【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 序控制器的響應(yīng)速度。考慮響應(yīng)速度主要是從二個(gè)方面考慮。一是可編程序控制器程序的語(yǔ)句處理時(shí)間，另一個(gè)是可編程序控制器的掃描周期。一般手冊(cè)上都給出語(yǔ)句處理時(shí)間，而且是以處理1K的語(yǔ)句所需時(shí)間計(jì)算的。在實(shí)際應(yīng)用中要注意邏輯處理指令和字處理主令所需時(shí)間是不同的，有的產(chǎn)品中給出每條指令的處理時(shí)間。在PLC中給出的掃描周期都是最大的掃描周期時(shí)間，而系統(tǒng)中實(shí)際運(yùn)行的掃描周期則與系統(tǒng)所連接設(shè)備的多少和應(yīng)用軟件的多少及復(fù)雜程序有關(guān)。在機(jī)型選擇時(shí)還應(yīng)該注意最大的掃描周期是否可以重新設(shè)定，如果可以重新設(shè)定，適應(yīng)性則更強(qiáng)。在有個(gè)特殊響應(yīng)速度要求的情況下，還要考慮系統(tǒng)中斷處理和直接控制I/O功能，這些功能可以隨時(shí)處理，而不變掃描周期的限制，當(dāng)然這些功能都是有一定的具體要求的，有的也與系統(tǒng)硬件配置有關(guān)。整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度還與輸入輸出有關(guān)，因?yàn)槿魏屋斎胼敵瞿０宥加幸欢ǖ臅r(shí)間滯后?？傊?，不同的控制對(duì)象對(duì)響應(yīng)速度有不同的要求，要根據(jù)實(shí)際需要選擇可編程序控制器，控制對(duì)象信號(hào)變化速度快，則要求響應(yīng)速度快，控制對(duì)象信號(hào)變化速度慢，則要求響應(yīng)的速度就不同。（六）可編程序控制器的指令系統(tǒng)由于可編程序控制器應(yīng)用的廣泛性，各種機(jī)型所具備的指令系統(tǒng)也不完全相同，現(xiàn)代的可編程序控制器的指令功能越來(lái)越強(qiáng)，內(nèi)部元件的個(gè)數(shù)也越來(lái)越多。任何一種可編程序控制器都可以滿足開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)的要求，如果系統(tǒng)要求完成模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，PID閉環(huán)控制，運(yùn)動(dòng)控制等工作，可編程序控制器應(yīng)有算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送等功能，有時(shí)甚至要求有開(kāi)方、對(duì)數(shù)運(yùn)算和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算等功能。在機(jī)型選擇時(shí)，從指令系統(tǒng)方向應(yīng)注意下述內(nèi)容：指令系統(tǒng)的總語(yǔ)句數(shù)，這一點(diǎn)反映了整個(gè)指令所包括的全部功能；指令系統(tǒng)的種類，主要應(yīng)包括邏輯指令，運(yùn)算指令和控制指令，具體的要求則與實(shí)際要完成的控制功能有關(guān)；指令系統(tǒng)的表達(dá)方式，指令系統(tǒng)的表達(dá)方式有多種；應(yīng)用軟件的程序結(jié)構(gòu)圖，程序結(jié)構(gòu)有模塊化的程序結(jié)構(gòu)，有子程序式的程序結(jié)構(gòu)；軟件開(kāi)發(fā)手段。在考慮指令系統(tǒng)這一性能時(shí)，還要考慮到軟件的開(kāi)發(fā)手段，一般的廠家對(duì)可編程序控制器都配有專用的編程器，提供較強(qiáng)的軟件開(kāi)發(fā)手段，有的廠家在此基礎(chǔ)上還開(kāi)發(fā)了專用軟件，可利用通用的微型機(jī)作為軟件開(kāi)發(fā)手段，這樣就更加方便了用戶的需要。（七）機(jī)型選擇的其他考慮在考慮上述性能后，還要根據(jù)工程應(yīng)用實(shí)際考慮其它一些因素，包括：性能價(jià)格比，毫無(wú)疑問(wèn)，高性能的機(jī)型必然需要較高的價(jià)格，在考慮滿足需要的性能后，還要根據(jù)工作的投資狀況來(lái)確定機(jī)型；備品備件的統(tǒng)一考慮，無(wú)論什么樣的設(shè)備，投入生產(chǎn)以后都要具有一定數(shù)量的備品備件，在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于一個(gè)工廠來(lái)說(shuō)應(yīng)盡量與原有設(shè)備統(tǒng)一機(jī)型們這樣就可減少備品備件的種類和資金積壓，同時(shí)還有考慮備品備件的來(lái)源，所選機(jī)型要有可靠的訂貨來(lái)源；計(jì)數(shù)支持，選定機(jī)型時(shí)還要考慮有可靠的計(jì)數(shù)支持，這些支持包括必要的技術(shù)培訓(xùn)，設(shè)計(jì)指導(dǎo)，系統(tǒng)維修等內(nèi)容?？傊?，在選擇系統(tǒng)機(jī)型時(shí)要依據(jù)前面所述的根據(jù)，按照可編程序控制器本身的性能指標(biāo)對(duì)號(hào)入座，選擇合適的系統(tǒng)。二、PLC型號(hào)的確定根據(jù)以上選型原則本設(shè)計(jì)選用的PLC為三菱FX232MR型PLC。FX2n系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列。FX2n系列具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。三菱FX232MR型PLC是交流電源、24V直流輸入類型，其I/O總數(shù)為32點(diǎn)，輸入為漏型16點(diǎn)，輸出為繼電器型也是16點(diǎn)，尺寸mm（寬）x（厚）x（高）為150x87x90。第二節(jié) 電機(jī)型號(hào)的選擇電機(jī)全部選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的定子饒組為△接法，采用B級(jí)絕緣。型號(hào)為Y160M4型，其同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，級(jí)數(shù)為4級(jí)，額定功率為11KW，滿載轉(zhuǎn)速為1460r/min，，額定電流23A，效率88％。第三節(jié) 按鈕及保護(hù)裝置的選型一、刀開(kāi)關(guān)刀開(kāi)關(guān)的作用為（1）、隔離電源，以確保電路和設(shè)備維修的安全；或作為不頻繁地接通和分?jǐn)囝~定電流以下的負(fù)載用（2）、分?jǐn)嘭?fù)載，如不頻繁地接通和分?jǐn)嗳萘坎淮蟮牡蛪弘娐坊蛑苯訂?dòng)小容量電機(jī)。在本設(shè)計(jì)中刀開(kāi)關(guān)的作用為隔離電源，確保電路和設(shè)備維修的安全。根據(jù)系統(tǒng)的工作情況選用HR6250A型開(kāi)啟式刀開(kāi)關(guān)。二、按鈕按鈕是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛的主令電器。在低壓控制電路中，用于手動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)。按鈕是由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式觸頭和外殼組成，通常做成復(fù)合式，即具有常閉觸點(diǎn)和常開(kāi)觸點(diǎn)。按鈕在系統(tǒng)中有啟動(dòng)﹑停止﹑復(fù)位﹑清零﹑選擇等作用。一般性的按鈕可選用LA1822型，其中常開(kāi)常閉觸頭各兩個(gè)；緊急按鈕可選用LA1822J型；當(dāng)按鈕作為選擇開(kāi)關(guān)時(shí)可選用帶指示燈的按鈕?？蛇x用LA1911B/D。三、繼電器繼電器（英文名稱：relay）是一種電控制器件，是當(dāng)輸入量（激勵(lì)量）的變化達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。在本設(shè)計(jì)中，繼電器的作用為控制接觸器，從而控制電動(dòng)機(jī)電路。選擇3TH42620XQ0 380V中間繼電器。四、熱繼電器熱繼電器的種類很多，應(yīng)用最廣泛的是基于雙金屬片的熱繼電器，其主要由熱元件、雙金屬片、觸頭三部分組成。雙金屬片是熱繼電器的感應(yīng)元件，它由兩種不同線膨脹系數(shù)的金屬機(jī)械輾壓而成。熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理工作的保護(hù)電器，在電路中作電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，常遇到過(guò)載情況，過(guò)載時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，繞組溫升超過(guò)了允許值是將會(huì)加劇繞組絕緣老化，縮短電機(jī)的使用年限，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)闺姍C(jī)繞組燒壞。因此，凡電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，都需要對(duì)其過(guò)載提供保護(hù)裝置。選用熱繼電器主要應(yīng)考慮的因素有：額定電流或熱元件的整定電流要求均應(yīng)大于被保護(hù)電路或設(shè)備的正常工作電流。作為電動(dòng)機(jī)保護(hù)時(shí)，要考慮其型號(hào)、規(guī)格和特性、正常啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)時(shí)間和啟動(dòng)電流、負(fù)載的性質(zhì)等。在接線時(shí)對(duì)星型聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)選擇帶斷相保護(hù)的熱繼電器。所選用的熱繼電器的整定電流通常與電動(dòng)機(jī)的額定電流相等。在此系統(tǒng)中選用JRS560/F23A型的熱繼電器。 五、熔斷器熔斷器是一種簡(jiǎn)單而有效的保護(hù)電器。在使用時(shí)，熔斷器串接在所保護(hù)的電路中，作為電路及用電設(shè)備的短路和嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)，主要用做短路保護(hù)。熔斷器的容體與被保護(hù)的電路串聯(lián)，當(dāng)電路正常工作時(shí)，容體允許通過(guò)一定大小的電流而不熔斷。當(dāng)電路發(fā)聲短路或嚴(yán)重過(guò)載時(shí)，熔體中流過(guò)很大的故障電流，當(dāng)電流產(chǎn)生的熱量達(dá)到熔體的熔點(diǎn)時(shí)，熔斷器斷切電路，從而達(dá)到保護(hù)電路的目的。（一）熔器類型的選擇 其類型應(yīng)根據(jù)線路的要求、使用場(chǎng)合和安裝條件來(lái)選擇。例如用于電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)設(shè)時(shí)，一般要求熔斷器容量不大，也不要求限流，但希望其安秒特性平穩(wěn)；用于配電時(shí)，如短路電流較大，則選高分?jǐn)嗄芰蛞髱蘖髯饔玫模鏡T0系列；在經(jīng)常發(fā)生故障的地方，最好選用可折式，如RC1A、RLRM10等系列；在易燃品的地方，當(dāng)然禁止選用敞開(kāi)式的，并且其快速性應(yīng)該很好等。（二）熔斷器額定電壓的選擇 其額定電壓應(yīng)大于或等于線路的工作電壓。（三）熔斷器的額定電流的選擇 其額定電流必須大于或等于所裝的熔體的額定電流。（四）熔體的額定電流的選擇 熔體的額定電流可按以下幾種情況選擇：、照明等阻性負(fù)載的短路保護(hù)，應(yīng)使熔體的額定電流等于或稍大于電路的工作電流。 ，考慮到電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)沖擊電流的影響。，前者是熔斷器自身特性于保護(hù)對(duì)象的匹配問(wèn)題，后者是熔斷器之間的配合問(wèn)題，在要求時(shí)才進(jìn)行校驗(yàn)。本設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)采用自耦降壓?jiǎn)?dòng)，降壓起動(dòng)電動(dòng)機(jī)熔體額定電流=（～2）電動(dòng)機(jī)額定電流，因此電機(jī)電路部分選擇RT1963/45A型的熔斷器，主電路部分選擇RT0200體125A型的熔斷器。六、接觸器接觸器時(shí)利用線圈流過(guò)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使觸頭閉合，以達(dá)到控制負(fù)載的電器。因?yàn)榭煽焖偾袛嘟涣髋c直流主回路和可頻繁地接通與大電流控制（某些型別可達(dá)800安培）電路的裝置，所以經(jīng)常運(yùn)用于電動(dòng)機(jī)做為控制對(duì)象，也可用作控制工廠設(shè)備、電熱器、工作母機(jī)和各樣電力機(jī)組等電力負(fù)載，并作為遠(yuǎn)距離控制裝置。交流接觸器的選擇：A、持續(xù)運(yùn)行的設(shè)備。接觸器按6775%算即100A的交流接觸器，只能控制最大額定電流是6775A以下的設(shè)備。B、間斷運(yùn)行的設(shè)備。接觸器按80%算即100A的交流接觸器，只能控制最大額定電流是80A以下的設(shè)備。C、反復(fù)短時(shí)工作的設(shè)備。接觸器按116120%算。即100A的交流接觸器，只能控制最大額定電流是116120A以下的設(shè)備。根據(jù)上述原則和本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，選擇歐姆龍的CJ1932A型接觸器。七、斷路器斷路器（英文名稱：circuitbreaker，circuit breaker）是指能夠關(guān)合、承載和開(kāi)斷正常回路條件下的電流，并能關(guān)合、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)承載和開(kāi)斷異常回路條件（包括短路條件）下的電流的開(kāi)關(guān)裝置。斷路器可用來(lái)分配電能，不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，對(duì)電源線路及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過(guò)載或者短路及欠壓等故障時(shí)能自動(dòng)切斷電路，其功能相當(dāng)于熔斷器式開(kāi)關(guān)與過(guò)欠熱繼電器等的組合。而且在分?jǐn)喙收想娏骱笠话悴恍枰兏悴考?。目前，已獲得了廣泛的應(yīng)用。斷路器的選型原則：A、首先根據(jù)額定電壓選，額定電壓要一致。B、斷路器的額定電流要大于等于所用電路的額定電流。C、斷路器的額定開(kāi)斷電流要大于等于所用電路的短路電流。D、根據(jù)環(huán)境條件選，如海拔、溫度、濕度，選擇符合要求的斷路器。E、根據(jù)品牌選質(zhì)量、性價(jià)比較高的斷路器。F、對(duì)特殊開(kāi)斷情況，進(jìn)行校驗(yàn)斷路器。本設(shè)計(jì)選擇SE250/3340 120A型斷路器。第六章 硬件設(shè)計(jì)第一節(jié) 電機(jī)過(guò)載斷相保護(hù)電路一、電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中可能發(fā)生的故障和保護(hù)特點(diǎn)（一）電動(dòng)機(jī)的過(guò)載電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要工作參數(shù)即額定工作電流，在定額電流以內(nèi)運(yùn)行，為安全工作區(qū)。機(jī)械負(fù)載或供電電壓變化，都會(huì)引起工作電流的變化，出現(xiàn)異常情況時(shí)使電動(dòng)機(jī)過(guò)載，轉(zhuǎn)速下降，電動(dòng)機(jī)繞組中的電流增大，超過(guò)額定工作電流，繞組溫度升高。過(guò)載運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)繞組絕緣老化、縮短電機(jī)使用壽命，嚴(yán)重時(shí)使繞組絕緣擊穿造成短路，繞組起火燒毀等故障。電動(dòng)機(jī)的過(guò)載運(yùn)行，指轉(zhuǎn)差率增大由過(guò)流引起繞組異常溫升，所以又稱為過(guò)流運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)的過(guò)電流大小與過(guò)電流時(shí)間之間的關(guān)系稱為過(guò)載特性。在實(shí)際運(yùn)行中，電機(jī)短時(shí)過(guò)載和較低程度的過(guò)載，是難以避免的，也是可以允許的，過(guò)電流大小和過(guò)電流允許時(shí)間呈反比，稱為反時(shí)限保護(hù)特性，見(jiàn)圖61。 圖61 電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)反限保護(hù)特性曲線～，電動(dòng)機(jī)能長(zhǎng)期運(yùn)行不應(yīng)該產(chǎn)生保護(hù)停機(jī)動(dòng)作；過(guò)載程度繼續(xù)加大時(shí)，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間應(yīng)隨過(guò)流程度而縮短。一般認(rèn)為，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流為額定電流的4～7倍，保護(hù)動(dòng)作應(yīng)該既能避開(kāi)正常的起動(dòng)電流，又能在過(guò)載時(shí)，實(shí)施有效的停機(jī)保護(hù)。比如在4倍額定電流時(shí)，延時(shí)10s產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作，在7倍額定電流時(shí)，延時(shí)2s即應(yīng)產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作。對(duì)運(yùn)行中的短時(shí)過(guò)載，有一定的時(shí)間延時(shí)處理，不會(huì)產(chǎn)生誤保護(hù)動(dòng)作，對(duì)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載，則能作出有效的反應(yīng)。(二)電動(dòng)機(jī)的短路短路保護(hù)是過(guò)載保護(hù)的一個(gè)極限情況。三相交流電動(dòng)機(jī)的短路故障，有單相接地短路故障、相間短路故障等，當(dāng)電纜短路時(shí)，更直接造成對(duì)三相電源的短路。電機(jī)內(nèi)部短路大都是電機(jī)絕緣損壞引起的，表現(xiàn)為線圈匝間短路、層間短路、相間短路和對(duì)地（電機(jī)外殼、轉(zhuǎn)子）短路等。單相對(duì)地短路，一般不會(huì)燒毀電機(jī)，據(jù)外殼接地電阻的不同，形成大小不同的接地電流；（兩相或三相）相間短路時(shí)，會(huì)形成較大的短路電流，通常會(huì)使電機(jī)嚴(yán)重?zé)龤?。一般，將大于電?dòng)機(jī)8倍額定電流，視為短路電流。對(duì)電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)，要求實(shí)施速斷保護(hù)，時(shí)間常數(shù)越小越好（動(dòng)作越快越好）。另外，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中因機(jī)械原因出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)時(shí)，其堵轉(zhuǎn)電流有可能達(dá)到額定電流的5～8倍，在運(yùn)行中出現(xiàn)5倍以上額定電流時(shí)，視為電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)故障，也應(yīng)實(shí)施相應(yīng)的反時(shí)限保護(hù)。(三)電動(dòng)機(jī)的斷相電動(dòng)機(jī)的斷相運(yùn)行，可分為以下幾種情況：A 、供電電源缺相。在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)前斷相，會(huì)造成起動(dòng)困難或無(wú)法起動(dòng)，起動(dòng)聲音異常，無(wú)保護(hù)時(shí)電機(jī)因堵轉(zhuǎn)極易燒毀；在運(yùn)行中斷相，輕載時(shí)尚能運(yùn)轉(zhuǎn)，但運(yùn)行電流嚴(yán)重不平衡，可能出現(xiàn)過(guò)流運(yùn)行。重載時(shí)易發(fā)生堵轉(zhuǎn)、嚴(yán)重過(guò)載而損壞。B、電動(dòng)機(jī)繞組斷路故障。供電電源正常，因電動(dòng)機(jī)繞組斷路故障出現(xiàn)斷相運(yùn)行，運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)力，電動(dòng)機(jī)振動(dòng)大，故障現(xiàn)象同1。C、電動(dòng)機(jī)電纜斷路故障。故障現(xiàn)象同供電電源缺相。電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的出現(xiàn)，為完善地實(shí)施電動(dòng)機(jī)的過(guò)載、短路和斷相保護(hù)提供了可能，一定程度上取代了熱繼電器，提升了控制功能和保護(hù)效果。本章內(nèi)容的重點(diǎn)是對(duì)各種電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器電路的原理分析和故障維修指導(dǎo)，對(duì)電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器以下簡(jiǎn)稱為電動(dòng)機(jī)保護(hù)器。二、電動(dòng)機(jī)保護(hù)器對(duì)故障信號(hào)的采樣方法（一）對(duì)過(guò)載、短路故障信號(hào)的采樣。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行中的過(guò)載和短路故障，體現(xiàn)在流經(jīng)電動(dòng)機(jī)繞組的異常增大的電流值上，一般電動(dòng)機(jī)保護(hù)器電路是采用3只電流互感器采樣運(yùn)行電流信號(hào)，將采樣信號(hào)與電流基準(zhǔn)信號(hào)相比較，判斷是否處于過(guò)載或短路故障狀態(tài)，故障時(shí)輸出停機(jī)信號(hào)。電路采集處理的為模擬電壓信號(hào)——電流互感器輸出的電流信號(hào)經(jīng)負(fù)載電阻轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)電壓，送入電壓比較器電路，得到故障信號(hào)輸出。當(dāng)產(chǎn)生單相對(duì)地短路故障信號(hào)的采樣，可通過(guò)零序電流互感器取得，原理同漏電保安器?；虿蓸与姍C(jī)外殼電壓，取得漏電信號(hào)。(二)對(duì)斷相故障信號(hào)的采樣。如上所述，電動(dòng)機(jī)的斷相故障表現(xiàn)為電源缺相、電動(dòng)機(jī)電纜斷路、電動(dòng)機(jī)繞組斷路等不同故障內(nèi)容，若采用對(duì)三相電源電壓進(jìn)行采樣的方法，僅能對(duì)電源缺相故障進(jìn)行保護(hù)，無(wú)法完成對(duì)后兩種缺相故障的檢測(cè)，是不究竟的一個(gè)方法。根本的方法，是采用對(duì)三相電流進(jìn)行采樣來(lái)判斷缺相故障的方法，對(duì)三種缺相故障都能做出準(zhǔn)確反應(yīng)，采取相應(yīng)的技術(shù)措施，還能對(duì)三相電流不平衡作出判斷。一般對(duì)缺相運(yùn)行的判斷，不是著眼于電流信號(hào)幅度的大小，而是著重于三相電流信號(hào)