橋梁檢修平臺(tái)電氣設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書</p><p>　　橋梁檢修平臺(tái)電氣設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 機(jī)械工程及自動(dòng)化6班 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p&g

2、t;<p>　　學(xué)生學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　提交日期 2013年 5月 1日 </p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論文） 任 務(wù) 書</p><p>　　茲發(fā)給 機(jī)械工

3、程及自動(dòng)化 專業(yè) 6 班學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書，內(nèi)容如下： </p><p>　　1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 檢橋檢修平臺(tái)電氣設(shè)計(jì) </p><p>　　2.應(yīng)完成的項(xiàng)目(論文提綱)： </p>

4、<p>　?。?） PLC、變頻器、編碼器的選型 </p><p>　　（2） 橋梁檢修機(jī)構(gòu)電氣原理圖 </p><p>　?。?

5、） 橋梁檢修機(jī)構(gòu)電氣安裝圖 </p><p>　　（4） 橋梁檢修機(jī)構(gòu)電氣接線圖 </p><p>　?。?） 程序梯形圖

6、 </p><p>　　3.參考資料以及說明： </p><p>　?。?）鐘肇新、范建東，可編程控制器原理及應(yīng)用 ，華南理工出版社2008.2

7、 </p><p>　?。?）路敦民、王克義，機(jī)電傳動(dòng)及控制，哈爾濱工程大學(xué)出版社，2005 </p><p>　?。?）畢淑娥，電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版

8、社，2008.6 </p><p>　?。?） 陳金化，可編程控制器應(yīng)用技術(shù)，北京：電子工業(yè)出版社，2005 </p><p>　?。?）

9、 陳建明，電氣控制與PLC應(yīng)用，北京：電子工業(yè)出版社，2010 </p><p>　?。?） 易泓可，電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與范例。機(jī)械工業(yè)出版社，2008 <

10、/p><p>　　4.本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書2012 年 12 月 24 日發(fā)出，應(yīng)于 2013 年 5 月 20日前完成，然后提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)進(jìn)行答辯。</p><p>　　專業(yè)教研組（系）負(fù)責(zé)人 審核 2012 年 12 月 24 日</p><p>　　指導(dǎo)教師（導(dǎo)師組負(fù)責(zé)人） 簽發(fā) 2012 年 12 月 24

11、日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語： </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要7</b></p><p>　　Abstract8</p><p><b>

12、;　　第一章 緒論9</b></p><p>　　1.1 國(guó)內(nèi)外斜拉橋的發(fā)展與檢修9</p><p>　　1.1.1斜拉橋概述9</p><p>　　1.1.2國(guó)內(nèi)外斜拉橋的檢修10</p><p>　　1.2 檢橋機(jī)設(shè)計(jì)概況10</p><p>　　1.2.1檢橋機(jī)主要技術(shù)要求10</p

13、><p>　　1.2.2檢橋機(jī)結(jié)構(gòu)10</p><p>　　1.2.3結(jié)構(gòu)重量估計(jì)11</p><p>　　1.2.4運(yùn)行機(jī)構(gòu)初步計(jì)算11</p><p><b>　　1.3 小結(jié)12</b></p><p>　　第二章 橋梁檢測(cè)機(jī)構(gòu)電氣的設(shè)計(jì)13</p><p>　

14、　2.1 電氣設(shè)計(jì)要求13</p><p>　　2.2 檢橋機(jī)工作分析13</p><p>　　2.3 檢橋機(jī)電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容14</p><p>　　2.4方案擬定與分析14</p><p>　　2.5 主電路的設(shè)計(jì)15</p><p>　　2.6 元件表與電器柜布置16</p><p&g

15、t;<b>　　2.7 小結(jié)17</b></p><p>　　第三章 可編程控制器18</p><p>　　3.1可編程控制器概述18</p><p>　　3.2 PLC的組成及各部分作用18</p><p>　　3.3 PLC的工作原理21</p><p>　　3.4 三菱FX2N技術(shù)

16、特點(diǎn)23</p><p>　　3.5 PLC的選用及端子接線圖23</p><p><b>　　3.6 小結(jié)26</b></p><p>　　第四章 變頻器27</p><p>　　4.1變頻器的基本結(jié)構(gòu)27</p><p>　　4.2 變頻器的控制電路29</p>&l

17、t;p>　　4.3 變頻調(diào)速的基本原理30</p><p>　　4.4 變頻器的選用及接線圖33</p><p><b>　　4.5 小結(jié)35</b></p><p>　　第五章 編碼器36</p><p>　　5.1 市場(chǎng)情況36</p><p>　　5.2 主要作用37<

18、;/p><p>　　5.3 工作原理39</p><p>　　5.4接線方法40</p><p>　　5.5 信號(hào)輸出40</p><p>　　5.6編碼器的選用及接線圖41</p><p><b>　　5.7 小結(jié)42</b></p><p>　　第六章 PLC程序

19、43</p><p><b>　　結(jié)論47</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)48</b></p><p><b>　　附錄49</b></p><p><b>　　致謝51</b></p><p><b&

20、gt;　　摘 要</b></p><p>　　近三十年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路橋梁負(fù)荷日趨加重，值得引為注意的是目前已有不少橋梁發(fā)生老化、破損、裂縫等現(xiàn)象，危橋逐年增多，承載能力明顯下降。橋梁是確保公路暢通的咽喉，其承載能力和通行能力又是貫通全線的關(guān)鍵，為了保證經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，對(duì)于現(xiàn)有的橋梁進(jìn)行檢修工作已經(jīng)成了重中之重。</p><p>　　斜拉橋

21、是我國(guó)大跨徑橋梁最流行的橋型之一。目前為止建成或正在施工的斜拉橋共有30余座，僅次于德國(guó)、日本，而居世界第三位。改革開放后，我國(guó)修建斜拉橋的勢(shì)頭一直呈上升趨勢(shì)。而大跨徑混凝土斜拉橋的數(shù)量已居世界第一。</p><p>　　高空車是現(xiàn)有檢測(cè)橋梁的重要工具。對(duì)于梁橋，高空車是一種有效的檢測(cè)工具之一，但是由于高空車的價(jià)格比較昂貴，再加上斜拉橋有斜拉索對(duì)于高空車作業(yè)有阻攔，工作起來非常不方便，在這個(gè)情況下，我們?cè)O(shè)計(jì)新的檢

22、橋機(jī)構(gòu)，用于斜拉橋日常的檢測(cè)和維修。本篇論文主要通過對(duì)斜拉橋結(jié)構(gòu)的分析，聽出對(duì)橋梁檢修平臺(tái)的電氣設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)檢修平臺(tái)機(jī)構(gòu)能對(duì)斜拉橋進(jìn)行檢修。</p><p>　　關(guān)鍵詞：斜拉橋；檢修平臺(tái)；電氣設(shè)計(jì)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Nearly 30 years, with the rapid devel

23、opment of our country economy, increasingly aggravating highway bridge load, it is worth to attention there are a lot of Bridges happened the phenomenon such as aging, damage, cracks, unsafe bridge increased year by year

24、, carrying capacity decreased obviously. Bridges is to ensure that roads unblocked throat, its carrying capacity and traffic capacity is well versed in all key, in order to guarantee the rapid economic development and pe

25、ople's life and propert</p><p>　　Cable-stayed bridge is one of the most popular bridge of long-span Bridges in our country. So far completed or under construction of cable-stayed bridge has more than 30

26、seats, second only to Germany, Japan, and the world third. After the reform and opening up, the momentum of the construction of a cable-stayed bridge in our country has been on the rise. And the number of long-span concr

27、ete cable-stayed bridge has been the first in the world.</p><p>　　Air car is an important tool for existing Bridges. For girder bridge, high-altitude vehicles is one of a kind of effective detection tools, b

28、ut because of the high price is quite expensive, plus the cable-stayed Bridges have cables for high altitude operation, work up very convenient, in this case, we design a new inspection agencies bridge, cable-stayed brid

29、ge for daily inspection and maintenance. This paper mainly through the analysis of the cable-stayed bridge structure, the electrical design</p><p>　　Keywords: Cable-stayed bridge； Maintenance platform； Elect

30、rical design</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 國(guó)內(nèi)外斜拉橋的發(fā)展與檢修</p><p>　　1.1.1斜拉橋概述</p><p>　　斜拉橋又稱斜張橋，如下圖1.1，是將主梁用許多拉索直接拉在橋塔上的一種橋梁，是由承壓的塔、受拉的索和承彎的梁體組合起來的一種結(jié)構(gòu)體

31、系。</p><p>　　斜拉橋是我國(guó)大跨徑橋梁最流行的橋型之一。目前為止建成或正在施工的斜拉橋共有30余座，僅次于德國(guó)、日本，而居世界第三位，而大跨徑混凝土斜拉橋的數(shù)量已居世界第一。</p><p>　　世界上建成的著名斜拉橋有：蘇通長(zhǎng)江大橋（主跨1088m），法國(guó)諾曼底斜拉橋（主跨856米），南京長(zhǎng)江二橋南汊橋鋼箱梁斜拉橋（主跨628米），以及1999年日本建成的世界最大跨度的多多羅大

32、橋（主跨890米）。 我國(guó)至今已建成各種類型的斜拉橋100多座，其中有50余座跨徑大于200米。20世紀(jì)80年代末，我國(guó)在總結(jié)加拿大安那西斯橋的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，1991年建成了上海南浦大橋（主跨為423米的結(jié)合梁斜拉橋），開創(chuàng)了我國(guó)修建400米以上大跨度斜拉橋的先河。我國(guó)已成為擁有斜拉橋最多的國(guó)家，在世界10大著名斜拉橋排名榜上，中國(guó)有8座，尤其是蘇通長(zhǎng)江大橋主跨1088m，為世界斜拉橋第一跨。</p><p>&l

33、t;b>　　圖1.1 斜拉橋</b></p><p>　　1.1.2國(guó)內(nèi)外斜拉橋的檢修</p><p>　　由于斜拉橋可以建筑高度低，減輕了結(jié)構(gòu)重量，節(jié)省了材料等優(yōu)勢(shì)，在全球橋梁建設(shè)得到廣泛認(rèn)可。目前，全球修建的斜拉橋越來越多，由于斜拉橋的安全性主要取決兩個(gè)原因，第一是于斜纜的強(qiáng)度,但迄今為止,要檢查斜纜有無缺陷,唯一的辦法只能是站在橋面上或爬到塔柱上,用望遠(yuǎn)鏡觀察斜纜

34、的表面變化,至于斜纜接合部位密封好壞,涂層是否剝落,鋼絳有無斷裂等情況,根本無法準(zhǔn)確判斷。第二就是斜拉橋梁體的安全性，檢修人員站在梁體的上面，可以對(duì)橋梁上面進(jìn)行檢測(cè)，但是梁體的反面就不行了，只能借助與外物。高空車是現(xiàn)有檢測(cè)橋梁的重要工具。對(duì)于梁橋，高空車是一種有效的檢測(cè)工具之一，如圖1.2，但是由于高空車的價(jià)格比較昂貴，再加上斜拉橋有斜拉索對(duì)于高空車作業(yè)有阻攔，工作起來極其不方便，在這個(gè)情況下，我們?cè)O(shè)計(jì)新的檢橋機(jī)構(gòu)，用于斜拉橋日常的檢測(cè)

35、和維修。</p><p><b>　　圖1.2 高空車</b></p><p>　　1.2 檢橋機(jī)設(shè)計(jì)概況</p><p>　　1.2.1檢橋機(jī)主要技術(shù)要求</p><p><b>　　軌距：38m</b></p><p><b>　　跨度：40m</b&g

36、t;</p><p><b>　　高度：6m</b></p><p><b>　　集中載荷：1t</b></p><p>　　運(yùn)行速度：15m/min</p><p>　　1.2.2檢橋機(jī)結(jié)構(gòu)</p><p>　　檢橋機(jī)主要為主梁、2個(gè)門腿、欄桿、爬梯等組成。</p&g

37、t;<p>　　主梁跨度約40m，采用桁架結(jié)構(gòu)，截面形狀和尺寸如圖1.3。上部采用2根25b槽鋼、下部采用22a工字鋼，輔以斜撐、橫撐等組成。</p><p>　　圖1.3 劍橋機(jī)主梁與門腿的截圖</p><p>　　初步分析計(jì)算，滿足強(qiáng)度和剛度的要求，穩(wěn)定性由斜撐、橫撐等構(gòu)件的尺寸和布置保證，具體可待下一步進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算和分析。</p><p>　　1

38、.2.3結(jié)構(gòu)重量估計(jì)</p><p>　?。?）檢橋機(jī)主梁三根主材的重量約為100kg/m，斜撐、橫撐估計(jì)為它的一半為50kg/m，欄桿估計(jì)為20kg/m，平鋪2mm厚鋼板為18.84kg/m，初步估計(jì)主梁結(jié)構(gòu)自重200kg/m，40m長(zhǎng)，總重8t。</p><p>　　（2）門腿結(jié)構(gòu)自重估計(jì)100kg/m，6m長(zhǎng)，重600 kg，2個(gè)門腿總重1.2t。</p><p&

39、gt;　?。?） 其它，如爬梯、檢修平臺(tái)等1t。</p><p>　　合計(jì)結(jié)構(gòu)總重約10-11t。</p><p>　　1.2.4運(yùn)行機(jī)構(gòu)初步計(jì)算</p><p>　　運(yùn)行機(jī)構(gòu)根據(jù)運(yùn)行速度15m/min，考慮摩擦阻力、坡度和風(fēng)載荷等初步估計(jì)驅(qū)動(dòng)靜功率為2kW，初步選擇電機(jī)2臺(tái)各1 kW、1500rpm。</p><p>　　根據(jù)輪壓選擇小車車

40、輪直徑250mm，共4個(gè)。運(yùn)行機(jī)構(gòu)分2檔速度運(yùn)行，15m/min用于行走，5m/min用于對(duì)橋梁的檢修。</p><p>　　2條軌道可以采用鐵路鋼軌P11（每米11kg鐵軌，或者其它輕軌、甚至用工字鋼等型材），施工時(shí)需調(diào)平和壓緊，因此需要軌道壓板和軌道支架等結(jié)構(gòu)件。運(yùn)行機(jī)構(gòu)宜采用電機(jī)、齒輪箱、制動(dòng)器三件組合在一起的“三合一”產(chǎn)品，有現(xiàn)成廠家制造。運(yùn)行機(jī)構(gòu)的4個(gè)車輪有2個(gè)是從動(dòng)輪，可以安裝手動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以借用現(xiàn)

41、有的手動(dòng)單梁起重機(jī)的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，有現(xiàn)成廠家制造。</p><p><b>　　1.3 小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了斜拉橋在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展與檢修情況。</p><p>　　斜拉橋是我國(guó)大跨徑橋梁最流行的橋型之一。目前為止建成或正在施工的斜拉橋共有30余座，僅次于德國(guó)、日本，而居世界第三位，而大跨徑混凝土斜拉橋的數(shù)量已居世界第一

42、。</p><p>　　目前，全球修建的斜拉橋越來越多，由于斜拉橋的安全性主要取決兩個(gè)原因，第一是于斜纜的強(qiáng)度,第二就是斜拉橋梁體的安全性，檢修人員站在梁體的上面，可以對(duì)橋梁上面進(jìn)行檢測(cè)，但是梁體的反面就不行了，只能借助與外物。在這個(gè)情況下，我們?cè)O(shè)計(jì)新的檢橋機(jī)構(gòu)，用于斜拉橋日常的檢測(cè)和維修。</p><p>　　第二章 橋梁檢測(cè)機(jī)構(gòu)電氣的設(shè)計(jì)</p><p>　　2

43、.1 電氣設(shè)計(jì)要求</p><p>　　（1）運(yùn)行機(jī)構(gòu)分2檔速度運(yùn)行，15m/min用于行走，5m/min用于對(duì)橋梁的檢修。</p><p>　　（2）發(fā)電機(jī)和電氣控制柜可以安置在一個(gè)平臺(tái)上，需要時(shí)運(yùn)送過來固定好，投入使用，以避免被偷盜。</p><p>　?。?）采用有線遙控，控制器可以掛在脖子上隨人移動(dòng)，以方便操作，不用時(shí)可以摘下來帶走。</p>

44、<p>　　2.2 檢橋機(jī)工作分析</p><p>　　本論文主要負(fù)責(zé)檢橋機(jī)構(gòu)的電氣設(shè)計(jì)，該運(yùn)行機(jī)構(gòu)分為2檔速度運(yùn)行，一檔用于行走，速度的大小是15m/min ，另一擋用于對(duì)橋梁的檢修，速度的大小是5m/min。</p><p>　　工作人員站在平臺(tái)上，通過手動(dòng)的遙控器，對(duì)橋梁機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行操作，其主要功能包括啟動(dòng)，停止，急停，復(fù)位，速度一檔，速度二檔，前進(jìn)和后退。工作人員可

45、根據(jù)工作的需要，通過遙控機(jī)對(duì)檢橋機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制，達(dá)到工作目標(biāo)。</p><p>　　檢橋機(jī)構(gòu)電氣的設(shè)計(jì)，核心是對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。主要包括三小點(diǎn)，第一點(diǎn)是運(yùn)行狀態(tài)的控制?？紤]到結(jié)構(gòu)運(yùn)行性能，決定左右兩邊都安裝電機(jī)，通過PLC加上變頻器，對(duì)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)檢橋機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)，停止，急停，復(fù)位，速度一檔，速度二檔，前進(jìn)和后退功能，運(yùn)行機(jī)構(gòu)分2檔速度運(yùn)行，15m/min用于行走，5m/min用于對(duì)橋梁的檢修。采

46、用有線遙控，控制器可以掛在脖子上隨人移動(dòng)，以方便操作，不用時(shí)可以摘下來帶走。第二點(diǎn)是兩個(gè)電機(jī)實(shí)現(xiàn)同步控制，加上光電旋轉(zhuǎn)編碼器，對(duì)速度進(jìn)行閉環(huán)反饋，從而達(dá)到對(duì)兩個(gè)電機(jī)進(jìn)行同步控制。第三點(diǎn)，對(duì)PLC，變頻器，編碼器的型號(hào)進(jìn)行確定，同時(shí)需要了解各元件的大小，便于安裝在電氣柜里面，發(fā)電機(jī)和電氣控制柜可以安置在一個(gè)平臺(tái)上，需要時(shí)運(yùn)送過來固定好，投入使用，以避免被偷盜。</p><p>　　2.3 檢橋機(jī)電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容<

47、/p><p>　　電機(jī)的選擇，運(yùn)行機(jī)構(gòu)根據(jù)運(yùn)行速度15m/min，考慮摩擦阻力、坡度和風(fēng)載荷等初步估計(jì)驅(qū)動(dòng)靜功率為2kW，初步選擇電機(jī)2臺(tái)各1 kW、1500rpm。</p><p>　　變頻器的選擇，通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。變頻器是在保證電機(jī)原有性能的情況下，通過改變電機(jī)的供電頻率和電壓的方式，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)的現(xiàn)代電力電子設(shè)備&

48、lt;/p><p>　　PLC的選擇，完成系統(tǒng)邏輯控制部分控制電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等控制信號(hào)進(jìn)入 PLC，PLC經(jīng)處理后，向變頻器發(fā)出起停、調(diào)速等信號(hào)，使電動(dòng)機(jī)工作，是系統(tǒng)的核心。</p><p>　　光電編碼器的選擇，兩個(gè)電機(jī)實(shí)現(xiàn)同步控制，加上光電旋轉(zhuǎn)編碼器，對(duì)速度進(jìn)行閉環(huán)反饋，從而達(dá)到對(duì)兩個(gè)電機(jī)進(jìn)行同步控制。</p><p>　　檢橋機(jī)構(gòu)的電氣設(shè)計(jì)，核心是對(duì)電機(jī)進(jìn)

49、行控制，主要包括對(duì)原理圖的設(shè)計(jì)，安裝圖的設(shè)計(jì)，接線圖的設(shè)計(jì)，程序梯形圖的編寫。在此基礎(chǔ)上，要對(duì)電子元件進(jìn)行選擇，通過元器件的大小，安裝在電氣柜里面。</p><p>　　2.4方案擬定與分析</p><p><b>　?。?）主動(dòng)輪個(gè)數(shù)</b></p><p>　　方案一，檢橋機(jī)構(gòu)有4個(gè)輪子，1個(gè)是主動(dòng)輪，3個(gè)是從動(dòng)輪。主動(dòng)輪通過電機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)，

50、從而帶動(dòng)整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行，達(dá)到實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)，停止，急停，復(fù)位，速度一檔，速度二檔，前進(jìn)和后退等功能。</p><p>　　方案二，檢橋機(jī)構(gòu)有4個(gè)輪子，2個(gè)是主動(dòng)輪，2個(gè)是從動(dòng)輪。每個(gè)主動(dòng)輪分別有一個(gè)電機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)，從而帶動(dòng)整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行，達(dá)到實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)，停止，急停，復(fù)位，速度一檔，速度二檔，前進(jìn)和后退等功能。</p><p>　　方案一具有簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，在對(duì)其電機(jī)進(jìn)行控制的時(shí)候，只需要通過信號(hào)輸入PL

51、C，PLC處理后對(duì)變頻器發(fā)出起停、調(diào)速等信號(hào)，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，但是方案一只有一個(gè)電機(jī)在拖動(dòng)機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)兩邊所受到的力及其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將會(huì)不同，機(jī)構(gòu)兩邊不能同步前進(jìn)，會(huì)出現(xiàn)檢橋機(jī)構(gòu)一邊前一邊后的現(xiàn)象。如果采取方案二，通過編碼器，可以實(shí)現(xiàn)速度的閉環(huán)控制，對(duì)電機(jī)的控制就能更精確，這樣的話，就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電機(jī)的同步控制，如此機(jī)構(gòu)兩邊就能平穩(wěn)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)。所以對(duì)于電機(jī)的選擇，決定采取方案二，也就是采用兩個(gè)電機(jī)，分別在機(jī)構(gòu)的兩邊進(jìn)行拖

52、動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。</p><p><b>　　（2）變頻器個(gè)數(shù)</b></p><p>　　方案一，檢橋機(jī)有兩個(gè)主動(dòng)輪，每一個(gè)主動(dòng)輪分別配一個(gè)變頻器。PLC向兩個(gè)變頻器發(fā)布指令，通過變頻器控制電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　　方案二，只用一個(gè)變頻器，兩個(gè)電機(jī)并聯(lián)在變頻器的接線端，PLC向變頻器發(fā)布指令，通過變頻器控制電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。&

53、lt;/p><p>　　兩個(gè)方案都能達(dá)到目標(biāo)，但是方案二比方案一更節(jié)約成本，但是在選擇變頻器時(shí)，應(yīng)該注意變頻器的功率要比兩個(gè)電機(jī)的功率和還要大，最好是一個(gè)電機(jī)功率的2.5倍。</p><p>　　（3）遙控器的通信方式的選擇</p><p>　　方案一，采用紅外通信，紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體，即通信信道。發(fā)送端采用脈時(shí)調(diào)制（PPM）方

54、式，將二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)調(diào)制成某一頻率的脈沖序列，并驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管以光脈沖的形式發(fā)送出去；接收端將接收到的光脈轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)后輸出。</p><p>　　方案二，有線通信，遙控器與PLC實(shí)現(xiàn)有線通信，遙控器上的信號(hào)通過電線進(jìn)入PLC，PLC處理后再對(duì)變頻器發(fā)出信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的控制。</p><p>　　考慮到成本及其技術(shù)原因，

55、認(rèn)為遙控器采用有線控制比較合理，遙控器可以掛在脖子上隨人移動(dòng)，以方便操作，不用時(shí)可以摘下來帶走。</p><p>　　2.5 主電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　檢橋機(jī)電氣設(shè)計(jì)的核心，主要是可編程控制器，變頻器，編碼器還有電機(jī)。通過開關(guān)按鈕，把信號(hào)輸入可編程控制器，信號(hào)經(jīng)過可編程控制器的CPU進(jìn)行處理，根據(jù)程序，給出相應(yīng)的輸出信號(hào)，輸出信號(hào)輸送到變頻器的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、高速或低速端，從而達(dá)到控制

56、電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向還有旋轉(zhuǎn)速度，再經(jīng)過機(jī)械結(jié)構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)檢橋機(jī)的前進(jìn)或者后退。如圖2.1所示：</p><p><b>　　圖2.1 主電路圖</b></p><p>　　1、斷路器，QF,作為主電路的總開關(guān)，能夠關(guān)合、承載和開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)承載和開斷異?；芈窏l件（包括短路條件）下的電流的開關(guān)裝置。當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過載或者短路及欠壓等故障時(shí)

57、能自動(dòng)切斷電路，其功能相當(dāng)于熔斷器式開關(guān)與過欠熱繼電器等的組合。</p><p>　　2、電源變壓器，把220V的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)?4V的直流電，DC24V介入可編程控制器的24V和com端子中。FX系列PLC基本單元自帶DC24V電源,FX系列的輸入信號(hào)一般采用DC24V,給可編程控制器的輸出端子上的指示燈、蜂鳴器還有交流接觸器提供電源，雖然可編程控制器有電源可以提供，但是考慮到功耗問題，需要提供DC24V電源。&

58、lt;/p><p>　　3、交流接觸器KM0，為了實(shí)現(xiàn)停止這個(gè)功能，檢橋機(jī)在檢測(cè)到橋梁有問題的地方，可以按停止按鈕，讓檢橋機(jī)停止下來，方便工作人員進(jìn)行檢修。停止按鈕是一個(gè)常閉開關(guān)，一旦斷路器一得電，停止按鈕就得電，根據(jù)程序運(yùn)行，對(duì)于的輸出線圈就得電，這樣在主電路上的交流接觸器就會(huì)閉合，如果按下停止按鈕，輸入就沒信號(hào)，對(duì)于的輸出線圈也就不得電，主電路上的交流接觸器也就斷開。換句話說，在斷路器一得電的情況下，交流接觸器就

59、閉合。停止按鈕按下時(shí)，交流接觸器斷開，達(dá)到停止功能。</p><p>　　4、急停功能，考慮到電路不斷斷電，對(duì)可編程控制器還有變頻器性能影響，主要是靠程序來實(shí)現(xiàn)，急停按鈕是常閉開關(guān)按鈕，當(dāng)急停按鈕按下時(shí)，通過程序，然所有輸入還有輸出全部置位，從而達(dá)到急停功能目的。</p><p>　　2.6 元件表與電器柜布置</p><p>　　檢橋機(jī)電氣設(shè)計(jì)元件表，如表2.1所

60、示</p><p><b>　　表2.1 元件表</b></p><p>　　檢橋機(jī)電氣設(shè)計(jì)電氣安裝圖，如圖2.2所示</p><p>　　圖2.2 電氣安裝圖</p><p><b>　　2.7 小結(jié)</b></p><p>　　本章主要是介紹檢橋機(jī)的電氣設(shè)計(jì)。根據(jù)機(jī)構(gòu)的

61、電氣設(shè)計(jì)要求，對(duì)檢橋機(jī)進(jìn)行工作分析，明確機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)的核心，確定機(jī)構(gòu)的研究方向，擬定方案進(jìn)行選擇，最終設(shè)計(jì)出電氣的原理圖，再更加元器件表格，設(shè)計(jì)出電氣安裝圖。</p><p>　　電氣原理圖的核心是可編程控制器，變頻器，編碼器還有電機(jī)。通過開關(guān)按鈕，把信號(hào)輸入可編程控制器，信號(hào)經(jīng)過可編程控制器的CPU進(jìn)行處理，根據(jù)程序，給出相應(yīng)的輸出信號(hào)，輸出信號(hào)輸送到變頻器的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、高速或低速端，從而達(dá)到控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向還

62、有旋轉(zhuǎn)速度，再經(jīng)過機(jī)械結(jié)構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)檢橋機(jī)的前進(jìn)或者后退。</p><p>　　第三章 可編程控制器</p><p>　　3.1可編程控制器概述</p><p>　　可編程程序控制器(Programmable Controller)是以微處理器為核心，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器

63、，能夠執(zhí)行邏輯控制、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作功能，并通過開關(guān)量、模擬量的輸入和輸出完成各種機(jī)械或生產(chǎn)過程的控制。它具有豐富的輸入、輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要選配，軟件則需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。因?yàn)樵缙诘目删幊绦蚩刂破髟诠δ苌现荒苓M(jìn)行邏輯控制，因此也稱為PLC(programmable Logic controller)，即是可編程邏輯控制器。隨著計(jì)算機(jī)計(jì)數(shù)的發(fā)展，開始采用微處理器(Micropro

64、cessor)作為可編程序控制器的中央處理單元，從而擴(kuò)大了可編程序控制器的功能，現(xiàn)在的可編程序控制器不僅可以進(jìn)行邏輯控制，也可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。PLC自問世以來，經(jīng)過20年的發(fā)展，己經(jīng)成為最受歡迎的工業(yè)控制類產(chǎn)品。它之所以高速發(fā)展，除了工業(yè)自動(dòng)化的客觀需求外，還有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它較好的解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問題。</p><p>　　3.2 PLC的組成及各部分作用<

65、;/p><p>　　PLC的硬件系統(tǒng)由基本單元、I／0擴(kuò)展單元及外部設(shè)備組成。</p><p>　　1．微處理器(CPU)</p><p>　　中央處理單元(CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng)可編程邏輯控制器投

66、入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。</p><p>　　為了進(jìn)一步提高可編程邏輯控制器的可靠性，近年來對(duì)大型可編程

67、邏輯控制器還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。</p><p><b>　　2．存儲(chǔ)器</b></p><p>　　PLC配有兩種存儲(chǔ)器：系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)程序，用戶存儲(chǔ)器用來存放用戶編制的控制程序。CMOS RAM是一種可以進(jìn)行讀寫操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器，存放在其中的用戶程方便

68、地進(jìn)行修改，它是一種高密度、低功耗、價(jià)格便宜的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，可電池作為備用電源，一旦失電，即可用鋰電池供電，以保持RAM中的內(nèi)容。電池的使用壽命一般為5～10年，若經(jīng)常帶負(fù)載可維持2"-5年左右。EPROM、EEPROM都是只讀存儲(chǔ)器，常用來存放系統(tǒng)程序和需要長(zhǎng)久保存的用戶程序。EPROM稱為可擦除的可編程序只讀存儲(chǔ)器，在紫外線連續(xù)照射20min后，就可將EPROM中的內(nèi)容消除，加高電平(12．5V或24V)，可把程序?qū)懭氲紼

69、PRoM中。EEPROM稱作電可擦除的可編程序只讀存儲(chǔ)器，除可用紫外線擦除外，還可用電擦除，是近年來廣泛使用的一種只讀存儲(chǔ)器，它不需要專用寫入器而只需用編程器就能方便地對(duì)所存儲(chǔ)的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)“在線修改”，所寫入的數(shù)據(jù)內(nèi)容能在徹底斷電的情況下保持不變。</p><p>　　3．輸入腧出(I/O)部件</p><p>　　輸入部件和輸出部件也稱為輸入/輸出單元或輸入/輸出模塊。實(shí)際生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的

70、輸入信號(hào)多種多樣，信號(hào)電平各不相同，而PLC所能處理的信號(hào)只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，因此必須通過輸入模塊將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)。同樣，外部執(zhí)行元件如電磁閥、接觸器、繼電器等所需的控制信號(hào)電平也千差萬別，亦必須通過輸出模塊將CPU輸出的標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成這些執(zhí)行元件所能接收的控制信號(hào)。所以，輸入/輸出模塊實(shí)際上是CPU與現(xiàn)場(chǎng)輸入輸出設(shè)備之間的連接部件，起著PLC與被控對(duì)象間傳遞輸入輸出信息的作用。為提高抗干擾能力，一般的

71、輸入/輸出模塊都有光電隔離裝置。在數(shù)字量I/O模塊中廣泛采用由發(fā)光二極管和光電三極管組成的光電耦合器，在模擬量I/O模塊中通常采用隔離放大器。來自工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)經(jīng)輸入模塊進(jìn)入PLC。這些信號(hào)有的是數(shù)字量，有的是模擬量；有的是直流信號(hào)，有的是交流信號(hào)。使用時(shí)要根據(jù)輸入信號(hào)的類型選擇合適的輸入模塊。由PLC產(chǎn)生的輸出控制信號(hào)經(jīng)過輸出模塊去驅(qū)動(dòng)負(fù)載，如電動(dòng)機(jī)的起停和正反轉(zhuǎn)、閥門的開閉、設(shè)備的移動(dòng)、升降等。和輸入模塊相同，與輸出模塊相接

72、的負(fù)載所需的控制信號(hào)有的是數(shù)字量，有的是模擬</p><p><b>　　4．電源部件</b></p><p>　　可編程邏輯控制器的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。PLC的電源部件有很好的穩(wěn)壓措施，因此對(duì)外部電源的穩(wěn)定性要求不高，一般允許外部電源電壓的

73、額定值在+lO％～一15％的范圍內(nèi)波動(dòng)。PLC配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源的電源模塊，用來將外部供電電源轉(zhuǎn)換成供PLC部的CPU、存儲(chǔ)器和I／O接口等電路工作所需的直流電源。小型PLC的電源往往和CPU單元合為一體，大中型PLC都有專用電源部件。有些PLC的電源部件還能向外提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于對(duì)外部傳感器供電，避免由于外部電源污染或不合格電源引起的故障。為防止在外部電源發(fā)生故障的情況下，PLC內(nèi)部程序和數(shù)據(jù)等重要信息的丟失，PLC還帶有鋰

74、電池作為后備電源。</p><p><b>　　5．編程器</b></p><p>　　編程器是PLC的最重要的外圍設(shè)備，也是PLC不可缺少的一部分。它不僅可以寫入用戶程序，還可以對(duì)用戶程序進(jìn)行檢查、修改和調(diào)試，以及在線監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。它通過接口與CPU聯(lián)系，完成人機(jī)對(duì)話。編程器一般分為簡(jiǎn)易編程器和圖形編程器兩類。簡(jiǎn)易編程器功能較少，一般只能用語句表形式進(jìn)行編程

75、，通常需要連機(jī)工作。簡(jiǎn)易編程器使用時(shí)直接與PLC的專用插座相連接，由PLC提供電源。它體積小，重量輕，便于攜帶，適合小型PLC使用。圖形編程器既可以用指令語句進(jìn)行編程，又可以用梯形圖編程；既可連機(jī)編程又可脫機(jī)編程，操作方便，功能強(qiáng)，有液晶顯示的便攜式和陰極射線式兩種。圖形編程器還可與打印機(jī)、繪圖儀等設(shè)備連接，但價(jià)格相對(duì)較高。通常大中型PLC多采用圖形編程器。目前，很多PLC都可利用微型計(jì)算機(jī)作為編程工具，只要配上相應(yīng)的硬件接口和軟件包，

76、就可以用包括梯形圖在內(nèi)的多種編程語言進(jìn)行編程。</p><p><b>　　6．其他外部設(shè)備</b></p><p><b>　　(1)外部存儲(chǔ)器</b></p><p>　　外部存儲(chǔ)器是指磁帶或磁盤，工作時(shí)可將用戶程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在盒式錄音機(jī)的磁帶上或磁盤驅(qū)動(dòng)器的磁盤中，作為程序備份。當(dāng)PLC內(nèi)存中的程序被破壞或丟失時(shí)，可

77、將外存中的程序重新裝入。</p><p><b>　　(2)打印機(jī)</b></p><p>　　打印機(jī)用來打印帶注釋的梯形圖程序或指令語句表程序以及打印各種報(bào)表等。在系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行過程中，打印機(jī)用來提供運(yùn)行過程中發(fā)生事件的硬記錄，如記錄PLC系統(tǒng)運(yùn)行過程中故障報(bào)警的時(shí)間等。這對(duì)于事故分析和系統(tǒng)改進(jìn)是非常有價(jià)值的。</p><p>　　(3)EP

78、ROM寫入器</p><p>　　EPROM寫入器用于將用戶程序?qū)懭隕PROM中。同一PLC系統(tǒng)的各種不同應(yīng)用場(chǎng)合的用戶程序可分別寫入不同的EPROM中去，當(dāng)系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合發(fā)生改變時(shí)，只需更換相應(yīng)的EPI的M芯片即可。</p><p><b>　　7．I/O擴(kuò)展單元</b></p><p>　　I/O擴(kuò)展單元用來擴(kuò)展輸入、輸出點(diǎn)數(shù)。當(dāng)用戶所需的

79、輸入、輸出點(diǎn)數(shù)超過PLC基本單元的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)時(shí)，就需要加上I/O。展單元來擴(kuò)展，以適應(yīng)控制系統(tǒng)的要求。</p><p>　　3.3 PLC的工作原理</p><p>　　PLC靠執(zhí)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制要求。在存儲(chǔ)器中設(shè)置輸入映像寄存器區(qū)和輸出映像寄存器區(qū)，分別存放執(zhí)行程序之前的各輸入狀態(tài)和執(zhí)行過程中各結(jié)果的狀態(tài)。PLC對(duì)用戶程序的執(zhí)行是以循環(huán)掃描方式進(jìn)行的。掃描從第0號(hào)存儲(chǔ)地址所存放的

80、第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按存儲(chǔ)地址號(hào)遞增的方向順序逐條掃描用戶程序，也就是順序執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束，即完成一個(gè)掃描周期，然后再?gòu)念^開始執(zhí)行用戶程序，并周而復(fù)始地重復(fù)。由于CPU的運(yùn)算處理速度很高，使得從外觀上看，用戶程序似乎是同時(shí)執(zhí)行的。PLC的掃描工作方式同傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)明顯不同。繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式；在執(zhí)行過程中，如果一個(gè)繼電器的線圈通電，那么該繼電器的所有常開和常閉觸點(diǎn)，無論處在控

81、制線路的什么位置，都會(huì)立即動(dòng)作：其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)打開。而PLC采用循環(huán)掃描控制程序的工作方式；在PLC的工作過程中，如果某個(gè)軟繼電器的線圈接通，該線圈的所有常開和常閉接點(diǎn)，并不一定都會(huì)立即動(dòng)作，只有CPU掃描到該接點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作：其常開接點(diǎn)閉合，常閉接點(diǎn)打開。</p><p><b>　　一、掃描工作過程</b></p><p>　　當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行后

82、，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。</p><p><b>　　1、輸入采樣階段</b></p><p>　　在輸入采樣階段，PLC以掃描方式按順序?qū)⑺休斎攵说妮斎胄盘?hào)狀態(tài)(“O”或</p><p

83、>　　“l(fā)”，表現(xiàn)在接線端上是否承受外加電壓)讀入輸入映像寄存器區(qū)。這個(gè)過程稱為對(duì)輸入信號(hào)的采樣，或稱輸入刷新，接著轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。在輸入采樣階段結(jié)束后，即使輸入信號(hào)狀態(tài)發(fā)生改變，輸入映像寄存器區(qū)中的狀態(tài)也不會(huì)發(fā)生改變。</p><p><b>　　2、程序執(zhí)行階段</b></p><p>　　在程序執(zhí)行階段，PLC對(duì)程序按順序進(jìn)行掃描，又稱程序處理階段。如果

84、程序用梯形圖表示，則總是按先上后下、先左后右的順序?qū)τ山狱c(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新輸出映像寄存器區(qū)或系統(tǒng)RAM區(qū)對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)。在程序執(zhí)行階段，只有輸入映像寄存器區(qū)存放的輸入采樣值不會(huì)發(fā)生改變，其他各種元素在輸出映像寄存器區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能隨著程序的執(zhí)行隨時(shí)發(fā)生改變。值得注意的是，在程序的執(zhí)行過程中，排在上面的邏輯行被刷新后的邏輯線圈狀態(tài)或數(shù)據(jù)，會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些邏輯線圈的接

85、點(diǎn)或數(shù)據(jù)的邏輯行起作用，而排在下面的邏輯行，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，只有等到下一個(gè)掃描周期才可能會(huì)對(duì)排在上面的邏輯行起作用。其原因就是因?yàn)閽呙枋菑纳系较马樞蜻M(jìn)行的，前面執(zhí)行的結(jié)果可能被后面的程序所用到，從而影響后面程序的執(zhí)行結(jié)果；而后面掃描的結(jié)果卻不可能改變前面的掃描結(jié)果，只有到了下一個(gè)掃描周期再次掃描前面程序的時(shí)候才有可能起作用。如果程序中兩個(gè)操作相互用不到對(duì)方的操作結(jié)果，那么這兩個(gè)操作的程序在整個(gè)用戶程序中的相對(duì)位置是無關(guān)緊

86、要的。</p><p><b>　　3、輸出刷新階段</b></p><p>　　當(dāng)程序執(zhí)行后，進(jìn)入輸出刷新階段。此時(shí)，將輸出映像寄存器區(qū)中所有輸出繼電器的狀態(tài)轉(zhuǎn)存到輸出鎖存電路，再通過輸出端驅(qū)動(dòng)用戶輸出設(shè)備(負(fù)載)，這就是PLC的實(shí)際輸出。PLC的掃描過程可用圖“來表示。由此可以總結(jié)出如下PLC對(duì)輸處理規(guī)則。</p><p>　　(1)輸入映

87、像寄存器區(qū)中的數(shù)據(jù)，取決于輸入端子在本掃描周期輸入采樣階段所刷新的狀態(tài)。在程序執(zhí)行和輸出刷新階段，輸入映像寄存器區(qū)的內(nèi)容不會(huì)發(fā)生改變。</p><p>　　(2)輸出映像寄存器區(qū)中的數(shù)據(jù)由程序中輸出指令的執(zhí)行結(jié)果決定。在輸入采樣和輸出刷新階段，輸出映像寄存器區(qū)的數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生改變。</p><p>　　(3)輸出鎖存電路中的數(shù)據(jù)，由上一個(gè)掃描周期輸出刷新階段存入輸出鎖存電路中的數(shù)據(jù)來確定。在

88、輸入采樣和程序執(zhí)行階段，輸出鎖存電路的數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生改變。</p><p>　　(4)輸出端予直接與外部負(fù)載連接，輸出端子的狀態(tài)由輸出鎖存電路中的數(shù)據(jù)來確定。</p><p>　　(5)程序執(zhí)行中所需要的輸入、輸出狀態(tài)，由輸入映像寄存器區(qū)和輸出映像寄存器區(qū)中讀出。</p><p>　　3.4 三菱FX2N技術(shù)特點(diǎn)</p><p>　　三菱FXP

89、LC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相當(dāng)FX系列中最高檔次的超小程序裝置，除輸入出16～25點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于多個(gè)基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。</p><p><b>　　特點(diǎn)</b></p><p>　　-系統(tǒng)配置即固定又靈活；編程簡(jiǎn)單；</p><p>　　-備有可自

90、由選擇，豐富的品種；令人放心的高性能；高速運(yùn)算；</p><p>　　-使用于多種特殊用途；外部機(jī)器通訊簡(jiǎn)單化；共同的外部設(shè)備。</p><p>　　3.5 PLC的選用及端子接線圖</p><p>　　FX2N-48MR-001如圖3.1所示，是日本三菱公司的可編程控制器(PLC),繼電器輸出及輸入24點(diǎn),輸出24點(diǎn).FX2N是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型P

91、LC，內(nèi)置用戶存儲(chǔ)器8K步，可擴(kuò)展到16K步，最大可擴(kuò)展到256個(gè)I/O點(diǎn)，可有多種特殊功能擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)多種特殊控制功能（PID、高速計(jì)數(shù)、A/D、D/A、等）。有功能很強(qiáng)的數(shù)學(xué)指令集。通過通信擴(kuò)展板或特殊適配器可實(shí)現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接。</p><p><b>　　圖3.1 FX2n</b></p><p><b>　　優(yōu)點(diǎn)：</b></p

92、><p>　　--系統(tǒng)配置即固定又靈活；編程簡(jiǎn)單；</p><p>　　--備有可自由選擇，豐富的品種；</p><p>　　--令人放心的高性能；高速運(yùn)算；</p><p>　　--使用于多種特殊用途；</p><p>　　--外部機(jī)器通訊簡(jiǎn)單化；共同的外部設(shè)備</p><p><b>

93、　　端子接線圖 </b></p><p>　　FX2N-48MR-001的端子排，如圖3.2所示</p><p>　　圖3.2 FX2N-48MR-001的端子排</p><p>　　FX2N-48MR-001的端子接線圖，如圖3.3所示</p><p>　　圖3.3 FX2N-48MR-001的端子接線圖</p>

94、<p>　　輸入端X0~X5,作為編碼器A、B、Z的信號(hào)輸入</p><p>　　輸入端X16,作為變頻器異常的信號(hào)輸入，如果X16一得電的話，輸入端X12~X13與輸出端Y0和Y1(正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn))將置位，也就是Y0和Y1將沒有輸出，祈禱保護(hù)設(shè)備的作用。</p><p>　　輸入端X17~X22,做為行程開關(guān)的輸入端，行程開關(guān)起到保護(hù)檢橋機(jī)的作用，當(dāng)檢橋機(jī)走到斜拉橋的盡頭時(shí)，我們用

95、肉眼是無法確定的，考慮到工作控制需要還有人員安全的保護(hù)，在檢橋機(jī)的前后分別抖安裝行程開關(guān)，前后分別兩個(gè)，前后的兩個(gè)行程開關(guān)一左一右，起到雙重保護(hù)作用。</p><p>　　輸出端Y0~Y3，作為電機(jī)控制信號(hào)的輸出端，輸出端直接連接變頻器的端子，通過輸入端X12~X15信號(hào)的輸入，通過程序運(yùn)行，確定輸出端Y0~Y3信號(hào)的輸出，以達(dá)到控制電機(jī)運(yùn)行目的。在此，考慮到人員操作上可能會(huì)失誤，正反轉(zhuǎn)還有高速與低速都通過程序?qū)?/p>

96、現(xiàn)連鎖功能了。</p><p>　　輸出端Y4~Y6,作為設(shè)備運(yùn)行的指示燈，當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行的時(shí)候，只有指示綠燈亮，當(dāng)設(shè)備停止時(shí)，只有紅色指示燈亮，當(dāng)設(shè)備急停時(shí)，紅色指示燈還有蜂鳴器同時(shí)得電。</p><p>　　PLC的I/O分配，如表3.1所示</p><p>　　表3.1 I/O分配</p><p><b>　　3.6 小結(jié)&l

97、t;/b></p><p>　　本章是介紹了可編程控制器的工作原理，可編程控制器各個(gè)模塊的用途、性能及其電路接線方法。</p><p>　　可編程控制器起具有豐富的輸入、輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要選配，軟件則需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。隨著計(jì)算機(jī)計(jì)數(shù)的發(fā)展，開始采用微處理器(Microprocessor)作為可編程序控制器的中央處理單元，從而擴(kuò)大了可編程序控制

98、器的功能，現(xiàn)在的可編程序控制器不僅可以進(jìn)行邏輯控制，也可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。</p><p>　　可編程控制器的選型，考慮到性價(jià)比，最終確定選用三菱PLC，其型號(hào)是FX2n-48mr，明確了PLC的I/O的分布，設(shè)計(jì)出PLC端口的接線圖。</p><p><b>　　第四章 變頻器</b></p><p>　　變頻器是在保證電機(jī)原有性能的情況下

99、，通過改變電機(jī)的供電頻率和電壓的方式，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的現(xiàn)代電力電子設(shè)備。它根據(jù)電機(jī)的不同負(fù)載分別實(shí)現(xiàn)節(jié)能、提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、增加設(shè)備使用壽命并使設(shè)備小型化等用途，廣泛應(yīng)用在鋼鐵、輕工、化學(xué)、纖維、汽車、電機(jī)(機(jī)械)、機(jī)床、食品、造紙、水泥、礦業(yè)、煤氣、交通、裝卸搬運(yùn)、工廠建筑、農(nóng)業(yè)、生活服務(wù)、電力、試驗(yàn)研究、石油等領(lǐng)域。另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻

100、器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　4.1變頻器的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。變頻器靠?jī)?nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，變頻器的主電路給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，稱為主電路。如

101、圖4.1所示，為典型的變頻器主電路。</p><p>　　圖4.1 變頻器主電路</p><p>　　由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的交一直變換部分也稱為整流器，吸收在變流器和逆交器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的中間直流環(huán)節(jié)，以及將直流功率變換為交流功率的直一交變換部分(逆變器)。 如圖4.2所示：</p><p>　　圖4.2 變頻器主電路圖</p>&l

102、t;p><b>　　1、交一直變換部分</b></p><p>　　（1）、VDl"--'VD6組成三相整流橋，將交流變換為直流。</p><p>　　如三相線電壓為UL，則整流后的直流電壓UD為：UD=1．35UL</p><p>　?。?）、濾波電容器CF作用：</p><p>　　—濾除全波

103、整流后的電壓紋波；</p><p>　　—當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，使直流電壓保持平衡。</p><p>　　CF1和CF2是濾波電容。三相電源經(jīng)過VD1~VD6后產(chǎn)生脈動(dòng)的直流，通過CF1和CF2可以把脈動(dòng)的直流轉(zhuǎn)變成平緩的直流電源。因?yàn)樯舷轮绷髂妇€的電壓比較高，所以串聯(lián)了兩個(gè)CF，提高了電容的耐壓，因?yàn)殡娙葜挡煌赡軙?huì)導(dǎo)致電壓不均，所以使用了均壓電阻，因?yàn)镽1=R2,所以CF1和CF2兩端的電壓值

104、是相同的</p><p>　　（3）、限流電阻RL和開關(guān)SL</p><p>　　RL是緩沖電阻，剛接通電源的時(shí)候，晶閘管或SL是斷開的，電流從RL流過，起到限流作用，避免電流瞬時(shí)增加，電路接通一段時(shí)間后，SL或者晶閘管就導(dǎo)通。</p><p>　?。?）、HL是變頻器的電源指示燈。因?yàn)镃F1和CF2在電源關(guān)斷后會(huì)繼續(xù)放電，從安全上考慮，一定必須等指示燈滅掉之后，方

105、能去觸碰導(dǎo)線端子，防止觸電。</p><p><b>　　2、能耗電路部分</b></p><p>　　VB（大功率的晶體管）和RB（制動(dòng)電阻）構(gòu)成制動(dòng)環(huán)節(jié)。</p><p><b>　　RB（制動(dòng)電阻）</b></p><p>　　電機(jī)減速或者剎車產(chǎn)生的電流（因?yàn)殡姍C(jī)的繞組是感性負(fù)載），會(huì)通過續(xù)流

106、二極管在直流母線上產(chǎn)生電壓，若電壓足夠高，則容易燒毀整流管（VD1~VD6）或逆變管(V1~V6),為了克服這種情況，加入了VB和RB，在減速或停止時(shí)，觸發(fā)VB，讓電流消耗在RB中。若電機(jī)的容量很大，則要增加外帶制動(dòng)電阻，此時(shí)RB和RB1并聯(lián)，電阻減小，加速電能的消耗。 </p><p>　　另外一種方法就是把短路片P1斷開，加入直流電抗器，改善電路的功率因素。在不接直流電抗器的時(shí)候，一定要接上電路片，否

107、則，直流母線上產(chǎn)生的電能無法通過RB被消耗，因?yàn)槿菀谉龤孀兤鱅GBT（V1~V6大功率的電力晶體管）。</p><p><b>　　3、直一交變換部分</b></p><p>　　逆變器V1~V6.把直流電轉(zhuǎn)變成交流電</p><p>　　若V1 V2 V6和V3,V4,V2和V5 V4 V6以某個(gè)頻率讓其導(dǎo)通，則在電機(jī)內(nèi)部繞組產(chǎn)生一個(gè)交流電

108、源，促使電機(jī)工作。為了對(duì)V1~V6進(jìn)行保護(hù)，給逆變器分別并聯(lián)了一個(gè)續(xù)流二極管，讓電流經(jīng)過續(xù)流二極管把電能消耗在RB上。</p><p>　　4.2 變頻器的控制電路</p><p>　　給電動(dòng)機(jī)供電(電壓、頻率可調(diào))的主電路提供控制信號(hào)的回路，稱為控制電路。如圖4.3所示，控制電路由以下電路組成：頻率、電壓的運(yùn)算電路、豐電路的電壓、電流檢測(cè)電路，電動(dòng)機(jī)的速度檢測(cè)電路，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)

109、行放大的驅(qū)動(dòng)電路，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的保護(hù)電路。</p><p>　　在點(diǎn)劃線內(nèi)，無速度檢測(cè)電路，為開環(huán)控制。在控制電路增加了速度檢測(cè)電路，即增加速度指令，可以對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行控制更精確的閉環(huán)控制。</p><p>　　圖4.3 變頻器控制電路</p><p><b>　　1、運(yùn)算電路</b></p><p>　　

110、將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。</p><p>　　2、電壓、電流檢測(cè)電路與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。</p><p><b>　　3、驅(qū)動(dòng)電路</b></p><p>　　為驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路。它與控制電路隔離使豐電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。</p><p>

111、;　　4、I／0輸入輸出電路</p><p>　　為了變頻器更好人機(jī)交互，變頻器具有多種輸入信號(hào)的輸入(比如運(yùn)行、多段速度運(yùn)行等)信號(hào)，還有各種內(nèi)部參數(shù)的輸出(比如電流、頻率、保護(hù)動(dòng)作驅(qū)動(dòng)等)信號(hào)。</p><p><b>　　5速度檢測(cè)電路</b></p><p>　　以裝在異步電動(dòng)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器(TG、PLG等)的信號(hào)為速度信號(hào)，送入運(yùn)