【正文】 能力，保證電動(dòng)機(jī)的正常啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)，而當(dāng)電動(dòng)機(jī)一旦出項(xiàng)長(zhǎng)時(shí)間過載時(shí)又能自動(dòng)切斷電路，能隨過載程度而改變動(dòng)作時(shí)間的電器。熱繼電器利用電流的熱效應(yīng)原理以及發(fā)熱元件熱膨脹原理設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了三相交流電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 熱繼電器的選擇原則： （ 1）通常，選取熱繼電器的額定電流為電動(dòng)機(jī)額定電流的 60%～ 80%。 （ 2）通常，當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流為其額定電流的 6倍以及啟動(dòng)時(shí)間不超過 6S且很少連續(xù)啟動(dòng)時(shí)，就可按電動(dòng)機(jī)的額定電流選取熱繼電器。很多情況下電動(dòng)機(jī)需要過載運(yùn)行，可選擇電動(dòng)機(jī)額定電流的 。 （ 3）當(dāng)電動(dòng)機(jī)為重復(fù)且短時(shí)工作制時(shí)，要注意確定熱繼電器的允許操作頻率，因?yàn)闊崂^電器的操作頻率是很有限的。 施耐德 LRD 熱過載繼電器 使用于交流 50Hz/60Hz、電流 的交流電動(dòng)機(jī)的過載與斷相保護(hù)。其主要參數(shù)如表 82 所示： 表 82 施耐德 LRD熱過載繼電器 參數(shù)表 型號(hào) 整定電流調(diào)節(jié)范圍 型號(hào) 整定電流調(diào)節(jié)范圍 LRD01KN LRD10KN 46A LRD02KN LRD12KN LRD03KN LRD14KN 710A LRD04KN LRD16KN 913A LRD05KN LRD21KN 1218A LRD06KN LRD22KN 1624A LRD07KN LRD32KN 2332A LRD08KN LRD35KN 3038A 本設(shè)計(jì)選用熱繼電器的型號(hào)如表 83所示： 表 83 符 號(hào) 名 稱 數(shù)量 規(guī)格型號(hào) 額定參數(shù) BB1 熱繼電器 1 LRD07KN BB2 熱繼電器 1 LRD07KN BB3 熱繼電器 1 LRD07KN 快速熔斷器 快速熔斷器是一種 熔斷器 的一種，快速熔斷器主要用于半導(dǎo)體整流元件或整流裝置的短路保護(hù)。由于半導(dǎo)體元件的過載能力很低。只能在極短時(shí)間內(nèi)承受較大的過載電流，因此要求短路保護(hù)具有快速熔斷的能力?？焖偃蹟嗥鞯慕Y(jié)構(gòu)和有填料封閉式熔斷器基本相同，但熔體材料和形狀不同，它是以銀片沖制的有 V 形深槽的變截面熔體。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 快速熔斷器的熔絲除了具有一定形狀的金屬絲外，還會(huì)在上面點(diǎn)上某種材質(zhì)的焊點(diǎn)，其目的為了 使熔絲在 過載 情況下迅速斷開?？焖偃蹟嗥骶屯怀?“ 快 ” ，也就靈敏度高，當(dāng)電路電流一過載，熔絲在焊點(diǎn)的作用下，迅速發(fā)熱，迅速斷開熔絲，好的快速熔斷體其效率相當(dāng)高，主要用來保護(hù)可控硅和一些電子功率元器件。 熔 斷器 的額定電流可按以下方法選擇： 保護(hù)無起動(dòng)過程的平穩(wěn)負(fù)載如照明 線路 、 電阻 、 電爐 等時(shí)，熔體額定電流略大于或等于負(fù)荷電路中的額定電流。 保護(hù)單臺(tái)長(zhǎng)期工作的電機(jī)熔體電流可按最大起動(dòng)電流選取，也可按下式選?。? IRN ≥ ( ～ )IN 式中 IRN熔體額定電流； IN— 電動(dòng)機(jī) 額定電流。如果電動(dòng)機(jī)頻繁 起動(dòng)，式中系數(shù)可適當(dāng)加大至 3～ ，具體應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。 保護(hù)多臺(tái)長(zhǎng)期工作的電機(jī)（供電干線） IRN ≥ ( ～ )IN max+ΣIN IN max容量最大單臺(tái)電機(jī)的額定電流。 ΣIN 其余 .電動(dòng)機(jī)額定電流之和。 系統(tǒng)中，快速熔斷器 FA1～ FA3 的作用是保護(hù)可控硅和對(duì)整個(gè)加熱系統(tǒng)起到斷路保護(hù)的作用，由于硅鉬棒的額定電流為 150A。由分析可知，系統(tǒng)選型為 RS32200A,額定電流 200A，額定分?jǐn)嚯娏?200A，熔斷體額定電流 200A，分?jǐn)嗄芰?100KA 額定電壓 380VAC，額定電壓 380VAC 可用于 220VAC 電路中。 FA4 根據(jù)電磁閥的額定電流來選擇，由于電磁閥的額定電流較小，一般為幾十 MA到幾A 不等。故 FA4 的額定電流選擇 5A 即可。型號(hào)如下： RT1420,底座單極，額定電流20A。熔斷體額定電流 4A，分?jǐn)嗄芰?100KA，額定電壓 380VAC。額定電壓 380VAC 可用于 220VAC 電路中。 電阻、電容的選擇 電壓上升率 dv/dt 的抑制 加在晶閘管上的正向電壓上升率 dv/dt 也應(yīng)有所限制 ,如果 dv/dt 過大，由于晶閘管結(jié)電容的存在而產(chǎn)生較大的位移電流，該電流可以 實(shí)際上起到觸發(fā)電流的作用，使晶閘管正向阻斷能力下降，嚴(yán)重時(shí)引起晶閘管誤導(dǎo)通。為抑制 dv/dt 的作用，可以在晶閘管兩端并聯(lián) RC 阻容吸收回路。 在實(shí)際晶閘管電路中，常在其兩端并聯(lián) RC 串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)常稱為 RC 阻容吸收 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 電路。我們知道，晶閘管有一個(gè)重要特性參數(shù)－斷態(tài)電壓臨界上升率 dlv/dlt。它表明晶閘管在額定結(jié)溫和門極斷路條件下，使晶閘管從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)的最低電壓上升率。若電壓上升率過大，超過了晶閘管的電壓上升率的值，則會(huì)在無門極信號(hào)的情況下開通。即使此時(shí)加于晶閘管的正向電壓低于其陽(yáng)極峰值電壓，也可能發(fā) 生這種情況。因?yàn)榫чl管可以看作是由三個(gè) PN 結(jié)組成。在晶閘管處于阻斷狀態(tài)下，因各層相距很近，其 J2 結(jié)結(jié)面相當(dāng)于一個(gè)電容 C0。當(dāng)晶閘管陽(yáng)極電壓變化時(shí)，便會(huì)有充電電流流過電容 C0，并通過 J3 結(jié)，這個(gè)電流起了門極觸發(fā)電流作用。如果晶閘管在關(guān)斷時(shí)，陽(yáng)極電壓上升速度太快，則 C0 的充電電流越大，就有可能造成門極在沒有觸發(fā)信號(hào)的情況下，晶閘管誤導(dǎo)通現(xiàn)象，即常說的硬開通，這是不允許的。因此，對(duì)加到晶閘管上的陽(yáng)極電壓上升率應(yīng)有一定的限制。為了限制電路電壓上升率過大，確保晶閘管安全運(yùn)行，常在晶閘管兩端并聯(lián) RC 阻容吸收網(wǎng) 絡(luò)，利用電容兩端電壓不能突變的特性來限制電壓上升率。因?yàn)殡娐房偸谴嬖陔姼械?(變壓器漏感或負(fù)載電感 )，所以與電容 C 串聯(lián)電阻 R 可起阻尼作用，它可以防止 R、 L、 C電路在過渡過程中，因振蕩在電容器兩端出現(xiàn)的過電壓損壞晶閘管。同時(shí)，避免電容器通過晶閘管放電電流過大，造成過電流而損壞晶閘管。 由于晶閘管過流過壓能力很差，如果不采取可靠的保護(hù)措施是不能正常工作的。RC 阻容吸收網(wǎng)絡(luò)就是常用的保護(hù)方法之一。 整流晶閘管阻容吸收元件的選擇 : C=() 10 的負(fù) 8 次方 If If= Id直流電流值 由于系統(tǒng)整流側(cè)采用 500A 的晶閘管 可以計(jì)算得 C=() 10 的負(fù) 8 次方 500=～ F 故選用 F， 1kv 的電容器 ： R=((24) 535)/If=～ ，可選擇 10 歐的電阻。 PR=( (pfv 2π fc)的平方 10 的負(fù) 12 次方 R)/2= 其中 Pfv=2u() u=三相電壓的有效值 所以選擇 10歐， 10W的電容。 元器件 清單（見附錄 6）中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 9 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn) 方案設(shè)計(jì) 具體方案如下： 圖 91 具體方案框圖 PLC 采用的是的 S7200， CPU 是 224 系列，采用狀態(tài)指示燈來顯示運(yùn)行的狀態(tài)，分別是運(yùn)行燈、停止燈、電源燈、硅鉬棒加熱燈、電機(jī)運(yùn)行燈。通過指示燈的開關(guān)狀況判斷加熱爐內(nèi)的運(yùn)行情況。 K型傳感器負(fù)責(zé)檢測(cè)加熱爐中的溫度，把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，經(jīng)過 PLC 模數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)。將 PID 輸出值傳遞給數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊（ EM232）， EM232 根據(jù)采集的數(shù)據(jù)裝換成 0～ 10V 電壓。再轉(zhuǎn)換成 0～ 10mA 的電流信號(hào)來控制晶 閘管調(diào)壓器 ，從而使隧道窯的溫度控制在 1250℃左右。 PID指令回路 表 91 PID指令回路表 地址 名稱 說明 VD100 過程變量（ PVn） 必須在 ~ VD104 給定值（ SPn） 必須在 ~ VD108 輸出值（ Mn） 必須在 ~ VD112 增益（ Kc） 比例常數(shù)，可正可負(fù) VD116 采樣時(shí)間（ Ts） 單位為 s，必須是正數(shù) VD120 采樣時(shí)間（ Ti） 單位為 min，必須是正數(shù) VD124 微分時(shí)間（ Td） 單位為 min，必須是正數(shù) VD128 積分項(xiàng)前值（ MX） 必須在 ~ VD132 過程變量前值（ PVn1） 最后一次 PID過程運(yùn)算變量值 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 程序包括三個(gè)部分，分別為一個(gè)主程序，兩個(gè)子程序及一個(gè)中斷程序，如圖所示。 主程序 子程序 0 中斷程序 子程序 1 PLC 程序（見附錄 7） 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 由于在系統(tǒng)中， PLC 的功能主要體現(xiàn)在邏輯控制，并不復(fù)雜，所以采用簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法來完成程序編寫。簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法就是將輸出控制對(duì)象的邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換為梯形圖。 程序調(diào)試 實(shí)際的編程過程中，由于疏忽或者考慮欠佳，總是不可避免的會(huì)出現(xiàn)很多不盡人意的地方，甚至是錯(cuò)誤，不可能一次性就能順利完成，需要反復(fù)的修改才能達(dá)到預(yù)期的效果。所以 PLC 程序調(diào)試是一個(gè)很重要的過程，一定不可忽視。 程序調(diào)試主要是模擬調(diào)試。模擬調(diào)試就是運(yùn)用仿真軟件進(jìn)行調(diào)試，基 本形式和繪制的電路圖是一樣的，整個(gè)界面一目了然，輸入輸出都有信號(hào)燈的指示，很容易發(fā)現(xiàn)問題，所以模擬調(diào)試至關(guān)重要。調(diào)試的主要任務(wù)是檢查程序的運(yùn)行是否復(fù)合系統(tǒng)的要求。發(fā)現(xiàn)問題后要及時(shí)修改程序，直到各種情況下的輸入輸出都完全符合系統(tǒng)的要求。所以這個(gè)過程是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，需要極大的耐心，并且配合正確的方法，這樣才能事半功倍順利完成調(diào)試工作。 10 結(jié)論 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 系統(tǒng)采用 PLC 來完成電加熱隧道窯內(nèi)的溫度系統(tǒng)的控制和窯車風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的控制，擴(kuò)展模塊分別為 A/D 模塊 EM231 及 D/A 模塊 EM232， EM231 采 集隧道窯內(nèi)的溫度進(jìn)行轉(zhuǎn)換并傳遞給 PLC， EM232 對(duì) PLC傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。系統(tǒng)采用了 PID 控制，運(yùn)用溫度反饋的思想，得到一個(gè)反應(yīng)迅速，穩(wěn)定可靠的溫度控制系統(tǒng)。 此隧道窯溫度和電機(jī)控制系統(tǒng)具有一定的可行性，但其中也有很多的不足。 由于條件的限制，此設(shè)計(jì)未能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，因而進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)的參數(shù)整定值只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定。采用經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行調(diào)解時(shí)，窯內(nèi)溫度調(diào)節(jié)可能不夠精細(xì)，波動(dòng)較大。 展望今后的隧道窯控制系統(tǒng)，將朝著采用先進(jìn)的控制理論、方法和先進(jìn)控制系統(tǒng)發(fā)展。 高精度，高智能將是溫度控制系統(tǒng)追求的目標(biāo)。 11 參考文獻(xiàn) [1] 王永華 .現(xiàn)代電氣控制及 PLC 應(yīng)用技術(shù) [M].北京 .北京航空航天大學(xué)出版社 .2021. 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