【文章內(nèi)容簡介】 率。 按上式求出的功率，不一定與產(chǎn)品功率相同。2n因此．所選 電動機的額定功率應等于或稍大于計算所得的功率。 例：某生產(chǎn)機械的功率為 3．95kw．機械效率為 70％、如果選用效率為 0．8 的電動機，試求該電動機的功率應為多少 kw? 解:P=P1/ n1n2=—規(guī)格．所以選用 7．5kw 的電動?機。 (2)短時工作定額的電動機．與功率相同的連續(xù)工作定額的電動機相比．最大轉(zhuǎn)矩大，重量小，價格低。因此，在條件許可時，應盡量選用短時工作定額的電動機。 (3)對于斷續(xù)工作定額的電動機，其功率的選擇、要根據(jù) 負載持續(xù)率的大小，選用專門用于斷續(xù)運行方式的電動機。負載持續(xù)串 ％的計算公式為 ：SF％＝tg/( + )100％ 式 ()Sgt0式中 為工作時間， 為停止時間 min； 十 為工作周期時間 min。 gt0t 0t 此外．也可用類比法來選擇電動機的功率。所謂類比法。 就是與類似生產(chǎn)機械所用電動機的功率進行對比。具體做法是：了解本單位或附近其他單位的類似生產(chǎn)機械使用多大功率的電動機，然后選用相近功率的電動機進行試車。試車的目的是驗證所選電動機與生產(chǎn)機械是否匹配。驗證的方法是：使 電動機帶動生產(chǎn)機械運轉(zhuǎn)，用鉗形電流表測量電動機的工作電流，將測得的電流與該電動機銘牌上標出的額定電流進行對比。如果電功機的實際工作電流與銘脾上標出的額定 電流上下相差不大．則表明所選電動機的功率合適。如果電動機的實際工作電流比銘牌上標出的額定電流低 70％左右．則表明電動機的功率選得過大(即“大馬拉小車” 應調(diào)換功率較小的電動機。如果測得的電動機工作電流比銘牌上標出的 額定電流大 40％以上．則表明電動機的功率選得過小(即小 馬拉大車)，應調(diào)換功率較大的電動機. 表 21表 21 功率因數(shù)負載情況 空載 1/4 負載 1/2 負載 3/4 負載 滿載功率因數(shù) 0. 89效率 在測長系統(tǒng)中推鋼機構(gòu)中各種的數(shù)據(jù)和要求：鋼管直徑：48246mm鋼管長 L: L=615m鋼管重 M: M=20kg1000kg鋼管移動速度 V：V=過管的速度 278 根/小時?V 型架的摩擦系數(shù) ??則推動鋼管的力為 F： F=MG =100010=1000N則可得輸出功率 P：P1=FV=1000 =200W滾動軸承效率：齒輪與齒條傳動效率：齒輪與齒輪之間的效率: 擺線針輪減少機電效率： 綜上可得：電動機的功率要滿足 P2=502W 則電動機可以通過查表得選為 Y8024.?Y8024 技術(shù)參數(shù)額定功率/KW 轉(zhuǎn)速 R/MIN 最大靜轉(zhuǎn)矩 NM?轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 22/GDNM?重量/KG 1390 18 電動機在安裝時應考慮到震對機構(gòu)帶來的影響，所以我們把電動機與推鋼機構(gòu)隔離。我們采用矩鋼對電動機進行支撐，這樣能夠保證電動機不影響編碼器的工作。 減速器的選擇及說明在推鋼機構(gòu)中要滿足推桿的速度，則在電動機與推桿之間存在很大的傳動比，這靠簡單的減少是不能達到的，所以我們考慮到有很大的減少比的行星齒輪減速機和擺線針輪減少機，它們有很大的傳動比，完全能夠滿足我們的要求。我們初選減速機為：(擺線針輪減速機)減速機的輸出扭矩為：電動機： =9550 = 式 ()1TdPn?NM?電動機傳遞到減速機輸出： = =201 式 ()21i?而通過計算得推鋼機構(gòu)在推動鋼管時所克服的最大工作轉(zhuǎn)矩： = mm，3T?所以我們算出電動機最終輸出的扭矩大于現(xiàn)場工作時推動鋼管的真實最大扭矩，所以即選定電動機和減速機都符合要求。 電機的抱閘制動三相異步電動機從切除電源到完全停止旋轉(zhuǎn)，由于慣性的原因，總需要一段時間。但實際工作中，機械在運行過程中都要求安全和準確定位、以及為了提高測量精度，都需要電動機能迅速停車，所以要求對電動機進行制動控制。在本系統(tǒng)中我們采用彈簧抱閘示意圖如 22。M3 ～K M1F R 1M 1Q SF U1234圖 22 彈簧抱閘示意圖1電磁鐵；2制動瓦；3彈簧；4制動輪當電磁鐵 1 得電時，制動瓦 2 被吸起與制動輪 4 脫離，與制動輪相連的電動機可自由轉(zhuǎn)動。當電磁鐵失電時，在彈簧 3 的作用下，制動瓦壓緊制動輪使電動機無法轉(zhuǎn)動。這時可以防止電機由于慣性而繼續(xù)轉(zhuǎn)動，導致鋼管測長完成后繼續(xù)向前攢動。 光電傳感器的選擇及說明電傳感器可以按以下 4 種方式分類 檢測形態(tài) 構(gòu)成 輸出 光源檢測形態(tài)的分類 A． 透過型 ① 投光部和受光部一體化 ② 投受光部多數(shù)排列型 ③ 交叉光束掃描方式 B． 鏡面反射型 C． 反射型 ① 擴散反射型 ② 狹視界反射型 ③ 限定反射型 ④ 距離設定式限定反射型 ⑤ 色標檢測型構(gòu)成的分類 A．電源內(nèi)藏型 B．放大器內(nèi)藏型 C．放大器分離型 D．光纖型輸出分類 A．NPN 輸出 B．PNP 輸出 C．直流兩線式輸出 D．模擬電壓、模擬電流輸出 E．繼電器輸出光源分類 A．紅外線 B．紅色光 C．綠色光 D．3 色光（紅綠藍） 。光電傳感器的檢測模式分為如下幾類：對射式、反射板式、偏振反射板式、直反式、寬光束式、聚焦式、定區(qū)域式和可調(diào)區(qū)域式。我們在鋼管自動測長系統(tǒng)中的光電傳感器在垂直于鋼管軸向的方向上等距布置 24 對光電傳感器。系統(tǒng)采用對射式的光電傳感器，由發(fā)射管和接收管組成，負責檢測鋼管的位置，若鋼管從一對傳感器的發(fā)射管與接收管的中間穿過，傳感器就會發(fā)出一個電平信號給 PLC。光 電傳 感 器選 用 KT700N(SICK OP． TEX)，主要技 術(shù)參數(shù) 為 ：最大檢 測距離 為 7m；最小 可檢 測的 物體 為 Φ7mm；供 電 電源 為 DC10V～30V；最 快 反 應 時 間 為 。光電傳感器成對使用 ，分別安裝 在 V型輥 道的兩邊 。在垂直于鋼管軸向的方向上等距布置 24 對光電傳感器，在安裝時我們才用兩端支撐，支撐才用外購件。測裝置本身是由電子元器件構(gòu)成，它對安裝環(huán)境有一定的技術(shù)要求，特別是在較惡劣環(huán)境下使用，要采取相應的保護措施，以使光電檢測裝置工作在其產(chǎn)品要求的技術(shù)條件下，才能發(fā)揮裝置的技術(shù)性能。否則光電檢測裝置的使用壽命及其工作的可靠性都將受到不同程度的影響。使用的傳感器盒要能夠符合現(xiàn)場工作的要求還有考慮到特殊情感下的事件，例如：進行修理時要承受一定的載荷，這就要求它要有良好的強度和韌性。所以在設計傳感器時我們采用鋁合金進行成模拉伸。 光電脈沖編碼器的選擇及說明電脈沖編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應用最多的傳感器， 光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。由于光電碼盤與電動機同軸，電動機旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，其原理示意圖如圖 22 所示；通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的個數(shù)就能反映當前電動機的轉(zhuǎn)速。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差 90186。 的兩路脈沖信號。根據(jù)檢測原理，編碼器可分為光學式、磁式、感應式和電容式。根據(jù)其刻度方法及信號輸出形式，可分為增量式、絕對式以及混合式三種。光 源透 鏡碼 盤透 鏡光 敏 元 件放 大 整 形脈 沖 輸 出轉(zhuǎn) 軸圖 22 編碼器組成 增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖 A、B 和 Z 相；A 、B 兩組脈沖相位差 90186。，從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向，而 Z 相為每轉(zhuǎn)一個脈沖，用于基準點定位。它的優(yōu)點是原理構(gòu)造簡單，機械平均壽命可在幾萬小時以上，抗干擾能力強，可靠性高，適合于長距離傳輸。其缺點是無法輸出軸轉(zhuǎn)動的絕對位置信息。絕對編碼器是直接輸出數(shù)字量的傳感器，在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼道，每條道上由透光和不透光的扇形區(qū)相間組成，相鄰碼道的扇區(qū)數(shù)目是雙倍關(guān)系，碼盤上的碼道數(shù)就是它的二進制數(shù)碼的位數(shù)，在碼盤的一側(cè)是光源，另一側(cè)對應每一碼道有一光敏元件；當碼盤處于不同位置時，各光敏元件根據(jù)受光照與否轉(zhuǎn)換出相應的電平信號，形成二進制數(shù)。這種編碼器的特點是不要計數(shù)器，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可 讀出一個固定的與位置相對應的數(shù)字碼。顯然，碼道越多，分辨率就越高，對于一個具有 N 位二進制分辨率的編碼器，其碼盤必須有 N 條碼道。目前國內(nèi)已有 16 位的絕對編碼器產(chǎn)品。絕對式編碼器是利用自然二進制或循環(huán)二進制方式進行光電轉(zhuǎn)換的。絕對式編碼器與增量式編碼器不同之處在于圓盤上透光、不透光的線條圖形，絕對編碼器可有若干編碼，根據(jù)讀出碼盤上的編碼，檢測絕對位置。編碼的設計可采用二進制碼、循環(huán)碼、二進制補碼等。它的特點是： 可以直接讀出角度坐標的絕對值； 沒有累積誤差；電源切除后位置信息不會丟失。但是分辨率是由二進制的位數(shù)來決定的，也就是說精度取決于位數(shù)，目前有 10 位、14 位等多種。 混合式絕對值編碼器，它輸出兩組信息：一組信息用于檢測磁極位置，帶有絕對信息功能；另一組則完全同增量式編碼器的輸出信息。 在鋼管自動測長中我們選用光電脈沖編碼器為 TRD—N(KoYo)， 主要技術(shù)參數(shù) ：供電電源為 DCA．～30V；輸出轉(zhuǎn)速為 2022r／n。它安裝在齒輪軸上 ，當電動機啟動時帶動齒輪從而帶動脈沖編碼器進行計數(shù)。由脈沖編碼器和光電管配合進行鋼管測長 。 應用中問題分析及改進措施 應用中問題分析 光電檢測裝置的發(fā)射和接收裝置都安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，在使用中暴露出許多缺陷，其有內(nèi)在因素也有外在因素，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 1）發(fā)射裝置或接受裝置因機械震動等原因而引起的移位或偏移，導致接收裝置不能可靠的接收到光信號，而不能產(chǎn)生電信號。 2）因光電檢測裝置安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，受生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境因素影響導致光電檢測裝置不能可靠的工作。3)生產(chǎn)現(xiàn)場的各種電磁干擾源，對光電檢測裝置產(chǎn)生的干擾，導致光電檢測裝置輸出波形發(fā)生畸變失真，使系統(tǒng)誤動或引發(fā)生產(chǎn)事故。 改進措施1)改變光電編碼器的安裝方式。光電編碼器不在安裝在電動機外殼上，而是在電動機的基礎上制作一固定支架來獨立安裝光電編碼器，光電編碼器軸與電動機軸中心必須處于同一水平高度，兩軸采用軟橡膠或尼龍軟管相連接，以減輕電動機沖擊負載對光電編碼器的機械沖擊。采用此方式后經(jīng)測振儀檢測，其振動速度降至 。 2)合理選擇光電檢測裝置輸出信號傳輸介質(zhì)，采用雙絞屏蔽電纜取代普通屏蔽電纜。雙絞屏蔽電纜具有兩個重要的技術(shù)特性，一是對電纜受到的電磁干擾具有較強的防護能力，因為空間電磁場在線上產(chǎn)生的干擾電流可以互相抵消。雙絞屏蔽電纜的另一個技術(shù)特點是互絞后兩線間距很小，兩線對干擾線路的距離基本相等，兩線對屏蔽網(wǎng)的分布電容也基本相同，這對抑制共模干擾效果更加明顯。 3)利用 PLC 軟件監(jiān)控或干涉。在連鑄生產(chǎn)的送引錠過程要求光電測裝置產(chǎn)生有時序性的電信號，同時，該信號與整個過程不同階段相對應。光電檢測裝置本身是由電子元器件構(gòu)成，它對安裝環(huán)境有一定的技術(shù)要求，特別是在較惡劣環(huán)境下使用，要采取相應的保護措施，以使光電檢測裝置工作在其產(chǎn)品要求的技術(shù)條件下，才能發(fā)揮裝置的技術(shù)性能。否則光電檢測裝置的使用壽命及其工作的可靠性都將受到不同程度的影響。結(jié)合光電檢測裝置在生產(chǎn)過程控制中的應用實踐，在控制系統(tǒng)設計中；不宜采用光電檢測裝置的信號作為重要的控制信號，以避免光電裝置突然損壞或工作不穩(wěn)定（環(huán)境高溫、濕度大、機械振動、外力碰創(chuàng)等）引起其它設備事故。在控制系統(tǒng)中應用 PLC 程序?qū)嵾m進行過程控制的監(jiān)控或干涉，以克服了因系統(tǒng)中采用光電裝置而存在的各種缺陷，是提高系統(tǒng)可靠性的有效途徑。 控制系統(tǒng)的方案 PLC 在工業(yè)應用中的優(yōu)勢PLC 經(jīng)過近三十年的發(fā)展，現(xiàn)已形成了完整的工業(yè)控制器產(chǎn)品系列，其功能已經(jīng)發(fā)展到目前的具有接近計算機的強有力的軟硬件功能，在工業(yè)控制應用主要有以下優(yōu)點： （1）由于采用了大規(guī)模集成電路和計算機技術(shù)，可靠性高、邏輯功能強，且體積比較小。在需要大量中間繼電器、時間繼電器和計數(shù)器的場合，PLC 無需增加硬設備，用微處理器及存貯器的功能，就很容易地完成這些邏輯組合和計算，大大減少了復雜的接線，降低了控制成本。 （2）PLC 采用了軟件編制程序來完成任務，隨著要求的變更對程序地修改顯得十分方便，軟件程序下載非常方便。采用面向?qū)ο蟮奶菪螆D編程，從用戶的角度看，已經(jīng)不具備編程的復雜性，編程變得較容易。 （3）可在惡劣的工業(yè)環(huán)境下運行， 其設計原則是高可靠性，抗干擾能力高，堅固耐用。其平均無故障時間約為 5 萬小時，可以經(jīng)受 1000v/1us 矩形脈沖干擾。 （4） 輸入輸出端口可以和工業(yè)現(xiàn)場的強電信號相接，如交流 220V，直流 24V，并可直接驅(qū)動功率部件（一般負載電流為 2A）。 （5）采用模塊化結(jié)構(gòu)（除小型 PLC），可以使 PLC 擴展容易，并可實現(xiàn)分布式控制。如西門子 S7400 系列 PLC 采用模塊化、無排風扇結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)分布式的配置。 （6）目前的 PLC 已經(jīng)發(fā)展成為網(wǎng)絡化的控制系統(tǒng)及信息系統(tǒng)，如西門子的SIMATIC PCS7 系統(tǒng)，這是 PLC 與 DCS 相結(jié)合的新系統(tǒng)。 （7）具有完善的監(jiān)控和診斷功能，內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、I/O 點的狀態(tài)及異常狀態(tài)均有醒目的顯示，維修人員可以及時準確地發(fā)現(xiàn)和排除故障，大大縮短了維