【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的高次諧波，會(huì)使電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率變壞。因此，用變頻器給電動(dòng)機(jī)供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，電動(dòng)機(jī)的電流會(huì)增加 10％而溫升會(huì)增加 20％左右。所以在選擇電動(dòng)機(jī)和變頻器時(shí)，應(yīng)考慮到這種情況，適當(dāng)留有余量，以防止溫升過(guò)高，影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命。 本設(shè)計(jì)選用的變頻器為西門(mén)子 MM440。 MM440 是一種集多種功能于一體的變頻器，其恒定轉(zhuǎn)矩控制方式的額定功率范圍為 120KW200KW，可變轉(zhuǎn) 矩控制（ KW） （ hp） （ A） （ r／min） (%) 電 流 額定電流(A) 轉(zhuǎn) 矩 額定轉(zhuǎn) 矩 （ kg） 因數(shù) SKKa 11 10 1440 85 96 14 方式的額定功率可達(dá) 250KW，它適用于電動(dòng)機(jī)需要調(diào)速的各種場(chǎng)合?？赏ㄟ^(guò)數(shù)字操作面板或通過(guò)遠(yuǎn)程操作器方式修改其內(nèi)置參數(shù)，即可滿足各種調(diào)速場(chǎng)合的要求。 圖 電機(jī)主線路圖 檢測(cè)元件選型 現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬(wàn)別，如何根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的問(wèn)題。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可以確定了。測(cè)量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。 1)根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類型 要進(jìn)行 — 個(gè)具體的測(cè)量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)?，即使是測(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問(wèn)題：量程的大小 。被測(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求 。測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式 。信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測(cè)量 。傳感器的來(lái)源，國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。 在考慮上述問(wèn)題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。 2)靈敏度的選擇 通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大，有利于信號(hào)處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測(cè)量無(wú)關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放 15 大系統(tǒng)放大，影響測(cè)量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡量減少?gòu)耐饨缫氲母蓴_信號(hào)。 傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測(cè)量是單向量，而且對(duì)其方向性要求較高，則應(yīng)選擇其他方向靈敏度小的傳感器 。如果被測(cè)量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。 3)頻率響應(yīng)特性 傳感器的頻 率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有 — 定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。 傳感器的頻率響應(yīng)高，可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低。在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn) (穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等 )響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過(guò)火的誤差 4)線性范圍 傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測(cè)量精度 。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。 但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證絕對(duì)的線性，其線性度也是相對(duì)的。當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會(huì)給測(cè)量帶來(lái)極大的方便。 5)穩(wěn)定性 傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。 在選擇傳感器之前，應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并 根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。 傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過(guò)使用期后，在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。 在某些要求傳感器能長(zhǎng)期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場(chǎng)合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能夠經(jīng)受住長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。 6)精度 精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿 16 足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過(guò)高。這樣就可以在滿足 同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器。 光電傳感器分類： 一：常用光電傳感器分類方法： 1. 標(biāo)準(zhǔn)光電傳感器 1)漫反射型：一般型或能量型 (8)，聚焦式 (8H)，帶背景抑制功能型 (8H)，帶背景分析功能型 (8HW) 2)反光板反射式光電開(kāi)關(guān) /光電傳感器：一般型 (6)，帶偏振濾波功能型 (54, 55)，帶透明體檢測(cè)功能型 (54G)，帶前景抑制功能型 (54V) 把發(fā)光器和收光器裝入同一個(gè)裝置內(nèi)，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原 理完成光電控制作用的稱為反光板反射式 (或反射鏡反射式 )光電開(kāi)關(guān)。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來(lái)被收光器收到 。一旦光路被檢測(cè)物擋住，收光器收不到光時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就動(dòng)作，輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。 3)對(duì)射式光電開(kāi)光 /光電傳感器 若把發(fā)光器和收光器分離開(kāi)，就可使檢測(cè)距離加大。由一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成的光電開(kāi)關(guān)就稱為以射分離式光電開(kāi)光，簡(jiǎn)稱對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)。它的檢測(cè)距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測(cè)物通過(guò)路徑的兩側(cè)，檢測(cè)物通過(guò)時(shí)阻擋光路，收光器就動(dòng)作輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。 2. 安全光電傳感器 1)安全對(duì)射光電 2)安全光柵 3)安全光幕 4)安全控制器 3. 門(mén)控光電傳感器 1)雷達(dá)傳感器：區(qū)域檢測(cè)型 2)主動(dòng)式傳感器：?jiǎn)喂馐?，多光束型，區(qū)域檢測(cè)型 3)被動(dòng)式傳感器：區(qū)域檢測(cè)型 4)電梯光幕 5)通用光電：槽形，對(duì)射型等 低壓電器選型 17 電器是接通和斷開(kāi)電路或調(diào)節(jié)、控制和保護(hù)電路及電氣設(shè)備用的電工器具。完成由控制電器組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，稱為繼電器 — 接觸器控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱電器控制系統(tǒng)。 一、 接觸器的選用 交流接 觸器的選用，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的類型和工作參數(shù)合理選用。具體分為以下步驟： 1． 選擇接觸器的類型 交流接觸器按負(fù)荷種類一般分為一類、二類、三類和四類，分別記為 AC1 、AC2 、 AC3 和 AC4 。一類交流接觸器對(duì)應(yīng)的控制對(duì)象是無(wú)感或微感負(fù)荷，如白熾燈、電阻爐等；二類交流接觸器用于繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止；三類交流接觸器的典型用途是鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和運(yùn)行中分?jǐn)?；四類交流接觸器用于籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、反接制動(dòng)、反轉(zhuǎn)和點(diǎn)動(dòng)。 2．選擇接觸器的額定參數(shù) 根據(jù)被控對(duì)象和工作參數(shù)如電 壓、電流、功率、頻率及工作制等確定接觸器的額定參數(shù)。 1）接觸器的線圈電壓，一般應(yīng)低一些為好，這樣對(duì)接觸器的絕緣要求可以降低，使用時(shí)也較安全。但為了方便和減少設(shè)備，常按實(shí)際電網(wǎng)電壓選取。 2）電動(dòng)機(jī)的操作頻率不高，如壓縮機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)、空調(diào)、沖床等，接觸器額定電流大于負(fù)荷額定電流即可。接觸器類型可選用 CJl0、 CJ20 等。 3）對(duì)重任務(wù)型電機(jī)，如機(jī)床主電機(jī)、升降設(shè)備、絞盤(pán)、破碎機(jī)等，其平均操作頻率超過(guò) 100 次／ min，運(yùn)行于起動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、正反向制動(dòng)、反接制動(dòng)等狀態(tài)，可選用 CJl0Z、 CJl2 型的接觸器。為了保證電壽命，可使接觸器降容使用。選用時(shí)，接觸器額定電流大于電機(jī)額定電流。 4）對(duì)特重任務(wù)電機(jī)，如印刷機(jī)、鏜床等，操作頻率很高，可達(dá) 600～ 12020次／ h，經(jīng)常運(yùn)行于起動(dòng)、反接制動(dòng)、反向等狀態(tài)，接觸器大致可按電壽命及起動(dòng)電流選用，接觸器型號(hào)選 CJl0Z、 CJl2 等。 5）交流回路中的電容器投入電網(wǎng)或從電網(wǎng)中切除時(shí)，接觸器選擇應(yīng)考慮電容器的合閘沖擊電流。一般地，接觸器的額定電流可按電容器的額定電流的 倍選取，型號(hào)選 CJ CJ20 等。 6）用接觸器對(duì)變壓器進(jìn) 行控制時(shí)，應(yīng)考慮浪涌電流的大小。例如交流電弧焊機(jī)、電阻焊機(jī)等，一般可按變壓器額定電流的 2 倍選取接觸器，型號(hào)選 CJl0、CJ20 等。 18 7）對(duì)于電熱設(shè)備，如電阻爐、電熱器等，負(fù)荷的冷態(tài)電阻較小，因此起動(dòng)電流相應(yīng)要大一些。選用接觸器時(shí)可不用考慮 (起動(dòng)電流 )，直接按負(fù)荷額定電流選取。型號(hào)可選用 CJl0、 CJ20 等。 8）由于氣體放電燈起動(dòng)電流大、起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)于照明設(shè)備的控制，可按額定電流 ～ 倍選取交流接觸器，型號(hào)可選 CJl0、 CJ20 等。 9）接觸器額定電流是指接觸器在長(zhǎng)期工作下 的最大允許電流，持續(xù)時(shí)間 ≤8h，且安裝于敞開(kāi)的控制板上，如果冷卻條件較差，選用接觸器時(shí)，接觸器的額定電流按負(fù)荷額定電流的 110%～ 120%選取。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間工作的電機(jī)，由于其氧化膜沒(méi)有機(jī)會(huì)得到清除，使接觸電阻增大，導(dǎo)致觸點(diǎn)發(fā)熱超過(guò)允許溫升。實(shí)際選用時(shí)，可將接觸器的額定電流減小 30%使用。 （ 2） 斷路器選型 低壓斷路器也稱作自動(dòng)開(kāi)關(guān)或空氣開(kāi)關(guān)，是低壓配電網(wǎng)絡(luò)和電力拖動(dòng)系統(tǒng)中非常重要的開(kāi)關(guān)電器和保護(hù)電器，它集控制和多種保護(hù)功能于一身。除了能完成接通和分?jǐn)嚯娐吠?，還能對(duì)電路或電氣設(shè)備發(fā)生的短路、嚴(yán)重過(guò)載及欠電 壓等進(jìn)行保護(hù)，也可以用于不頻繁地啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。 據(jù)選型原則，選用正泰系列斷路器，型號(hào)為 DZ47 3P 16A，額定工作電壓AC380V，額定工作電流 16A。 （ 3） 熔斷器選型 熔斷器基于電流熱效應(yīng)原理和發(fā)熱元件熱熔斷原理設(shè)計(jì)，具有一定的瞬時(shí)動(dòng)作性，用于電路的短路保護(hù)和嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)。使用時(shí)串接于被保護(hù)的電路中，當(dāng)電路發(fā)生短路故障時(shí)，熔斷器中的熔體被瞬時(shí)熔斷而分?jǐn)嚯娐?，起到保護(hù)作用。 根據(jù)負(fù)載類型，選用型號(hào)為 RT1840 和 RM1D60，額定電壓 380V。 表 元件表 代號(hào) 名稱 型號(hào) 規(guī)格 數(shù)量 MA1 三相異步電動(dòng)機(jī) DN100 380V， ，1400r/min， 1 MA2~MA4 三相異步電動(dòng)機(jī) ＳＫＫ 380V， ，1400r/min， 3 FA1 熔斷器 RT1840 380V， 5A 4 FA2 熔斷器 RM1D60 380V， 16A 4 壓力傳感器 MPX5999 0~1000kpa 1 ST1~ST2 行程開(kāi)關(guān) LJ18A38J 220V, 2 QA0 低壓斷路器 DZ47 3P 380V， 16A 2 19 16A 電源模塊的 選擇 電源模塊的選擇一般只需考慮輸出電流。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理器模塊、 I/O 模塊、專用模塊等消耗電流總和。選擇電源模塊一般規(guī)則如下。 （ 1） 確定電源的輸入電壓。 （ 2） 將框架中每快 I/O 模塊所需的總電流相加，計(jì)算出 I/O 模塊所需的總電流值。 （ 3） I/O 模塊所需的總電流值再加上以下各電流。 ① 框架中帶有處理器時(shí)，則加上處理器的最大電流值。 ② 當(dāng)框架中帶有遠(yuǎn)程適配器模塊或擴(kuò)展本地 I/O 適配器模塊時(shí)，應(yīng)加上其最大電流值。 （ 4）如果框架中留有空槽用于將來(lái)擴(kuò)展時(shí)，可做以下處理： ① 列出將來(lái)要擴(kuò) 展的 I/O 模塊所需的電流。 ② 將所有擴(kuò)展的 I/O 模塊的總電流值與步驟。 （ 5）在框架中是否有用于電源的空槽，否則將電源裝到框架的外面。 （ 6）根據(jù)確定好的輸入電壓要求和所需的總電流值，從用戶手冊(cè)中選擇合適的電源模塊。 每個(gè) S7200 CPU模塊均提供一個(gè) 24V直流傳感器電源和一個(gè) 5V直流電源。24V 直流傳感器電源可以作為 CPU 主機(jī)、數(shù)字量擴(kuò)展模塊的輸入、模擬量擴(kuò)展模塊的供電電源以及外部傳感器電源使用。如果容量不能滿足所有需求，則必須增加外部 24V 直流電源。此時(shí)外部直流電源不能 與模塊的傳感器電源并聯(lián)使用，以防止兩個(gè)電源電位的不平衡造成對(duì)電源的破壞；但為了加強(qiáng)電子噪聲保護(hù)，這兩個(gè)電源的公共端 (M)應(yīng)該連在一起。當(dāng) S7200 CPU 與擴(kuò)展模塊連接時(shí)， CPU模塊為擴(kuò)展模塊提供 5V 直流電源。 人機(jī)接口設(shè)計(jì) 人機(jī)接口技術(shù)的主要功能是顯示并記錄來(lái)自計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的過(guò)程參數(shù)，將過(guò)程參數(shù)集中起來(lái)，實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)男畔⑻幚砗筒僮鞯募谢?。為了便于過(guò)程的全面協(xié)調(diào)和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)過(guò)程控制狀態(tài)、參數(shù)的顯示、報(bào)警、記錄和操作。具體內(nèi)容包括顯示設(shè)備、鍵盤(pán)、打印輸出設(shè)備等。 20 人機(jī)接口的功能和類型 計(jì)算機(jī)控制中 ,人對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的了解、掌握和指揮依賴于人機(jī)通道中數(shù)據(jù)的傳遞，這里包括人對(duì)系統(tǒng)的了解和干預(yù)、控制參數(shù)的輸入、系統(tǒng)狀態(tài)的打印匯報(bào)等等內(nèi)容。 人機(jī)交互通道的特點(diǎn)： 人機(jī)交互式通道的任務(wù)就是要建立應(yīng)用系統(tǒng)與人之間的信息傳遞渠道，不同的測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)該根據(jù)自身的特點(diǎn)和性質(zhì)來(lái)建立這條信息