【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、 L2/為轉(zhuǎn)子繞 組電阻和電感的折和值 。為互感。由于轉(zhuǎn)子繞組是短路的 ,所以“、均為零。這樣 ,對(duì)照原型電機(jī)的電壓矩陣方程式 即可得到異步電動(dòng)機(jī)變換到、軸的電壓方程式 2. 16 接著可得到異步電動(dòng)機(jī)變換到 MT 軸上的電壓方程式 2. 17. 為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化方程式 2. 15,可選擇 M 軸與電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈的方向重合 ,T軸逆時(shí)針轉(zhuǎn) 900,與垂直。通過這種設(shè)定 ,就得到轉(zhuǎn)子磁通定向的異步電動(dòng)機(jī)電壓方程式 (),也就是矢量控制所依據(jù)的異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型。 矢量變換 控制方程 在矢量控制中 ,被控制的物理量是定子電流 ,因此必須從數(shù)學(xué)模型中找到定子電流各分量與其它物理量的關(guān)系。 由式 矩陣的第三行得 0 上式括號(hào)部分 : 所以有 0+ P P/ 將式 代入式 的方程中 ,可解得、 ,即 式中 ,為轉(zhuǎn)子回路時(shí)間常數(shù)。而 ∴ 再從式 第四行得 ∴ 又因?yàn)?,則將式 代入得 由此可得式 和式 為矢量變換控制所用得方程式 , 并畫出矢量變換的控制結(jié)構(gòu)如圖 所示 : iT1 i1 θ/ θ/1 + θ1 ω3θ3 +θ IM1 來自位置脈沖檢測(cè) 圖 矢量變換控制的結(jié)構(gòu)圖 第三章 橋式起重機(jī)變頻控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)方法 控制系統(tǒng)由 PLC 控制 ,四大機(jī)構(gòu)調(diào)速均采用變頻調(diào)速。橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由上位機(jī)工業(yè)觸摸屏系統(tǒng)、下位機(jī) PLC 控制系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng)組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 1 圖 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 下面分別對(duì)各主要機(jī)構(gòu)調(diào)速控制進(jìn)行說明。 起升機(jī)構(gòu) 起升機(jī)構(gòu)屬位能負(fù)載機(jī)構(gòu)。主起升和副起升兩臺(tái)電機(jī)各使用一個(gè)變頻器。變頻器 的選擇 ,應(yīng)以選擇變頻器的額定電流為基準(zhǔn) ,一般以電動(dòng)機(jī)的額定電流 ,負(fù)載率 ,變頻器運(yùn)行的效率為依據(jù)。 控制方式選用帶 PG 的矢量控制方式。 PLC 接受電機(jī)的旋轉(zhuǎn)編碼器經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換卡送達(dá)的反饋信號(hào) ,避免吊鉤的下滑。 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)中兩臺(tái)電機(jī)用一個(gè)變頻器 。考慮到運(yùn)行機(jī)構(gòu)的工作頻率較少 ,為節(jié)省成本 ,在調(diào)速中運(yùn)行機(jī)構(gòu)共用一臺(tái)變頻器。變頻器的選擇 ,一般以電動(dòng)機(jī)的額定功率作為選擇的依據(jù)。通常選額定功率大一級(jí)的變頻器。 控制方式選用無 PG v/f 的變頻控制方式。 PLC 技術(shù)簡(jiǎn)介 PLC 概述 可編程程序控制器 Programmable Controler,也稱為PLCprogrammable Logic controler,即是可編程邏輯控制器。其采用計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu) ,主要包括 CPU,存儲(chǔ)器、輸入、輸出接口及模塊、通訊接口及模塊、編程器和電源六個(gè)部分。如圖 所示 ,PLC 內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu) ,進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。外部的各種開關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)、傳感器檢測(cè)的各種信號(hào)均作為 PLC 的輸入變量 ,他們經(jīng) PLC 外部輸入端子輸入到內(nèi)部寄存器 ,經(jīng) PLC 內(nèi)部邏輯運(yùn)算或其他各種運(yùn)算處理后送到輸出端子 ,作為 PLC 的輸出變量 ,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行各種控制。 主機(jī) 圖 可編程控制器基本結(jié)構(gòu)示意圖 Siemens S7200 結(jié)構(gòu)及工作原理 1S7200 系列 PLC 介紹 S7200系列 PLC 功能強(qiáng)、速度快、具有模塊化、具有極高的可靠性、極豐富的指令集、實(shí)時(shí)特性、良好的通信能力等。 它的強(qiáng)大功能使其無論是在獨(dú)立運(yùn)行中 ,或相連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能?？梢愿鶕?jù)對(duì)象的不同 ,選用不同的型號(hào)和不同數(shù)量的模塊。并可以將這些模塊安裝在同一機(jī)架上。 2 Siemens S7200 主要功能模塊介紹 1. CPU 模塊 S7200 的 CPU 模塊包括一個(gè)中央處理單元、電源以及數(shù)字 I/0 點(diǎn) ,這些都被集成在一個(gè)緊湊、獨(dú)立的設(shè)備中。 CPU 負(fù)責(zé)執(zhí)行程序 ,輸入部分從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中采集信號(hào) ,輸出部分則輸出控制信號(hào) ,驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。從 CPU 模塊的功能來看 ,CPU 模塊為 CPU222。這里介紹 CPU222。 CPU222 它有 8 輸入 /6 輸出 ,I/0 共計(jì) 14 點(diǎn)。和 CPU 221 相比 ,它可以進(jìn)行一定的模擬量控制和 2 個(gè)模塊的擴(kuò)展 ,因此是應(yīng)用更廣泛的全功能控制器。 ,就要進(jìn)行 I/0 擴(kuò)展 ,I/O 擴(kuò)展包括 I/0 點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展和功能模塊的擴(kuò)展。典型的數(shù)字量I/0 擴(kuò)展模塊有 :輸入擴(kuò)展模塊 EM221 有兩種 :8 種 DC, 8 點(diǎn) AC 輸入 。輸出擴(kuò)展模塊 EM222 有三種 :8 點(diǎn) DC 晶體管輸出 ,8 點(diǎn) AC 輸出、 8 點(diǎn)繼電器輸出。輸入 /輸出混合擴(kuò)展模塊 EM2323 有六種 :分別為 4 點(diǎn) 8 點(diǎn)、 16 點(diǎn) DC 輸入 /4 點(diǎn) 8 點(diǎn)、 16 點(diǎn)DC 輸出、 4 點(diǎn) 8 點(diǎn)、 16 點(diǎn) DC 輸入 /4 點(diǎn) 8 點(diǎn)、 16 點(diǎn)繼電器輸出。 模塊 當(dāng)需要完成某些特殊功能的控制任務(wù)時(shí) ,CPU 主機(jī)可以擴(kuò)展特殊功能模塊 .如要求進(jìn)行 PROFIBUSDP現(xiàn)場(chǎng)總線連接時(shí) ,就需要 EM277 PROFIBUSDP模塊 ,在這里主要介紹模擬量輸出模塊 EM232。 EM232 模塊提供了有 2 輸出模擬量通道 ,具有 12 位的分辨率 ,且具有多輸入 ,輸出信號(hào)范圍。其內(nèi)部集成了 D/A 轉(zhuǎn)換器、放大器等多種功能的電路 ,可用于復(fù)雜的控制場(chǎng)合。它能夠不用外部放大器而與傳感器直接相連 ,可根據(jù)輸出模擬量的大小 ,通過其外置的 D工 P開關(guān)選擇不同的檔位及分辨率 ,且模擬量的輸出可作為測(cè)量傳感器的恒流源使用。 Siemens S7200 PLC 的工作原理 : 各種 PLC 具體 工作原理大同小異都采用掃描工作方式。 Siemens S7 200PLC 的工作過程 :PLC 上電后 ,首先進(jìn)行初始化 ,然后進(jìn)入循環(huán)工作過程。一次循環(huán)過程可歸納為公共處理、程序執(zhí)行、掃描周期計(jì)算處理、 I/0 刷新和外設(shè)端口服務(wù)五個(gè)工作階段 ,一次循環(huán)所用的時(shí)間稱為一個(gè)工作周期或掃描周期 ,其長短與用戶程序的長短以及 PLC 機(jī)本身性能有關(guān) ,其數(shù)據(jù)級(jí) ms 級(jí) ,典型值為幾十 ms。 部件的選擇 電機(jī)的選用 一、變頻調(diào)速對(duì)電機(jī)的要求 采用變頻調(diào)速時(shí) ,由于變頻器輸出波形中高次諧波的影響以及電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍的 擴(kuò)大產(chǎn)生了一些與在工頻電源下傳動(dòng)時(shí)不同的特征。主要反映在功率因數(shù)、效率、輸出力矩、電機(jī)溫升、噪音及振動(dòng)等方面。隨著高開關(guān)頻率的工 GBT等電力電子器件的使用、 PWM 調(diào)制、矢量控制、增強(qiáng)型 V/f 控制方法的應(yīng)用、使變頻器輸出波形、諧波成份、功率因數(shù)及使用效率得到了很大的改善 ,有效地提高了變頻控制電機(jī)的低速區(qū)轉(zhuǎn)矩。同時(shí)由于變頻控制軟件的優(yōu)化使用 ,使電機(jī)可以避開共振點(diǎn) ,解決了系統(tǒng)在大調(diào)速區(qū)間內(nèi)可能發(fā)生的共振問題。 二、變頻起重機(jī)系統(tǒng)中電機(jī)的選型 起重機(jī)起升和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的調(diào)速比一般不大于 1:20,且為斷續(xù)工作 制 ,通常接電持續(xù)率在 60%以下 ,負(fù)載多為大慣量系統(tǒng)。嚴(yán)格意義上的變頻電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小 ,響應(yīng)較快 ,可工作在比額定轉(zhuǎn)速高出很多的工況條件下 ,這些特性均非起重機(jī)的特定要求。普通電機(jī)與變頻電機(jī)在不連續(xù)工作狀態(tài)下特性基本一致 。在連續(xù)工作時(shí)考慮到冷卻效果限制了普通電機(jī)轉(zhuǎn)矩應(yīng)用值 ,普通電機(jī)僅在連續(xù)工作時(shí)的變頻驅(qū)動(dòng)特性比變頻電機(jī)稍差。 三、電機(jī)冷卻 西門子變頻器在調(diào)速比為 1:20 的范圍內(nèi)能確保起重機(jī)上普通電機(jī)有150%的過載力矩值。電機(jī)在起動(dòng)過程中可承受 倍額定電流值 ,遠(yuǎn)大于變頻起動(dòng)要求的 倍值 ,運(yùn)行機(jī) 構(gòu)的電機(jī)在以額定速度運(yùn)行時(shí)電機(jī)通常工作在額定功率以下 ,因此高頻引起的 倍電流值可不予考慮。但若電機(jī)要求在整個(gè)工作周期內(nèi)在大于 1:4 的速比下持續(xù)運(yùn)行則必須采用他冷式電機(jī)。 四、電機(jī)效率 國外以 4 極電機(jī)作變頻電機(jī)首選極數(shù) ,因此時(shí)電機(jī)有最好的功率因數(shù)和最高的工作效率 ,使能耗降為最低。目前 ,國內(nèi)用于起重機(jī)械的 4 極電機(jī)有強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻的 YZFXXX4 型電機(jī)等。 五、電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及電機(jī)運(yùn)行的功率因數(shù)