺服電動機及驅動器的使用2.3伺服電動機及驅動器的使用（3）轉矩控制模式收放卷裝置示意圖如圖2-62所示。①進給機構：將長尺寸的材料從左向右傳送放卷機構。②收卷機構：為保持一定的張力，需要隨著卷徑的增加相應地增加制動轉矩。③收放卷中張力控制的目的：穩(wěn)定傳送材料，防止變形，確保尺寸精度等。2.3伺服電動機及驅動器的使用2.3伺服電動機及驅動器的使用①斷開主電源，②打開DC24V電源。③檢查伺服電動機的類型。2.3伺服電動機及驅動器的使用④如未識別到伺服電動機，則會發(fā)生故障F52984。⑤通過設置參數(shù)p29003=3切換到轉矩控制模式。2.3伺服電動機及驅動器的使用⑥保存參數(shù)并重啟伺服驅動器以及應用轉矩控制模式的設定。⑦如果使用內部轉矩設定值，則必須通過偏移量輸入?yún)?shù)p29043進行設定。2.3伺服電動機及驅動器的使用⑧如果使用外部模擬量轉矩設定值，則必須通過參數(shù)p29041“0”配置10V對應的模擬量轉矩設定值定標（額定轉矩的百分比）。⑨設置轉速限制值，見表2-19。⑩通過參數(shù)（p29301~p29308）來配置必要的數(shù)字量輸入信號，見表2-20。2.3伺服電動機及驅動器的使用?通過BOP保存參數(shù)。?

打開主電源。?

清除故障和報警。?使能CWE或CCWE信號并修改SON信號狀態(tài)為高電平“1”，伺服電動機即根據(jù)已配置的轉矩設定值開始運行。?

轉矩控制模式下的系統(tǒng)調試結束后，可以檢查系統(tǒng)性能。2.3伺服電動機及驅動器的使用2.3伺服電動機及驅動器的使用2.3伺服電動機及驅動器的使用技能訓練1雙閉環(huán)可逆直流調速系統(tǒng)的接線與調試1.接線1）按照主控原理框圖（見圖2-66）和控制原理圖（見圖2-67）正確接線，檢查系統(tǒng)中設備、元器件及部件的型號、規(guī)格。2.4綜合技能訓練2.4綜合技能訓練2）檢查電氣設備的絕緣以及裝置接地是否良好。3）用示波器或相序表測定交流電源（系統(tǒng)的進線電源和同步信號的電源）的相序。2.調試（1）調試原則1）先進行部件調試，后進行系統(tǒng)調試。2）先進行開環(huán)調試，后進行閉環(huán)調試。3）先電阻性負載，后電感性負載。4）先內環(huán)調試，后外環(huán)調試。5）先不可逆調試，后可逆調試。（2）單元部件調試1）速度調節(jié)器（ASR）的調試。按圖接線，零速封鎖器（DZS）的開關S3置于“解除”位置。①調整正、負限幅值。2.4綜合技能訓練②測定輸入輸出特性。③測定PI特性。2）電流調節(jié)器（ACR）的調試。①調整輸出正、負限幅值。②測定輸入輸出特性。將反饋網(wǎng)絡中的電容短接，使ACR調節(jié)器接成P調節(jié)器，在調節(jié)器輸入端逐漸加入正負電壓，測出相應的輸出電壓，直至輸出限幅值。③測定PI特性。3）電平檢測器的調試。①測定轉矩極性鑒別器（DPT）的環(huán)寬，要求環(huán)寬0.4~0.6V，具體方法如下：a.調節(jié)給定電壓Ugn，使DPT的“1”腳得到約0.3V的電壓，調節(jié)電位器RP，使“2”端輸出從“1”變?yōu)椤?”。b.調節(jié)負給定，從0V起開始調整，當DPT的“2”端從“O”變?yōu)椤?”時，檢測DPT的“1”端2.4綜合技能訓練電壓應為-0.3V左右，否則調整電位器RP，使“2”電平變化時，“I”端電壓大小基本相等。②測定零電流檢測器（DPZ）的環(huán)寬，要求環(huán)寬也為0.4~0.6V，調節(jié)RP17，使回環(huán)向縱坐標右側偏離0.1~0.2V。a.調節(jié)給定Ugm，使DPZ的“1”端為0.7V左右；調整電位器RP，使“2”端輸出從“1”變力“0”。b.減小給定，當“2”端電壓從“0”變“1”時，“1”端電壓應在0.1~0.2V范圍內，否則應繼續(xù)調整電位器RP。4）反號器（AR）的調試。5）邏輯控制器（DLC）的調試。①把+15V電源與DLC的“2”端直接連接，“1”端和給定輸出“1”端直接相連，把給定電壓調到最高，約為12V。②上下?lián)軇咏o定開關S2，Ublf、Ublr的輸出應為高、低電平變化，同時用示波器觀察DLC的“5”2.4綜合技能訓練端，應有脈沖波形，用萬用表測量，“3”端與Ublf，“4”端與Ublr電位應相等。③3把+15V電源與DLC的“2”端連線斷開，把DIC的“2”端接地，此時撥動開關S2，Ublr、Ublf輸出應無變化。（3）系統(tǒng)開環(huán)調試1）安全保護措施：①將系統(tǒng)裝置中所有控制單元部件脫開，所有開關均處于斷開狀態(tài)，熔斷器全部分離。②根據(jù)調試步驟，接通熔斷器，逐步合上需用的開關，以檢驗安全保護措施的有效性。2）相序及相位的檢查：①校驗進入系統(tǒng)裝置的電源相序。②檢查主變壓器和同步變壓器二次側間的相位關系是否符合電路要求。③檢查送至控制單元部件接線端的同步信號，其相位是否正確。④對控制電源進行測試，用萬用表檢查送至各處的電源電壓是否正常。2.4綜合技能訓練3）系統(tǒng)開環(huán)聯(lián)調：所謂系統(tǒng)聯(lián)調，即將主通道上的控制單元全部接入，且使Uet=0，主電路接電阻R負載，接通電源后，用示波器觀察R兩端Ud波形。2.4綜合技能訓練（4）閉環(huán)調試1）保護環(huán)節(jié)：實際運行的工業(yè)裝置或實驗裝置，必須有相關的保護環(huán)節(jié)。①過電流繼電器的整定。②欠勵磁繼電器的整定。③過電壓繼電器的整定。④超速繼電器的整定。⑤電源斷相和電源電壓監(jiān)視。2）無環(huán)流不可逆調試：雙閉環(huán)不可逆直流調速系統(tǒng)由電流調節(jié)器和轉速調節(jié)器綜合調節(jié)。①電流環(huán)的調試：電動機不加勵磁（有欠勵磁保護的應做處理），處于堵轉狀態(tài)。a.系統(tǒng)開環(huán)，控制電壓Uet由給定電路直接接人，主回路接入電阻負載。b.增加給定電壓，調節(jié)電流反饋電位器RP3，使反饋電壓接近速度調節(jié)器的輸出限幅值電壓（ASR的輸出限幅值±5V）。2.4綜合技能訓練②速度變換器的調試：電動機加額定勵磁。a.系統(tǒng)開環(huán)，即給定電壓Ugm直接接至Uet，Ugm作為輸入給定，逐漸加給定電壓，當電動機轉速達到額定轉速時，調節(jié)FBS（速度變換器）中速度反饋電位器RP，使速度反饋電壓力+5V左右。b.速度反饋極性判斷。③將ASR、ACR均接成PI調節(jié)器接入系統(tǒng)，形成雙閉環(huán)不可逆系統(tǒng)，觀察系統(tǒng)的動態(tài)波形：a.突加給定電壓起動時，觀察電動機電樞電流波形和轉速波形。b.突加額定負載，觀察電動機電樞電流波形和轉速波形。c.突降負載時，觀察電動機電樞電流波形和轉速波形。3）無環(huán)流可逆調試：按圖2-67接線，未加主電源之前，觀察觸發(fā)脈沖是否正常。①用示波器觀察觸發(fā)脈沖，正常時應為間隔均勻、幅度相等的雙脈沖。②檢查脈沖相序是否正確，如不正確，則調整輸入電源相序。③將Ublr接地，觀察反橋晶閘管的觸發(fā)脈沖。2.4綜合技能訓練④用萬用表檢查Ublf、Ublr

的電壓，應為一個高電平，一個低電平，不能同時為低電平。⑤對電平檢測器的輸出有下列要求：轉矩極性鑒別器DPT：電動機正轉，輸出UM為“1”態(tài)；電動機反轉，輸出UM為“0”態(tài)。零電流檢測器DPZ：主回路電流接近零，輸出U1為“1”態(tài)；主回路有電流，輸出、為“0”態(tài)。⑥用二蹤慢掃描示波器觀察給定值階躍變化（正向起動?正向停機?反向切換到正向?正向切換到反向?反向停機）時的動態(tài)波形。⑦觀察電動機穩(wěn)定運行于額定轉速，Ugn不變，突加、突減負載的動態(tài)波形。⑧改變ASR、ACR的參數(shù)，觀察動態(tài)波形的變化。2.4綜合技能訓練技能訓練2西門子變頻器頻率設定實例1.面板給定（1）控制面板操作利用操作面板上的功能鍵和進入面板頻率給定模式進行頻率的數(shù)字量給定或調整。2.4綜合技能訓練2.4綜合技能訓練2.4綜合技能訓練2.4綜合技能訓練（2）參數(shù)設定!控制菜單更改設置：設定值、反向、點動操作。①設定值。2.4綜合技能訓練2.4綜合技能訓練②反向。2.4綜合技能訓練③點動。2.西門子變頻器的外接給定配置（1）外接電壓給定信號控制端外接給定電壓信號又有兩種給定方式：直接輸入電壓信號，通常用于計算機、PLC、PID調節(jié)器或其他控制裝置；利用變頻器內部提供的給定信號控制電壓，由外部電位器取出電壓給定信號，送入變頻器的相應端子，如圖2-75所示。2.4綜合技能訓練1）外部電位器給定信號。2.4綜合技能訓練2.4綜合技能訓練2.4綜合技能訓練2）固定轉速設力設定值源。2.4綜合技能訓練3）固定設定值的直接或二進制選擇。①直接選擇：用戶可設置4個不同的固定設定值。②二進制選擇：可設置16個不同的固定設定值。（2）外按電流給定信號的控制當外接給定信號為電流時，將外接信號線接到外接電流給定信號端，一般用于遠距離控制或PID調節(jié)器輸出控制變頻器，變頻器對外接電流給定信號的取值范圍一般為4~20mA。2.4綜合技能訓練3.通信給定（1）通信調試工具STARTER從變頻器的通信接口端上，引入外部的通信信號，進行頻率給定。1）變頻器?PC/PG步驟：①進入STARTER在線模式。②單擊按鈕“LoadprojecttoPG”。③單擊保存按鈕，將數(shù)據(jù)保存在PG中。2）PC/PG?變頻器步驟：該步驟取決于是否需要一同傳送安全功能的設置。①進入STARTER在線模式。②單擊按鈕“Loadprojecttotarget”，將項目下載到變頻器中。2.4綜合技能訓練③單擊“CopyRAMtoROM”，將數(shù)據(jù)保存到變頻器中。④進入STARTER離線模式。（2）具體操作步驟1）創(chuàng)建STARTER項目。2）進入“在線”模式并進行基本調試，進入“在線”模式恢復出廠設置。3）基本調試、快速調試和功能調試。4）參數(shù)修改。5）備份下載參數(shù)。（3）新建項目步驟具體操作步驟如圖2-26~圖2-33所示。（4）參數(shù)設置步驟①恢復出廠設置，單擊“G120CU250-2DP”，勾選“恢復出廠設置圖標”，默認保存至ROM中，如圖2-81所示。2.4綜合技能訓練2.4綜合技能訓練②修改進線電壓值，改為480V，如圖2-82所示。2.4綜合技能訓練③恢復出廠后，用設置向導進行相關的參數(shù)設置，如圖2-83所示。2.4綜合技能訓練1.PID控制原理1）比例環(huán)節(jié)：即時成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號e（t），偏差一旦產(chǎn)生，調節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用以減小偏差。2）積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。3）微分環(huán)節(jié)：能反映偏差信號的變化趨勢（變化速率），并能在偏差信號的值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，減小調節(jié)時間。2.5技能大師高招絕活——PID變頻調速控制2.5技能大師高招絕活——PID變頻調速控制2.PID控制器接線2.5技能大師高招絕活——PID變頻調速控制2.5技能大師高招絕活——PID變頻調速控制2.5技能大師高招絕活——PID變頻調速控制2.5技能大師高招絕活——PID變頻調速控制（1）PID參數(shù)設置1）比例增益Kp。2）積分時間T1。3）微分時間TD。4）PID參數(shù)的調整原則。2.5技能大師高招絕活——PID變頻調速控制（2）調整PID值根據(jù)實際情況設置PID控制器：①將斜坡函數(shù)發(fā)生器的加速和減速時間（p2257和p2258）暫時設為零。②給定一個設定值階躍，觀察相應的實際值，如使用STARTER的跟蹤功能。③將斜坡函數(shù)發(fā)生器的加速/減速時間恢復初始值。1）理想性能：沒有超調。2.5技能大師高招絕活——PID變頻調速控制2）實際性能：實際值緩慢接近設定值，沒有超調，如圖2-92所示。2.5技能大師高招絕活——PID變頻調速控制（3）通電調試1）通電試運行：閉合電源，加給定電壓，電動機逐漸升速，此時給定電壓大于反饋電壓，PID控制器正靜差調整，輸出電壓升高，電動機升速，反饋電壓增加，一定時間后，給定電壓和反饋電壓相等，PID零靜差調整，輸出電壓不再上升，并穩(wěn)定在一定值，電動機達到給定轉速并穩(wěn)速運行。2）調試方法：①施加給定電壓，電動機升速時間如果過長，調整參數(shù)p2280，增大比例增益Kp，調整參數(shù)p2285，降低微分時間TD。②施加給定電壓，電動機升速時出現(xiàn)振蕩，調整參數(shù)p2280，降低比例增益Kp，調整參數(shù)p2285，提高微分時間TD。2.5技能大師高招絕活——PID變頻調速控制項目3可編程控制系統(tǒng)調試維修3.1.1西門子S7—1200PLC簡述1.西門子S7—1200控制器產(chǎn)品定位3.1S7—1200PLC的安裝維護與接線2.西門子S7—1200控制器硬件構成（1）中央處理器CPU模塊西門子S7—1200PLC控制器的CPU模塊將微處理器、集成電源、輸入和輸出電路、內置PROFINET、高速運動控制I/0以及板載模擬量輸入組合到一個設計緊湊的外殼中來形成功能強大的控制器，其外形如圖3-3所示。3.1S7—1200PLC的安裝維護與接線（2）信號板（SB）CPU支持一個插入式信號板（SB），可以為CPU提供附加的輸入/輸出通道。3.1S7—1200PLC的安裝維護與接線（3）信號模塊（SM）信號模塊（SM）可以CPU增加其他功能。（4）通信模塊（CM）通信模塊（CM）可以為CPU增加通信選項，西門子S7—1200CPU最多可以添加三個通信模塊，連接在CPU的左側，如圖3-6所示。3.1S7—1200PLC的安裝維護與接線3.1.2西門子S7—1200PLC的硬件安裝和拆卸1.S7—1200設備CPU安裝和拆卸1）面板式安裝CPU如圖3-8所示。3.1S7—1200PLC的安裝維護與接線①在面板上做2個M4或者美國標準8號的安裝孔。②拔出模塊上頂部和底部的DIN導軌夾具到擴展位置。③使用螺釘固定好模塊。2）DIN導軌式安裝CPU，見表3-1。3.1S7—1200PLC的安裝維護與接線3）拆卸CPU，見表3-2。3.1S7—1200PLC的安裝維護與接線2.信號板（SB）安裝和拆卸1）安裝西門子S7—1200設備信號板（SB），見表3-3。2）拆卸西門子S7—1200設備信號板（SB），見表3-4。3.1S7—1200PLC的安裝維護與接線3.1S7—1200PLC的安裝維護與接線3.信號模塊（SM）安裝和拆卸1）安裝信號模塊（SM），見表3-5。3.1S7—1200PLC的安裝維護與接線2）拆卸信號模塊（SM），見表3-6。3.1S7—1200PLC的安裝維護與接線4.S7—1200端子板連接器的拆卸和重新安裝1）拆卸端子連接器，見表3-7。3.1S7—1200PLC的安裝維護與接線2）安裝端子連接器，見表3-8。3.1S7—1200PLC的安裝維護與接線5.S7—1200控制器設備硬件接線3.1S7—1200PLC的安裝維護與接線1）將電源連接到CPU。2）連接I/0，根據(jù)控制動作進行輸入/輸出接線，數(shù)字量接入數(shù)字量接口，模擬量接入模擬量接口。3）連接PROFINET電纜3.1S7—1200PLC的安裝維護與接線3.2.1TIAPortal軟件簡述3.2西門子TIA博途編程軟件的使用1.S7—1200的編程語言1）LAD（梯形圖邏輯）：它是一種圖形編程語言。3.2西門子TIA博途編程軟件的使用2）FBD（功能塊圖）：它是一種基于布爾代數(shù)中使用的圖形邏輯符號的編程語言，如圖3-13所示。3.2西門子TIA博途編程軟件的使用3）SCL（結化控制語言）：它是一種基于文本的高級編程語言。3.2西門子TIA博途編程軟件的使用2.TIAPortalV15系統(tǒng)配置3.視圖界面①不同任務的登錄選項。②所選登錄選項對應的操作。③所選操作的選擇面板。④切換到項目視圖。⑤當前打開的項目的顯示區(qū)域。3.2西門子TIA博途編程軟件的使用（2）項目視圖項目中各元素組成的面向項目的可視化視圖，如圖3-15所示。①標題欄。②菜單欄。③工具欄。④項目樹。⑤參考項目。⑥詳細視圖。⑦工作區(qū)。⑧分隔線。⑨巡視窗口。⑩

切換到Portal視圖。3.2西門子TIA博途編程軟件的使用?

編輯器欄。?

帶有進度顯示的狀態(tài)欄。?

任務卡。3.2.2TIAPortalV15軟件的操作使用1.TIAPortal軟件創(chuàng)建項目的基本步驟3.2西門子TIA博途編程軟件的使用2.啟動和退出TIAPortal（1）啟動TIAPortal在Windows中，選擇“開始?所有程序?SiemensAutomationTIAPortalV15”；也可雙擊桌面上的TIAPortalV15圖標。（2）退出TIAPortal在“項目”（Project）菜單中，選擇命令“退出”（Exit）。①選擇“是”（Yes）：保存當前項目中的更改，然后關閉TIAPortal。②選擇“否”（No）：僅關閉TIAPortal而不保存項目中最近的更改。③選擇“取消”（Cancel）：取消關閉過程。如果選擇此選項，則TIAPortal仍將保持打開狀態(tài)。3.創(chuàng)建項目3.2西門子TIA博途編程軟件的使用3.2西門子TIA博途編程軟件的使用4.配置硬件1）在“添加新設備”（Addnewdevice）對話框中，單擊“控制器”按鈕。2）從列表中選擇所使用的一個CPU，例如SIMATICS7—1200CPU1214CDC/DC/DC，在設備區(qū)域將顯示所選設備的訂貨號、版本、說明等具體信息。3）單擊“添加”（Add）按鈕，將所選CPU添加到項目中。3.2西門子TIA博途編程軟件的使用3.2西門子TIA博途編程軟件的使用3.2西門子TIA博途編程軟件的使用①通信模塊（CM）：最多可組態(tài)3個，模塊號為101、102、103。②CPU：槽號1。3信號模板（SB）：最多力1個，插入到CPU上。④以太網(wǎng)接口：雙擊此圖標可顯示此接口的屬性。⑤信號模塊（SM）：槽號為2~9，最多8個。3.2西門子TIA博途編程軟件的使用5.創(chuàng)建I/O變量①選擇10.0并將其拖動到變量表的第一行。②將變量名稱從“I0.0”更改為“start”。3.2西門子TIA博途編程軟件的使用3.2西門子TIA博途編程軟件的使用③將I0.1拖動到變量表，并將名稱更改次“stop”。④將CPU底部的Q0.0拖動到變量表，并將名稱更改力“running”。6.創(chuàng)建程序段3.2西門子TIA博途編程軟件的使用1）在項目樹中展開“程序塊”（Programblocks）文件夾以顯示“Main［OB1］”塊。2）單擊“收藏夾”（Favorites）上的“常開觸點”按鈕向程序段中添加一個觸點，如圖3-29所示。3.2西門子TIA博途編程軟件的使用3.2西門子TIA博途編程軟件的使用3）使用變量表中的PLC變量對指令進行尋址。①雙擊第一個常開觸點上方的默認地址<？？.？>。②單擊地址右側的選擇器圖標打開變量表中的變量。③從下拉列表中，為第一個觸點選擇“staut”④對于第二個觸點，重復上述步驟并選擇變量“stop”。⑤對于線圈和鎖存觸點，選擇變量“running”。3.2西門子TIA博途編程軟件的使用4）編譯。3.2西門子TIA博途編程軟件的使用5）保存項目。7.下載項目數(shù)據(jù)到設備①在項目樹中選中下載項目數(shù)據(jù)，如圖3-34所示選中整個PLC_1CPU項目，將下載設備組態(tài)和該設備中所有用戶程序塊。②單擊工具欄中的“下載”（Download）按鈕。3.2西門子TIA博途編程軟件的使用3.2西門子TIA博途編程軟件的使用3.2西門子TIA博途編程軟件的使用3.2西門子TIA博途編程軟件的使用8.在線監(jiān)視設備與運行調試3.2西門子TIA博途編程軟件的使用3.2西門子TIA博途編程軟件的使用3.3.1西門子精簡系列面板簡介3.3人機界面應用3.3人機界面應用3.3.2精簡面板KTP700Basic的安裝1.精簡面板KTP700Basic的PROFINET設備接口3.3人機界面應用2.選擇安裝地點①正確放置HMI設備，以使其不會直接暴露在陽光下。②將HMI設備放置在操作人員便于操作的地方。③選擇合適的安裝高度。④確保安裝后未擋住HMI設備的通風孔。3.精簡面板KTP700Basic的安裝1）準備安裝所需工具和附件，見表3-10。3.3人機界面應用2）精簡面板KTP700Basic的安裝，如圖3-46所不。①在設備中將標簽條推到導槽上。②將操作設備從前面裝入安裝截面。3）用鋁質裝配夾固定精簡面板，如圖3-47所示。3.3人機界面應用①如果裝配夾和螺釘分開包裝，則將每根螺釘以更少的圈數(shù)旋進裝配夾的孔眼中。②將第一個裝配夾插入相應的開口。③用2號螺釘旋具固定裝配夾。4.精簡面板KTP700Basic的接線3.3人機界面應用（1）電位均衡連接空間上分隔開的系統(tǒng)部件之間可能會出現(xiàn)電位差。①將操作設備的功能性接地連接與電位均衡電纜相連，橫截面積一般為4mm2。②連接電位均衡電纜與電位均衡匯流排。3.3人機界面應用（2）精簡面板KTP700Basic連接電源連接電源一般使用橫截面積最大1.5mm2的電源電纜。3.3人機界面應用①將兩根電源電纜的末端分別剝去6mm長的絕緣層。②將電纜軸套套在已剝去絕緣層的電纜末端。③用卡鉗將電纜軸套固定在電纜末端。①將兩條電源線連接到電源插頭上。②將電源插頭與HMI設備相連。③關閉電源。④將余下的電纜兩端接入電源的接口，并用一字槽螺釘旋具加以固定。3.3人機界面應用5.拆卸設備①如果一個項目正在HMI設備上運行，則應使用專門為此組態(tài)的操作元件退出該項目。②關閉HMI設備的電源。③移除HMI設備上所有電纜夾，以消除連接線應力。④移除HMI設備的所有接線插頭和等電勢線。⑤固定HMI設備，確保其不會從安裝開口掉落。⑥松開裝配夾的螺釘，并移除所有