【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)，機(jī)械特性較硬，調(diào)速范圍較寬，缺點(diǎn)是低速時(shí)，轉(zhuǎn)差功率損耗較大，功率因素低，電流大，效率低。調(diào)壓調(diào)速既非恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，也非恒功率調(diào)速，比較適合于風(fēng)機(jī)泵類特性的負(fù)載。(2)轉(zhuǎn)子變電阻調(diào)速當(dāng)定子電壓一定時(shí)，電機(jī)主磁通不變，若減小定子電阻，則轉(zhuǎn)子電流增大，轉(zhuǎn)子受到的電磁力增大，轉(zhuǎn)差率減小，轉(zhuǎn)速降低；同理增大定子電阻，轉(zhuǎn)速增加。轉(zhuǎn)子變電阻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備和線路簡(jiǎn)單，投資不高，但其機(jī)械特性較軟，調(diào)速范圍受到一定限制，且低速時(shí)轉(zhuǎn)差功率損耗較大，效率低，經(jīng)濟(jì)效益差。目前，轉(zhuǎn)子變電阻調(diào)速只在一些調(diào)速要求不高的場(chǎng)合采用。(3)電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)以恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的異步電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)，通過改變電磁轉(zhuǎn)差離合器的勵(lì)磁電流進(jìn)行速度調(diào)節(jié)。電磁轉(zhuǎn)差離合器由電樞和磁極兩部分組成，二者之間沒有機(jī)械的聯(lián)系，均可自由旋轉(zhuǎn)。離合器的電樞與異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸相連并以恒速旋轉(zhuǎn)，磁極與工作機(jī)械相連。電磁轉(zhuǎn)差離合器的工作原理是：如果磁極內(nèi)勵(lì)磁電流為零，電樞與磁極間沒有任何電磁聯(lián)系，磁極與工作機(jī)械靜止不動(dòng)，相當(dāng)于負(fù)載被“脫離”；如果磁極內(nèi)通入直流勵(lì)磁電流，磁極即產(chǎn)生磁場(chǎng)，電樞由于被異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)，因而電樞與磁極間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而在電樞繞組中產(chǎn)生電流，并產(chǎn)生力矩，磁極將沿著電樞的運(yùn)轉(zhuǎn)方向而旋轉(zhuǎn)，此時(shí)負(fù)載相當(dāng)于被“合上”，調(diào)節(jié)磁極內(nèi)通入的直流勵(lì)磁電流，就可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，能平滑調(diào)速，采用閉環(huán)控制后可擴(kuò)大調(diào)速范圍，運(yùn)用于通風(fēng)類或恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載；其缺點(diǎn)是低速時(shí)損耗大，效率低。(4)串極調(diào)速前面介紹的定子調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子變電阻調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速均存在著轉(zhuǎn)差功率損耗較大、效率低的問題，是很大的浪費(fèi)。如何能夠?qū)⑾挠谵D(zhuǎn)子電阻上的功率利用起來，同時(shí)又能提高調(diào)速性能？串極調(diào)速就是在這樣的指導(dǎo)思想下提出的。串極調(diào)速的基本思想是將轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)差功率通過變換裝置加以利用，以提高設(shè)備的效率。串極調(diào)速的工作原理實(shí)際上是在轉(zhuǎn)子回路中引入了一個(gè)與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率相同的可控的附加電動(dòng)勢(shì)，通過控制這個(gè)附加電動(dòng)勢(shì)的大小，來改變轉(zhuǎn)子電流的大小，從而改變轉(zhuǎn)速。串極調(diào)速具有機(jī)械特性比較硬、調(diào)速平滑、損耗小、效率高等優(yōu)點(diǎn)，便于向大容量發(fā)展，但它也存在著功率因素較低的缺點(diǎn)。3．改變頻率f （變頻調(diào)速）當(dāng)極對(duì)數(shù)p不變時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子電源頻率成正比，因此，連續(xù)的改變供電電源的頻率，就可以連續(xù)平滑的調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速具有調(diào)速范圍廣、調(diào)速平滑性能好、機(jī)械特性較硬的優(yōu)點(diǎn)，可以方便的實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩或恒功率調(diào)速，整個(gè)調(diào)速特性與直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速和弱磁調(diào)速十分相似，并可與直流調(diào)速相比美變頻器的主回路電壓型變頻器主電路包括：整流電路、中間直流電路、逆變電路三部分組，交直交型變頻器結(jié)構(gòu)見附圖1(1)整流電路：VD1~VD6組成三相不可控整流橋，220V系列采用單相全波整流橋電路；380V系列采用橋式全波整流電路。(2)中間濾波電路：整流后的電壓為脈動(dòng)電壓，必須加以濾波；濾波電容CF除濾波作用外，還在整流與逆變之間起去耦作用、消除干擾、提高功率因素，由于該大電容儲(chǔ)存能量，在斷電的短時(shí)間內(nèi)電容兩端存在高壓電，因而要在電容充分放電后才可進(jìn)行操作。（3）限流電路：由于儲(chǔ)能電容較大，接入電源時(shí)電容兩端電壓為零，因而在上電瞬間濾波電容CF的充電電流很大，過大的電流會(huì)損壞整流橋二極管，為保護(hù)整流橋上電瞬間將充電電阻RL串入直流母線中以限制充電電流，當(dāng)CF充電到一定程度時(shí)由開關(guān)SL將RL短路。（4）逆變電路：逆變管V1~V6組成逆變橋?qū)⒅绷麟娔孀兂深l率、幅值都可調(diào)的交流電，是變頻器的核心部分。常用逆變模塊有：GTR、BJT、GTO、IGBT、IGCT等，一般都采用模塊化結(jié)構(gòu)有2單元、4單元、6單元（5）續(xù)流二極管D1~D6：其主要作用為：1）電機(jī)繞組為感性具有無功分量，VD1~VD7為無功電流返回到直流電源提供通道2）當(dāng)電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，再生電流通過VD1~VD7返回直流電路。3）V1~V6進(jìn)行逆變過程是同一橋臂兩個(gè)逆變管不停地交替導(dǎo)通和截止，在換相過程中也需要D1~D6提供通路。（6）緩沖電路由于逆變管V1~V6每次由導(dǎo)通切換到截止?fàn)顟B(tài)的瞬間，C極和E極間的電壓將由近乎0V上升到直流電壓值UD，這過高的電壓增長(zhǎng)率可能會(huì)損壞逆變管，吸收電容的作用便是降低V1~V6關(guān)斷時(shí)的電壓增長(zhǎng)率。（7）制動(dòng)單元電機(jī)在減速時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速將可能超過此時(shí)的同步轉(zhuǎn)速（n=60f/P）而處于再生制動(dòng)（發(fā)電）狀態(tài)，拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能將反饋到直流電路中使直流母線（濾波電容兩端）電壓UD不斷上升（即所說的泵升電壓），這樣變頻器將會(huì)產(chǎn)生過壓保護(hù)，甚至可能損壞變頻器，因而需將反饋能量消耗掉，制動(dòng)電阻就是用來消耗這部分能量的。制動(dòng)單元由開關(guān)管與驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，其功能是用來控制流經(jīng)RB的放電電流IB。 變頻器的電氣控制原理圖第三章 變頻調(diào)速在物料攪拌系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) （1）系統(tǒng)要求用戶能夠直觀瀏覽現(xiàn)場(chǎng)的工藝流程； （2）要求用戶能夠在PC界面上啟動(dòng)和停止現(xiàn)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)皮帶的電機(jī)； （3）電機(jī)運(yùn)行頻率可以由用戶根據(jù)生產(chǎn)的需要自行設(shè)置，電機(jī)具有自行速度調(diào)節(jié)功能； （4）變頻器的故障信號(hào)能夠及時(shí)反映在操作界面上； （5）物料倉(cāng)內(nèi)有無物料狀態(tài)檢測(cè)，能夠提示用戶； （6）打開和關(guān)閉物料倉(cāng)的電磁閥； （7）電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速顯示功能。一般說來，PLC控制系統(tǒng)有以下3種類型：1．PLC構(gòu)成的單機(jī)系統(tǒng)這種系統(tǒng)的被控對(duì)象往往是一臺(tái)機(jī)器或一條生產(chǎn)流水線。被控對(duì)象的控制是山一臺(tái)PLC來實(shí)現(xiàn)的。它一般不需要與其他的PLC或汁算機(jī)進(jìn)行通信。但設(shè)計(jì)者還要考慮將來是否有聯(lián)網(wǎng)的需要，如果有，應(yīng)當(dāng)選擇具有通信功能的PLC。 2．PLC構(gòu)成的集中控制系統(tǒng) 這種系統(tǒng)的被控對(duì)象通常是數(shù)臺(tái)機(jī)器或流水線構(gòu)成，就是用一臺(tái)PLC控制多臺(tái)被控設(shè)備。該控制系統(tǒng)多用于各種對(duì)象所處的地理位置比較近，且相互之間的動(dòng)作有一定聯(lián)系的場(chǎng)合。由于采用一臺(tái)PLC控制，因此各被控對(duì)象之間的數(shù)據(jù)、狀態(tài)不需要另外的通信線路。但是，當(dāng)某一個(gè)對(duì)象的控制程序需要改變時(shí)，必須停運(yùn)PLC，其他的控制對(duì)象也必須停止運(yùn)行。這是集中控制系統(tǒng)的最大的缺點(diǎn)。對(duì)于大型的集中控制系統(tǒng)，通常采用冗余系統(tǒng)克服上述缺點(diǎn)。3．PLC構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng) 分布式控制系統(tǒng)又稱為分散控制系統(tǒng)，即每一個(gè)控制對(duì)象設(shè)置一臺(tái)PLC，各臺(tái) PLC之間可通過信號(hào)傳遞進(jìn)行內(nèi)部連鎖、響應(yīng)和發(fā)令等，或由上位機(jī)通過數(shù)據(jù)通信總線進(jìn)行通信。這類系統(tǒng)的被控對(duì)象比較多，他們分布在一個(gè)較大區(qū)域內(nèi)，相互之間的距離較遠(yuǎn)，而且各被控對(duì)象之間要求經(jīng)常的交換數(shù)據(jù)和信息。分散控制系統(tǒng)多用于多臺(tái)機(jī)械生產(chǎn)線的控制，各生產(chǎn)線之間有數(shù)據(jù)連接。山于各控制對(duì)象都山自己的PLC控制，當(dāng)某一臺(tái)PLC停運(yùn)時(shí)，不需要停運(yùn)其他的PLC。 硬件系統(tǒng)框圖 PLC程序設(shè)計(jì)1. 工藝流程的分析2. （1） 首先根據(jù)混合物料A 和物料B 的比例給電子皮帶秤中的稱重傳感器和電磁流量計(jì)一個(gè)給料信號(hào)?！?（2）接通各個(gè)電氣設(shè)備的電源后, 電氣設(shè)備開始工作, 其中攪拌電機(jī)一直帶動(dòng)攪拌器工作?！?（3） 物料A 輸送到變頻調(diào)速電機(jī)M1所帶動(dòng)的傳送帶上, 通過M1帶動(dòng)的傳送帶把物料A 送到帶有稱重傳感器P的電子皮帶稱上, 然后由帶有恒速電機(jī)的電子皮帶秤將物料A 輸送到攪拌器中去。 （4）變頻調(diào)速電機(jī)M1的轉(zhuǎn)速大小由電子皮帶秤所帶的稱重傳感器所反饋的4~ 20 mA 電流信號(hào)通過PLC 中的A /D和D /A 模塊把反饋信號(hào)傳送到變頻器中去, 通過這一反饋信號(hào)讓變頻器來調(diào)節(jié)M 1電機(jī)的轉(zhuǎn)速, 以達(dá)到調(diào)節(jié)物料A 的給料量的目的?！?（5）在輸送物料A 的同時(shí)打開電磁閥, 物料B開始向攪拌器中輸送。 （6） 通過電磁流量計(jì)帶有的流量傳感器Q 與給定值比較向PLC 反饋一個(gè)4 ~ 20 mA 的電流信號(hào), 通過PLC中的A /D和D /A 模塊把信號(hào)傳送到帶有伺服電機(jī)M3的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥中, 通過這一信號(hào)控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)來調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度, 以達(dá)到調(diào)節(jié)物料B 進(jìn)料大小的目的?！?（7） 將物料A 和物料B 輸送到攪拌器中后對(duì)其進(jìn)行攪拌。2. 控制流程 控制過程電氣設(shè)備的啟動(dòng)順序?yàn)椋菏紫葐?dòng)攪拌電機(jī)M4，然后打開電磁閥，接通物料A的輸送電機(jī)M電子皮帶秤、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電磁流量計(jì)及PLC的電源。 通過電子皮帶秤和電磁流量計(jì)的反饋信號(hào)適時(shí)的調(diào)節(jié)M1電機(jī)和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，以控制物料A和物料B的輸送量。物料攪拌系統(tǒng)控制裝置如圖所示： 1. PLC選定根據(jù)系統(tǒng)的要求，保證操作人員的現(xiàn)場(chǎng)控制能力，設(shè)計(jì)“手動(dòng)”和“自動(dòng)”兩種控制方式，并用一個(gè)方式轉(zhuǎn)換開關(guān)供控制方式轉(zhuǎn)換。本次選用S7200 CPU 224 PLC，研制了一套符合攪拌系統(tǒng)生成工藝要求的PLC控制裝置。充分利用PLC本身資源，大大減少設(shè)備故障率和設(shè)備的占地面積，充分發(fā)揮系統(tǒng)的高性能。按系統(tǒng)的要求，系統(tǒng)控制開關(guān)按鈕包括手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)、急停按鈕、手動(dòng)下料、輸送開關(guān)和復(fù)位按鈕等。為便于整個(gè)工藝流程操作管理的集中，在自動(dòng)控制時(shí)，設(shè)計(jì)了既可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行近地“啟動(dòng)”與“停止”的方式，也可遠(yuǎn)地進(jìn)行“啟動(dòng)”與“停止”，共有四個(gè)按鈕。此外，還包括手動(dòng)送料A、手動(dòng)送料B、手動(dòng)攪拌等輸入信號(hào)、系統(tǒng)輸入共八個(gè)輸入端子。系統(tǒng)輸入包括下料閥、調(diào)節(jié)閥、變頻電機(jī)等共七個(gè)輸出端子。因此選用S7200 CPU 224 PLC，本機(jī)共有14輸入端子