【正文】 備元器件的選型 （ 4）必須具備系統(tǒng)說明書 2 皮帶運(yùn)輸機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)的組成 采用礦用防爆本質(zhì)安全型交流變頻器進(jìn)行啟動和調(diào)速控制，在皮 帶機(jī)運(yùn)行過程中，通過安裝在傳送帶上的轉(zhuǎn)速傳感器測定皮帶運(yùn)輸機(jī)的轉(zhuǎn)速，再反饋到 PLC，經(jīng)過程序運(yùn)行處理后，再提供指令通斷信號給變頻器，調(diào)節(jié)電機(jī)工作的電源電壓和頻率。當(dāng)出現(xiàn)擾動時，轉(zhuǎn)速傳感器將信號傳送到 PLC，再進(jìn)行程序運(yùn)行對其進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到穩(wěn)定運(yùn) 行。 從圖 可看出，當(dāng)利用變頻器構(gòu)成自動控 制系統(tǒng)進(jìn)行控制時，采用的是和 PLC 配合使用。變頻器利用內(nèi)部繼電器接點(diǎn)或具有繼電器接點(diǎn)開關(guān)特性的元器件 (如晶體管 )與 PLC連接。 PLC 作為整個系統(tǒng)的“大腦”，負(fù)責(zé)接收外部信號 (主令控制器、變頻器、轉(zhuǎn)速傳感器、限位等 )，經(jīng)過程序運(yùn)行處理后，再提供指令通斷信號 (正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、檔數(shù)等 )給變頻器和其它動作單元，由變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向、速度 (頻率 )。整個系統(tǒng)接線見圖 。 5 頁 /共 17 頁 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 三相異步電動機(jī)的選擇 為生產(chǎn)機(jī)械的電力拖動系統(tǒng) 選用電動機(jī)，主要內(nèi)容包括確定電動機(jī)的種類、電動機(jī)的型號、電動機(jī)的額定電壓、額定轉(zhuǎn)速和額定功率等。選擇電動機(jī)的基本原則如下： （ 1）電動機(jī)在工作過程中，其額定功率應(yīng)得到充分利用。要求溫升接近但不超過規(guī)定的允許數(shù)值。 （ 2）電動機(jī)應(yīng)滿足生產(chǎn)機(jī)械需要的有關(guān)機(jī)械特性的要求。保證一定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，有一定的轉(zhuǎn)速范圍及具有良好的啟動和制動性能。 （ 3）電動機(jī)的結(jié)構(gòu)型式應(yīng)滿足設(shè)計(jì)提出的安裝要求和適應(yīng)周圍的工作環(huán)境。例如防止灰塵進(jìn)入電動機(jī)內(nèi)部，或者防止繞組絕緣受氣體腐蝕等。 電力拖動系統(tǒng)應(yīng)用電動機(jī)來拖動生產(chǎn)機(jī)械工 作的，由于生產(chǎn)機(jī)械種類繁多，工藝要求不一，作為驅(qū)動電機(jī)的電動機(jī)分類也很多。按電流種類分，有直流電動機(jī)和交流電動機(jī)，交流電動機(jī)又有異步電動機(jī)和同步電動機(jī)兩種。 為了合理選用電動機(jī)的種類，應(yīng)同時考慮兩個方面的問題：一是電動機(jī)的性能，例如機(jī)械特性、啟動性能和調(diào)速性能等；二是要知道生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，要使所選電動機(jī)的性 能 滿 足 生 產(chǎn) 機(jī) 械 的 工 藝 要 求 ， 具 體 從 以 下 幾 個 方 面 考 慮 ： （ 1）電動機(jī)的機(jī)械特性； （ 2）電動機(jī)的啟動性能； （ 3）電動機(jī)的調(diào)速性能； （ 4）電動機(jī)的電源； （ 5）電動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性； 最后著重強(qiáng)調(diào)的是綜合的觀點(diǎn)：一方面是以上的內(nèi)容在選擇電動機(jī)時必須都考慮到都能得到滿足；另一方面能滿足以上條件的電動機(jī)可能不是一種類型，還應(yīng)綜合其他情況，例如節(jié)能、貨源、技術(shù)情況等。 綜上所述，經(jīng)過綜合考慮本系統(tǒng)采用 YBSS220 型電機(jī)，是隔爆型三相異步電動機(jī)。 6 頁 /共 17 頁 變頻器 1. 構(gòu)成 包括主控制電路、信號檢測電路、門極驅(qū)動電路、外部接口電路以及保護(hù)電路等幾個部分，是變頻器的核心部分?？刂齐娐返膬?yōu)劣決定了變頻器性能的優(yōu)劣 ?？刂齐娐返闹饕饔檬峭瓿蓪δ孀兤鏖_關(guān)控制、對整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能。 2. 變頻器容量的選用 變頻器容量的選用由很多因素決定，例如電動機(jī)的容量、電動機(jī)的額定電流、電動機(jī)加速時間等，其中，最主要的是電動機(jī)的額定電流。 驅(qū)動一臺電動機(jī)時。對于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的變頻器必須同時滿足下列三項(xiàng)計(jì)算公式，即 滿足負(fù)載輸出（ kVA） cosPkPCMM 滿足電動機(jī)容量（ kVA） 3103PkUI CMEE 滿 足 電 動 機(jī) 電 流（ A） IkICME 式中 CMP—— 變頻器容量，單位為 kVA； 7 頁 /共 17 頁 P —— 負(fù) 載 要 求 的 電 動 機(jī) 軸 輸 出 功 率 ， 單 位 為kW ； EU —— 電 動 機(jī) 額 定 電 壓 ， 單 位 為V ； EI —— 電動機(jī)額定電流，單位為A ； —— 電 動 機(jī) 效 率 （ 通 常 為 ）； cos —— 電動 機(jī)的 功率 因數(shù) （通 常 為）； k—— 電流波形補(bǔ)償系數(shù)。 k是電流波形補(bǔ)償系數(shù)，由于變頻器的輸出波形并不是完全的正弦波 ，而是含有高次諧波的成分，其中電流應(yīng)有所增加。對于 PWM 控制方式的變頻器， k 約為 －。本系統(tǒng)采用安川 CIMR— G5A4011 型變頻器。 安川 CIMR— G5A4011 型變頻器，控制和保護(hù)功能相當(dāng)豐富，配有參數(shù)設(shè)置面板，可讀寫各種參數(shù)，顯示屏可監(jiān)視變頻器的運(yùn)行狀況，并能實(shí)現(xiàn) PID 控制、 DWELL 控制、節(jié)能控制、轉(zhuǎn)矩限定、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償控制、高速滑差制動、防止失速、瞬停電故障處理后平衡恢復(fù)、錯誤診斷等一系列功能。變頻器的控制模式有無 PG V／ F 控制、帶PG v／ F控制、無 PG 矢量控制 帶 PG矢量控制、 無 PG 矢量控制 2共 5種控制模式。變頻器運(yùn)行指令共有數(shù)字操作器、控制回路端子、 MEMOBUS 通信、選擇卡 4種模式。此變頻器調(diào)速范圍寬，精度高，無級變速，高效率，高可靠性，保護(hù)功能完善，故障率低，特別適用于起重機(jī)械的電機(jī)控制。 G5 系列的變頻器，運(yùn)用 16 段的頻率指令和一個點(diǎn)動頻率指令，可以切換最多 17段速的速度。根據(jù)皮帶運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行需要，在變頻器輸入端功能中，運(yùn)用多段速指令 1～ 3及點(diǎn)動頻率選擇四個功能，實(shí)現(xiàn) 6段速 (零位 + 四檔 +點(diǎn)動 )運(yùn)行。端子多功能接點(diǎn) (指令 )輸入和組合如表 2所示。其外部端子見圖 （變頻 器部分）。 8 頁 /共 17 頁 PLC 控制器 概述 可編程程序控制器 (Programable controller )因?yàn)樵缙谥饕獞?yīng)用于開關(guān)量的控制，因此也稱為 PLC(Programable Logic controller )即是可編程邏輯控制器?，F(xiàn)代的可編程控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，高度集成的新型工業(yè)控制裝置，是計(jì)算機(jī)技術(shù)與工業(yè)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)品。 PLC 自問世以來，經(jīng)過 20 年的發(fā)展，己經(jīng)成為最受歡迎的工業(yè)控制類產(chǎn)品。它之所以高速發(fā)展，除了工業(yè)自動化的客觀需求外，還有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它較好的解決 了工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問題。 2. 典型的 PLC 控制功能有以下幾點(diǎn) : （ 1）順序控制； （ 2）過程控制； （ 3）數(shù)據(jù)處理； （ 4）通信聯(lián)網(wǎng)和顯示打印。 3. PLC 的基本組成與各部分的作用 PLC 的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由主機(jī)、輸入 /輸出接口、電源、編程器擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個主要部分組成。 PLC 的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 所示： 9 頁 /共 17 頁 （ 1） .主機(jī) 主機(jī)部分包括中央處理器（ CPU）、系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序及數(shù) 據(jù)存儲器。 CPU是 PLC 的核心，它用以運(yùn)行用戶程序、監(jiān)控輸入 /輸出接口狀態(tài)、作出邏輯判斷和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結(jié)果送到輸出端，并響應(yīng)外部設(shè)備（如編程器、電腦、打印機(jī)等）的請求以及進(jìn)行各種內(nèi)部判斷等。 PLC 的內(nèi)部存儲器有兩類，一類是系統(tǒng)程序存儲器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對用戶程序作編譯處理的程序，系統(tǒng)程序已由廠家固定，用戶不能更改；另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器，主要存放用戶編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。 （ 2）．輸入 /輸出（ I/O）接口、 I/O 接口是 PLC 與輸入 /輸出設(shè)備連接的部件。輸入接口接受輸入設(shè)備（如按鈕、傳感器、觸點(diǎn)、行程開關(guān)等）的控制信號。輸出接口是將主機(jī)經(jīng)處理后的結(jié)果通過功放電路去驅(qū)動輸出設(shè)備（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。 I/O 接口一般采用光電耦合電路，以減少電磁干擾，從而提高了可靠性。 I/O 點(diǎn)數(shù)即輸入 /輸出端子數(shù)是 PLC 的一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)，通常小型機(jī)有幾十個點(diǎn)，中型機(jī)有幾百個點(diǎn)，大型機(jī)將超過千點(diǎn)。 （ 3）．電源 圖中電源是指為 CPU、存儲器、 I/O 接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，通常也為輸入設(shè)備提供直流電源。 （ 4）．編程器 編程器是 PLC的一種主要的外部設(shè)備，用于手持編程，用戶可用以輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)視 PLC的工作情況。除手持編程器外，還可通過適配器和專用電纜線將 PLC 與電腦聯(lián)接，并利用專用的工具軟件進(jìn)行電腦編程和監(jiān)控。 （ 5）．輸入 /輸出擴(kuò)展單元 I/O 擴(kuò)展接口用于連接擴(kuò)充外部輸入 /