《變頻技術(shù)（第二版）》課件 第3、4章 PLC與變頻器的聯(lián)機(jī)控制、變頻器在典型控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

第三章PLC與變頻器的聯(lián)機(jī)控制13-2

PLC與變頻器聯(lián)機(jī)控制的設(shè)計(jì)思路3-1?PLC與變頻器的連接3-1

PLC與變頻器的連接341.掌握PLC與變頻器的連接及控制方式。2.了解PLC與變頻器的連接注意事項(xiàng)。學(xué)習(xí)目標(biāo)一、PLC與變頻器的連接方式PLC與變頻器有三種連接方式：一是利用PLC的開(kāi)關(guān)量輸入/輸出模塊控制變頻器；二是利用PLC模擬量輸出模塊控制變頻器；三是利用PLC通信端子控制變頻器。1.利用PLC的開(kāi)關(guān)量輸入/輸出模塊控制變頻器變頻器的輸入信號(hào)中包括對(duì)運(yùn)行/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、微動(dòng)等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行操作的開(kāi)關(guān)型指令信號(hào)。變頻器通常利用與繼電器觸點(diǎn)或具有繼電器觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)特性的元器件（如晶體管、PLC）相連，得到運(yùn)行狀態(tài)指令，如圖所示。56變頻器與繼電器觸點(diǎn)或具有繼電器觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)特性的元器件相連PLC的開(kāi)關(guān)量輸入/輸出端一般可以與變頻器的開(kāi)關(guān)量輸入/輸出端直接連接。這種控制方式的接線很簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，用PLC的開(kāi)關(guān)量輸出模塊可以控制變頻器的正/反轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速和加減速時(shí)間，能實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制要求。72.利用PLC模擬量輸出模塊控制變頻器變頻器中也存在一些數(shù)值型（如頻率、電壓等）指令信號(hào)的輸入，可分為數(shù)字輸入和模擬輸入兩種。數(shù)字輸入多采用變頻器操作面板上的鍵盤和串行接口來(lái)給定；模擬輸入則通過(guò)接線端子由外部給定，通常通過(guò)0～10V（5V）的電壓信號(hào)或4～20mA的電流信號(hào)輸入。由于接口電路因輸入信號(hào)而異，因此必須根據(jù)變頻器的輸入阻抗選擇PLC的模擬量輸出模塊，如圖所示。89PLC與變頻器模擬量信號(hào)之間的連接3.利用PLC通信端子控制變頻器利用PLC通信端子控制變頻器，其實(shí)就是PLC通過(guò)485通信接口控制變頻器，這種控制方式的硬件接線簡(jiǎn)單，但需要增加通信用的接口模塊，使用前必須熟悉通信模塊的使用方法和設(shè)計(jì)通信程序。10二、PLC與變頻器連接的注意事項(xiàng)PLC與變頻器連接應(yīng)用時(shí)，由于二者涉及用弱電控制強(qiáng)電，因此連接時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）PLC應(yīng)按規(guī)定的接線標(biāo)準(zhǔn)和接地條件進(jìn)行接地，且注意避免和變頻器使用相同的接地線，接地時(shí)二者要盡可能分開(kāi)。11（2）當(dāng)電源條件不好時(shí)，應(yīng)在PLC的電源模塊及輸入/輸出模塊的電源線上接入噪聲濾波器和降低噪聲用的變壓器等，另外，若有必要，在變頻器一側(cè)也應(yīng)采取相應(yīng)措施。（3）當(dāng)變頻器和PLC安裝于同一操作柜時(shí)，應(yīng)盡可能使變頻器和PLC的有關(guān)配線分開(kāi)。（4）盡量采用屏蔽線或雙絞線進(jìn)行連接，以提高抗噪聲和抗干擾水平。123-2

PLC與變頻器聯(lián)機(jī)控制的設(shè)計(jì)思路13141.掌握用PLC控制變頻器運(yùn)行的程序設(shè)計(jì)思路和方法。2.掌握用PLC控制變頻器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正/反轉(zhuǎn)的方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)通過(guò)采用PLC與變頻器的聯(lián)機(jī)控制來(lái)替代傳統(tǒng)的繼電器與變頻器控制方案，系統(tǒng)控制的便捷性和運(yùn)行可靠性將得到顯著提升。下面，通過(guò)一個(gè)具體實(shí)例，來(lái)詳細(xì)闡述PLC與變頻器聯(lián)機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。設(shè)計(jì)舉例：用FX3U系列PLC控制三菱FR-E840型變頻器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正/反轉(zhuǎn)?？刂埔螅孩侔聪抡D(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2，變頻器控制電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)轉(zhuǎn)，正向啟動(dòng)時(shí)間為?3?s，變頻器的輸出頻率為35?Hz；②按下反轉(zhuǎn)按鈕SB3，變頻器控制電動(dòng)機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)，反向啟動(dòng)時(shí)間為3?s，變頻器輸出頻率為35?Hz；③按下停止按鈕SB1，變頻器控制電動(dòng)機(jī)在3?s內(nèi)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)原則、方法及步驟：15一、分配PLC輸入/輸出點(diǎn)（I/O）并寫出I/O接口地址分配表根據(jù)控制要求，可確定PLC需要3個(gè)輸入點(diǎn)，2個(gè)輸出點(diǎn)，其I/O接口地址分配表見(jiàn)下表。16I/O通道地址分配表二、設(shè)計(jì)電路根據(jù)控制要求，設(shè)計(jì)PLC控制變頻器的原理電路，如圖所示。17PLC控制變頻器的原理電路三、PLC程序設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求，設(shè)計(jì)PLC的程序梯形圖，如圖所示。18PLC的程序梯形圖四、編制變頻器的參數(shù)設(shè)置表根據(jù)控制要求，編制變頻器的參數(shù)設(shè)置表，具體見(jiàn)下表。19變頻器的參數(shù)設(shè)置表五、安裝接線及運(yùn)行調(diào)試按照工藝要求，首先完成配電盤的接線并將上圖所示的PLC程序梯形圖輸入PLC，然后按上表設(shè)置變頻器參數(shù)，最后按下表進(jìn)行調(diào)試、修改，確保達(dá)到設(shè)計(jì)要求。20程序調(diào)試步驟及運(yùn)行情況記錄表21程序調(diào)試步驟及運(yùn)行情況記錄表第四章變頻器在典型控制系統(tǒng)中的應(yīng)用224-2變頻器在升降機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用4-1?變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用4-3變頻器在龍門刨床拖動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用4-1

變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用24251.能正確選擇變頻器的類型及容量。2.能正確設(shè)計(jì)變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的控制原理電路。3.掌握變頻器的安裝與配線要求。4.掌握變頻器的工頻—變頻運(yùn)行控制原理和相關(guān)參數(shù)設(shè)置方法。5.掌握變頻器維護(hù)與檢查的內(nèi)容和基本方法。6.掌握變頻器常見(jiàn)故障的分析與處理。學(xué)習(xí)目標(biāo)在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中，自來(lái)水供水壓力不足，會(huì)對(duì)人們的生活質(zhì)量造成不利影響，嚴(yán)重時(shí)甚至威脅人們的生命安全，例如火災(zāi)情況下。因此，在用水區(qū)域采用恒壓供水系統(tǒng)，不僅能為社會(huì)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也具有重要的社會(huì)效益。26一、恒壓供水系統(tǒng)的基本模型與主要參數(shù)1.基本模型如圖所示是一生活小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)的基本模型，水泵將水由水池抽出并上揚(yáng)至所需高度，以便向生活小區(qū)供水。27恒壓供水系統(tǒng)的基本模型2.主要參數(shù)（1）流量流量是指泵在單位時(shí)間內(nèi)抽送流體的數(shù)量，一般指體積流量，用

Q

表示，單位為m3/s。（2）管阻管阻是指管道系統(tǒng)（包括水管、閥門等）對(duì)水流阻力的物理量，符號(hào)為

P，其大小在靜態(tài)時(shí)取決于管路的結(jié)構(gòu)和所處位置，動(dòng)態(tài)情況下，還與供水流量和用水流量的平衡情況有關(guān)。28（3）揚(yáng)程揚(yáng)程又稱壓頭，是指單位質(zhì)量流體通過(guò)泵所獲得的能量?jī)粼黾又?。在恒壓供水系統(tǒng)中，揚(yáng)程主要體現(xiàn)三方面內(nèi)容：1）提高水位所需的能量。2）克服水在管路中流動(dòng)時(shí)的阻力所需的能量。3）使水流具有一定流速所需的能量。習(xí)慣上常用水從一個(gè)位置上揚(yáng)到另一個(gè)位置時(shí)的水位變化量（即對(duì)應(yīng)的水位差）來(lái)代表?yè)P(yáng)程。因此，常用抽送水的水柱高度

H

表示，單位是m。2930全揚(yáng)程示意圖（4）全揚(yáng)程全揚(yáng)程也叫總揚(yáng)程，是表征水泵泵水能力的物理量，包括把水從水池上揚(yáng)到最高水位所需的能量，克服管阻所需的能量和保持水流流速所需的能量，用

HT

表示。在數(shù)值上等于在沒(méi)有管阻、也不計(jì)流速的情況下，水泵能夠上揚(yáng)水的最大高度，如圖所示。（5）實(shí)際揚(yáng)程實(shí)際揚(yáng)程是指水泵實(shí)際提高水位所需的能量，用

HA

表示。在不計(jì)損失和流速的情況下，其主體部分正比于實(shí)際的最高水位與水池水面之間的水位差。

（6）損失揚(yáng)程全揚(yáng)程與實(shí)際揚(yáng)程之差即損失揚(yáng)程，用

HL

表示。HT、HA、HL

三者之間的關(guān)系是：HT=HA+HL31二、恒壓供水系統(tǒng)的特性與工作點(diǎn)1.供水系統(tǒng)的特性（1）揚(yáng)程特性揚(yáng)程特性即水泵特性。在管路閥門全打開(kāi)的情況下，全揚(yáng)程

HT

隨流量

QH

變化的曲線

HT=f（QH）稱為揚(yáng)程特性，如圖所示。從圖中可以看出

A1

點(diǎn)是流量較?。ǖ扔?/p>

Q1）時(shí)的情形，這時(shí)全揚(yáng)程較大為

HT1，A2

點(diǎn)是流量較大（等于

Q2）時(shí)的情形，這時(shí)全揚(yáng)程較小為

HT2。這表明用戶用水量越多（流量越大），管道中的摩擦損失以及保持一定的流速所需的能量也越大，故供水系統(tǒng)的全揚(yáng)程就越小，流量的大小取決于用戶的用水情況。因此，揚(yáng)程特性反映了用戶的用水量需求對(duì)揚(yáng)程的影響。3233揚(yáng)程特性（2）管阻（管路）特性管阻（管路）特性反映的是為了維持一定的流量而必須克服管阻所需的能量。它與閥門的開(kāi)度有關(guān)，即當(dāng)閥門開(kāi)度一定時(shí)，為了提高一定流量的水所需的揚(yáng)程。因此，這里的流量表示供水流量，用

QG

表示，所以管阻特性的函數(shù)關(guān)系是

HT=f（QH），如圖所示。3435管阻（管路）特性2.供水系統(tǒng)的工作點(diǎn)（1）工作點(diǎn)揚(yáng)程特性曲線和管阻特性曲線的交點(diǎn)，稱為供水系統(tǒng)的工作點(diǎn)，即圖

中的A點(diǎn)。在這一點(diǎn)，系統(tǒng)既滿足揚(yáng)程特性曲線①，又符合管阻特性曲線②，使供水系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)（穩(wěn)定運(yùn)行）。如果閥門開(kāi)度為100%，轉(zhuǎn)速也為100%，則系統(tǒng)處于額定狀態(tài)，這時(shí)的工作點(diǎn)稱為額定工作點(diǎn)或自然工作點(diǎn)。3637供水系統(tǒng)的工作點(diǎn)（2）供水功率供水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)消耗的功率

PG（kW）稱為供水功率，供水功率與流量

Q

和揚(yáng)程

HT

的乘積成正比，即PG=GPHTQ式中，GP——比例常數(shù)。38三、節(jié)能原理分析1.調(diào)節(jié)流量的方法（1）閥門控制法閥門控制法即通過(guò)開(kāi)關(guān)閥門的大小來(lái)調(diào)節(jié)流量，轉(zhuǎn)速保持不變，通常為額定轉(zhuǎn)速。閥門控制法的實(shí)質(zhì)是：水泵本身的供水能力不變，而是通過(guò)改變水路中的阻力大小改變供水能力，以適應(yīng)用戶對(duì)流量的需求。39（2）轉(zhuǎn)速控制法轉(zhuǎn)速控制法就是通過(guò)改變水泵的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量，而閥門開(kāi)度保持不變（通常為最大開(kāi)度）。轉(zhuǎn)速控制法的實(shí)質(zhì)是通過(guò)改變水泵的全揚(yáng)程來(lái)適應(yīng)用戶對(duì)流量的要求。當(dāng)水泵的轉(zhuǎn)速改變時(shí)，揚(yáng)程特性隨之改變，而管阻特性不變。402.轉(zhuǎn)速控制法的節(jié)能效果（1）供水功率的比較比較上述兩種調(diào)節(jié)流量的方法，可以看出，在所需流量小于額定流量的情況下，轉(zhuǎn)速控制時(shí)的揚(yáng)程比閥門控制時(shí)小得多，所以轉(zhuǎn)速控制方式所需的供水功率比閥門控制方式小得多，即如圖所示的

CBFH

陰影部分。兩者之差ΔP，便是轉(zhuǎn)速控制方式節(jié)約的供水功率，它與

CBFH

的面積成正比，這是采用調(diào)速供水系統(tǒng)具有節(jié)能效果的最基本體現(xiàn)。4142調(diào)節(jié)流量的方法與比較（2）從水泵的工作效率看節(jié)能效果1）工作效率的定義。水泵的供水功率

Pg

與軸功率

Pp

之比，為水泵的工作效率

ηp，即ηp=Pg/Pp式中，Pp——水泵的軸功率，是指水泵的輸入功率（電動(dòng)機(jī)的輸出功率）

或是水泵的取用功率；

Pg——水泵的供水功率，是根據(jù)實(shí)際供水揚(yáng)程和流量算得的功率，

是供水系統(tǒng)的輸出功率。因此，這里所說(shuō)的水泵工作效率，實(shí)際上包含了水泵本身的效率和供水系統(tǒng)的效率。432）水泵工作效率的近似計(jì)算公式。水泵工作效率相對(duì)值η*

的近似公式如下：ηP*=C1（Q*/n*）－C2（Q*/n*）2式中，ηP*——效率；

Q*——流量；

n*——轉(zhuǎn)速的相對(duì)值（即實(shí)際值與額定值之比的百分?jǐn)?shù)）；

C1、C2——常數(shù)（由制造廠提供）。C1

與

C2

之間遵守

C1－C2=1，這表明水泵的工作效率主要取決于流量與轉(zhuǎn)速的比。443）不同控制方式下的工作效率。由上式可知，當(dāng)通過(guò)關(guān)小閥門來(lái)減小流量時(shí)，由于轉(zhuǎn)速不變，n*=1.0，比值

Q*/n*=Q*，其效率曲線為下圖中的曲線①。當(dāng)流量為60%Q*時(shí)，其效率降至

B

點(diǎn)?？梢?jiàn)，隨著流量的減少，水泵工作效率的降低十分明顯。而在轉(zhuǎn)速控制方式下，閥門開(kāi)度不變時(shí)，流量

Q*

與轉(zhuǎn)速

n*

成正比，比值

Q*/n*

不變，其效率曲線為下圖中的曲線②。當(dāng)流量為60%Q*

時(shí)，效率由

C

點(diǎn)決定，它和流量為100%Q*

時(shí)的效率（A點(diǎn)）是相等的。也就是說(shuō)，采用轉(zhuǎn)速控制方式時(shí)，水泵的工作效率總是處于最佳狀態(tài)。所以，轉(zhuǎn)速控制方式與閥門控制方式相比，水泵的工作效率要大得多，這是采用變頻調(diào)速供水系統(tǒng)具有節(jié)能效果的進(jìn)一步體現(xiàn)。4546水泵的效率曲線（3）從電動(dòng)機(jī)的效率看節(jié)能效果采用了轉(zhuǎn)速控制方式以后，可將排水閥完全打開(kāi)適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速，由于電動(dòng)機(jī)在低頻運(yùn)行時(shí)，變頻器的輸出電壓也將降低，從而提高電動(dòng)機(jī)的工作效率，這是采用變頻調(diào)速供水系統(tǒng)具有節(jié)能效果的又一體現(xiàn)。綜上所述，水泵的軸功率與流量的關(guān)系如圖所示。圖中，曲線①是調(diào)節(jié)閥門開(kāi)度時(shí)的功率曲線，當(dāng)流量

Q*

為60%Q*

時(shí)，所消耗的功率由

C

點(diǎn)決定。由圖可知，與調(diào)節(jié)閥門開(kāi)度相比，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速時(shí)節(jié)約的ΔP*

是相當(dāng)可觀的。4748水泵的軸功率與流量的關(guān)系四、二次方根負(fù)載實(shí)現(xiàn)調(diào)速后如何獲得最佳節(jié)能效果如下圖a所示，曲線

Q

是二次方根負(fù)載的機(jī)械特性。曲線1是電動(dòng)機(jī)在U/f控制方式下轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償為0（電壓調(diào)節(jié)比

KU=評(píng)率調(diào)節(jié)比

Kf）時(shí)的有效轉(zhuǎn)矩曲線，與下圖b中的曲線1對(duì)應(yīng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速為

nX

時(shí)，由曲線Q可知，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為

TLX；由曲線1可知，電動(dòng)機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩為

TMX。很明顯，即使轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償為0，在低頻運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相比，仍有較大的裕量，這說(shuō)明該拖動(dòng)系統(tǒng)還有相當(dāng)大的節(jié)能裕量。因此，可以通過(guò)以下方案獲得最佳節(jié)能效果：（1）U/f

曲線選用曲線01。（2）適當(dāng)加大啟動(dòng)頻率，以避免死點(diǎn)區(qū)域。4950電動(dòng)機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩與低頻

U/f（kU<kf）曲線五、變頻器恒壓供水系統(tǒng)常用的幾種方案1.一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)水泵的恒壓供水系統(tǒng)這種恒壓供水系統(tǒng)的控制原理簡(jiǎn)單實(shí)用，其系統(tǒng)組成包括輸出環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)速控制環(huán)節(jié)、壓力檢測(cè)環(huán)節(jié)等。輸出環(huán)節(jié)由水泵電機(jī)執(zhí)行；轉(zhuǎn)速控制環(huán)節(jié)由變頻器控制，實(shí)現(xiàn)變流量恒壓控制；壓力檢測(cè)環(huán)節(jié)由壓力傳感器檢測(cè)管網(wǎng)出水壓力，把信號(hào)傳遞給變頻器，通過(guò)變頻器的PID調(diào)節(jié)功能來(lái)控制水泵的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，如圖所示。5152一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)水泵的恒壓供水原理電路2.1控

X

切換的恒壓供水系統(tǒng)此種供水系統(tǒng)由一臺(tái)變頻器控制多臺(tái)水泵，即所謂的1控

X

方案。以1控3為例，如圖所示。設(shè)3臺(tái)水泵分別為1號(hào)泵、2號(hào)泵和3號(hào)泵，工作過(guò)程如下：531控3切換的恒壓供水系統(tǒng)框圖（1）先由變頻器啟動(dòng)1號(hào)泵運(yùn)行，當(dāng)用水量增大，1號(hào)泵工作頻率已經(jīng)達(dá)到50Hz，而壓力仍不足時(shí)，將1號(hào)泵切換成工頻運(yùn)行，再由變頻器啟動(dòng)2號(hào)泵，供水系統(tǒng)處于“1工1變”的運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)2號(hào)泵的工作頻率又達(dá)到50Hz，而壓力仍不足時(shí)，則將2號(hào)泵也切換成工頻運(yùn)行，再由變頻器啟動(dòng)3號(hào)泵，供水系統(tǒng)處于“2工1變”的運(yùn)行狀態(tài)。54（2）當(dāng)用水量減少，變頻器的工作頻率已經(jīng)降至下限頻率，而壓力仍偏高時(shí)，將1號(hào)泵停機(jī)，供水系統(tǒng)又處于“1工1變”的運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)變頻器的工作頻率又降至下限頻率，而壓力仍偏高時(shí)，將2號(hào)泵也停機(jī)，供水系統(tǒng)又回復(fù)到1臺(tái)泵變頻運(yùn)行的狀態(tài)。這種控制方式，具有使3臺(tái)泵的工作時(shí)間比較均勻，設(shè)備費(fèi)用較少的優(yōu)點(diǎn)。553.1控1切換的恒壓供水系統(tǒng)此種供水系統(tǒng)每臺(tái)水泵都由一臺(tái)變頻器進(jìn)行控制，這時(shí)必須指定一臺(tái)泵為主泵。以三臺(tái)泵為例，1號(hào)泵為主泵，工作過(guò)程如下：（1）啟動(dòng)1號(hào)主泵，進(jìn)行變頻控制。（2）當(dāng)1號(hào)泵變頻器的輸出頻率已經(jīng)上升到50Hz，而水壓仍不足時(shí)，2號(hào)泵啟動(dòng)并升速，1號(hào)泵和2號(hào)泵同時(shí)進(jìn)行變頻控制。（3）當(dāng)1號(hào)泵和2號(hào)泵同時(shí)運(yùn)行，但是1號(hào)泵變頻器輸出頻率又上升到50Hz，水壓還是不足時(shí)，3號(hào)泵啟動(dòng)并升速，使3臺(tái)泵同時(shí)進(jìn)行變頻控制。56（4）當(dāng)1號(hào)泵的變頻器輸出頻率下降到下限頻率（假設(shè)下限頻率20Hz），而水壓仍偏高時(shí)，2號(hào)泵減速并停止運(yùn)行，進(jìn)入1號(hào)泵和3號(hào)泵變頻控制狀態(tài)。（5）當(dāng)1號(hào)泵的變頻器輸出頻率再次下降到下限頻率，而水壓仍偏高時(shí)，3號(hào)泵減速并停止運(yùn)行，進(jìn)入1號(hào)泵獨(dú)立工作狀態(tài)。這種方案的一次投資費(fèi)用較高，但節(jié)能效果十分顯著，可以很快收回成本。57六、變頻―工頻互切換的恒壓供水系統(tǒng)1.變頻—工頻互切換的恒壓供水系統(tǒng)組成在恒壓供水系統(tǒng)中，根據(jù)控制要求，常常需要選擇工頻運(yùn)行或變頻運(yùn)行。當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)切換到工頻電源運(yùn)行，或者將工頻頻率運(yùn)行自動(dòng)切換到變頻運(yùn)行狀態(tài)，切換時(shí)電動(dòng)機(jī)不停止運(yùn)行，以確保供水正常。其線路控制要求如下：（1）用戶可根據(jù)工作需要選擇工頻運(yùn)行或變頻運(yùn)行。（2）在變頻運(yùn)行時(shí)，一旦變頻器出現(xiàn)故障而跳閘，可自動(dòng)切換為工頻運(yùn)行方式，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警。（3）供水壓力設(shè)置為0.7MPa。582.變頻—工頻互切換的恒壓供水系統(tǒng)工作原理變頻與工頻的切換有手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式，大多數(shù)通用變頻器內(nèi)置了復(fù)雜的順序控制功能，因此，只需進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置，輸入自動(dòng)切換選擇、啟動(dòng)和停止等信號(hào)，就能很容易地實(shí)現(xiàn)切換功能。如圖所示是變頻—工頻互切換的恒壓供水系統(tǒng)原理電路。5960變頻—工頻互切換恒壓供水系統(tǒng)原理電路（1）在上圖中，變頻器有兩個(gè)主要控制信號(hào)，即目標(biāo)信號(hào)XT和反饋信號(hào)XF。1）目標(biāo)信號(hào)XT是變頻器模擬給定端子2得到的信號(hào)，該信號(hào)是一個(gè)與壓力控制目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的值，通常用百分?jǐn)?shù)表示。目標(biāo)信號(hào)也可以由變頻器鍵盤給定，而不必通過(guò)外部電位器給定。2）反饋信號(hào)XF是由壓力傳感器SP反饋到變頻器模擬端子4的信號(hào)，該信號(hào)反映了實(shí)際壓力值的大小。61（2）相關(guān)端子功能及參數(shù)1）相關(guān)端子功能。當(dāng)選擇了變頻與工頻電源切換時(shí)（Pr.135=1），各輸入點(diǎn)的信號(hào)功能關(guān)系見(jiàn)下表。62輸入點(diǎn)的信號(hào)功能關(guān)系2）相關(guān)參數(shù)。變頻器相關(guān)參數(shù)見(jiàn)下表。63變頻器相關(guān)參數(shù)64變頻器相關(guān)參數(shù)65變頻器相關(guān)參數(shù)（3）系統(tǒng)主電路根據(jù)如下圖所示的原理電路，主電路電動(dòng)機(jī)具有工頻與變頻兩路切換，接觸器KM1用于將電源接至變頻器的輸入端；接觸器KM3用于將變頻器的輸出端接至電動(dòng)機(jī)；接觸器KM2用于將工頻電源通過(guò)熱繼電器KH接至電動(dòng)機(jī)，熱繼電器KH用于電動(dòng)機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)的過(guò)載保護(hù)。6667變頻—工頻互切換恒壓供水系統(tǒng)原理電路（4）系統(tǒng)控制電路根據(jù)變頻—工頻互切換恒壓供水系統(tǒng)原理電路所示的原理電路，當(dāng)合上電源開(kāi)關(guān)（QF1）系統(tǒng)上電后（STF、CS、MRS信號(hào)斷開(kāi)），將KM1和KM3閉合。1）變頻運(yùn)行控制過(guò)程。其過(guò)程如下：68692）變頻—工頻切換控制過(guò)程。當(dāng)變頻器運(yùn)行頻率已經(jīng)達(dá)50Hz后，手動(dòng)進(jìn)行變頻切換至工頻電源運(yùn)行，其過(guò)程如下：703）變頻器報(bào)警時(shí)的變頻—工頻自動(dòng)切換。其過(guò)程如下：713.系統(tǒng)的硬件配置（1）變頻器的選擇采用變頻器構(gòu)成變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)的主要目的，一是為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備自動(dòng)化程度、提高生活質(zhì)量及改善生活環(huán)境；二是為了節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本。因此，變頻器的正確選擇對(duì)于控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行是非常關(guān)鍵的，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)要注意合理選擇變頻器的類型和容量。721）變頻器類型的選擇。應(yīng)根據(jù)實(shí)際工藝要求、運(yùn)用場(chǎng)合和所驅(qū)動(dòng)負(fù)載的類型，選擇變頻器。常用生產(chǎn)機(jī)械有恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載和變轉(zhuǎn)矩負(fù)載（風(fēng)機(jī)、水泵類）等三種類型。2）變頻器容量的選擇。變頻器容量的選擇是一個(gè)重要且復(fù)雜的問(wèn)題，關(guān)鍵是要考慮變頻器容量與電動(dòng)機(jī)容量的匹配。容量偏小會(huì)影響電動(dòng)機(jī)有效力矩的輸出，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行；容量偏大則電流諧波分量增大，易損壞設(shè)備，同時(shí)也增加設(shè)備成本。73（2）壓力傳感器的選擇壓力傳感器主要用來(lái)檢測(cè)供水總管路的出水壓力，為系統(tǒng)提供反饋信號(hào)。常用的壓力傳感器有壓力變送器SP和遠(yuǎn)傳壓力表P兩種。1）壓力變送器是一種能夠?qū)毫π盘?hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)或電流信號(hào)的裝置。所以輸出信號(hào)是隨壓力變化的電壓或電流信號(hào)。742）遠(yuǎn)傳壓力表的基本結(jié)構(gòu)是在壓力表的指針軸上附加一個(gè)能夠帶動(dòng)電位器滑動(dòng)觸點(diǎn)的裝置。從電路器件的角度看，實(shí)際上是一個(gè)電阻值隨壓力變化而變化的電位器，如圖所示是YTZ-150電阻式遠(yuǎn)傳壓力表，壓力測(cè)量范圍為0～1MPa。75YTZ-150電阻式遠(yuǎn)傳壓力表4.恒壓供水系統(tǒng)的安裝接線與調(diào)試恒壓供水系統(tǒng)電氣配電盤的安裝與配線工藝要求，這里不再介紹。下面重點(diǎn)介紹變頻器的安裝與配線技術(shù)要求。（1）變頻器的安裝與配線變頻器運(yùn)行時(shí)，其內(nèi)部電力電子元器件會(huì)不斷產(chǎn)生熱量，因此安裝時(shí)要充分考慮變頻器的安裝方向、空間以及環(huán)境等因素，具體見(jiàn)下表。7677變頻器的安裝要求78變頻器的安裝要求對(duì)于變頻器的配線，在變頻器說(shuō)明書中都有嚴(yán)格要求，具體見(jiàn)下表。79變頻器的配線要求80變頻器的配線要求（2）變頻器恒壓供水參數(shù)設(shè)置，參見(jiàn)下表。81變頻器相關(guān)參數(shù)82變頻器相關(guān)參數(shù)83變頻器相關(guān)參數(shù)（3）調(diào)試運(yùn)行1）按要求設(shè)置變頻器參數(shù)。2）空載調(diào)試。當(dāng)控制盤與變頻器連接好后，不接電動(dòng)機(jī)，即變頻器處于空載狀態(tài)。3）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。正確連接好全部設(shè)備，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)調(diào)試，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試主要對(duì)變頻器進(jìn)行調(diào)試。84七、變頻恒壓供水系統(tǒng)的運(yùn)行效果分析1.節(jié)能原理水泵為平方（即二次方根）轉(zhuǎn)矩負(fù)載，即水泵的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，而軸功率和負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積成正比，因此，水泵的軸功率與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的立方成正比。852.投資回報(bào)及效益分析（1）直接效益水泵恒壓供水避免了開(kāi)關(guān)閥門造成的節(jié)流損失和關(guān)閉閥門運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)所做的無(wú)用功，按每年運(yùn)行300天，閥門平均開(kāi)度80%計(jì)算，7.5kW電動(dòng)機(jī)一年節(jié)電量可按如下計(jì)算：W=7.5kW×（1-0.83）×24h×300≈2.64×104kW·h電費(fèi)單價(jià)按0.60元/kW·h計(jì)算，全年可節(jié)約電費(fèi)：M=2.64×0.6≈1.58萬(wàn)元86（2）間接效益1）水泵進(jìn)行變頻調(diào)速改造以后，由于系統(tǒng)采用軟啟動(dòng)連續(xù)變速運(yùn)行，減少了對(duì)水泵的磨損，大大延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命和維修周期，減少了維修費(fèi)用和由此帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)損失。2）系統(tǒng)采取過(guò)流、過(guò)壓、瞬時(shí)斷電、短路、欠壓、缺相等多種保護(hù)，避免了因電動(dòng)機(jī)燒損而影響生產(chǎn)所帶來(lái)的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失。87總之，與其他供水方式相比，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)啟動(dòng)平穩(wěn)、啟動(dòng)電流小，避免了電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊，延長(zhǎng)了泵和閥門等的使用壽命，消除了啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)的水錘效應(yīng)，提高了供水質(zhì)量，且節(jié)能效果顯著，具有明顯優(yōu)勢(shì)。884-2

變頻器在升降機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用891.了解升降機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及控制原理。2.掌握升降機(jī)控制系統(tǒng)的硬件配置。3.熟悉升降機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理電路。4.能夠正確設(shè)計(jì)升降機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的PLC控制程序。5.能夠正確設(shè)置升降機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)變頻器的相關(guān)參數(shù)。90學(xué)習(xí)目標(biāo)一、升降機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及控制要求1.升降機(jī)的基本結(jié)構(gòu)升降機(jī)的升降是利用電動(dòng)機(jī)正/反轉(zhuǎn)卷繞鋼絲繩帶動(dòng)吊籠上下運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。升降機(jī)一般由電動(dòng)機(jī)、滑輪、鋼絲繩、吊籠以及各種主令電器等組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖所示。圖中SQ1～SQ4可以是行程開(kāi)關(guān)，也可以是接近開(kāi)關(guān)，主要用于位置檢測(cè)，起限位作用。9192升降機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1—吊籠2—滑輪3—卷筒4—電動(dòng)機(jī)5—SQ1～SQ4限位開(kāi)關(guān)2.升降機(jī)系統(tǒng)的控制要求吊籠的升降過(guò)程是一個(gè)多段速控制過(guò)程，要求先由慢到快，再由快到慢，即起動(dòng)時(shí)緩慢升速，達(dá)到一定速度后快速運(yùn)行，當(dāng)接近終點(diǎn)時(shí)，先減速再緩慢停車，為此將這一過(guò)程劃分為三個(gè)行程區(qū)間，各區(qū)間段的升降速度如圖所示。93升降機(jī)各升降區(qū)間段的升降速度（1）上升運(yùn)行在下圖中，當(dāng)升降機(jī)的吊籠位于下限位SQ1處時(shí)，按下提升起動(dòng)按鈕SB2，吊籠以較低的第一速度（10Hz）平穩(wěn)起動(dòng)，當(dāng)運(yùn)行到變速位SQ2處時(shí)，以第二速度（30Hz）快速上升運(yùn)行，待到達(dá)變速位SQ3處時(shí)，升降機(jī)開(kāi)始降速，再次以第一速度（10Hz）上升運(yùn)行，直到到達(dá)上限位SQ4處實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)停車。9495升降機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1—吊籠2—滑輪3—卷筒4—電動(dòng)機(jī)5—SQ1～SQ4限位開(kāi)關(guān)（2）下降運(yùn)行在上圖中，當(dāng)升降機(jī)的吊籠位于上限位SQ4處時(shí)，按下下降按鈕SB3，吊籠以較低的第一速度（10Hz）平穩(wěn)下降運(yùn)行，當(dāng)下降到變速位SQ3處時(shí)，以第二速度（30Hz）快速下降運(yùn)行，待到達(dá)變速位SQ2處時(shí)，升降機(jī)開(kāi)始降速，再次以第一速度（10Hz）平穩(wěn)下降運(yùn)行，直到到達(dá)下限位SQ1處實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)停車。（3）急停狀態(tài)當(dāng)升降機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)生緊急情況時(shí)，可按下急停按鈕SB1，升降機(jī)會(huì)停留在任意位置。96二、升降機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)1.系統(tǒng)組成與工作原理升降機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由三菱FX3U-32MR系列可編程控制器、三菱FR-E840型變頻器和三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)組成，其控制電路如圖所示。由于升降機(jī)在下降過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生回饋制動(dòng)，所以變頻器需外接制動(dòng)電阻。97升降機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制電路2.系統(tǒng)硬件配置（1）變頻器的選擇正確選擇變頻器對(duì)于傳動(dòng)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行是非常關(guān)鍵的，首先要明確使用變頻器的目的，按照生產(chǎn)機(jī)械的類型、調(diào)速范圍、響應(yīng)速度和控制精度、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等要求，充分了解變頻器所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載特性，決定采用什么功能的變頻器構(gòu)成控制系統(tǒng)，然后決定選用哪種控制方式最為合適。所選用的變頻器應(yīng)既能滿足生產(chǎn)工藝要求，又能在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上合理。98（2）PLC的選擇PLC的選擇主要依據(jù)系統(tǒng)所需的控制點(diǎn)數(shù)及PLC的指令功能是否能滿足系統(tǒng)控制要求進(jìn)行確定，同時(shí)考慮穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性等因素。（3）制動(dòng)電阻的選擇在位能負(fù)載下放，電動(dòng)機(jī)制動(dòng)較快時(shí)，直流回路儲(chǔ)能電容的電壓會(huì)上升很高，過(guò)高的電壓會(huì)使變頻器中的“制動(dòng)過(guò)電壓保護(hù)”動(dòng)作，甚至造成變頻器損壞。因此，需要選擇外接制動(dòng)電阻來(lái)耗散電動(dòng)機(jī)再生的這部分能量。991）制動(dòng)電阻阻值的確定。確定制動(dòng)電阻阻值的方法有很多，從工程實(shí)踐的角度出發(fā)，雖然精確計(jì)算法能夠提供理論上的精確值，但在實(shí)際操作中，由于部分關(guān)鍵參數(shù)的不確定性，導(dǎo)致其計(jì)算難度較大，目前采用的主要是估算法。實(shí)踐證明，當(dāng)放電電流等于電動(dòng)機(jī)額定電流的一半時(shí)，就可以得到與電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩相同的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩了，因此制動(dòng)電阻阻值的取值范圍為：式中，UD——制動(dòng)電壓；

IMN——電動(dòng)機(jī)額定電流。1002）制動(dòng)電阻容量（功率）的確定。在實(shí)際拖動(dòng)系統(tǒng)中進(jìn)行制動(dòng)的時(shí)間比較短，在短時(shí)間內(nèi)，制動(dòng)電阻的溫升不足以達(dá)到穩(wěn)定溫升。因此，決定制動(dòng)電阻容量的原則是，在制動(dòng)電阻的溫升不超過(guò)其允許值（即額定溫升）的前提下，應(yīng)盡量減小容量，其粗略算法如下：式中，λ=——變頻器降額使用系數(shù)；

ED%——制動(dòng)使用率；

R——實(shí)際選用的電阻阻值。1013.系統(tǒng)安裝及運(yùn)行調(diào)試（1）變頻器、PLC的配線安裝根據(jù)原理電路和變頻器、PLC使用手冊(cè)，按照工藝要求進(jìn)行配線安裝。在實(shí)際運(yùn)行中，變頻器會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁干擾，為保證PLC不會(huì)受到影響，故在變頻器與PLC進(jìn)行連接時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn)：1）對(duì)PLC本身應(yīng)按規(guī)定的接線標(biāo)準(zhǔn)和接地條件進(jìn)行接地，而且應(yīng)注意避免和變頻器使用共同的接地線，且在接地時(shí)使二者盡可能分開(kāi)。1022）當(dāng)電源條件不佳時(shí)，應(yīng)在PLC的電源模塊及輸入/輸出模塊的電源線上接入濾波器、電抗器和能降低電磁干擾的器件，另外，若有必要，在變頻器輸入一側(cè)也應(yīng)采取相應(yīng)的措施。3）當(dāng)把變頻器和PLC安裝于同一操作柜中時(shí)，應(yīng)盡可能使與變頻器有關(guān)的導(dǎo)線和與PLC有關(guān)的導(dǎo)線分開(kāi)，并通過(guò)使用屏蔽線或雙絞線降低電磁干擾。103（2）變頻器參數(shù)設(shè)置1）電動(dòng)機(jī)相關(guān)參數(shù)的設(shè)置。為了使電動(dòng)機(jī)與變頻器相匹配，需在變頻器進(jìn)行電動(dòng)機(jī)相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，具體見(jiàn)下表。104電動(dòng)機(jī)相關(guān)參數(shù)2）變頻器控制參數(shù)的設(shè)置，見(jiàn)下表。105

變頻器控制參數(shù)（3）PLC程序設(shè)計(jì)1）根據(jù)控制要求，分配好I/O接口地址，具體見(jiàn)下表。106I/O接口地址分配表2）畫出順序功能圖，如圖所示。107

順序功能圖（4）運(yùn)行調(diào)試1）按控制要求設(shè)置變頻器參數(shù)，并正確輸入PLC程序。2）PLC程序模擬調(diào)試。觀察PLC的各種信號(hào)動(dòng)作是否正確。否則修改程序，直到完全正確。3）空載調(diào)試。當(dāng)PLC與變頻器連接好后，不接電動(dòng)機(jī)，即變頻器處于空載狀態(tài)。通過(guò)模擬各種信號(hào)來(lái)觀察變頻器運(yùn)行是否符合要求，否則，檢查接線、變頻器參數(shù)、PLC程序等，直到變頻器按要求運(yùn)行。1084）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。正確連接全部設(shè)備，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)調(diào)試。當(dāng)?shù)趸\在底部位置，且SQ1常開(kāi)觸點(diǎn)閉合時(shí)，按下SB2，電動(dòng)機(jī)以第一速度緩慢平穩(wěn)上升，到達(dá)SQ2、SQ3位置時(shí)，依此以快速、慢速上升。下降時(shí)與此類似，當(dāng)遇到緊急情況時(shí)，按下SB1，升降機(jī)會(huì)停在任意位置。109三、升降機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)行效果分析以PLC和變頻器控制的調(diào)速方式取代原來(lái)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式，其加、減速平穩(wěn)，運(yùn)行可靠，大大提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于建筑施工、倉(cāng)庫(kù)、酒樓餐飲業(yè)等貨物的上下傳輸系統(tǒng)中。1104-3

變頻器在龍門刨床拖動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用1111121.了解龍門刨床的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行過(guò)程。2.熟悉多段速控制在龍門刨床調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用。3.掌握龍門刨床控制的變頻器功能端子的功能、接線和參數(shù)設(shè)置。4.熟悉龍門刨床主電路和控制電路電氣安裝的注意事項(xiàng)。5.熟悉龍門刨床變頻控制系統(tǒng)原理圖。6.掌握龍門刨床變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)目標(biāo)一、龍門刨床概述龍門刨床作為工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的重要機(jī)床設(shè)備，其電氣控制涵蓋了工作臺(tái)主傳動(dòng)與進(jìn)給機(jī)構(gòu)的邏輯時(shí)序控制兩大核心部分。然而，傳統(tǒng)的工作臺(tái)行程控制主要依賴于繼電器與行程開(kāi)關(guān)，這種控制方法存在明顯的不足，如故障頻發(fā)、接線煩瑣、檢修困難等。鑒于當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域變頻器和PLC技術(shù)飛速發(fā)展，這為龍門刨床的控制方式革新提供了切實(shí)可行的方案。1131.龍門刨床的結(jié)構(gòu)龍門刨床是一款專為加工大中型零件而設(shè)計(jì)的機(jī)床設(shè)備，特別適用于加工各類零件的平面、垂直面、傾斜面、T型槽面，以及包含這些平面的導(dǎo)軌面。此外，它還具備同時(shí)加工多個(gè)零件的能力，大幅提升了生產(chǎn)效率。龍門刨床主要由床身、工作臺(tái)、側(cè)刀架、橫梁、垂直刀架、頂梁以及立柱等部件組成，因采用獨(dú)特的門式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，故被稱為龍門刨床，如圖所示。114115龍門刨床（1）床身（基座）用于安裝工作臺(tái)，采用箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，上有V形和U形導(dǎo)軌。（2）工作臺(tái)（刨臺(tái)）用于安放工件，下有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由拖動(dòng)電機(jī)拖動(dòng)沿導(dǎo)軌做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在工作臺(tái)回程時(shí)刀架可機(jī)動(dòng)抬刀，以防劃傷工件表面。（3）立柱用于安裝橫梁及刀架。116（4）橫梁用于安裝垂直刀架，在切削過(guò)程中嚴(yán)禁動(dòng)作，僅在更換工件時(shí)移動(dòng)，用來(lái)調(diào)整刀架的高度。（5）垂直刀架橫梁上裝有兩個(gè)刀架，可在橫梁導(dǎo)軌上作橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以刨削工件的水平面；橫梁可沿立柱導(dǎo)軌上下升降，以調(diào)整刀具和工件的相對(duì)位置。（6）左右側(cè)刀架在兩個(gè)立柱上安裝左右兩個(gè)側(cè)刀架，可沿立柱導(dǎo)軌作垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以刨削垂直面，刀架亦可偏轉(zhuǎn)一定角度以刨削斜面。1172.龍門刨床的運(yùn)動(dòng)龍門刨床的運(yùn)動(dòng)包括主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)。（1）主運(yùn)動(dòng)即工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。（2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)即刨刀垂直于主運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。（3）輔助運(yùn)動(dòng)包括橫梁的夾緊、放松及升降。118二、龍門刨床的主拖動(dòng)系統(tǒng)傳統(tǒng)的龍門刨床，其主拖動(dòng)方式以直流發(fā)電機(jī)—電動(dòng)機(jī)組及晶閘管—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)為主，例如A系列龍門刨床，它采用電磁擴(kuò)大機(jī)作為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，與直流發(fā)電機(jī)—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)相結(jié)合，通過(guò)調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出速度的精準(zhǔn)控制，如圖所示。同時(shí)，該設(shè)備還采用了兩級(jí)齒輪變速箱變速機(jī)電聯(lián)合調(diào)節(jié)方法，確保速度的精準(zhǔn)與穩(wěn)定。其主運(yùn)動(dòng)形式為刨臺(tái)頻繁地往復(fù)運(yùn)動(dòng)，每一個(gè)往復(fù)周期內(nèi)，對(duì)速度控制的要求都相當(dāng)嚴(yán)格。119120A系列龍門刨床主拖動(dòng)系統(tǒng)1.龍門刨床拖動(dòng)系統(tǒng)的控制要求（1）調(diào)速范圍龍門刨床通常采用直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速，并加一級(jí)機(jī)械變速，使工作臺(tái)調(diào)速范圍達(dá)到1∶20，工作臺(tái)低速擋的速度為6～60m/min，高速擋的速度為9～90m/min。（2）靜差度所謂靜差度就是要求負(fù)載變動(dòng)時(shí)，工作臺(tái)速度的變化在允許范圍內(nèi)。龍門刨床的靜差度一般要求為0.05～0.1，B2012A型龍門刨床的靜差度為0.1。121（3）工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)中的速度能根據(jù)要求相應(yīng)變化一般分為刨刀慢速切入（工作臺(tái)開(kāi)始前進(jìn)時(shí)速度要慢，避免刨刀切入工件時(shí)的沖擊使刨刀崩裂）、刨削加工恒速（刨刀切入工件后，工作臺(tái)速度增加到規(guī)定值，并保持恒定，使得工件表面均勻光滑）、刨刀慢速退出（行程末尾工作臺(tái)減速，刨刀慢速離開(kāi)工件，防止工件邊緣剝落，減小工作臺(tái)對(duì)機(jī)械的沖擊）。除此以外，工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)中的速度還包括快速返回和緩沖過(guò)渡過(guò)程。（4）調(diào)速方案能滿足負(fù)載性質(zhì)要求n<25r/min時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩恒定，n>25r/min時(shí)輸出功率恒定，低速磨削時(shí)

n=1r/min。另外，工作臺(tái)正/反向過(guò)渡過(guò)程快，且有必要的聯(lián)鎖。1222.刨床運(yùn)動(dòng)的機(jī)械特性工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)特性分低速區(qū)和高速區(qū)兩種情況。（1）低速區(qū)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)，刨刀允許的切削力由電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩決定。電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩確定后，即確定了低速加工時(shí)的最大切削力。因此，在低速加工區(qū)，電動(dòng)機(jī)為恒轉(zhuǎn)矩輸出。（2）高速區(qū)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí)，切削力受機(jī)械結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度限制，允許的最大切削力與速度成反比，因此，電動(dòng)機(jī)為恒功率輸出。123三、主拖動(dòng)變頻調(diào)速系統(tǒng)1.變頻調(diào)速系統(tǒng)的組成及工作臺(tái)控制為滿足龍門刨床的加工要求和簡(jiǎn)化控制電路，減少維護(hù)工作量，可采用變頻器與PLC相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)龍門刨床的自動(dòng)化控制。（1）調(diào)速系統(tǒng)主電路各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的控制功能如下：1）工作臺(tái)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)M1。拖動(dòng)工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由變頻器拖動(dòng)并實(shí)現(xiàn)正/反轉(zhuǎn)和過(guò)載保護(hù)，由QF2作為短路保護(hù)。1242）潤(rùn)滑油泵電動(dòng)機(jī)M2。提供工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的潤(rùn)滑，由交流接觸器KM1控制其運(yùn)行，熱繼電器KH1作為過(guò)載保護(hù)。3）垂直刀架電動(dòng)機(jī)M3?？刂拼怪钡都埽瑢?shí)現(xiàn)其進(jìn)刀和退刀，由交流接觸器KM2、KM3控制，由QF3作為短路保護(hù)，因是短期工作，故未設(shè)過(guò)載保護(hù)。1254）右側(cè)刀架電動(dòng)機(jī)M4?？刂朴覀?cè)刀架，實(shí)現(xiàn)其進(jìn)刀和退刀，由交流接觸器KM4、KM5控制，由QF3作為短路保護(hù)，因是短期工作，故未設(shè)過(guò)載保護(hù)。5）左側(cè)刀架電動(dòng)機(jī)M5?？刂谱髠?cè)刀架，實(shí)現(xiàn)其進(jìn)刀和退刀，由交流接觸器KM6、KM7控制，由QF3作為短路保護(hù)，因是短期工作，故未設(shè)過(guò)載保護(hù)。1266）橫梁升降電動(dòng)機(jī)M6?？刂茩M梁的上升和下降，由交流接觸器KM8、KM9控制，由QF3作為短路保護(hù)，因是短期工作，故未設(shè)過(guò)載保護(hù)。7）橫梁夾緊電動(dòng)機(jī)M7。提供橫梁夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊和放松，由交流接觸器KM10、KM11控制，由過(guò)流繼電器JL-J作夾緊過(guò)流保護(hù)，由QF3作為短路保護(hù)，因是短期工作，故未設(shè)過(guò)載保護(hù)。127（2）控制電路整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)作控制都由PLC來(lái)完成，如上圖b所示。1）工作臺(tái)對(duì)電控系統(tǒng)的要求。調(diào)整機(jī)床時(shí)，工作臺(tái)能以較低的速度“步進(jìn)”或“步退”；能按規(guī)定的速度完成自動(dòng)往復(fù)循環(huán)；工作臺(tái)停止時(shí)有制動(dòng)，防止“爬行”；磨削時(shí)應(yīng)低速；有必要的聯(lián)鎖保護(hù)。1282）工作臺(tái)的行程控制。在B2012A