江蘇自考機械設(shè)計與自動化畢業(yè)論文-cb7620型半自動車床的plc與變頻改造

1、<p>　　CB7620型半自動車床的PLC與變頻改造</p><p>　　機械制造與自動化（本科）</p><p>　　2015年9月 鄒競立</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　由于PLC和變頻器已成為電氣自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的裝置，所以本論文主要根據(jù)PLC和

2、變頻器的特點以及它在控制系統(tǒng)中的優(yōu)勢地位，提出利用PLC和變頻器對CB7620車床的電氣控制部分進(jìn)行改造和分析，最后利用PLC和變頻器實現(xiàn)車床控制電路的改造，使Cb7620車床控制線路大大簡化，克服了繼電器－接觸器控制系統(tǒng)觸點多、線路復(fù)雜、故障多、操作人員維修困難等缺點，使主軸電機獲得優(yōu)越可靠的調(diào)速性能，提高了設(shè)備操作的可靠性和安全性。同時本文也介紹了PLC和變頻器在控制過程中的優(yōu)劣勢及應(yīng)該注意的問題。所以在設(shè)計過程中，針對車床的控制要

3、求進(jìn)行分析，完成了PLC的選型、分配點、I/O接口圖的繪制、梯形圖的編譯、流程圖的繪制以及程序的編寫。本次CB7620卡盤多刀半自動車床改造后，使它的控制系統(tǒng)得到了簡化，工作效率、安全性和穩(wěn)定性都大大的提高，最終使其逐步實現(xiàn)自動化。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC，變頻器，CB7620卡盤多刀半自動車床</p><p><b>　　Abstract</b><

4、;/p><p>　　Because of PLC and inverter has become electrical automation control system of a widely used devices, so this thesis mainly based on PLC and inverter of characteristic and it's dominance in the co

5、ntrol system using PLC and inverter, put forward to CB7620 lathe of electrical control part fabricate and analysis, finally using PLC and inverter realize lathe control circuit of transform, make CB7620 lathe control cir

6、cuit greatly simplified, overcoming the relay - contactor controlling system contact</p><p>　　Keywords: PLC inverter CB7620 chuck many knives semi-automatic lathes.目錄</p><p>　　摘要..............

7、.....................................ⅠⅡ</p><p>　　目錄.................................................... Ⅲ</p><p>　　第1章 CB7620型卡盤多刀半自動車床簡介1</p><p>　　1.1 用途及特點1</p><p>

8、;　　1.2 主要技術(shù)參數(shù)1</p><p>　　1.3 機床的主要結(jié)構(gòu)及調(diào)整2</p><p>　　1.4 液壓系統(tǒng)的工作原理及滾壓元件4</p><p>　　1.4.1主要液壓元件及其用途4</p><p>　　1.4.2工作原理（圖一）5</p><p>　　1.5 電氣原理及電氣設(shè)備清單5&

9、lt;/p><p>　　1.6 機床的操作8</p><p>　　第2章 PLC簡介12</p><p>　　2.1 PLC的基本概念12</p><p>　　2.2 PLC的特點：12</p><p>　　2.2.1 可靠性高，抗干擾能力強12</p><p>　　2.3 P

10、LC的應(yīng)用領(lǐng)域13</p><p>　　2.4 PLC的國內(nèi)外狀況14</p><p>　　2.5 PLC未來展望16</p><p>　　2.6 PLC的基本結(jié)構(gòu)16</p><p>　　2.7 PLC的工作原理18</p><p>　　2.8 PLC內(nèi)部運作方式19</p>&l

11、t;p>　　2.9 FX2N系列基本指令系統(tǒng)20</p><p>　　2.9.1 FX2N系列PLC編程元件(由于篇幅有限，僅以改造車床夠用為重)20</p><p>　　2.10 三菱PLC基本指令介紹（由于篇幅有限，僅以改造車床夠用為重點）23</p><p>　　第3章、無級調(diào)速簡介25</p><p>　　3.1

12、 無級調(diào)速的類型：25</p><p>　　3.2 變頻器簡介28</p><p>　　3.3 變頻器的構(gòu)成與功能29</p><p>　　第4章 CB7620卡盤多刀半自動車床PLC改造33</p><p>　　4.1變頻器的應(yīng)用33</p><p>　　4.1.1變頻器選用原則33</p&g

13、t;<p>　　4.1.2、變頻器選型36</p><p>　　4.2 導(dǎo)線載流量的計算與截面積的選擇38</p><p>　　4.2.1 導(dǎo)線載流量的計算39</p><p>　　4.2.2根據(jù)發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面40</p><p>　　4.3 CB7620卡盤多刀半自動車床的PLC控制43</p>

14、;<p>　　4.4 主電路PLC改造系統(tǒng)圖46</p><p>　　4.5 I\O電氣接線圖48</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)51</b></p><p>　　第1章 CB7620型卡盤多刀半自動車床簡介</p><p>　　1.1 用途及特點</p><p>

15、　　本機床是采用液壓技術(shù)和電氣技術(shù)相結(jié)合實現(xiàn)半自動循環(huán)的多刀車床，最適合高效率，大批量，加工盤類，環(huán)類，短錐類，短軸類零件。也廣泛應(yīng)用在軸承，齒輪，閥門，鏈條，汽車，離合器，自行車，礦山等行業(yè)。</p><p>　　本機床操作簡單，調(diào)整容易，維修保養(yǎng)方便，適應(yīng)性強，不需要高級術(shù)工人。</p><p>　　本機床未帶卡具，刀臺，用戶可根據(jù)加工零件要求自行配制。</p><

16、p>　　1.2 主要技術(shù)參數(shù)</p><p><b>　　1 加工范圍</b></p><p>　　最大加工直徑…………………………………………………………………200</p><p>　　最大加工長度…………………………………………………………………100 </p><p>　　2 主軸轉(zhuǎn)速范圍（4級）…………

17、……………………………………180—710r/min</p><p>　　3 主軸孔徑…………………………………………………………………………50</p><p>　　4 主軸前端錐孔……………………………………………………………莫氏6號</p><p>　　5刀架數(shù)目……………………………………………………………………2部</p><p>

18、　　6 刀架最大行程…………………………………………………………………120</p><p>　　7 刀架讓刀行程……………………………………………………………………2</p><p>　　8 刀架回轉(zhuǎn)角度…………………………………………………………………任選</p><p>　　9 單刀架快進(jìn)速度……………………………………………………………8m/min</

19、p><p>　　10 工作進(jìn)給速度…………………………………………………………………無級</p><p>　　11 油泵壓力……………………………………………………………………6.3MPa</p><p>　　油泵流量…………………………………………………………………32L/min</p><p>　　12 液壓系統(tǒng)工作壓力……………………………

20、…………………………1.5~2MPa</p><p>　　13 長緊油缸工作行程………………………………………………………………22</p><p>　　14 長緊油缸工作壓力……………………………………………………1.2~1.4MPa</p><p>　　15 長緊油泵最大拉力………………………………………………………2290kg</p><p

21、>　　16 主電機功率…………………………………………………………………7.5KW</p><p>　　17 油泵電機功率………………………………………………………………22KW</p><p>　　18 機床重量………………………………………………………………約1800kg</p><p>　　19 外形尺寸（長*寬*高）……………………………………………1

22、800*1370*1360</p><p>　　1.3 機床的主要結(jié)構(gòu)及調(diào)整</p><p><b>　　1、床身</b></p><p>　　床身為一箱體鑄件，內(nèi)為油箱，即是支承部件，有是連接部件，共前后，左開有窗口，前窗口，前窗口裝液壓元件，左窗口裝油泵，后窗口用以維修液壓系統(tǒng)。</p><p><b>

23、　　2、主軸箱</b></p><p>　　主軸箱為一箱體鑄件，主電機通過四根B型三角皮帶將動力傳遞主油箱的第一根軸，經(jīng)過第二根軸傳遞給主軸，主軸箱內(nèi)為齒輪變速系統(tǒng)，可通過一個雙聯(lián)滑移齒輪，倆個固定齒輪，一對交換齒輪，實現(xiàn)四級轉(zhuǎn)速，變速時，通過操縱主軸箱正面的手柄及交換箱內(nèi)的交換齒輪，來實現(xiàn)。</p><p>　　主軸的前支承采用了一個3182124型雙列向心短圓柱滾子軸承，后

24、支承采用了一個圓錐滾子軸承和一個單向推力球軸承，前后軸承間隙借助于螺母的調(diào)整。</p><p><b>　　3、刀架結(jié)構(gòu)及調(diào)整</b></p><p>　　后刀架除底板結(jié)構(gòu)不同處，其余結(jié)構(gòu)相同，整體刀架由上滑板、下滑板下導(dǎo)軌及底板的組成，刀架油缸驅(qū)動下滑板完成切削運動，輔助油缸才驅(qū)動上滑板完成讓刀動作，下導(dǎo)軌可以在底板上搬角度，用以加工錐度零件。</p>

25、<p>　　輔助油缸后面裝有手輪，用來微動調(diào)節(jié)刀具，調(diào)節(jié)完后，用扳手鎖緊前方落套。</p><p>　　主油缸后端蓋上有一球頭圓桿，當(dāng)圓桿插入活塞桿的小塞桿時，即變?yōu)楣ぷ鬟M(jìn)給，操作者可根據(jù)具體需要，用扳手轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺桿，確定小活塞桿的位子，即可得到工選的要求距離，順時針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿，是工進(jìn)距離變短，反之變長，經(jīng)過一段較大時間的工作之后，如果上滑板與下滑板的接觸表面，下滑板與導(dǎo)軌的側(cè)表面出現(xiàn)間隙，可轉(zhuǎn)動調(diào)

26、節(jié)螺釘，調(diào)節(jié)塞鐵來消除，調(diào)整完后要固定賽鐵。</p><p>　　用扳手松開4個M16T型螺栓，可以調(diào)整刀架與主軸的徑向距離和軸向距離，調(diào)整到最佳距離后，要鎖緊4個T型螺栓，刀架與主軸的相對位置。</p><p><b>　　4、卡緊油缸</b></p><p>　　卡緊油缸有分油器和工作油缸組成，用4個螺栓與主軸后端法蘭盤相連接，分油器與液壓

27、管路相連接，分配液壓油進(jìn)入工作油缸的前腔和后腔，使工作缸的活塞做軸向位移，完成卡緊、松開動作。</p><p><b>　　液壓裝置</b></p><p>　　液壓元件集成組裝在一個液壓塊上，安設(shè)在床身內(nèi)。液壓用油一般采用20號機床液壓油，油箱要保持清潔，根據(jù)使用條件更換機油，一般8個月更換一次。</p><p><b>　　油泵裝

28、置</b></p><p>　　油泵與油泵電機安裝在同一泵座上，油泵的吸油口安裝有濾油器，濾油器應(yīng)每三個月清洗一次。</p><p>　　制動器及三角皮帶的調(diào)整</p><p>　　制動器安裝在主電動機底板上，通過壓力油推動活塞對電動機皮帶輪進(jìn)行制動剎車，閘皮與皮帶輪的距離可以調(diào)整，調(diào)整到最佳距離后，將M16六角扁螺母鎖緊。</p><

29、;p>　　主電機安裝在主軸箱的后下面，松開電機底板上的4個M16螺栓就可以調(diào)整三角皮帶的松緊度，調(diào)整完后將4個M16螺栓鎖緊。</p><p>　　1.4 液壓系統(tǒng)的工作原理及滾壓元件</p><p>　　1.4.1主要液壓元件及其用途</p><p>　　濾油器： 防止污物進(jìn)入液壓系統(tǒng)</p><p>　　葉片油泵：供給壓力油<

30、;/p><p>　　溢流閥：調(diào)定和保持液壓系統(tǒng)壓力的基本穩(wěn)定，維護液壓系統(tǒng)的安全。</p><p>　　減壓閥：減低液壓系統(tǒng)中某一部分的壓力，并使這一部分油壓比油泵所供的油壓穩(wěn)定。</p><p>　　電磁閥：變換油液流動方向，接通或關(guān)閉油路。</p><p>　　壓力表：顯示不同點的工作壓力。</p><p>　　壓力表

31、開關(guān)：為壓力表提供不同點的油壓并能關(guān)閉所有測量點。</p><p>　　單向調(diào)速閥：單方向控制并穩(wěn)定油量。</p><p>　　1.4.2工作原理（圖一） </p><p>　?。?）、刀架的液壓工作原理</p><p>　　啟動油泵后壓力油分別經(jīng)電磁閥YV1、YV2進(jìn)入刀架主油缸及輔助油缸的后腔，同時經(jīng)減壓閥進(jìn)入電磁閥YV3,再進(jìn)入卡緊油腔

32、，按動刀架啟動按鈕，電磁閥YV2得電，油路換向，通過球頭閥桿實現(xiàn)快慢速控制，旋轉(zhuǎn)單向調(diào)速閥即可得到工作進(jìn)給實現(xiàn)無級調(diào)速。</p><p>　　當(dāng)?shù)都芄ぷ鞯浇K點時，碰上單觸點開關(guān)，電磁閥YV2斷電，油路換向，實現(xiàn)刀架的讓刀和快速后退運動。</p><p>　?。?）卡緊和剎車油缸的液壓工作原理</p><p>　　通過電磁閥YV3的通斷，實現(xiàn)卡緊油缸松卡動作與制動動作

33、。</p><p>　　圖1、液壓控制系統(tǒng)圖</p><p>　　1.5 電氣原理及電氣設(shè)備清單</p><p>　　1、接通機床電源：插入鑰匙開鎖，逆時針旋轉(zhuǎn)控制柜手柄到通電位置，信號燈亮，表明機床接通電源。</p><p>　　油泵啟動與作業(yè)：按油泵啟動按鈕SB3，油泵即開始工作按總停按鈕SB1,油泵停止。</p><

34、;p>　　主軸點動：按油泵啟動按鈕SB3后，將旋鈕SA1交替扳至旋轉(zhuǎn)與斷開位置，即實現(xiàn)主軸點動。</p><p>　　刀架及刀具的調(diào)整：將旋鈕SA1扳至0位，旋鈕SA2或SA3扳至Ⅰ位，按動按鈕SB4，此時前刀架或后刀架快進(jìn)→工進(jìn)碰SQ1或 SQ2后暫停，按動按鈕SB2刀架復(fù)位。</p><p>　　卡緊與松開：將旋鈕SA4扳至工位時，卡具夾緊，扳至另一位置時，卡具松開。</p

35、><p>　　刀架快退：當(dāng)發(fā)生意外事故時或需要刀架快速退回原位，按動按鈕SB2，主軸停轉(zhuǎn)，刀架快退。 </p><p>　　對刀：扳動旋鈕SA5到工位，可實現(xiàn)任意前進(jìn)點動對刀，與此同時按快退按鈕可實現(xiàn)后退點動對刀。</p><p>　　工作：完成下列動作時，首先將旋鈕SA1扳至Ⅰ位。</p><p>　　（1）、前刀架單獨工作：將前刀架動作，選擇

36、旋鈕SA2搬至Ⅰ位置，刀架動作選擇旋鈕SA3搬至0位置。</p><p>　?。?）、后刀架單獨工作：將SA3搬至Ⅰ位置，SA2搬至0位置。</p><p>　?。?）、前后刀架同時工作：將SA2、SA3均搬至Ⅰ位置。</p><p>　?。?）、前后刀架順序工作：將SA2搬至Ⅰ位，SA3搬至Ⅱ位置。</p><p>　?。?）、后前刀架順序

37、工作：將SA3搬至Ⅰ位，SA2搬至Ⅱ位置。</p><p><b>　　注意事項：</b></p><p>　?。?）、機床檢修時應(yīng)先切斷電源（將控制柜手柄順時針轉(zhuǎn)到斷電位置）</p><p>　?。?）、接地螺釘必須與車間接地網(wǎng)可靠連接。</p><p>　?。?)、自動開關(guān)QF為短路，過載保護。</p>

38、<p>　?。?）、機床的電氣設(shè)備應(yīng)定期進(jìn)行大、中、小型維護。</p><p>　　電氣原理圖 (圖2)</p><p>　　1.6 機床的操作</p><p>　　在使用本機床前，必須了解操作手柄及各旋鈕的用途，以免損壞機床。操作機床時應(yīng)注意：（1）、主軸箱手柄只允許在停車時搬動。（2）、刀架各鎖緊螺栓有無松動，若有松動要及時用扳手鎖緊。</p

39、><p>　　1油泵啟動及調(diào)整油壓：</p><p>　　按下油泵啟動按鈕SB3,，油泵工作，根據(jù)工作需要轉(zhuǎn)動溢流閥手柄，使刀架系統(tǒng)工作壓力穩(wěn)定在1.5~20MPa。轉(zhuǎn)動減壓閥手柄，使卡緊油缸系統(tǒng)工作壓力在1.2~1.4MPa，測試壓力時，將壓力表開關(guān)手柄向里推進(jìn)后，將手柄箭頭轉(zhuǎn)動上方位置側(cè)到系統(tǒng)工作壓力；轉(zhuǎn)動到下方位置為卡緊油缸系統(tǒng)工作壓力。測試完成后將手柄向外拉出，使壓力表卸荷。</

40、p><p>　　2、前后刀架動作的選擇：</p><p><b>　　3、主軸動作選擇：</b></p><p>　　A、隨刀架同時工作：旋鈕SA1轉(zhuǎn)至Ⅱ。</p><p>　　B、主軸停止工作：旋鈕SA2轉(zhuǎn)至0。</p><p><b>　　C、點動：</b></p>

41、;<p>　　4、機床的工作啟動：</p><p>　　啟動油泵并調(diào)好油壓后，根據(jù)工藝要求，選擇好刀架動作，并將旋鈕SA1轉(zhuǎn)至Ⅰ。旋轉(zhuǎn)旋鈕SA4實現(xiàn)工件松卡。按動刀架啟動按鈕SB4主軸轉(zhuǎn)動，刀架按選擇的動作運動。當(dāng)?shù)都苌系膯斡|點相接觸，即碰撞螺釘頂下導(dǎo)軌上單觸點時，加工完畢，刀架快速退到原位，主軸停止工作，旋轉(zhuǎn)旋鈕SA4卡具松開，取下工件。</p><p>　　5、刀架的工作

42、調(diào)整：</p><p>　　A、刀架的動作程序：</p><p>　　前后兩部刀架的工作狀態(tài)相同，其一個方向工作行程包括快進(jìn)、工進(jìn)、快退。</p><p>　　其垂直方向只有讓刀運動，包括進(jìn)刀和推刀，如需要有車削外圓改為車削內(nèi)圓時，在讓刀油缸與走刀油缸上調(diào)換相應(yīng)膠管后，刀架只用于車端面及到角，不需改接輔助油缸和油管。</p><p>　　兩部

43、刀架的動作程序如下：</p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　如果不需要讓刀時，可將輔助油缸的活塞鎖緊，鎖緊方法是轉(zhuǎn)動滾花螺母并緊死在輔助油缸的后蓋上。</p><p><b>　　B、對刀</b></p><p>　　C、碰緊螺釘?shù)恼{(diào)節(jié)：</p><p&g

44、t;　　試切第一工件前，按電氣說明對好刀具位置，試車工件達(dá)尺寸后用防松螺母把碰撞螺釘鎖緊。</p><p>　　D、切削深度的微量調(diào)節(jié)：</p><p>　　轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)手柄，調(diào)節(jié)后，將六角螺套鎖緊。</p><p>　　E、快速行程的調(diào)節(jié)：</p><p>　　轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺桿，順時針旋轉(zhuǎn)，工進(jìn)縮短，逆時針旋轉(zhuǎn)工進(jìn)加長。</p>&l

45、t;p>　　F、進(jìn)給速度的調(diào)節(jié)：</p><p>　　轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)手柄達(dá)到無級調(diào)速，調(diào)完后將調(diào)速閥上的防松螺套旋緊。</p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　機床操作及調(diào)節(jié)部位圖：</p><p>　　前刀架吃刀微動調(diào)節(jié)手柄 13、后刀架調(diào)速閥手柄</p

46、><p>　　前刀架橫向油缸反向碰撞滾花螺母 14、前刀架調(diào)速閥手柄</p><p>　　前刀架吃刀微動調(diào)節(jié)鎖緊螺母 15、前刀架快速行程調(diào)節(jié)螺桿</p><p>　　后刀架快速行程調(diào)節(jié)螺桿 16、后刀架吃刀微動調(diào)節(jié)鎖緊手柄</p><p>　　后刀架反向碰

47、撞螺釘 17、前刀架反向碰撞螺釘</p><p>　　對刀旋鈕 18、后刀架退刀油缸活塞鎖緊螺母</p><p>　　信號燈 19、后刀架吃刀微動調(diào)節(jié)手柄</p><p>　　油泵啟動按

48、鈕 20、總停按鈕 </p><p>　　刀架快退按鈕 21、刀架啟動按鈕</p><p>　　工件松夾旋鈕 22、前刀架動作選擇開關(guān)</p><

49、;p>　　主軸箱變速手柄 23、后刀架動作選擇開關(guān)</p><p><b>　　主軸動作選擇開關(guān)</b></p><p>　　第2章 PLC簡介</p><p>　　2.1 PLC的基本概念</p><p>　　PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的進(jìn)行數(shù)字

50、運算操作的電子裝置。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的核心部分。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體和易于擴展其功能的原則而設(shè)計。</p><p>　　可編程控制器(Programmable Controller)是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控

51、制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC 。</p><p>　　2.2 PL

52、C的特點：</p><p>　　2.2.1 可靠性高，抗干擾能力強 </p><p>　　高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達(dá)30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構(gòu)成控

53、制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 </p><p>　　1.配套齊全，功能完善，適用性強 </p><

54、;p>　　PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 2易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 </p>&l

55、t;p>　　PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。</p><p>　　3 系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造 </p>

56、<p>　　PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。</p><p>　　4體積小，重量輕，能耗低 </p><p>　　以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。

57、由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。</p><p>　　2.3 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 </p><p>　　目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 </p><p>　　1 開關(guān)量的邏輯控制 </p><p&

58、gt;　　這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 </p><p><b>　　2 模擬量控制 </b></p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度

59、等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。</p><p>　　3 運動控制 </p><p>　　PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一

60、般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 </p><p><b>　　4 過程控制 </b></p><p>　　過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。

61、PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。 </p><p><b>　　5 數(shù)據(jù)處理 </b></p><p>　　現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

62、、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　6 通信及聯(lián)網(wǎng) </b></p><p>

63、;　　PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。 </p><p>　　2.4 PLC的國內(nèi)外狀況 </p><p>　　世界上公認(rèn)的第一臺PLC是1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制的。限于當(dāng)時的元器件條件及

64、計算機發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時、計數(shù)功能。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運算及處理的計算機存儲元件都以繼電器命名。此時的PLC為微機技術(shù)和繼電

65、器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。 </p><p>　　20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實用化發(fā)展階段，計算機技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個時期可編程控制器發(fā)展的特點是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這

66、個階段的另一個特點是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 </p><p>　　20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機和超小型機；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制

67、器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。 我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴大了PLC的應(yīng)用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機床研究所生產(chǎn)的S系列

68、、蘇州電子計算機廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PLC生產(chǎn)廠家。可以預(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。 </p><p>　　2.5 PLC未來展望</p><p>　　21世紀(jì)，PLC會有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計算機技術(shù)的新成果會更多地應(yīng)用于可編程控制

69、器的設(shè)計和制造上，會有運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設(shè)備會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網(wǎng)構(gòu)成大型的控

70、制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　方向。目前的計算機集散控制系統(tǒng)DCS （Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。 </p><p>　　2.6 PLC的基本結(jié)構(gòu)</p><

71、p>　　PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，基本構(gòu)成為：</p><p><b>　　a、電源 </b></p><p>　　PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取

72、其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去 　　</p><p>　　b. 中央處理單元(CPU) 　　</p><p>　　中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入

73、I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲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)運行，直到停止運行。 為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC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CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。 　</p

74、><p><b>　　c、存儲器 　</b></p><p>　　可編程控制器配有兩種存儲器，存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器（EPROM)，存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器(RAM)。 　　</p><p>　　d、輸入輸出接口電路 　</p><p>　　現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用

75、是PLC與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。輸入設(shè)備是各種開關(guān)、按鈕、傳感器等，信號可能是交流電壓（110V或220V)，直流電壓（12~24V)等。</p><p><b>　　圖5</b></p><p>　　2、現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。 </p>&

76、lt;p>　　下面以繼電器輸出為例：</p><p><b>　　圖6</b></p><p><b>　　e、功能模塊 　</b></p><p>　　如計數(shù)、定位等功能模塊 　</p><p><b>　　f、通信模塊 　　</b></p><p&

77、gt;　　如以太網(wǎng)、RS485、Profibus-DP通訊模塊等</p><p>　　2.7 PLC的工作原理</p><p>　　一. 掃描技術(shù) 　　</p><p>　　當(dāng)PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段

78、。 　　</p><p><b>　　輸入采樣階段 </b></p><p>　　在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度

79、必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 　　</p><p>　　用戶程序執(zhí)行階段 　</p><p>　　在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM

80、存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周

81、期才能對排在其上面的程序起作用。</p><p>　　在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 　　</p><p>　　(三) 輸出刷新階段 　　</p><p>　　當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出

82、刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。 </p><p>　　2.8 PLC內(nèi)部運作方式</p><p>　　雖然PLC所使用之階梯圖程式中往往使用到許多繼電器、計時器與計數(shù)器等名稱，但PLC內(nèi)部并非實體上具有這些硬件，而是以內(nèi)存與程式編程方式做邏輯控制編輯，并借由輸出元件連接外部機械裝

83、置做實體控制。因此能大大減少控制器所需之硬件空間。實際上PLC執(zhí)行階梯圖程式的運作方式是逐行的先將階梯圖程式碼以掃描方式讀入CPU 中并最后執(zhí)行控制運作。</p><p>　　在整個的掃描過程包括三大步驟，“輸入采樣”、“程式執(zhí)行”、“輸出刷新”說明如下： 　</p><p>　　步驟一“輸入采樣”：PLC首先檢查輸入端元件所連接之各點開關(guān)或傳感器狀態(tài)（1 或0 代表開或關(guān)），并將其狀態(tài)寫

84、入內(nèi)存中對應(yīng)之位置Xn。</p><p>　　步驟二“程式執(zhí)行”：將階梯圖程式逐行取入CPU 中運算，若程式執(zhí)行中需要輸入接點狀態(tài)，CPU直接自內(nèi)存中查詢?nèi)〕觥］敵鼍€圈的運算結(jié)果則存入內(nèi)存中對應(yīng)之位置，暫不反應(yīng)至輸出端Yn。</p><p>　　步驟三“輸出刷新”：將步驟二中之輸出狀態(tài)更新至PLC輸出部接點，并且重回步驟一。 此三步驟稱為PLC之掃描周期，而完成所需的時間稱為PLC 之反應(yīng)

85、時間，PLC 輸入信號的時間若小于此反應(yīng)時間，則有誤讀的可能性。每次程式執(zhí)行后與下一次程式執(zhí)行前，輸出與輸入狀態(tài)會被更新一次，因此稱此種運作方式為輸出輸入端“程式結(jié)束再生”。</p><p>　　PLC掃描過程示意圖</p><p><b>　　圖7</b></p><p>　　2.9 FX2N系列基本指令系統(tǒng)</p><

86、p>　　2.9.1 FX2N系列PLC編程元件(由于篇幅有限，僅以改造車床夠用為重)</p><p>　?。?）、輸入繼電器（X）輸出繼電器（Y）</p><p>　　輸入繼電器與輸出繼電器的編號是由基本單元固有的地址號和按照這些地址號相連的順序給擴展設(shè)備分配的地址號組成的。這些地址號使用8進(jìn)制數(shù)，因此不存在諸如8，9這樣的數(shù)值。輸入端子是PC接收外部輸入信號的窗口。PC通過光電

87、耦合器，將外部信號的狀態(tài)對應(yīng)的寄存器為“1”狀態(tài)，稱為該輸入繼電器接通或動作。輸入繼電器有無數(shù)的常開觸點和常閉觸點。在梯形圖中，可以任意使用輸入繼電器的常開觸點和常閉觸點。輸入繼電器的狀態(tài)只能隨外部輸入 狀態(tài)而改變，不能通過程序來改變它。輸出端子是PC向外部負(fù)載發(fā)送信號的窗口，輸出繼電器的外部輸出用觸點（繼電器觸點、可控硅、晶體管等輸出元件）在PC內(nèi)部與輸出繼電器相連。每一個輸出繼電器有無數(shù)的常開觸點和常閉觸點，在梯形圖中可以任意使用。

88、</p><p>　?。?）、輔助繼電器（M）</p><p>　　輔助繼電器（M）的編號按十進(jìn)制數(shù)分配。其功能主要用于：一般用M0~M499，共500點：非停電保持領(lǐng)域。使用參數(shù)設(shè)定，可以變更停電保持領(lǐng)域；斷電保持用M500~M3071：停電保持領(lǐng)域。使用參數(shù)設(shè)定，可以變更非停電保持領(lǐng)域；停電保持專用：有關(guān)停電保持的特性，無法用參數(shù)來改變；特殊用M8000~M8255。<

89、/p><p><b>　　圖8</b></p><p>　?。?）、定時器（T）</p><p>　　不用作定時器的定時器編號，也可用作數(shù)值存儲用的數(shù)據(jù)寄存器。定時器累計可編程控制器內(nèi)的1ms(T246~T249)，10ms(T200~T245)，100ms（T0~T199）等的時鐘脈沖，當(dāng)達(dá)到所定的設(shè)定值時輸出觸點動作。</p>&

90、lt;p><b>　　圖9</b></p><p><b>　?。?）、計數(shù)器</b></p><p><b>　　a、內(nèi)部計數(shù)用</b></p><p>　　內(nèi)部計數(shù)器有16位和32位計數(shù)器，在不作為計數(shù)器使用的計數(shù)器編號，可以轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)記憶用的數(shù)據(jù)寄存器使用。</p><

91、p><b>　　b、高速計數(shù)用</b></p><p>　　FX2n編程控制器的內(nèi)置高速計數(shù)器編號分配在輸入X000～X007，X000～X007不可重復(fù)使用。而不作為高速計器使用的輸入編號可在順控程序中作為普通的輸入繼電器使用。此外，不作為高速計數(shù)器使用的高速計數(shù)器編號也可以作為數(shù)值存儲器用的32位數(shù)據(jù)寄存器使用。</p><p>　　（a）、16位計數(shù)器&l

92、t;/p><p><b>　　圖10</b></p><p><b>　?。╞）32位計數(shù)器</b></p><p><b>　　圖11</b></p><p>　　通過驅(qū)動M8△△△來設(shè)定C△△△為減計數(shù)。計數(shù)值由-6向-5增加時輸出置位</p><p>

93、　　計數(shù)值由-5向-6減少時輸出復(fù)位</p><p>　　2.10 三菱PLC基本指令介紹（由于篇幅有限，僅以改造車床夠用為重點）</p><p>　　1 LD (Load):常開觸點與母線連接指令。</p><p>　　LDI（Load inverse）:常閉觸點與母線連接指令。</p><p>　　OUT (Out)：驅(qū)動線圈的輸出指

94、令。</p><p><b>　　圖12</b></p><p>　　2 AND（And）:常開觸點串聯(lián)連接指令。</p><p>　　ANI (And inverse)：常閉觸點串聯(lián)連接指令。</p><p><b>　　圖13</b></p><p>　　3 OR（Or

95、）：常開觸點的并聯(lián)連接指令。</p><p>　　ORI (Or inverse)常閉觸點的并聯(lián)連接指令。</p><p>　　4 LDP：取脈沖上升沿; LDF：取脈沖下降沿; </p><p>　　ANDP：與脈沖上升沿;ANDF：與脈沖下降沿; ORP：或脈沖上升沿; ORF：或脈沖下降沿。</p><p><b>　　圖14

96、</b></p><p>　　5 ORB（Or block）：電路塊并聯(lián)連接指令。</p><p><b>　　圖15</b></p><p>　　6 ANB（And block）：電路塊串聯(lián)連接指令。</p><p><b>　　圖16</b></p><p>

97、　　8、MPS、MRD、MPP： 進(jìn)棧、讀棧、出棧指令，用以執(zhí)行分支多重輸出電路。</p><p><b>　　圖17</b></p><p>　　第3章、無級調(diào)速簡介</p><p>　　3.1 無級調(diào)速的類型：</p><p>　　無級調(diào)速簡稱CV（continuously viable) 變速</p>

98、<p>　　無級調(diào)速一般情況下可以用機械和電氣兩個大類實現(xiàn)。</p><p>　　1、液壓傳動無級調(diào)速</p><p>　　定義： 液壓系統(tǒng)中通過各類閥門開啟或關(guān)斷大小來改變液體流量，以降低或增加液體流速，達(dá)到控制機械設(shè)備運行速度的目的。如CB6720卡盤多刀半自動車床，才用一個止向閥和節(jié)流閥串聯(lián)在液壓泵和液壓缸之間構(gòu)成一個單向調(diào)速閥，控制刀架的進(jìn)給速度。</p>

99、<p>　　2、電機變頻無級調(diào)速</p><p>　　定義：通過改變電源頻率調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速的連續(xù)平滑調(diào)速方法。主要用于同步電動機和鼠籠型異步電動機。 </p><p>　　變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系：</p><p>　　n =60 f（1-s）／p （2-1）</p>&l

100、t;p>　?。ㄊ街衝、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機轉(zhuǎn)差率、電機磁極對數(shù)）；由此可見，若能連續(xù)的改變異步電動機的供電頻率f1，就可以平滑地改變電動機的同步速度及軸上轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)異步電機的無級調(diào)速。</p><p>　　異步電動機定子繞組電壓平衡方程式為：</p><p>　　U1≈E1＝4.44f1N1ΦmKω （2-2）</p><p&

101、gt;　　由式可見，當(dāng)降低交流電源頻率f1進(jìn)行調(diào)速時，如果電源電壓U1不變，則磁通Φm將增加，使鐵心飽和，導(dǎo)致勵磁電流和鐵損耗增加，電動機溫升將增加，這是不允許的；如果增大交流電源頻率f1進(jìn)行調(diào)速，電源電壓U1不變，則磁通Φm將減小，由式可見，在轉(zhuǎn)子電流I2不變的情況下，電磁轉(zhuǎn)矩必然下降，電機輸出功率將下降，所以，變頻調(diào)速時，總希望保持磁通Φm不變。因此，在調(diào)節(jié)交流電源頻率f1時，必須同時調(diào)節(jié)電源電壓 U1，并保持U1\f1為常數(shù)。同時

102、只要控制好U1和f1，便可達(dá)到控制Φm的目的。但需考慮基頻（額定頻率）以下和基頻以上兩種情況。</p><p><b>　　a、基頻以下調(diào)速</b></p><p>　　由式 （2-1） 可知要保持Φm不變，當(dāng)頻率f1從額定值f1N向下調(diào)節(jié)時，必須同時降低E1使E1\f1為常數(shù)，即采用恒電動勢頻比控制方式。</p><p>　　但繞組中的感應(yīng)電

103、動勢是難以直接控制的，當(dāng)電動勢值較高時，可忽略定子繞組漏阻抗上的壓降，而認(rèn)為定子相電壓U1≈E1，則得U1\f1=常數(shù)，這就是恒壓頻比的控制方式。</p><p>　　但是在頻率較低時，定子漏阻抗壓降已不能忽略，因此要人為地提高定子電壓，以作漏抗壓降的補償，維持E1/f1≈常數(shù)，此時變頻器輸出U1/f1關(guān)系如圖1中的曲線b，而不再是曲線a。</p><p>　　圖18、 恒壓頻比控制特性&

104、lt;/p><p><b>　　不帶定子電壓補償</b></p><p><b>　　帶定子電壓補償</b></p><p><b>　　b、基頻以上調(diào)速</b></p><p>　　在基頻以上調(diào)速時，頻率可從f1N往上提高，但電壓U1卻不能在U1N上增加了，最多只要保持U1=U1

105、N不變。 由（2-1）可知，這將迫使磁通與頻率成反比地減少，相當(dāng)于直流電動機弱磁升速的情況。</p><p>　　把基頻一下和基頻以上兩種情況結(jié)合起來，可得圖2所示的異步電動機變頻調(diào)速的控制特性。如果電動機在不同轉(zhuǎn)速下都具有額定電流，則電動機都能在溫升允許的條件下長期運行，這時轉(zhuǎn)矩基本隨磁通變化，按照電力拖動原理，在基頻以下，屬于“恒功率調(diào)速”的性質(zhì)，而在基頻以上，基本上屬于“恒功率調(diào)速”的性質(zhì)。</p&g

106、t;<p>　　圖19、異步電動機的變頻調(diào)速控制特性</p><p><b>　　不同負(fù)載的機械特性</b></p><p>　　恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：是指在調(diào)節(jié)電機的速度時，電機帶動負(fù)載的速度發(fā)生變化，但負(fù)載的轉(zhuǎn)矩不變。如電梯、傳送帶。</p><p>　　恒功率負(fù)載：當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時，速度發(fā)生變化，以保證電機輸出功率不變。如卷紙機、

107、機床主軸、軋機。</p><p>　　平方律負(fù)載：阻轉(zhuǎn)矩與速度的平方成正比的負(fù)載。如風(fēng)機水泵。</p><p>　　3.2 變頻器簡介</p><p>　　對異步電動機進(jìn)行變頻調(diào)速，就要為電動機提供一個頻率和電壓均可調(diào)的交流電源，即變頻器。</p><p><b>　　變頻器的分類及特點</b></p>

108、<p>　?。?）變頻器按裝置的結(jié)構(gòu)形式分類</p><p>　　交－交變頻器 它把某一恒頻的交流電直接變換成電壓和頻率都可調(diào)的交流電，所以交—交變頻器又稱直接變頻器。這種變頻器效率較高，但控制復(fù)雜，主要用于低速大容量系統(tǒng)，由于篇幅有限這里不作詳細(xì)介紹。</p><p>　　交—直—交變頻器 它把某一恒壓恒頻的交流電先經(jīng)變流器整六成直流電，在經(jīng)過逆變器變換成電壓和頻率都可調(diào)

109、的交流電，所以交—直—交變頻器又稱間接變頻器。這種變頻器調(diào)速范圍寬，功率因數(shù)高，可用于各種電力拖動系統(tǒng)。</p><p>　　2、交—直—交變頻器按直流環(huán)節(jié)直流電源的性質(zhì)分類電流源型變頻器，其中間直流環(huán)節(jié)主要采用大電感濾波，直流電流波形比較平直，相當(dāng)于一個恒流源，也可稱為電流型變頻器。這種變頻器動態(tài)響應(yīng)快，適用于可逆系統(tǒng)。</p><p>　　電壓源型變頻器，其中間直流環(huán)節(jié)主要采用大電容濾

110、波，直流電壓波形比較平直，在理想情況下是一個內(nèi)阻為零的恒壓源，也可稱為電壓型變頻器。這種變頻器適用于多臺電動機同步運行時的供電電源</p><p><b>　　圖20</b></p><p>　　電流源型交直交變頻器結(jié)構(gòu)簡圖</p><p>　　3.3 變頻器的構(gòu)成與功能</p><p><b>　?。ㄒ唬?/p>

111、主電路</b></p><p>　　主電路是給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分， 它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流電源的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“濾波電路”，將直流功率變換為交流功率的“逆變器”，以及消掉再生功率的“制動電路”。</p><p>　?。?）整流器：最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。</p>

112、<p>　　（2）濾波電路：在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。裝置容量小時，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡單的濾波電路。濾波電路需兩個電容并聯(lián)CF1和CF2，同時各一個等值電阻R1和R2。因為工頻電源經(jīng)變流器整流后變成510V左右直流電，而我們的電容耐壓最高一般在500V左右。同時我們要

113、求電容兩端的電壓相等，因此并聯(lián)兩個等值電阻。 （3）逆變器：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使6個開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出。它是變頻器的核心部分，其開關(guān)器件主要采用GTO、GTR、MOSFET、IGBT等。由于開關(guān)器件過電流、過電壓能力差，在其兩端并聯(lián)RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，以免損壞開關(guān)器件。</p><p>　　1、逆變器工作原理說明</p>

114、<p>　　三相橋式逆變電路由六個電力電子開關(guān)器件組成如圖4所示，控制各開關(guān)器件輪流導(dǎo)通和關(guān)斷，可使輸出端得到三相交流電壓。</p><p>　　三相橋式逆變器電路在工作過程中應(yīng)注意：</p><p>　　a、三相之間互差120°</p><p>　　b、同一橋臂上、下兩管之間互相換流，每個開關(guān)器件在一周期內(nèi)導(dǎo)通180°，稱180&#