自動折疊機(jī)設(shè)計

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 摘 要 隨著社會的進(jìn)步，社會分工不斷加細(xì)，越來越多的酒店，學(xué)校，工廠等事業(yè)單位把被單，毛巾，臺布和窗簾等布草送給專業(yè)的洗滌廠來洗燙。折疊機(jī)作為洗滌廠的自動化設(shè)備之一，自動完成對各種洗好并且熨平的布草的折疊工作，解決了人工折疊布草時間長，質(zhì)量差和不可以流水作業(yè)等問題。可編程的控制器（PLC）作為替代繼電器的新型控裝置，簡單可靠，操作方便，通用靈活，體積小，使用壽命長且功能強(qiáng)大，容易使用，可靠性高，被大量用于自動化電氣控制系統(tǒng)中。 本文介紹了一種基于可編程控制器（PLC），結(jié)合變頻器，觸摸屏等技術(shù)的折疊機(jī)電氣控制系統(tǒng)。主要內(nèi)容包括以下幾個方面： （

2、1）折疊機(jī)機(jī)械傳動部分的計算，包括了軸，皮帶的計算和校核，電機(jī)、制動/離合器的選型。 （2）介紹折疊機(jī)電氣控制系統(tǒng)所需要的硬件，包括PLC、變頻器、人機(jī)交互界面設(shè)備、傳感器及其他的電子器件。 （3）描述了控制系統(tǒng)流程圖、PLC的I/O分配及其他軟件的功能、PLC程序的設(shè)計、人及交互界面設(shè)計及PLC通訊程序設(shè)計。 關(guān)鍵詞：折疊機(jī)；可編程控制器；人機(jī)交互；三菱 ABSTRACT With the development of society, as well as the specialization of the division of

3、 labor in society ,there are more and more groups such as hotel, school and factory and so on that give the clothing liking sheet ,towel, tablecloth and curtain and so on to the washing factory to clear and ironing .As one of the automatic devices, folding machine folds the cleared-and-ironed clothi

4、ng automatically, solving the artificial-folded problems such as time-consuming ,poor quality and direct-operation ,etc. Programmable logic controller (PLC) is usually applied to electric control system because its simplicity ,reliability ,flexibility and strong functions. In this paper, we int

5、roduce the electric control system of folding machine, using the technology of PLC ,transducer and touch panel. This paper can be summarized as follows: （1）Briefly introduce the mechanical drive parts ,including the calculation of shaft and belt ,and the chose of motor and break/clutch union. （2）I

6、ntroduce the main hardware of the electric control system of the folding machine including PLC, transducer ,touch panel, sensor and other electric and other electric parts. （3）Give the flow chart of the electric control system ,the I/O and other soft element of the PLC, the program ,the design of t

7、ouch panel and the communication of PLC. Keyword: folding machine ;Programmable logic controller(PLC); Human computer interaction；Mitsubishi 專心---專注---專業(yè) 目 錄 前

8、 言 洗滌行業(yè)作為現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的一部分，大大方便了人民的生活，增加社會就業(yè)，減少對環(huán)境的污染。洗滌行業(yè)包括普通洗滌業(yè)和工業(yè)洗滌業(yè)。但是洗滌行業(yè)勞動強(qiáng)度大，就業(yè)人員知識水平偏低，自動化水平低等等因素嚴(yán)重制約著洗滌業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)在國家大力推廣低碳經(jīng)濟(jì)，洗滌行業(yè)的高能耗也有待改善。 折疊機(jī)是洗滌廠主要設(shè)備。折疊機(jī)通過控制布料傳送系統(tǒng)的速度，測定布料長度并計算折疊長度，再通過氣流的噴射和折刀來完成水平折疊和交叉折疊。作為洗滌廠自動化的一個重要組成部分，折疊機(jī)承接大燙機(jī)輸出口，再進(jìn)行布草的自動折疊。 折疊機(jī)作為自動折疊的機(jī)械，要充分發(fā)揮機(jī)械自動化的優(yōu)勢，可以適應(yīng)不同的紡織物寬度，厚度和質(zhì)地。同時，

9、折疊機(jī)也要和洗滌廠其它的機(jī)械協(xié)調(diào)運(yùn)行，比如大燙機(jī)和輸送機(jī)。要實(shí)現(xiàn)這些功能，電氣控制系統(tǒng)是必不可少的。 目前，國內(nèi)大部分國內(nèi)的洗滌廠用的折疊機(jī)都是國外洗滌廠的淘汰設(shè)備，其中又以德國品牌的折疊機(jī)為多，包括Kannegiesser、Jensen、Lavatec等等。這些設(shè)備陳舊，制造標(biāo)準(zhǔn)不一，零配件少，控制系統(tǒng)復(fù)雜，使用和維修都十分的困難，加上外國的折疊習(xí)慣和中國的不一樣，給洗滌廠生產(chǎn)造成了一定的困難。而國內(nèi)生產(chǎn)的折疊機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，控制系統(tǒng)不完善，折疊核心原理沒有掌握，只能進(jìn)行一到二折的折疊，使用量比較少。這些折疊機(jī)的電控系統(tǒng)都是老式繼電器控制系統(tǒng)，由訂做的專用芯片進(jìn)行控制，機(jī)械的運(yùn)行很難

10、甚至不能修改。 因此開發(fā)合適中國國情的折疊機(jī)電氣控制系統(tǒng)可以提高洗滌廠的自動化水平，減少折疊勞動強(qiáng)度，減輕工人的負(fù)擔(dān)，為現(xiàn)代服務(wù)行業(yè)出一份力。 第1章 緒論 1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國外研究和生產(chǎn)折疊機(jī)比較早，American Machine and Metal公司的Matin就設(shè)計和注冊了世界上第一臺現(xiàn)代化的帶有控制系統(tǒng)的折疊機(jī)，這種折疊機(jī)第一次運(yùn)用了氣流的噴射和折刀來完成紡織物的折疊工作，但由于微電子技術(shù)的不成熟和控制手段的落后，吹氣時間和折刀執(zhí)行的動作只能預(yù)先設(shè)備，機(jī)械不能測量布的寬度從而完成自動折疊工作。后來經(jīng)過如德國公司如Jensen和Kannegiesser、英

11、國公司如HJ Weir等等公司的大力研究開發(fā)，折疊機(jī)才真正地實(shí)現(xiàn)了自動化和可視化操作。 德國Jensen公司的折疊機(jī)的種類很多，可以適合不同的洗滌廠的工作量，Jensen折疊機(jī)的特點(diǎn)是機(jī)械的核心零部件幾乎都是Jensen公司開發(fā)的，包括控制器、電機(jī)、變頻器和光電傳感器和旋轉(zhuǎn)編碼器等等。這種折疊機(jī)的機(jī)械和控制系統(tǒng)十分的協(xié)調(diào)，工作得很好。但同時由于專用性，機(jī)械的零部件不通用，比較買到，價格偏高，不利于維修。 德國Kannegiesser公司生產(chǎn)一系列的洗滌設(shè)備，包括自動送布機(jī)、大燙機(jī)和折疊機(jī)等等，Kannegiesser的折疊機(jī)采用德國Lenze電路板作為控制的核心，通過Lenze控制核心來對

12、光電開關(guān)、變頻器、電機(jī)、離合器等等進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和控制。這種控制手段比較實(shí)用，并且穩(wěn)定，減少資源的浪費(fèi)，但是不利于對機(jī)械進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整。 英國HJ Weir的折疊機(jī)是現(xiàn)在市場是最好用的折疊機(jī)之一，它沒有復(fù)雜的控制系統(tǒng)，機(jī)械所有的信號和操作面板的信號都集中到了一起，主電機(jī)的速度由變頻器獨(dú)立控制，與操作面板分離。這種折疊機(jī)可以方便地進(jìn)行二/五折二種折疊方式的折疊。由于機(jī)構(gòu)設(shè)計合理，機(jī)械很少出現(xiàn)卡布，誤折的情況。但是它的控制系統(tǒng)也十分的不通用，要改進(jìn)改造機(jī)械只能對機(jī)構(gòu)、電路進(jìn)行改造，不能對控制電路核心進(jìn)行編程，十分不方便。 我國的洗滌設(shè)備研發(fā)和生產(chǎn)的時間都很短，大都是仿制國外的機(jī)械，由于加工技術(shù)

13、和控制技術(shù)的制約，再加上售價的影響，國內(nèi)生產(chǎn)的折疊機(jī)的折疊的質(zhì)量和穩(wěn)定性不是很好。國內(nèi)洗滌設(shè)備公司研發(fā)和銷售的折疊機(jī)有以下幾種： （1） 盛銳ZD-30-2L折疊機(jī) 盛銳ZD-30-2L折疊機(jī)（如圖1-1）為上海航星機(jī)械（集團(tuán)）有限公司研發(fā)和銷售的折疊機(jī)。 圖1.1 盛銳ZD-30-2L折疊機(jī)外觀圖 該折疊機(jī)主要有以下特點(diǎn)： 高強(qiáng)度框架保證了整機(jī)的可靠性和高性能。每小時可折疊1,000條床單； 橫向折疊配置最多四通道折疊工作模式，布草不必同步輸入，布草不必同樣大小、四倍提高工作效率； 具有布料傳送系統(tǒng)的速度控制和準(zhǔn)確定位，對布料長度準(zhǔn)確

14、測定并計算折疊長度； 高度智能化的PLC和觸摸屏，可靠性高，壽命長，查尋故障方法和使用操作方便直觀； 采用同步帶傳動，傳動精度高、噪音小、無污染，不需要加油和維護(hù)； 采用智能紅外線檢查系統(tǒng)，測量織物的長度和實(shí)際運(yùn)動速度，提高折疊精度。 具有折疊規(guī)范的判別，交叉折超寬拒折，保護(hù)和報警，確保高質(zhì)量折疊效果。 完善的自診斷功能和安全保護(hù)系統(tǒng)，便于機(jī)器的日常使用和維護(hù)。 （2）D3000-C5系列折疊機(jī) D3000-C5系列折疊機(jī)（如圖1-2）是泰州市成飛洗滌機(jī)械有限公司的產(chǎn)品。該折疊機(jī)主要有以下的特點(diǎn)： 采用吹氣和折刀相結(jié)合的自動折疊技術(shù)； 采用大屏幕液晶顯示器智能化控制系統(tǒng)；

15、中文電腦人機(jī)對話界面； 采用雙輪雙速計長系統(tǒng)，不論大小布草一次整定精確折疊； 運(yùn)轉(zhuǎn)速度調(diào)節(jié)范圍大，能與各種熨平機(jī)匹配； 具有自診斷功能，單環(huán)節(jié)信號檢測技術(shù)和完善的安全保護(hù)系統(tǒng)； 控制電腦采用繼電口輸出，無需中間繼電器動作準(zhǔn)確維護(hù)方便； 備有自動消除靜電裝置和安全防護(hù)開關(guān)，工作安全可靠。 圖1.2 D3000-C5折疊機(jī)外觀圖 分析以上兩種折疊機(jī)可以看出，盡管我國折疊機(jī)的研究和開發(fā)已取得了一些成果，但仍存在以下幾個問題： 對折疊原理過程中的問題沒有認(rèn)真分析，折疊機(jī)經(jīng)常發(fā)生卡布，折歪，扯布等等現(xiàn)象； 人機(jī)界面操作過程比較復(fù)雜，

16、普通工人難以操作； PLC控制程序過于復(fù)雜，機(jī)械穩(wěn)定性差，程序修改困難，不利于機(jī)械的改進(jìn)； 折疊機(jī)的研究沒有系統(tǒng)化，專業(yè)的、學(xué)術(shù)性的資料十分少。 鑒于此，本文設(shè)計了一種功能比較完善的折疊機(jī)電氣控制系統(tǒng). 1.2本文主要研究內(nèi)容 本文在分析國內(nèi)外折疊機(jī)的基礎(chǔ)上設(shè)計了一種功能比較完善的折疊機(jī)電氣控制系統(tǒng)。 該折疊機(jī)的電氣控制系統(tǒng)以三菱PLC為主控制器，以按鈕和液晶顯示屏為人機(jī)接口，可對折疊系統(tǒng)各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。通過光電傳感器測量出布草的位置信號和旋轉(zhuǎn)編碼器測量輸送系統(tǒng)的線速度，再把這些數(shù)據(jù)送到PLC中進(jìn)行分析處理，從而計算出布草的長度和位置，從而控制電機(jī)、電磁閥、離合/制動單元

17、，從而實(shí)現(xiàn)布草的自動折疊，這些機(jī)械運(yùn)行的信息都會通過RS-232串行信號線送給觸摸屏，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械狀態(tài)的監(jiān)控。為了更好的控制機(jī)械運(yùn)行速度和減少機(jī)械的能耗，機(jī)械采用變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)的運(yùn)行電壓頻率。 第2章 總體設(shè)計 本章首先介紹了自動折疊機(jī)的工作原理，分析了折疊機(jī)的主要參數(shù)，并從中選出折疊機(jī)電氣控制系統(tǒng)的參數(shù)。根據(jù)所提出的系統(tǒng)功能，本章設(shè)計了系統(tǒng)總體方案，并對主要電子器件進(jìn)行了選型。 2.1自動折疊機(jī)的性能結(jié)構(gòu)分析 2.1.1自動折疊機(jī)的工作原理 自動折疊機(jī)的結(jié)構(gòu)圖如圖2-1所示。折疊機(jī)由五個折疊機(jī)構(gòu)組成，一共可以對布草進(jìn)行32層折疊。 7 8 9

18、10 11 2 1 4 3 5 6 圖2.1 自動折疊機(jī)結(jié)構(gòu)圖 1－布草進(jìn)料輸送機(jī)構(gòu) 2－第二折疊機(jī)構(gòu) 3－折刀 4－第四折疊機(jī)構(gòu) 5－第五折疊機(jī)構(gòu) 6－底架 7－電氣控制柜 8－第一折疊機(jī)構(gòu) 9－PLC控制柜 10－布草出口 11－二折布草出口平面 布草進(jìn)料輸送機(jī)構(gòu)1會把從大燙機(jī)燙好的布草輸送到折疊機(jī)，光電傳感器會記錄布草的位置及長度相關(guān)信息并把數(shù)據(jù)傳送給PLC處理，PLC根據(jù)數(shù)據(jù)控制第一折到第五折折疊機(jī)構(gòu)的電機(jī)、電磁閥、氣缸的中間繼電器，從而控制相應(yīng)的執(zhí)行器件，從而準(zhǔn)確、自動和迅速完成對布草的

19、折疊作業(yè)。第一折疊機(jī)構(gòu)8和第二折疊機(jī)構(gòu)2中的輸送動力是由主電機(jī)完成的，第三折疊作業(yè)是由折刀3完成的。第四折疊機(jī)構(gòu)和第五折疊機(jī)構(gòu)是和一二折疊機(jī)構(gòu)分離的，通過螺栓連接底架從而固定到一二折疊機(jī)構(gòu)上的。正確完成五折折疊的布草會從布草出口10輸送出來；而如果只對布草進(jìn)行二折折疊，布草從一二折布草出口平面11出來。 折疊機(jī)的電氣控制柜7主要布置變頻器、繼電器、變壓器、接觸器等等的控制電子器件，而PLC控制單元布置在PLC控制柜，光電傳感器和旋轉(zhuǎn)編碼器，啟動/停止等等的信號都會通過信號線通到PLC控制柜進(jìn)行處理，PLC控制柜還負(fù)責(zé)發(fā)出各種控制信號控制折疊機(jī)的運(yùn)行。 2.1.2折疊機(jī)的主要參數(shù) (1)折

20、疊層數(shù)n 折疊機(jī)的折疊層數(shù)指折疊機(jī)折好的布草的層數(shù)，這個數(shù)字是2的倍數(shù)，如2層，4層，8層，16層和32層等等，在國內(nèi)，折疊機(jī)最多只要進(jìn)行32層折疊就足夠了。 (2)折疊速度s 大燙機(jī)的速度比較慢，加上布草的材料的因素，折疊機(jī)的輸送速度不能太快，折疊速度一般在30到40之間。輸送機(jī)的動力源是異步電動機(jī)，主電機(jī)的速度由變頻器控制，速度可以在一定的范圍內(nèi)調(diào)整，這樣是可以適應(yīng)大燙機(jī)的速度和第四。第五折的速度。而第四、第五電機(jī)由于沒有調(diào)整系統(tǒng)，速度是不變的，這個速度在左右。 (3)吹氣時間t 折疊機(jī)有兩種折疊布草的方式：吹氣和壓刀。當(dāng)布草比較薄、質(zhì)量比較輕的時候，比較好的折疊方法就是利用吹氣

21、進(jìn)行折疊。吹氣由電磁閥控制開關(guān)，吹氣的時間也是由電磁閥控制。 （4）折疊功率W 折疊機(jī)的正常運(yùn)作所需要的功率，由于折疊機(jī)的折疊對象是布草，它的功率變化不是很大，因此這個輸入功率是可以很穩(wěn)定的，折疊機(jī)的能耗源主要是五個電機(jī)的，一個制動/離合器單元，變頻器，電氣控制系統(tǒng)等等。 2.1.3折疊機(jī)的誤操作原理分析及改正方法 由于洗滌廠要洗的紡織物的各類很多，而這些紡織物的質(zhì)地和屬性有很大的差別，比如粗糙偏硬的麻布和柔軟的絲綢，這兩種紡織物的質(zhì)地和屬性是有很大的差別的，而折疊機(jī)的如果要可以正確折疊麻布，那么當(dāng)折疊機(jī)以同一折疊參數(shù)去折疊絲綢制品時，就會由于吹氣的時間過長造成折歪，卡布，折不齊等等的

22、現(xiàn)象；相反，如果把折疊機(jī)的參數(shù)好了折疊絲綢，那么當(dāng)布草為麻布等偏硬的紡織時，就會出現(xiàn)吹氣的時間過短，而造成漏折、卡布等等現(xiàn)象。 為了減少折疊機(jī)上述這些誤操作，我們可以加一些識別布草材料的傳感器，從而通過PLC 處理這些信號，再控制吹氣的時間，但是這個方法成本高，而且布草的質(zhì)地有很大的類同性，系統(tǒng)的穩(wěn)定性不好，因此放棄這種方法。 我們選擇了一種折中的方法，就是把吹氣的時間定在可以把一定范圍內(nèi)的布草都可以折疊的時間。這種方法沒有什么通過統(tǒng)計洗滌廠的洗滌的布草的數(shù)據(jù)來確定布草，從而來確定吹氣的時間，這個只通過現(xiàn)場的機(jī)器調(diào)試試驗得到。 2.2折疊機(jī)電氣控制總體系統(tǒng)設(shè)計方案 2.2.1

23、系統(tǒng)功能設(shè)計 根據(jù)工況需要，本系統(tǒng)設(shè)計具有以下功能： （1）通過GOT人機(jī)接口設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)，如折疊次數(shù)，吹氣時間等等。 （2）實(shí)時采集輸送帶的速度、布草的長度信號，經(jīng)PLC分析處理后在觸摸屏上顯示所采集信號。 （3）PLC分析比較各信號，并輸出各折疊機(jī)構(gòu)的執(zhí)行命令信號。 （4）加入GOT變頻器調(diào)速，從而可以實(shí)時對主電機(jī)的速度進(jìn)行調(diào)整。 （5）預(yù)留通信模塊，方便以后系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)功能擴(kuò)展。 （6）通過中間繼電器對強(qiáng)弱電路分離。 2.2.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案 根據(jù)系統(tǒng)功能設(shè)計[7] [8] [9]，本系統(tǒng)主要由PLC控制器、光電信號采集、變頻器調(diào)速單元等等構(gòu)成。這種模塊化的

24、硬件設(shè)計可以減小系統(tǒng)出錯率，提高可靠性和高效性。 PLC控制器完成信號接收、處理、發(fā)送執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行命令等等的功能，外部操作通過按鍵或者GOT觸摸屏輸入操作命令到PLC控制器，外部輸出都利用中間繼電器進(jìn)行強(qiáng)弱電隔離，主電機(jī)的速度通過變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié)，機(jī)械的運(yùn)行狀況通過GOT顯示，PLC的輸出端口都接了一個二極管指示燈，從而可以方便對各輸出信口進(jìn)行監(jiān)控和故障診斷。 其結(jié)構(gòu)圖如下所示： 圖2.5 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 2.3折疊機(jī)的主要控制方式 2.3.1繼電器控制技術(shù) 對使用者來說，在編制程序時，可以不考慮微處理器及存儲器內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，也不必用

25、各種計算機(jī)使用的語言，而是把PLC看成內(nèi)部由許多“軟繼電器”組成的控制器，以便于提供使用者按設(shè)計繼電器控制線路的形式進(jìn)行編程。這樣，從功能上來講，可以把PLC的控制部分看作是由許多“軟繼電器”組成的等效電路。必須注意的是電路中的繼電器并不是實(shí)際的物理繼電器，它實(shí)質(zhì)上是存儲器中的一位的觸發(fā)器。觸發(fā)器為“1”態(tài)，相當(dāng)于繼電器接通;為“0”態(tài)，相當(dāng)于繼電器斷開。 PLC為用戶提供的繼電器一般是:輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、特殊功能繼電器、移位寄存器、計時器、計數(shù)器等。這些繼電器統(tǒng)稱為PLC的元素。其中，輸入、輸出繼電器與外部用戶輸入，輸出設(shè)備連接，而其他繼電器與外部用戶設(shè)備沒有聯(lián)系，因此統(tǒng)

26、稱為內(nèi)部繼電器。繼電器由兩個主要的部件構(gòu)成，一是(電磁)線圈，二是(常開、常閉)接點(diǎn).一旦繼電器線圈經(jīng)接點(diǎn)A接通電源，電流就流過線圈(稱為得電)，使電磁鐵吸動銜鐵。銜鐵通過機(jī)械作用使原來呈閉合狀態(tài)的常閉接點(diǎn)斷開(吸斷)，緊接著使原來呈斷開狀態(tài)的常開接點(diǎn)閉合(稱為吸合)。反之，繼電器線圈斷電，電源不再給線圈供電(稱為失電)，那么銜鐵釋放返回原位(復(fù)位)，常開接點(diǎn)也隨之?dāng)嚅_復(fù)位(釋斷)，緊接著常閉接點(diǎn)也復(fù)位閉合(釋合)。 2.3.2交流變頻變壓控制技術(shù) PWM控制技術(shù)是通用型變頻器中應(yīng)用十分廣泛的一種電壓和頻率控制方法，它可以極為有效地抑制輸出電壓的諧波，而且動態(tài)響應(yīng)較好。在頻率控制、效率等諸

27、方面都有著十分顯著的優(yōu)點(diǎn)。 （1）PWM控制的原理 PWM是Pulse Width Modulation的縮寫，即脈寬調(diào)制。PWM控制是利用半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷把直流電壓變?yōu)殡妷好}沖序列，并通過控制電壓脈沖寬度或周期以達(dá)到改變電壓的目的，或者控制電壓脈沖寬度和脈沖序列的周期以達(dá)到變壓變頻的目的。在變頻調(diào)速應(yīng)用中，則主要是后者即變壓變頻。形成PWM波形的方法有很多種，其中最基本的方法是利用三角形調(diào)制波和控制波的比較?？刂葡到y(tǒng)通過比較電路將調(diào)制三角波與各相的控制波進(jìn)行比較，變換為邏輯電平，并通過驅(qū)動電路使功率器件交替導(dǎo)通和關(guān)斷，則變頻器輸出各相電壓波形。為使逆變器輸出電壓波形趨于正弦波，

28、常采用SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation)控制方式。 （2）SPWM控制 逆變器開關(guān)模式信號通常情況下利用三相對稱的正弦波參考信號（控制波）與一個共用的三角波載頻信號（調(diào)制波）互相比較來生成。控制上常有單極性和 雙極性兩種情況。所謂單極性控制，是指在輸出的半個周波內(nèi)同一相的兩個導(dǎo)電臂僅一個反復(fù)通斷而另一個始終截止。所謂雙極性控制是指在輸出的半個周波內(nèi) 同一相的兩個導(dǎo)電臂互補(bǔ)交替通斷，具體工作情況與單極性控制類似。 第3章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 本系統(tǒng)硬件主要包括以下幾個部分：傳感器、變頻器、可編程控制器，觸摸屏、靜電消除器及其他的電子

29、器件，下面將對其進(jìn)行詳細(xì)介紹。 3.1傳感器選型及其安裝 3.1.1光電傳感器選型及其安裝 （1）光電傳感器的選型 光電傳感器是利用光的各種性質(zhì)，檢測物體的有無和表面狀態(tài)的變化等的傳感器。光電傳感器主要由發(fā)光的投光部和接受光線的受光部構(gòu)成。如果投射的光線因檢測物體不同而被遮掩或反射，到達(dá)受光部的量將會發(fā)生變化。受光部將檢測出這種變化，并轉(zhuǎn)換為電氣信號，進(jìn)行輸出。光電傳感器如下圖所示，主要分為3類。 受光器 被檢測物體 發(fā)光器 發(fā)光器 圖3.1 對射型 受光器 回歸反射板 被檢測物體 圖3.2 回歸反射型 受

30、光器 發(fā)光器 被檢測物體 圖3.3 擴(kuò)散反射型 光電傳感器的特點(diǎn)： 1.檢測距離長 如果在對射型中保留10 m以上的檢測距離等，便能實(shí)現(xiàn)其他檢測手段(磁性、超聲波等)無法達(dá)到的長距離檢測。 2.對檢測物體限制少 由于以檢測物體引起的遮光和反射為檢測原理，所以不像接近傳感器等將檢測物體限定在金屬，它可對玻璃、塑料、木材、液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢測。 3.響應(yīng)時間短 光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構(gòu)成，所以不包含機(jī)械性工作時間，響應(yīng)時間非常短。 4.分辨率高 能通過高級設(shè)計技術(shù)使投光光束集中在小光點(diǎn)，或通過構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng)，

31、來實(shí)現(xiàn)高分辨率，也可進(jìn)行微小物體的檢測和高精度的位置檢測。 5.可以實(shí)現(xiàn)非接觸檢測 可以無須機(jī)械性地接觸檢測物體實(shí)現(xiàn)檢測，因此不會對檢測物體和傳感器造成損傷，因此傳感器能長期使用。 6.可實(shí)現(xiàn)顏色識別 通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率，根據(jù)被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合而有所差異，可對檢測物體的顏色進(jìn)行檢測。 7.便于調(diào)整 在投射可視光的類型中，投光光束足眼睛可見的，便丁對檢測物體的位置進(jìn)行調(diào)整。 根據(jù)控制系統(tǒng)的要求和經(jīng)濟(jì)性等等的因素，本控制系統(tǒng)選用OMRON光電傳感器，型號為：E3G-ML79。本光電傳感器的參數(shù)以下表所示。 表3-1 傳感器參數(shù) 檢測方式 距離

32、設(shè)定型 檢測距離 0.2 ～ 2 m (白紙300×300mm) 設(shè)定范圍 0.5 ～ 2 m (白紙300×300mm) 投光點(diǎn)徑 φ70mm以下 (檢測距離1m時) 響應(yīng)誤差 設(shè)定距離的10％以下 反射率特性（黑白誤差） ±10％以下（設(shè)定距離1m時） 光源 紅外線發(fā)光二極管 (860nm) 電源電壓 12 ～ 240 VDC ±10％ (（p-p）10％波動以下) 24 ～ 240 VAC ±10％ 消耗電量 DC 2W以下 AC 2W以下 控制輸出（輸出形式） 繼電器輸出 控制輸出（負(fù)荷電流） 0 ～ 3 A 壽命（繼電器輸出） 電氣的: 1

33、0萬次以上（開關(guān)頻率1800次／小時） 機(jī)械的: 5000萬次以上（開關(guān)頻率18000次／小時） 運(yùn)行模式 入光時ON／遮光時ON開關(guān)切換式 負(fù)荷外加電壓 30 VDC 以下 250 VAC 以下 保護(hù)電路 防止相互干擾功能 應(yīng)答時間 30 ms 以下 靈敏度調(diào)整 示教式 使用環(huán)境溫度 白熾燈：3000lx以下、太陽光：10000lx以下 環(huán)境溫度范圍 使用時: -25 ～ 55 CEL 保存時: -30 ～ 70 CEL (不結(jié)冰、不結(jié)露) 環(huán)境濕度范圍 使用時: 35～85％RH 保存時: 35～95％RH (不結(jié)露) 絕緣電阻 20MΩ以上（DC500

34、V兆歐表）充電部整體與外殼間 耐電壓 AC2000V 50／60Hz 1min 充電部與外殼間 振動（耐久） 10～55Hz 復(fù)振幅1.5mm X、Y、Z各方向 2h 沖擊（耐久） 500m／s2 X、Y、Z各方向 3回 保護(hù)結(jié)構(gòu) IEC60529: IP67 適用標(biāo)準(zhǔn)（EN/IEC（低電壓指令）） EN60947-5-2 適用標(biāo)準(zhǔn)（EN/IEC（EMC指令）） EMI: EN60947-5-2 輻射干擾電場強(qiáng)度: EN55011 Group 1 classA EMS: EN60947-5-2 靜電放電抑制能力: IEC61000-4-2 電場強(qiáng)度抑制能力: IEC61

35、000-4-3 突發(fā)噪聲抑制能力: IEC61000-4-4 CE 標(biāo)記: 有 連接方式 端子臺型 指示燈 動作指示燈（橙）、穩(wěn)定指示燈（綠） 質(zhì)量（包裝狀態(tài)） 約 150 g 緊固轉(zhuǎn)矩 1.2 Nm 以下 (使用M4螺釘) 機(jī)殼材質(zhì) 聚對苯二甲酸丁二醇酯 鏡頭部材質(zhì) 異丁烯樹脂 罩蓋材質(zhì) 聚醚砜膜 附件 操作說明書、調(diào)整用螺絲刀 光電傳感器的電氣接線圖如下： 電源 白線 褐線 黃色 圖3.4 光電傳感器接線圖 本折疊機(jī)一共需要4個光電傳感器，這些光電傳感器在折疊機(jī)上的安裝布置如下圖所示，其中1、3、8、9為光電

36、傳感器。 1 3 4 6 5 7 8 9 1000 2 圖3.5 光電傳感器的安裝示意圖 3.1.2旋轉(zhuǎn)編碼器的選型及安裝 要得到要折疊的布草的長度，我們除了要知道布草通過光電傳感器的時間外，我們還必須知道折疊機(jī)上的輸送帶的速度，這樣才可以知道布的長度，計算布草長度的公式為： 其中為要求的布草的長度，為輸送帶的速度，為布草通過光電傳感器的時間。 折疊機(jī)的線速度為35，也就=35左右，輸送帶的速度是可以根據(jù)實(shí)際的工況，如大燙機(jī)的速度、布草的質(zhì)地及其它配套設(shè)備的等等因素調(diào)整。 旋轉(zhuǎn)編碼器是將旋轉(zhuǎn)的機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換為電氣信號，對該信號

37、進(jìn)行處理后檢檢測位置、速度等的傳感器。檢測直線機(jī)械位移量的傳感器稱為線性編碼器。 旋轉(zhuǎn)編碼器的特點(diǎn)： 1. 根據(jù)軸的旋轉(zhuǎn)變位量進(jìn)行輸出 通過聯(lián)合器與軸結(jié)合，能直接檢測旋轉(zhuǎn)位移量。 2. 啟動時無需原點(diǎn)復(fù)位(僅絕對型) 絕對型的情況下，將旋轉(zhuǎn)角度作為絕對數(shù)值進(jìn)行并列輸出。 3. 可對旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行檢測 增量型中可通過A相和B相的輸出時間，絕對型中可通過代碼的增減來掌握旋轉(zhuǎn)方向。 旋轉(zhuǎn)編碼器一般情況下有分為兩類，分別為增量型旋轉(zhuǎn)編碼器和絕對型旋轉(zhuǎn)編碼器 根據(jù)控制系統(tǒng)的要求和其它的因素，本系統(tǒng)選擇OMRON公司E6A2-CW5C 20P/R 2M型旋轉(zhuǎn)編碼器。旋轉(zhuǎn)編碼器的具體參數(shù)如下

38、表所示。 表3-2 E6A2-CW5C 20P/R 2M旋轉(zhuǎn)編碼器參數(shù) 分類 增量型 電源電壓 12 VDC -10% ～ 24 VDC +15% (波動（p-p）：5％以下) 消耗電流 DC20mA以下 沖擊電流 電流: 約 9 A 時間: 約 0.3 ms 分辨率（單旋轉(zhuǎn)） 20 P/R 輸出相 A、 B 控制輸出（輸出形式） NPN開路集電極 控制輸出（輸出電流） 30 mA 以下 (同步電流) 控制輸出（殘留電壓） (DC) 0.4 V 以下 (同步電流30mA時) 原點(diǎn)位置接點(diǎn) 無 負(fù)荷外加電壓 30 VDC 以下 最高應(yīng)答頻率

39、30 kHz 輸出相位差 90°±45° 輸出上升、下降的時間 輸出上升時間: 1 us 以下 (控制輸出電壓：5V 負(fù)載電阻1kΩ 導(dǎo)線長：500mm) 輸出下降時間: 1 us 以下 (控制輸出電壓：5V 負(fù)載電阻1kΩ 導(dǎo)線長：500mm) 啟動轉(zhuǎn)矩 常溫時: 1 mNm 以下 慣性轉(zhuǎn)矩 1×10-7kg.m2以下 軸容許力 徑向: 10 N 軸向: 5 N 容許最高轉(zhuǎn)速 5000 r/min 機(jī)械壽命 1億轉(zhuǎn)以上 環(huán)境溫度范圍 使用時: -10 ～ 55 CEL 保存時: -25 ～ 80 CEL (不結(jié)冰、不結(jié)露) 環(huán)境濕度范圍 使用時: 35～8

40、5％RH 保存時: 35～85％RH (不結(jié)露) 絕緣電阻 20MΩ以上（DC500V兆歐表）充電部整體與外殼間 耐電壓 AC500V 50／60Hz 1min 充電部與外殼間 振動（耐久） 10～55Hz 復(fù)振幅1.5mm X、Y、Z各方向 掃描時間 2H 沖擊（耐久） 500m／s2 X、Y、Z 各方向 3回 保護(hù)結(jié)構(gòu) IEC60529: IP50 適用標(biāo)準(zhǔn)（EN/IEC（EMC指令）） EMI: EN50081-2 輻射干擾電場強(qiáng)度: EN55011 Group 1 classA 雜音端子電壓: EN55011 Group 1 classA 靜電放電抑制能力: I

41、EC61000-4-2 電場強(qiáng)度抑制能力: IEC61000-4-3 突發(fā)噪聲抑制能力: IEC61000-4-4 CE 標(biāo)記: 有 連接方式 導(dǎo)線引出型 (電纜長度: 2 m) 旋轉(zhuǎn)編碼器的電氣接線圖如下。 褐色 +24 黑色 A B C 白色 藍(lán)色 橙色 0 圖3.6 旋轉(zhuǎn)編碼器接線圖 旋轉(zhuǎn)編碼器的在折疊機(jī)的安裝為圖3-5的2所示，固定在機(jī)架了，另外加一個輪子與輸送帶相連. 3.2變頻器的選擇 在交流調(diào)速系統(tǒng)中，變頻器的作用是將頻率固定(通常為工頻50Hz)的交流電(三相的或單相的)變換成頻率連續(xù)可調(diào)(多數(shù)為0-400H

42、z)的三相交流電。變頻器的輸入端(R、S、T)接至頻率固定的三相交流電源，輸出端(U、V、W)輸出的是頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的三相交流電，接至電動機(jī)。 3.2.1變頻器的基本構(gòu)成 通用變頻器的基本本構(gòu)成主要由主電路(包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器)和控制電路組成，[12] [13]如圖3-7所示。 負(fù)載側(cè)變流器Ⅱ 網(wǎng)側(cè)變流器Ⅰ 中間直流環(huán)節(jié)ⅢⅠ 逆變器 整流器 控制指令 控制指令 控制器 運(yùn)行指令 圖3.7 變頻器的基本結(jié)構(gòu) （1）整流器電網(wǎng)側(cè)的變流器Ⅰ是整流器，它的作用是把三相(也可以是單相)

43、交流電整流成直流電。 （2）逆變器負(fù)載側(cè)的變流器Ⅱ為逆變器。最常見的結(jié)構(gòu)形式是利用六個半導(dǎo)體主開關(guān)器件組成三相橋式逆變電路。只要有規(guī)律地控制逆變器中主開關(guān)器件的通與斷，就可以得到任意頻率的三相交流電輸出。 （3）中間直流環(huán)節(jié)Ⅲ由于逆變器的負(fù)載為異步電動機(jī)，屬于感性負(fù)載。無論電動機(jī)處于電動狀態(tài)或是發(fā)電制動狀態(tài)，其功率因數(shù)總不會為1。因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動機(jī)之間總會有無功功率的交換。這種無功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲能組件(電容器或電抗器)來緩沖。所以又稱中間直流環(huán)節(jié)為中間直流儲能環(huán)節(jié)。 （4）控制電路控制電路常由運(yùn)算電路、檢測電路、控制信號的輸入、輸出電路和驅(qū)動電路等構(gòu)成。其主要任務(wù)是完

44、成對逆變器的開關(guān)控制、對整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能等。控制方法可以采用模擬控制或數(shù)字控制。高性能的變頻器目前己經(jīng)采用微型計算機(jī)進(jìn)行全數(shù)字控制，盡可能簡化硬件電路，主要依靠軟件來完成各種功能。由于軟件的靈活性，數(shù)字控制方式?？梢酝瓿赡M控制方式難以完成的控制。 3.2.2變頻器的分類 (1)PAM（脈幅調(diào)制）：變頻器輸出電壓的大小通過改變直流電壓的大小來進(jìn)行調(diào)制。在中小容量變頻器中，這種方式已經(jīng)很少采用。 (2)PWM（脈寬調(diào)制）：變頻器輸出電壓的大小通過改變輸出脈沖的占空比來進(jìn)行調(diào)制。目前普通應(yīng)用的是占空比按正弦規(guī)律安排的正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)方式。 (3)按主電路工作方

45、式分：電壓型變頻器，電流型變頻器。 (4)按工作原理分：U/f控制變頻器，VC控制變頻器，SF控制變頻器。 (5)按照用途分：通用變頻器，高性能專用變頻器，高頻變頻器 3.2.3變頻器變頻原理 在交流變頻控制中，通過改變交流電源的頻率 f1 實(shí)現(xiàn)對異步電動機(jī)的調(diào)速。變頻的主要裝置就是變頻器，變頻器的主要功能之一就是實(shí)現(xiàn)對電源頻率的改變。 如圖3-8所示，在這個電路中，首先有可控硅V1～V6將工頻交流電整流成直流電，然后再由可控硅或大功率晶體管V7～V12將直流電壓逆變成交流電，通過對V7～V12的開關(guān)控制，可以改變逆變交流電的頻率，實(shí)現(xiàn)變頻。 V7 V9 V11

46、 V1 V3 V5 V10 V12 V8 V4 V6 V2 圖3.8 變頻調(diào)速電路 簡單變頻器的輸出電壓、電流質(zhì)量不好，通常含有較嚴(yán)重的高次諧波分量，高次諧波分量將造成電機(jī)發(fā)熱、振動和噪聲，無線電頻率的高次諧波還將引起電磁污染，因此必須削弱變頻器輸出的高次諧波。改善變頻器的輸出波形的方法通常有兩種：一是采用多重化技術(shù)，一是采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)。其中脈沖寬度調(diào)制技術(shù)是中、小容量變頻器改善波形常用的方法，因此適用于電梯控制系統(tǒng)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，IGBT和MOSFET開關(guān)器件廣泛應(yīng)用于變頻器中，大幅度降低電動機(jī)的噪音，達(dá)到噪音水平。如圖3-

47、9所示。 在實(shí)際應(yīng)用上，正弦波PWM的控制是利用等幅的三角波（稱為載波）與正弦波（成為調(diào)制波）的相應(yīng)交點(diǎn)發(fā)出觸發(fā)脈沖信號，并經(jīng)基極驅(qū)動電路放大后送至逆變器的開關(guān)元件控制極，從而得到一系列幅值相等、寬度不等的矩形脈沖列，記錄為SPWM。由于PWM的控制作用，在逆變器的輸出端得到一組幅值等于整流電路的輸出電壓，寬度按正弦波規(guī)律變化的矩形脈沖列。提高政協(xié)調(diào)制波的幅值就可以提高輸出矩形波的寬度，從而提高輸出等效正弦波的幅值。改變正弦調(diào)制波的頻率，就可以改變輸出等效正弦波的頻率，從而就可以實(shí)現(xiàn)變頻. 電源 圖3.9 高載波變頻率PWM變頻器 3.2.4變頻

48、器品牌型號與規(guī)格的選擇 變頻器是變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心設(shè)備，它的質(zhì)量品質(zhì)對于系統(tǒng)的可靠性影響很大，選擇品牌時，質(zhì)量品質(zhì)，尤其是與可靠性相關(guān)的質(zhì)量品質(zhì)，顯然是選擇時的重要考慮方面。同時，設(shè)備的平均壽命的長短是一個重要的參數(shù)，所以根據(jù)預(yù)期使用壽命來選擇品牌，經(jīng)驗和口碑仍然是主要依據(jù)。在同一品牌中選擇具體型號時，則主要依據(jù)已經(jīng)確定的變頻調(diào)速方案、負(fù)載類型以及應(yīng)用所需要的一些附加功能來決定。 變頻器產(chǎn)品說明書都提高標(biāo)稱功率數(shù)據(jù)，但實(shí)際上限制變頻器使用功率的是定子電流參數(shù)。因此，直接按照變頻器標(biāo)稱功率進(jìn)行選擇，在實(shí)際中常?？赡軙胁煌?。根據(jù)具體工程的情況，可以有以下幾種不同的變頻器規(guī)格選擇方式： （1

49、）按照標(biāo)稱功率選擇：一般作初步投資估算依據(jù)。 （2）按照電動機(jī)額定電流選擇；多用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的新設(shè)計項目。 （3）按照電動機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流選擇：多用于改造工程。 （4）按照轉(zhuǎn)矩過載能力選擇 綜上所述，根據(jù)實(shí)際工程情況，以適當(dāng)?shù)姆椒ㄟx擇變頻器規(guī)格很重要。選擇結(jié)果多數(shù)情況下變頻器標(biāo)稱功率與電動機(jī)匹配，少數(shù)情況需要放大。所以，籠統(tǒng)的認(rèn)為放大一級功率選擇變頻器是沒有錯的想法，但會造成浪費(fèi)?？偟膩碚f從生產(chǎn)成本來作合適的選擇。 3.2.5 選擇的變頻器應(yīng)滿足的條件 （1）根據(jù)被控設(shè)備的負(fù)載特性選擇通用變頻器的類型。 （2）所選擇通用變頻器的類型與被控制異步電動機(jī)的參數(shù)匹配。 （3）為降低電梯

50、成本，首選通用變頻器。 （4）變頻器帶有防止失速功能。 （5）變頻器具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性。 3.2.6 通用變頻器概況 上個世紀(jì)80年代初，通用變頻實(shí)現(xiàn)了商品化。在近20年的時間內(nèi)經(jīng)歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用BJT到采用IGBT兩個大發(fā)展過程。有如下特點(diǎn)： 1、容量不斷擴(kuò)大 80年代初采用的BJT的PWM變頻器實(shí)現(xiàn)了通用化。到了90年代初，BJT通用變頻器的容量達(dá)到了600KVA，400KVA以下的已經(jīng)系列化，前幾年主開關(guān)器件開始采用IGBT，僅三、四年的時間，IGBT變頻器的單機(jī)容量已達(dá)1800KVA，隨著IGBT容量的擴(kuò)大，通用變頻器的容量也將隨之?dāng)U大。 2、結(jié)構(gòu)的小型

51、化 變頻器主電路中功率電路的模塊化，控制電路采用大規(guī)模集成電路（LSI）和全數(shù)字控制技術(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用“平面安裝技術(shù)”等一系列措施，促進(jìn)了變頻電源裝置的小型化。另外，一種混合式功率集成器件，采用厚薄膜混合集成技術(shù)，把功率電橋、驅(qū)動電路、檢測電路、保護(hù)電路等封裝在一起，構(gòu)成了一種“智能電力模塊”（Intelligent Module，IPM）這種器件屬于絕緣金屬基底結(jié)構(gòu)，所以防電磁干擾能力強(qiáng)，保護(hù)電路和檢測電路與功率開關(guān)間的距離盡可能的小，因而保護(hù)迅速且可靠，傳感信號也十分迅速。 3、多功能和智能化 電力電子器件和控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，使變頻器向多功能化和高性能化方向發(fā)展。特別是微機(jī)的應(yīng)用

52、，為變頻器多功能化和高性能化提供了可靠的保證。 4、應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大 通用變頻器經(jīng)歷了模擬控制、數(shù)字控制、數(shù)?；旌峡刂疲钡饺珨?shù)字控制的演變，逐步地實(shí)現(xiàn)了多功能化和高性能化，進(jìn)而使之對各類生產(chǎn)機(jī)械、各類生產(chǎn)工藝的適應(yīng)性不斷增強(qiáng)。最初通用變頻器僅用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的節(jié)能調(diào)速和化纖工業(yè)中高速纏繞的多機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行等，到目前為止，其應(yīng)用領(lǐng)域得到了相當(dāng)?shù)臄U(kuò)展。如搬運(yùn)機(jī)械，從反抗性負(fù)載的搬運(yùn)車輛、帶式運(yùn)輸機(jī)到位能負(fù)載的起重機(jī)、提升機(jī)、立體倉庫、立體停車廠等都已采用了通用變頻器；金屬加工機(jī)械，從各類切削機(jī)床直到高速磨床乃至數(shù)控機(jī)床，加工中超高速伺機(jī)的精確位置控制都已應(yīng)用通用變頻器；在其它方面，如農(nóng)用機(jī)械、

53、食品機(jī)械、木工機(jī)械、印刷機(jī)械、各類空調(diào)、各類家用電器甚至街心公元噴水池，可以說其應(yīng)用范圍相當(dāng)廣闊，并且還將繼續(xù)擴(kuò)大。 為了滿足系統(tǒng)設(shè)計條件要求，本設(shè)計選擇通用變頻器。采用通用變頻器構(gòu)成變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)的主要目的是：協(xié)調(diào)大燙機(jī)的速度、提高勞動生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備自動化程度。 3.2.7 安川VS—616G5型通用變頻器 折疊機(jī)是洗滌廠自動化設(shè)備中的重要部分，它的輸送帶的速度要協(xié)調(diào)好大燙機(jī)的速度，這樣才不會造成在大燙機(jī)和折疊機(jī)的相連處造成卡布，這個速度在一定范圍內(nèi)調(diào)整，調(diào)整的方式就是通過變頻器調(diào)節(jié)。考慮以上各種因素，本設(shè)計選用安川VS-616G5型全數(shù)字變頻器。 它具有磁通矢量控

54、制、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、負(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等一系列先進(jìn)功能可以最大限度地提高電機(jī)功率因數(shù)和電機(jī)效率，同時降低了電機(jī)運(yùn)行損耗。另外，VS-616G5變頻器的啟動、制動具有可任意調(diào)節(jié)的S曲線和零頻可輸出150%力矩的特點(diǎn)，配以高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，控制精度可0.01~0.02%。無須配專電機(jī)，可自學(xué)習(xí)所配電機(jī)的各個參數(shù)，精確控制任何品牌的電機(jī)，是變頻器工作在最佳狀態(tài)。采用高能IGBT，載波頻率20KHz，從而使變頻器輸出一個不失真的正弦流波形使電機(jī)始終運(yùn)行于靜噪音狀態(tài)。 VS-616G5型變頻器是安川電機(jī)公司面向世界推出的21世紀(jì)通用型變頻器，這種變頻器不僅考慮了V/f控制，而且還實(shí)現(xiàn)了矢量控制，通過其本的自動

55、調(diào)諧功能與無速度傳感器電流矢量控制，很容易得到高起動轉(zhuǎn)矩與高的調(diào)速范圍。616G5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格如表3-3。 表3-3 616G5型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 電壓 220V 380V 容量范圍 1.2～110KVA 1.4～460KVA 電 源 電壓頻率 200V：三相 200/200/208/220V 400V：三相 380/400/415/460V 電壓允許變動 +10% -15% 頻率允許變動 ±15% 控制特性 控制方式 正弦波PWM控制： ● 無傳感器矢量控制(無PG) ● 帶傳感矢量控制(帶PG) ● V/F控制 ● 帶傳感V/F控制

56、(用參數(shù)切換) 啟動轉(zhuǎn)矩 150%Hz(無PG) 150%r/min(帶PG) 速度控制范圍 1:100(無PG) 1:1000(帶PG) 速度控制精度 ±0.2%(無PG) 0.02%(帶PG) 速度響應(yīng) 5Hz(無PG) 30Hz(帶PG) 轉(zhuǎn)矩極限 有 轉(zhuǎn)矩精度 ±5% 轉(zhuǎn)矩響應(yīng) 20Hz(無PG)以上150Hz(帶PG)以上 頻率控制范圍 0.1～400Hz 頻率精度(溫度變動) 數(shù)字式指令 ±0.01%(-10℃～+40℃) 模擬式指令±0.1%(25℃～+10℃) 頻率設(shè)定分辨率(運(yùn)算分辨率) 模擬式指令 0.03Hz/

57、60Hz 數(shù)字式指令 0.01Hz/100Hz 輸出頻率分辨率 0.01Hz 過載量 額定輸出電流的150% IN 頻率設(shè)定信號 -10V～10V，0～10V，4～20MA 加減速時間 0.01～6000.0S 制動轉(zhuǎn)矩 約20% 帶制動選150% 抑制高次諧波 直流電抗器 內(nèi)帶(200V 24KVA、400V 26KVA以下可選擇) 12相整流 不能變動 主要控制功能 瞬停再起動、下降控制、轉(zhuǎn)矩控制等 操作裝置 16字×2線日語液晶顯示器 接通插件板可選擇 16種(最多可裝3塊) 保護(hù)功能 電機(jī)保護(hù)、變頻過載、瞬間過電流、電壓下降

58、、過電壓、輸入缺相 VS-616G5變頻器的特點(diǎn)如下： （1）包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。 （2）有豐富的內(nèi)藏與選擇功能。 （3）由于采用了最新式的硬件，因此，功能全、體積小。 （4）保護(hù)功能完善、維修性能好。 通用變頻器VS-616G5可直接控制交流異步電動機(jī)的電流，使電動機(jī)保持較高的輸出轉(zhuǎn)矩；它適合用于各種應(yīng)用場合，可以低速下實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)起動并且極其精確地運(yùn)行，其自動調(diào)整功能可使各種電動機(jī)達(dá)到高性能的控制。VS-616G5將U/f控制、矢量控制、閉環(huán)U/f控制、閉環(huán)矢量控制四種控制方式融為一體，其中閉環(huán)矢量控制是最適合電梯控制要求的。 3.2.8 變頻器參數(shù)

59、的設(shè)置 VS-616G5變頻器共有9組參數(shù)，每一組參數(shù)的設(shè)計都具有特定的含義。常用參數(shù)如表3-4所示 表3-4 VS-616G5變頻器常用參數(shù) 參數(shù) 功用 A組 確定控制模式 B組 選擇運(yùn)動功能 C組 確定加減速時間和轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償時間 D組 選擇頻率 E組 確定運(yùn)行壓頻曲線 F組 保護(hù)設(shè)置 H組 確定偏差標(biāo)準(zhǔn) 參數(shù)設(shè)計應(yīng)遵循如下原則： （1）減小啟動沖擊，其速度環(huán)比例系數(shù)宜小些，而積分時間常數(shù)宜大些； （2）增加啟動力矩，折疊機(jī)的輸送帶都是靠一個滾筒帶動的，電機(jī)的啟動速度不能太快。 變頻器其他常用參數(shù)可根據(jù)電網(wǎng)電壓和電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)直接輸入，具體的設(shè)置見表3

60、-5 表3-5 安川VS- 616G5變頻器主要參數(shù)設(shè)置表 參數(shù) 設(shè)定值 說明 A1-01 4 存取級別為：ADVANCED A1-02 3 帶PG的適量控制 B1-01 0 主速來自D1-01 C1-01 3S 加速時間為3S C1-02 3S 減速時間為3S C2-01 0.8S 加速開始時的S曲線特性時間 C2-02 0.8S 加速完成時的S曲線特性時間 C2-03 0.8S 減速完成時的S曲線特性時間 C2-03 0.8S 減速完成時的S曲線特性時間 C5-01 5 速度環(huán)比例，舒適感不好時在5～40S間調(diào)整 C5-

61、02 1S 速度環(huán)積分，舒適感不好時在0.5～5S間調(diào)整 D1-02 50Hz 快車速度 D1-03 6Hz 爬行速度 D1-09 10Hz 慢車速度 E1-01 380V 輸入電壓 E1-04 50Hz 最高輸出頻率 E1-05 380V 最大電壓輸出 E2-01 15.4A 電動機(jī)額定電流(按電動機(jī)銘牌輸入) E2-04 6 電極極數(shù)(按電動機(jī)名牌輸入) F1-01 1024 PG脈沖數(shù) F1-05 1/0 編碼器方向錯時更改 H2-01 37 變頻器輸出端子9-10為運(yùn)轉(zhuǎn)中2 H3-05 H3-05 選D1-02

62、不選端子16輸入 L3-04 1 失速防止有效 L6-01 4 過轉(zhuǎn)矩檢出動作選擇 L6-03 10S 過轉(zhuǎn)矩檢出時間 L6-04 4 過轉(zhuǎn)矩檢出動作選擇2 L6-05 200 過轉(zhuǎn)矩檢出標(biāo)準(zhǔn)2 L6-06 2S 過轉(zhuǎn)矩檢出時間2 L8-01 1 制動電阻過熱 L8-05 1 輸入缺相 L8-07 1 輸出缺相 3.2.9 變頻器容量和制動電阻參數(shù)的計算 1、變頻器容量的選擇 變頻器的功率可根據(jù)曳引機(jī)電機(jī)功率、滾筒的運(yùn)行速度、滾筒載重與配重進(jìn)行計算。由上面的設(shè)計知電動機(jī)功率 ，變頻器功率應(yīng)接近電動機(jī)功率，可以選取1.5倍的裕量，根

63、據(jù)安川VS- 616G5變頻器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，選取電動機(jī)功率，對應(yīng)的變頻器容量選取。 3.3 PLC簡介及選擇 3.3.1 PLC簡介 國際電工委員會（IEC）于1982年11月和1985年1月對可編程序控制器作了如下的定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的命令，并通過數(shù)字式模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴(kuò)充功能的原則而設(shè)計”。上世紀(jì)60年代，計算機(jī)技術(shù)已開始應(yīng)用于工業(yè)

64、控制了。但由于計算機(jī)技術(shù)本身的復(fù)雜性，編程難度高、難以適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境以及價格昂貴等原因，未能在工業(yè)控制中廣泛應(yīng)用。當(dāng)時的工業(yè)控制，主要還是以繼電—接觸器組成控制系統(tǒng)。[14] 1968年，美國最大的汽車制造商—通用汽車制造公司（GM），為適應(yīng)汽車型號的不斷翻新，試圖尋找一種新型的工業(yè)控制器，以盡可能減少重新設(shè)計和更換繼電器控制系統(tǒng)的硬件連線、減少時間，降低成本。因而設(shè)想把計算機(jī)的完備功能、靈活及通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，制成一種適合于工業(yè)環(huán)境的通用控制裝置，并把計算機(jī)的編程方法和程序輸入方式加以簡化，用“面向控制過程，面向?qū)ο蟮淖匀徽Z言”進(jìn)行

65、編程，使不熟悉計算機(jī)的人也能方便地使用。即：硬件減少，軟件靈活簡單。 針對上述設(shè)想，通用汽車公司提出了這種新型控制器所必須具備的十大條件（有的“GM10條”）： 1編程簡單，可現(xiàn)場修改程序； 2維護(hù)方便，最好是插件式； 3可靠性高于繼電器控制柜； 4體積小于繼電器控制柜； 5可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機(jī)； 6在成本上可與繼電器控制柜競爭； 7輸入可以是交流115V； 8輸出可以是交流115V，2A以上，可直接驅(qū)動電磁閥； 9在擴(kuò)展時，原有系統(tǒng)只要很小變更； 10用戶程序存儲器容量至少能擴(kuò)展到4K。 1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）首先研制成功第一臺可編程序控制器，在

66、通用汽車公司的自動裝配線上試用成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制的新局面。接著美國MODICON公司也開發(fā)出可編程序控制器084。1971年，日本從美國引進(jìn)了項新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺可編程序控制器DSC-8。1973年，西歐國家研制出了他們的第一臺可編程序控制器。我國從1974年開始研制，1977年開始工應(yīng)用。早期的可編程序控制器是為取代繼電器控制線路、存儲程序指令、完成順序制而設(shè)計的。主要用于：1.邏輯運(yùn)算，2.計時、計數(shù)等順序控制，均屬開關(guān)量控制所以，通常稱為可編程序邏輯控制器（PLC—Programmable Logic Controller）。入70年代，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，PLC采用了通用微處理器，這種控制器就不局限于當(dāng)初的邏輯運(yùn)算了，功能不斷增強(qiáng)。因此，實(shí)際上應(yīng)稱之為PC—可編程序制器。至80年代，隨大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的發(fā)展，以16位32位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化PC得到了驚人的發(fā)展。使PC在概念、設(shè)計、性能、格以及應(yīng)用等方面都有了新的突破。不僅控制功能增強(qiáng)，功耗和體積減小，成本下降可靠性提高，編程和故障檢測更為靈活方便，而且隨著遠(yuǎn)程I/O和通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)理以