电机振动给料机及电气控制说明书

ZG0615型电机振动给料机及电气控制第1页摘要振动机械广泛应用于各类工业部门中，特别是矿山工业中，物料的给料、输送、筛分、脱水、脱介和破碎、磨碎等作业，都可使用振动机械。例如:振动给料机、振动输送机、振动筛分机、振动磨矿机和振动破碎机等。在矿山工业及其他一些工业部门中，各种振动机械用量很大。例如在我国的钢铁生产过程中，各种原料的搬运和加工量约在10亿t以上，加上矿物加工工序之间的运输量要达几十亿吨;这些搬运和加工环节中，要采用很多给料、输送和筛分等设备。例如在鞍山钢铁公司，各种振动给料机的使用量超过2500台，振动输送机的使用量超过300台，还有大量的振动筛分机械，在各种生产环节中使用。在煤炭生产系统中，使用大量振动给料，振动输送和振动筛分设备。选煤厂所使用的振动设备约占设备总重量的11%一13%，比重很大。山于振动设备在国民经济中的重要位置，国内外对振动设备的研究都十分重视，近年来，振动设备有了很大的发展。振动机械的发展和提高在矿山采掘业和生产加工工业发展中占有很重要的地位，矿山振动机械的新技术和新产品的开发和应用，是一项非常重要的仟务。关键词：振动机械给料机开发AbstrectMechanicalvibrationappliedtoawiderangeofindustrialsectors,inparticularminingindustry,thefeedmaterial,transportation,screening,dewatering,separatingandbroken,pulverizedandotheroperations,canusethemechanicalvibration.Forexample:vibratingfeeder,vibratingfeeders,sievingmachinevibration,vibrationgrindingmachineandvibrationbrokenmachine.Mineindustryandotherindustrialsectors,variouslargeamountofmechanicalvibration.Forexample,inChina'sironandsteelproductionprocess,variousrawmaterialshandlingandprocessingofabout10billiontonsmore,mineralprocessingoperationswiththevolumeoftransporttoreachseveralbilliontons;handlingandprocessingoftheselinks,tobeusedmanyexpected,transmissionandscreeningequipment.Forexample,theAnshanIronandSteelCompany,theuseofvariousvibratingfeedercapacityofover2,500,VibrationConveyortheuseofmorethan300,thereisalotofvibrationscreeningmachinery,invariousproductionprocessesused.Incoalproductionsystems,theuseofvibrationtoalargenumberofmaterials,vibrationandvibrationtransmissionsievingequipment.Usedinthecoalpreparationplantequipmentvibrationequipmenttotalabout11%oftheweightofa13%weightinggreat.Hilltovibrationequipmentinthenationaleconomy,animportantposition,athomeandabroadofvibrationequipmenttothestudyveryseriously,andinrecentyears,Vibrationequipmenthavegreatlydeveloped.Mechanicalvibrationandimprovethedevelopmentofminingindustryintheproductionanddevelopmentoftheprocessingindustryoccupiesaveryimportantposition,Minemechanicalvibrationofnewtechnologiesandthedevelopmentofnewproductsandapplications,isaveryimportant1,200Treasury.Keywords:mechanicalvibrationFeederDevelopment目录一前言 11．1我国振动给料设备的发展沿革 1二动力学分析 52.1卧式振动电机的振动给料机动力学分析 5三工艺参数的选择 93.1给料机的长度及宽度 93.2振幅和频率 93.3振动电机激振力计算 113.4物料的平均速度 113.5给料机生产能力 123.6应用及改进 12四振动分析 144.1力学模型分析 144.2考虑存在阻尼时的振动的分析 174.3固有频率与激振频率 19五振动给料机电机功率的计算 215.1振动给料机及振动筛启动过程分析 225.2电机功率的计算 24六强度校核 246.1焊接校核 246.1.1焊接介绍 246.1.2焊接的质量检查 256.1.3静载荷作用下焊接的计算 256.1.4交变载荷作用下的强度计算 266.2橡胶弹簧 27七变频器的调速方式及合理选择 287.1引言 287.2变频调速方式的确定 297.2.1恒比例控制方式 297.2.2恒磁通控制方式 297.2.3恒电流控制方式 307.3控制方式的选择 307.3.1减转矩型负载 317.3.2恒功率负载 317.3.3恒转矩负载 317.4变频器的分类 327.5变频器的选择 337.5.1选择变频器品牌型号 337.5.2选择变频器规格 337.5.3选择的变频器应满足的条件 347.6变频调速原理 347.6.1变频器的基本结构 347.6.2变频器的控制电路 357.6.3变频调速的基本原理 .367.6.4变频调速的优点 397.6.5西门子MM(5SE92)变频器性能介绍 40八PLC控制技术 428.1可编程控制器 428.1.1PLC基本原理 428.1.2PLC的发展趋势 448.2PLC的主要特点 468.2.1SiemensS7200PLC的工作原理 47九系统的设计实现 499.1系统的整体设计 499.1.1需求分析 499.1.2系统结构 499.2系统硬件实现 509.2.1上位机人机交互设备的选型: 509.2.2PLC及其扩展模块的选型 509.2.3容量选择 529.2.4.变频器的系统功能设定 549.2.5振幅测定方法 559.2.6电机的变频器控制电气原理图 56翻译部分 58翻译原文 58中文译文 62参考文献： 72致谢 73

一前言1．1我国振动给料设备的发展沿革20世纪50年代初，矿井用给料设备主要依赖机械式往复给料机。该机型结构简单，动力消耗较大，设备笨重。其原理是，山连杆及偏心轴传动，往复作业，处理量小.成间接成堆式不均匀给料。但该机型维修量小、耐用，布置所需高度低，对物料的粒度组成、外在水分等物理性质要求不严。己广泛用在各类矿井生产中。特别是煤矿井卜，直到目前，对其在恶劣条件卜的适用性仍给子好评。随着矿井机械化程度的提高，对K型往复式给料机己作了大量改进，山单屈臂改为双屈臂，给料量己增加到1000-2000t/h。60年代，随着生产技术的发展，相继出现了电磁振动给料机，并迅速得到广泛应用。原机械工业部相继在东北的辽阳、河南鹤壁和江苏海安设立定点3家生产厂。该机型属于双质体共振钢型弹力振动，相对于K型往复给料机，其适应性史加广泛。山于结构紧凑、质量轻、可无级调速以及适用220-380v不同等级电压与电耗少等特点，在I+呐得到推广。然而，山于该机型存在电磁铁振动时噪声大、振频高(3000次/min)、振幅小(1-1.5mm)和调整运量的振幅大小取决于E型电磁铁静块与动块间隙、板弹簧片数以及联接杆螺母松紧程度等原因，如果调节不当，间隙太大则电流增大(长时间线圈铁芯会发热损坏)，间隙过小造成振幅减少，致使用户深感生产管理不便。特别是在增加调速时，因噪声过大影响职工身心健康。为减少料仓直接作用在给料机上物料的垂直压力，配置料斗及泞料仓时要有一定的角度和高度;对水分大、洁结湿滞性物料，因其频率高、振幅小出现板结和不卜料现象，使其局限于非防爆场合使用;因电磁铁怕水、怕潮、振动时会产生火花而泞致瓦斯爆炸，对密度较大矿石的给料也不太适合;因振幅小对物料抛浮力小，其给料量也受到限制。到了70年代末至80年代初，一种单质体以振动电机加偏心块离心力为振源的给料设备应运而生。该机型简单明快，自动调节同步运动，选用4-6极电机、转数为960-1450转/min，振幅可达4-12mm。但使用中发现，该机型有先人缺陷:①振源为特殊电机。在偏心块作用卜，对电机轴承的质量、密封程度要求过高，日‘成功保质功率为2.2kW。如需防爆，不但造价高，对其性能，亦非一般生产厂家能保证，而日‘价格昂贵;②参振电机在振动槽上采用直接连接方式安装，轴承除承受正常径向力外，尚有较大的轴向力，严重影响电机寿命。在使用率较高的地方，常因轴承游隙过大或缺汕造成电机扫膛而烧坏，使生产无法正常进行，频繁史换会给用户带来经济损失;③电机直接参振的槽体，其2台电机开机需强制同步，会因振动使槽体破裂。在槽体载料过重或出现卡死情况下，电机强行启动易造成过流烧坏，剪断固定电机螺栓，使电机掉卜伤人。这些先天缺陷使强制同步型给料设备的应用受到很大限制。后来，虽然国内生产厂对电机质量不断改善，但无法改变该机型先人性的技术缺陷。在80年代末90年代初，针对强制同步振动电机为振源的给料设备的使用状况，研制开发了一种电机不参振型新型给料设备。Gz丫型是参照波兰设备研制的单质体振动给料机。该机以普通电机为振源，绕性连接槽体卜方的激振器。激振器内有2根可调偏心轴。通过电机绕性传动，一对齿轮转动产生激振力。它的出现是强制式电机振动给料设备的史新换代产品，给料均匀、运行可靠、对料物的水分及粒度适用性强。该机采用前吊后座配置，以不烧电机著称。该机存在的问题是:①现场配置需固定电机底架，占用一定空间;绕形连接因槽体载重过量卡死后，强行启动会撕裂;②动态与静态配连安装时要求上卜左右留有一定的活动量，而日‘因无减振系统，激振力直接传递给机身的地基，其冲击力及噪声较大;③激振器重力轴以及齿轮材质要求高;要求激振箱注汕降温，密封不严会漏汕，造成2次污染，缺汕后齿轮发热起火，存在不安全隐患。目前，该机型己发展成系列产品一一GZY,GZM,GZK,在国内许多大型矿井及煤炭转运生产线上广泛运用，获得了良好的社会、经济效益。XGG型给料机是90年代具有先进水平的新型给料设备。山北京有色总院、东北工学院等在吸收国内外先进技术基础上研发而成。92年，在世界第2、亚洲第1的大型铜业基地一一德兴铜矿进行工业性调试，同年12月通过技术鉴定，94年获国家5部委颁发的国家级产品证}50与国内原有设备相比，XGG型给料机有显著优点。采用了双质体近共振惯性振动原理。为橡胶剪切给力，具有设计合理、结构紧凑、中一台振动电机、衡压平稳启动、不受槽体物料载重和卡死的影响，而日‘省力、无噪声、省电、给料量大;可以配置无级变频器，实现变频给料、配料，远距离微机操作控制，常年无需维修，主振剪切胶簧10a无需史换。目前，己在国内重大项目工程中广泛采用，德兴铜矿、安庆铜矿、招远金矿、上海宝钢、二峡工程、神华大柳塔洗煤厂、榆家梁、孙家沟、充州济宁二号井以及各大矿务局等。它采用.挂、座式等配置，便于工艺布置及空间利用。该机型山槽体、悬挂、激振部二大部分组成，主振部分是激振部。一台振动电机，水平装置在平衡体后立板上，剪切橡胶弹簧上卜单排或双排布置。山卜压板通过螺栓连接在平衡体上，再山左右侧板与槽体连接。原理是，振动电机偏心作用力通过上卜固定在平衡体与压板上的剪切胶块把力剪切传递到槽体，实现均匀给料。振频960/min，振幅可达2-12mmo在十多年的推广应用中，得到广大用户的一致好评，正在日益发挥作用。被公认为是目前最先进的产品之一。但是，以双质体理论设计配置，整机质量较其它产品大，制造费用较贵。特别是防爆型给料机，因防爆振动电机价格较高，在推广中遇到了廉价给料机的挑战。但有远识的企业家、工程技术人员还是看重了其可靠性和先进性。3国产振动给料机的发展趋势从以上各类给料机的发展历程可以看出，我国振动给料机顺应国外给料机发展模式:①振动给料机可靠耐用，维护量少，生产效率高，便于自动化管理;②大型化可提高处理能力，适应高产高效集约化生产需要，实现微机自动化控制、动态分析与监控技术相结合;③拓展各机型的适用范围，以满足不同物料运输的需要，降低动力消耗和噪声，史加环保和人性化设计。但是，我们不难发整个民族工业发展h,h,相关，我们要倍加呵护。山于我国各地经济发展不平衡，先进技术应用还要经过一个艰苦的认识过程，传统观念的封闭与经济欠发达地区的则力都会影响我国振动给料设备的发展。因此，要想使我国的给料设备赶超世界水平，还有待各方而的共同努力。二动力学分析ZG系列振动给料机有卧式和立式的安装方式，每种安装方式的振动给料机动力学将不同，为更好的研究必须将不同的安装方式进行动力学分析，找出合适的振动给料机形式。2.1卧式振动电机的振动给料机动力学分析根据电机卧式振动给料机结构，忽略阻尼的影响建立如图2所示的力学模型，取给料机质心为坐标原点，水平方向为x轴，垂直方向为y轴，振动电机产生的激振力Fo=mr分解分力为：=cost,=sint.由于振动电机轴与给料机质心不重合，所以机体除平面振动外，还存在前后的摆动。用角位移表示机体绕质心的摆动。根据牛顿运动定律和转动方程，建立系统的振动微分方程式（1）式中：M为振动机体的质量（包括给料机槽体和振动电机）；，r为偏心质量，轴回转角速度与偏心块的偏心距离，一般情况下，设计安装时保证微分方程式（1）简化为：设给料机振动方程的解为：（3）由于给料机是在过共振区工作，则忽略阻尼的前提下，，分别带入方程（2），可求得：水平方向振幅A=mrM；垂直方向振幅B=mr/(M-2k);摆动振幅=amr/(-2k),因此系统响应为：根据响应质心和其它两点运动轨迹如图3所示根据响应质心和其它两点运动轨迹如图3所示从图3曲线可看出.由于系统在过共振区工作2k<<M,所以,质心轨迹为圆运动，由于摆动的存在，其他点为椭圆。从ZG型振动给料机的动力学分析与研究.找到ZG型振动给料机振动电机的女装方式是振动电机损坏率、振动给料机的给料效率的主要影响因索.根抓分析的结论可对给料机进行设计优化.进而为物料运输行业和振动给料机生产企业在设计上提供设计依据，指导实际生产话动。三工艺参数的选择3.1给料机的长度及宽度给料机的长度依抓用户煤仓仓}i尺寸、给料机的替代及物料的自锁条件等3方而来确定.木机长度定为1600mm.宽度则确定为1100mm3.2振幅和频率为了选择最佳下作参数.先进行物料运动分析筛而上有单颗物料W.在振动过程中.作用在W上的力。如图4所示。-物料在X方向的惯性力，N;图4物料机上物料受力分析-作用给物料2W的抛射力，N;F-磨檫力，N;N-正压力，N;G-物料重，N;g-重力加速度，918cm/.按照达轮培尔原理，可建立以下微分方程式：（1（2式中。一给料机安装倾角.=一给料机抛射角.=A-振幅一振动电机角速度.物料W可能有3种运动状态①前滑:它增加给料机地板摩擦.一般小用:②后滑:无意义:③跳起:给料机下作需要使物料抛起.其条件为，这时N=0,F=0,将（2）式除以得即当为时抛射力为最大，这时令，称为振动强度，一般K<10将代入，则：令称为抛射强度，它决定物料的运动速度。》1物料就能抛起，但并不是越大越好，值的合理选择取决于物料抛起后与筛面运动轨迹相交的位置。依据电机振动给料机在选煤厂使用不好的原因主要是由于振幅小(1mm},频率高（50HZ）以及通过ZG振动给料机的给料试验.一般单振幅为2mm.频率25Hz.平均输送速度仪0.12m/s,据此选用振幅为6mm.频率为16Hz。将振幅0.6cm.频率16Hz(n=960)代入:K=0.6*/90000=6.14=6.14=2.83均在允许范围3.3振动电机激振力计算引用按达伦培尔原理推导出的计算结果:式中P-为振动电机激振力，N;(M+m)-给料机参振质量，经计算为438kg;则p=26280N选用两台YZU-8-6A振动电机其激振力为13140*2=26280N3.4物料的平均速度式中-一倾角对平均速度的修正系数.取1.2:-料层厚度对输送速度的影响系数.取0.7:一物料性质对输送速度的影响系数.取0.7:一滑行性质对输送速度的影响系数.取1:一物料散密度.=1t/=282.243.5给料机生产能力Q=3600hBVx=507t/h式中:h一物料厚度.兴降庄洗煤厂实测数据为0.5m:B一给料机宽,B=lm;V-一实际物料输送平均速度.即v=0.282m/s;一原煤散密度:=1t/则:Q=203t/h3.6应用及改进ZG型煤用电机振动给料机由煤炭部选煤设计研究院研制.19%年通过部级鉴定。该机适用于水分多、含煤量大、粘度大的洗后精煤、煤泥等给料.也适用于条件类似的物料给料。具有能力大、给料简单合理、重m:轻、电耗少、设备噪声不超过环保要求、易于维护等优点是一种理想的给料设备。故鉴定后几年之内就得到广泛的推广在邵郸、鲍店、马兰、大同等矿井选煤厂得到应用。但该机的关键部件-一振动电机在我国正处在发展阶段.经生产实践考验后发现其使用寿命短。分析原因大体有以卜几种(1)振动电机外壳多为球墨铸铁.故其流动性差.经常在电机腿的跟部出现砂孔等隐患.造成使用过程中断裂。(2)振动电机在振动过程中.不仪有径向力而且有相当大的轴向力.车由承保持架也同样承受轴向力.因此保持架易磨损.造成振动电机轴承使用寿命缩短改进意见:(1)将振动电机改为水平女装.振动电机轴承在振过程中不承受轴向力.从而保持架也不承受轴向力.磨损也减少。(2)经计算轴承的寿命短.加大一级轴承自径提高其使用寿命。(3)采用镍铬合金保持架.提高轴承的强度及耐磨能力。(4)振动电机的外壳采用铸钢或钢板卷制.提高振动电机的耐振性能。(5)车由承采用瑞典或口木的轴承也可提高振动电机的寿命。四振动分析4.1力学模型分析为了研究电磁振动给料机的力学模型，先将机构简化为如图(3-1)所示的二自由度振动模型。其中集中质量m，表示振动料槽与传输物体的质量，m:表示底座的质量，k!为隔振弹簧，k:为板簧。同时，为了分析更为清楚、简单，我们暂不考虑系统的阻尼。用广义坐标Y}"Y:表示两个集中质量m，和m:在垂直方向的位移，用F},F:分别表示集中质量m,,m2所受的按正弦规律变化Fsin}t，即两个电磁力在不考虑阻尼的情况下，是大小相等，方向相反的。应用拉格朗日方程法建立系统的微分方程，有:(1)假定，此微分方程组的特解表示一该系统的强迫振动，则有:式中:-底座的振幅:-料槽的振幅。把(3-3)代入(3-1)并消去,可得:化简得解之得：其中：=为了化简方程，令：代入式（6）得：当激振力消失时，A,=0,Az=d，式(3-5)成为:（3-8）式(3-8)是一齐次联立方程组，有一组解是，由此引出的，只能是在系统的平衡位置，而不能说明振动性质，不是需求的振动解。要使(3-8)有非零解，即其系数行列式一一即式(3-7)的分母一一必须等于零。用函数表示分式中分母，若=0则有:这样，式(3-7)中,将趋向于。由此可知，k()就是系统的频率方程。在设计时，<<k2,0，则方程(3-8)的一个根=0，故得4.2考虑存在阻尼时的振动的分析在现实的系统中，阻尼是每时每刻都存在的，以下就存在阻尼时，振动系统中的能量平衡进行研究。由于阻尼的存在，系统在振动中机械能不断耗散，只有当外界激励不断给系统补充能量，并相对能量收支平衡时，系统才能维持稳定振动。现在我们从稳态强迫振动的激振力与阻尼力在一个周期内所做的功进行分析，以证明这一平衡的关系。激振力稳态强迫振动的一周期内所做的功为考虑到：于是有：而阻尼力在定常振动系统中一周期内所做的功△E2为引入记号:：于是有：就不难得到：这就说明了上述能量平衡关系。注意到当时，有因此由上面可得共振放大率从以上的分析可以看出，在有阻尼与无阻尼情形的显著差别主要表现在共振区内。在这一区域内，阻尼对定常强迫振动振幅的大小有着决定性的影响。只要阻尼存在，振动系统的共振放大率就只能取有限值，不象在没有阻尼时的情况，振动振幅会随激振力的存在而无限扩大。进一步分析由(3-II).(3-12)可得:（3-14）分母在=时具有极小值、，换句话说，当=时，振动系统达到共振。4.3固有频率与激振频率固有频率对振动系统影响是非常大的，也是最为关键的参数。当激振频率勿确后，P值也就可以确定。频率比又选择得当，电磁振动给料机可以用较小的功率消耗，获得较高的机械效率。一般电磁振动给料机工作时，料槽内的物体质量是变化的，因而阻尼值也在变化。从幅频特性曲线可知:当=I时，其振幅最大而功率消耗最小，但难以使料槽在此点稳定工作。当《1时，料槽在亚共振区工作。加料后物体多，m增大，阻尼大，振幅虽有所降低，但P亦同时降低，使兄值更趋近于1，于是又使振幅增大，起着互相补偿的作用，使振动系统工作稳定。当>I时，料槽将在超共振区工作，增加输送物体后，m增加，将使阻尼值。增大令振幅下降，而P降低，兄值增加，振幅更加加大，影响振动系统的工作稳定性。五振动给料机电机功率的计算确定惯性振动给料机及振动筛电机功率参数过程中，传动率的合理选择和计算是一个十分重要的问题，它不仅是惯性振动给料机及振动筛正常运行的重要条件，而日‘也是合理电能消耗的重要条件。在传统的工程设计中，惯性振动给料机及振动筛电机功率参数的确定是山经验估算来确定的。例如，山我院设计的某石灰石矿破碎筛分系统规模为年处理矿石4000kt/a,其粒度要求见表1。破碎筛分系统工艺流程是，采矿选用4m}电铲装车，运至破碎筛分系统的石灰石原矿粒度为1000一0mm_结合产品粒度要求，设计采用粗、中和细碎闭路二段破碎流程。其流程简图见图1。表1产品粒度界限表从图1中可以看出，振动给料机及振动筛在破碎系统中使用频率较高，对产品的质量起重要的作用。振动给料机及振动筛电机功率的计算方法有好几种，其中一部分计算方法属于经验公式，它们只能对这类设备的功率选择作初步的确定。一般误差较大，如果要合理计算其功率，必须分析这类机械的启动过程，才能得出较为合理的电机功率数据。而这种计算结果在该石灰石矿破碎系统的工艺流程的改造得到验证。在己完成的工程设计中，对振动给料机及振动筛的选用，其中电机功率的确定未进行过详细的计算，只是根据处理量凭经验公式来确定振动给料机及振动筛的电机功率参数，使得工程设计中确定电机功率的理论依据不是很充分。随着工艺水平的不断进步，振动给料机及振动筛的电机功率参数的计算方法也有了一定的改进。通过分析给料机及振动筛的启动过程，计算出合理的电机功率数据，是一种相对完善，也较容易实现的一种计算方法.卜而对这种计算方法进行简单的介绍。5.1振动给料机及振动筛启动过程分析振动给料机及振动筛的正常工作是山带偏心质量的‘阶振动器驭动其机体产生连续的振动，使物料得到有效的输送或筛分。而振动器的的核心部分是以一定的速度旋转的偏心块。当振动给料机及振动筛启动时，振动器的偏心质量在规定时间内，山静止达到工作转速，实现正常工作，完成全部启动过程。要实现这个启动过程必须要在振动器的偏心质量上加一个最大的转知，以克服振动器的阻力知、静转知和加速力知，来实现振动给料机及振动筛的正常起动，稳定运转的工作状态。设最大转矩为，则(1)式中：——使振动器的偏心质量m在规定时间达到工作转速的角加速度所力矩，N.m;____克服振动器的阻力及参振质体mR质体的静转知所需的力矩,N.m(2)式中:一振动器的偏心质量旋转角速度，r/min;t—时间,s=2n/60(3)式中:n-一振动器的偏心质量旋转速，r/min。==/dt(4)式中:一振动器的转动惯量，(5)式中:-一参振质体的质量，kg;D-一推算的环动直径，m.起动过程的角加速度￡是变化的，但在规定的起动时间内，可取其平均值。(7)所以，在(1)式中的是山振动器的阻力知和静力知组成。即由于较小，可以忽略，计算时可以认为由于振动筛式振动给料机的参振质体在振动过程中能量的输入和输出、电机功率实际上是不平衡的，所以要考虑一个不均衡系数K,所以(10)式中:K-一不均衡系数，K=0.4-0.5;-一振幅，m所以(11)5.2电机功率的计算电机功率一般以额定转知，计算，即式中:u一一额定电压，V；ud-一电压降时的最大电压，V。则电动机功率P为P=n/9545(kW)=0.96(kw)。选取0.55*2kw。六强度校核6.1焊接校核6.1.1焊接介绍薄板结构的搭接焊接可以采用接触焊（点焊）和滚焊（缝焊），本设计所有焊接都采用缝焊。焊点的直径d可根据被焊对象零件的厚度来确定;d=1.2S+4mm,而且此直径不应大于d=1.5S+5mm，式中S是被焊元件的最小厚度。传动板：S=12mm所以：d=1.2*12mm+4mm=16.4mmd=1.5*12mm+5mm=23mm那么d=16.4-23mm取d=18mm。其他钢板：S=8mm所以：d=1.2*8mm+4mm=13.6mmd=1.5*8mm+5mm=17mm那么d=13.6-17mm取d=15mm。推荐焊接点间的距离a=3d6.1.2焊接的质量检查为了保障机械制造中产品的可靠性，应该对焊接件进行全部检查或者抽样检查。检查的方法有外观目测以及破坏性方法和非破坏性（无损）方法几种。本设计采用运行长时间来试机用来检验焊接质量。6.1.3静载荷作用下焊接的计算对接焊缝的强度计算是把被联接零件看成一个整体零件而按其名义截面（不考虑焊缝加厚）进行的。给料机材料均为Q235。拉应力式中外载荷；焊缝的长度；被联接零件的厚度；焊缝拉伸许用应力，通常，取=（0。9--1）。表静载荷作用下焊缝的许用应力焊接类型焊缝的许用应力拉伸时受压时剪切时自动焊，在保护性气体介质中焊，接触焊。普通焊条手工焊点接触焊0.9————0.650.60.5=32.3MPa0.9=0.9*235=211.5MPa满足要求6.1.4交变载荷作用下的强度计算当焊联接件承受载荷时，如果循环的平均应力和应力幅长正比的增大那么强度安全系数应为：式中：考虑绝对尺寸因素影响后材料的疲劳极限；有效应力集中系数；取1.2；考虑不对成循环对疲劳强度的影响系数，对于低碳钢的对接焊联接，，取0.15。计算得：3.022.5所以满足要求。6.2橡胶弹簧6.2.1橡胶弹簧特性：橡胶弹簧弹性模量小，形状不受限制，各方向刚度可以自由选择，容易达到理想的非线性特性，同时可承受多方向的载荷。本设计采用支承用橡胶弹簧，尺寸采用120*120，橡胶弹簧橡胶硬度为50HS，查表知此弹簧承受垂直载荷为94kN，完全满足设计要求。弹簧内径为38。七变频器的调速方式及合理选择7.1引言变频技术是90年代发展起来的用于交流电动机一种新型电力传动技术，其技术和性能胜过其它任何一种调速方式。变频调速以其显著的节能效益，高精确的调速精度，宽的调速范围，完善的电力电子保护功能，以及易于实现的自动通信功能，得到了广大用户的认可和市场的确认，在运行的安全可靠、安装使用、维修维护等方而也给使用者带来了极大的便利和快捷的服务，使之成为企业采用电机节能方式的首选。应用变频器简化了异步电机的调速控制方式，国内新型纺织机械设备中已普遍采用了变频调速技术，纺织机械向机电一体化方向迈出了重要的进步。煤矿是高耗能企业，节能降耗空间较大。近年来，煤矿在节能工作方而从机构设置、管理制度、节能新技术的应用等多方而做了大量的工作。变频调速系统中的关键部件是变频器，从结构上来说，变频器可分为交一交变频器和交一直一交变频器。交一交变频器直接将电网的交流电变换成电压和频率可调的交流电输出。交一直一交变频器又可分为二种可用可控整流器调压，用逆变器调频的交一直一交变频器;}2)用一极管整流器整流，斩波器调压，逆变器调频的交一直一交变频器;(3)用一极管整流，PWM逆变器同时调频调压的交一直一交变频器。对于第二种变频器调速系统，电网波形畸变小，功率因数较高，逆变器动态响应好，而日‘YWM逆变器输出电压脉宽按正弦规律变化，交流电动机电流波形接近正弦波，输出的谐波分量小，电动机脉动转知小，运行平稳。目前，在中小容量的高性能交流调速系统中大都采用YWM型变频器作为交流电动机的供电电源。7.2变频调速方式的确定根据交流发动机的转速公式式中：为定子供电频率;P为极对数;s为转差率。若均匀地改变定子供电频率fl，则可以平滑地改变电动机转速，然而只调节fl是不行的，因为:当定子电压不变时，与成反比，升高或降低，会导致磁通.的减小或增大，从而使电动机最大转知减小，严重时将导致电动机堵转或使磁路饱和，铁耗急剧增加。为此，在调节电源频率的同时，要调节电压的大小，以维持磁通的恒定，使最大转知不变。根据。和比例关系的不同，可形成多种变频调速方式。7.2.1恒比例控制方式这种控制方式是在调频的同时调节电压，维持当频率较高时，定子电阻压降可忽略不计，这时，磁通近似不变。根据异步电动机的转知公式:，当有功电流额定，.恒定时，电动机的转矩不变，因而这种恒比例控制方式属恒转矩调速性质。而当频率较低时，定子电阻压降不可忽略，和相差较大，即使'恒定，也不再近似为常数。最大转知将随频率的降低而减少，起动转矩也将减少，甚至不能带动负载，所以恒比例控制方式只适用于调速范围不大或转知随转速下降而减少的负载。7.2.2恒磁通控制方式由(1)式要实现恒磁通控制，必须保持恒定。然而，山于电动机的感应电动势难以测定和控制，所以实际应用中采用一种近似的恒磁通控制方法。当频率较高时，采用恒比例控制，如方式1所述。频率较低时，引入低频补偿，即通过控制环节，适当提高变频电源输出电压，以补偿低频时定子电阻上的压降，维持磁通不变，实现恒转矩控制。7.2.3恒电流控制方式在变频调速时，保持异步电动机定子电流为恒值，日日恒流控制。这种调速系统安全可靠，具有良好的特性，但山于恒流控制限制了,所以此时的最大转知要求恒磁通控制时小得多，过载能力小，这种控制只适用于负载变化不大的场合。7.3控制方式的选择一般情况卜，常见的负载有二种:减转知型负载、恒功率型负载和恒转知型负载。负载类型不同，调速范围不同，所要求的控制方式也不一样。因此，我们可以按负载的不同来选择不同的调速方式。7.3.1减转矩型负载这类负载的特点是转知和转速的平方成正比，如风机和泵类。这类负载在负载重、电流大、铜耗大的场合，宜采用恒磁通控制方式。因为磁通不变，山于负载转知与转速平方成正比，因此电动机电流也和转速的平方成正比。随着转速的下降，电流急剧减小，使铜耗大大减小。这类负载在负载较轻时，宜采用恒电流控制方式，因为在恒电流控制时，磁通和转速的平方成正比，随着转速的下降，铁损大大减小，有利于减小电动机损耗。需要指出的是风机、泵类负载一般不宜在低于15Hz以下运行，如确需要在15Hz以下运行，则要考虑电动机的温升，必要时二相交流异步电动机应采用不受转速影响的强迫风冷。7.3.2恒功率负载恒功率负载的转矩与转速成反比，对于这类负载，可采用恒磁通控制方式和恒功率控制方式。恒磁通控制方式的特点是磁通不变和最大转知不变，采用这种控制方式，可使电动机铁心获得充分利用，同时，山于负载随着转速的增加，转知减小，电流也减小。若调速范围为D，则在额定转速时的电流为额定电流的，这样有利于铜耗的减小，这种控制方式特别适用于重载的场合。对于负载较轻的场合，宜采用恒功率控制方式，这种控制方式输出功率不变，在低速点，磁通和电流均为额定值，随着转速增加，磁通和电流均减小，这样铁耗大大减小。7.3.3恒转矩负载恒转矩负载只有恒磁通控制方式一种形式，这种控制方式能同时保证磁通不变，电流不变，过载倍数不变，其他控制方式不能满足这些条件，提升机、运输机、传送机、搅拌机即属于这类负载。需要指出的是，对于升降性恒转知负载，如提升机、电梯等，在其卜降过程中需要一定制动转知，但是变频器本身并不能提供很大的制动转知，仅仅依靠其内部大电容可短时提供相当于电动机额定转距20%的制动转距，因此对于要求频繁提供较大制动转知的场合，变频器还必须加制动单元。为了使异步电动机变频调速系统能取得最好的效果，不同类型的负载应根据具体要求选择不同的控制方式，这些控制方式应满足:(1)电动机的过载能力不低于额定值，防止堵转;(2)每极磁通不应超过额定值，避免磁饱和;(3)电流不超过额定值，避免电机过热;（4）电机的损耗最小;(5)电动机容量得到充分利用，尽可能使磁能保持额定值，以充分利用铁心，尽可能使电流保持额定值，以充分利用绕组导线;尽可能使功率因数保持额定值，避免降低电动机出力。上述5点是我们选择控制方式时应特别注意的地方。7.4变频器的分类变频器的种类很多，下面根据不同的分类方法对变频器分类:（1）按变换频率的方法分交一直一交变频器交一交变频器（2)按主电路土作方式分电压型变频器电流型变频器（3)按变频器调压方法的小同分PAM变频器PWM变频器（4)按土作原理分类U/f控制变频器VC控制变频器SF控制变频器（5)按照用途分类通用变频高性能专用变频器高频变频器7.5变频器的选择确定变频器的.bII牌和型号，以及确定变频器的规格，就完成了变频器的选择。先对变频器进行分类，然后分别讨论.ICII牌和型号、规格。7.5.1选择变频器品牌型号变频器是变频调速系统的核心设备，它的质量品质对于系统的可靠性影响很大，选择品牌时，质量品质，尤其是与可靠性相关的质量品质，显然是选择时的重要考虑方而。同时，设备的平均寿命的长短是一个重要的参数，所以根据预期使用寿命来选择品牌，经验和口碑仍然是主要依据。在同一品牌中选择具体型号时，则主要依据已经确定的变频调速方案、负载类型以及应用所需要的一些附一加功能来决定。7.5.2选择变频器规格变频器产品说明书都提高标称功率数据，但实际上限制变频器使用功率的是定子电流参数。因此，直接按照变频器标称功率进行选择，在实际中常常可能会行小通。根据具体土程的情况,可以有以下几种小同的变频器规格选择方式:(1)按照标称功率选择:一般作初步投资估算依据。(2)按照电动机额定电流选择:多用于恒转矩负载的新设计项目。(3)按照电动机实际运行电流选择:多用于改造土程。(4)按照转矩过载能力选择综上所述，根据实际进程情况，以适当的方法选择变频器规格很重要。选择结果多数情况下变频器标称功率与电动机匹配，少数情况需要放大。所以，笼统的认为放大一级功率选择变频器是没有错的想法，但会造成浪费。总的来说从生产成木来作合适的选择.7.5.3选择的变频器应满足的条件(1)根据被控设备的负载特性选择通用变频器的类型。(2)所选择通用变频器的类型与被控制异步电动机的参数匹配。(3)为降低成本，首选通用变频器。(4)变频器带有防止失速功能。(5)变频器具有优良的转矩特性。7.6变频调速原理7.6.1变频器的基本结构变频器的基本结构见图2-1图2-1变频器结构图7.6.2变频器的控制电路构成包括主控制电路、信号检测电路、门极驱动电路、外部接口电路以及保护电路等几个部分，是变频器的核心部分。控制电路的优劣决定了变频器性能的优劣。控制电路的主要作用是完成对逆变器开关控制、对整流器的电压控制以及完成各种保护功能。控制算法随着电力半导体器件和微型计算机控制技术的迅速发展，促进了电力变频技术新的突破性发展，}o年代后期发展起来的脉宽调制(PulseWidthModulation,PWM)技术成了现在最常用的变频器功率开关器件的控制策略。PWM控制利用了采样控制理论中的一个重要结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性环节上时，其效果基本相同。冲量即指窄脉冲的面积。这里所说的效果相同，指环节的输出响应波形基本相同。根据这个原理，可以用一系列等幅而不等宽的脉冲来近似正弦波，且脉冲的宽度按正弦规律变化，这种方法称为SPWM(SinusoidalPWM)。SPWM各脉冲的宽度和间隔可以准确计算出来，按照计算结果控制电路中各开关器件的通断，就可以得到所需要的SPWM波形。但这种计算很繁琐。较为常用的方法是采用调制的方法，即把正弦波作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过对载波的调制即可得到SPWM波形。通常采用等腰三角波作为载波，因为等腰三角波上下宽度与高度线性关系，且左右对称，当它与正弦波调制信号相交时，如在交点时刻控制电路中开关器件的通断，就可以得到宽度正比于正弦波幅值的脉冲，这正好符合SPWM控制的要求。三角载波的频率fc和正弦调制波的频率fr之比即fc/fr=Nc称为载波比。用生成的SPWM波控制逆变器开关器件的通断，可得到等幅且脉冲宽度按正弦规律变化的矩形脉冲列输出电压。正弦调制波的频率fr即是逆变器的输出频率石，改变fr便可改变fI。三角载波的幅值为恒定，因而改变正弦调制波的幅值就改变了矩形脉冲的面积，由此实现输出电压幅值的改变。根据以上介绍的SPWM逆变电路的基本原理和控制方法，可以用模拟电路构成三角波载波和正弦调制波发生电路，用比较器来确定它们的交点，在交点时刻对功率开关器件的通断进行控制，就可以生成SPWM波形。但这种模拟电路结构复杂，难以实现精确的控制。微机控制技术的发展使得用软件生成SPWM波形变得比较容易。7.6.3变频调速的基本原理电动机的转速被称为电动机的同步转速，其同步转速由电动机的磁极个数和电源频率所决定:Ns=50f1/np公式（2-1）Ns同步频率F1电源频率Np磁极对数异步电动机的转速总是小于其同步转速，异步电机的实际转速可由下式给出:N=ns(1-s)=50f1(1-s)/np公式（2-2）式中:n电动机实际转速s异步电动机的转差率由式(2)可知，改变参数fl,s中的任意一个就可以改变电动机的转速，即对异步电动机进行调速控制。因此，可以通过改变该电源的频率来实现对异步电动机的调速控制。从某种意义上说，变频器就是一个可以任意改变频率的交流电源。在电动机调速时，一个重要的因素时希望保持每极磁通量为额定值不变。磁通太弱，没有充分利用电机的磁心，是一种浪费;若要增大磁通，又会使磁通饱和，从而导致过大的励磁电流,严重时会因为绕组过热而损坏电机。对于直流电机来说，励磁系统是独立的，所以只要对电枢反应的补偿合适，保持不变是很容易做到的。在交流异步电机种，磁通是定子和转子合成产生的。电机电动势的有效值是:公式（2-3）式中:感应电动势有效值，单位为V；定子频率，单位位HZ;定子每相绕组串联匝数;基波绕组系数;每极气隙磁通量，单位位Wb；由公式可知，只要控制好和，便可以控制磁通不变。需要考虑基频(额定频率)以下和基频以上两种情况:1.基频以下调速:即采用恒定的电动势。由上式可知，要保持不变，但频率石从额定值。向下调节时，必须同时降低。然而绕组中的感应电动势是难以控制的，但电动势较高肘，可以忽略电子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压，则得=常值。低频时，和都较小，定子阻抗压降所占的份量都比较显著，不能在忽略。这时，可以人为的把电压抬高一些，以便近似的补偿定子压降。带定子压降补偿的恒压频比控制特性为b线，无补偿的为a线。如图2-2所示。图2-2恒压频比控制特性2.基频以上调速在基频以上调速时，频率可以从往上增高，但电压磁通与频率成反比的降低，相当与直流电机弱磁升速的情况。把基频以下和基频以上两种情况合起来，可得到异步电动机的变频调速控制特性，如图2-3。如果电动机在不同的转速下都具有额定电流，则电动机都能在温升容许的条件下长期运行，这时转矩基本上随磁通变化。在基频以下，属于“恒转矩调速”的调速，而在基频以上，基本上属于“恒功率调速”图2-3异步电动机变频调速控制特性7.6.4变频调速的优点变频器技术是一门综合性的技术，它建立在控制技术、电子电力技术、微电子技术和计算机技术的基础上。它与传统的交流拖动系统相比，利用变频器对交流电动机进行调速控制，有许多优点，如节电、容易实现对现有电动机的调速控制、可以实现大范围内的高效连续调速控制、实现速度的精确控制。容易实现电动机的正反转切换，可以进行高额度的起停运转，可以进行电气制动，可以对电动机进行高速驱动。电机在带动较大负载在启动时，会有较大的冲击电流，采用变频器时，可以实现软启动，减小冲击电流，解决大负载的启动问题。电源功率因素大，所需容量小，可以组成离性能的控制系统等。完善的保护功能:变频器保护功能很强，在运行过程中能随时检测到各种故障，并显示故障类别(如电网瞬时电压降低，电网缺相，直流过电压，功率模块过热，电机短路等)，并立即封锁输出电压。这种“自我保护”的功能，不仅保护了变频器，还保护了电机不易损坏。7.6.5西门子MM(5SE92)变频器性能介绍这类产品功能很强，性价比高;具有高可靠性，而且内带有滤波器和平板式滤波器，可以一个紧挨一个，大大节省空间。功能特点:(1)FCL快速电流限幅，无跳闸功能。即使设定的加速时间超出了变频器的过电流限制，也可以自动减缓加速、不跳闸、失速;运行有负载冲击，能自动降低频率，防止跳闸失速。(2)10位模拟量输入通道保证对速度的精确给定。(3)可选用自动和设定的自动提升功能，保证最佳的启动。(4)可设定加速时间(0.1秒到550秒)，具有S形加减速功能，让加减速过程变得缓和，防止冲击和载物倒塌。(5)COMPOUNDBRAKING制动功能，保证快速可控的制动，不需要外接电阻。I/O特性:(1)三个可设定的开关量输入口，给操作者极大的灵活性(如固定频率、固定给定、电动电位计、点动);(2)一个可设定的继电器输出口;(3)RS-485接口。可实现远程通信。对变频器的保护功能:(1)过电压/欠电压;(2)短路保护;(3)过热保护。对电机的保护:(1)电机热敏电阻PTC的接口;(2)IZt电机过热保护;(3)电机锁死保护;(4)缺相保护。由上可见，变频器和电机得到全面的保护。其技术特性如表所示表MM(5SE92)变频器性能表八PLC控制技术8.1可编程控制器可编程控制器，英文称ProgrammableController,简称PC。但是由于PC容易和个人计算机（PersonalComputer）混淆，故人们仍习惯的用PLC作为可编程控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电器控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购买到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。8.1.1PLC基本原理PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但是结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口和外部设备接口等几个主要部分组成。PLC的硬件系统结构如图1所示:图1PLC的硬件系统结构(1)主机主机部分包括中央处理器(CPU)、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。CPU是PLC的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备的请求以及进行各种内部判断等。(2)输入/输出(I/O)接口I/O接口是PLC与输入/输出设备连接的部件。输入接口接受输入设备(如按钮、传感器、触点、行程开关等)的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备(如接触器、电磁阀、指示灯等)。I/O点数即输入/输出端子数是PLC的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。(3)电源图中电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也为输入设备提供直流电源。(4)编程编程是PLC利用外部设备，用户用来输入、检查、修改、调试程序或监视PLC的工作情况。通过专用的PC/PPI电缆线将PLC与电脑连接，并利用专用的软件进行电脑编程和监控。(5)入/输出扩展单元I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元和基本单元(即主机)连接在一起。(6)外部设备接口此接口可将打印机、条码扫描仪，变频器等外部设备与主机相连，以完成相应的操作。PLC是采用"顺序扫描，不断循环"的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号(或地址号)作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐步顺序执行用户程序，直到程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段[12]。PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果在写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式(继电器、晶体管或晶闸管)输出，驱动相应输出设备工作。8.1.2PLC的发展趋势PLC作为工控机的一员,在主要工业国家中成为自动化系统的基本电控装置。它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、体积小、价格适宜等特点。据统计,当今世界PLC生产厂家约150家,生产300多个品种。预计到2003年,销售额约为90亿美元,占工控机市场份额的50%,PLC将在工控机市场中占有主要地位,并保持继续上升的势头。

PLC在60年代末引入我国时,只用作离散量的控制,其功能只是将操作接到离散量输出的接触器等,最早只能完成以继电器梯形逻辑的操作。新一代的PLC具有PID调节功能,它的应用已从开关量控制扩大到模拟量控制领域,广泛地应用于航天、冶金、轻工、建材等行业。但PLC也面临着其它行业工控产品的挑战,各厂家正采取措施不断改进产品,主要表现为以下几个方面:微型、小型PLC功能明显增强很多有名的PLC厂家相继推出高速、高性能、小型、特别是微型的PLC。集成化发展趋势增强由于控制内容的复杂化和高难度化,使PLC向集成化方向发展,PLC与PC集成、PLC与DCS集成、PLC与PID集成等,并强化了通讯能力和网络化,尤其是以PC为基的控制产品增长率最快。PLC与PC集成,即将计算机、PLC及操作人员的人—机接口结合在一起,使PLC能利用计算机丰富的软件资源,而计算机能和PLC的模块交互存取数据。以PC机为基的控制容易编程和维护用户的利益,开放的体系结构提供灵活性,最终降低成本和提高生产率。(3)向开放性转变PLC存在严重的缺点,主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的,绝大多数的PLC是专用总线、专用通信网络及协议,编程虽多为梯形图,但各公司的组态、寻址、语文结构不一致,使各种PLC互不兼容。国际电工协会(IEC)在1992年颁布了IEC1131-3《可编程序控制器的编程软件标准》,为各PLC厂家编程的标准化铺平了道路。现在开发以PC为基、在WINDOWS平台下,符合IEC1131-3国际标准的新一代开放体系结构的PLC正在规划中。8.2PLC的主要特点(1)可靠性高、抗干扰能力强，平均故障时间为几十万小时。而且PLC采用了许多硬件和软件抗干扰措施。硬件方面:1.隔离，在微处理与I/O电路之间采用光电隔离减少外部干扰源对PLC的影响。2.滤波，对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波，减少高频干扰。且有些模块还设置了连锁保护、自诊断电路等。软件方面:1.设置故障检测与诊断程序。2.当软故障条件出现时，立即把状态重要信息存入指定存储器，禁止对存储器进行任何不稳定的读写操作，以防止存储器信息被冲掉。这样，一旦外界调节正常后，便可以恢复故障发生前的状态，恢复原来的工作。(2)编程简单、使用方便目前大多数PLC采用继电器控制形式的梯形图编程方式，很容易被操作人员接受。一些PLC还根据具体问题设计了如步进梯形指令等，进一步简化了编程。(3)设计安装容易能耗低、性能价格比高。维护工作量少。功能完善、通用性强、体积小、能耗低，性能价格比高。4.5SiemensS7200系列PLC特性4.5.1S7200系列PLC介绍S7200系列PLC功能强、速度快、扩展灵活，具有模块化、紧凑的结构。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测、自动化控制有关的工业及民用领域，包括电力设施、民用设施、机械、机床等领域。S7200系列具有极高的可靠性、极丰富的指令集、易于掌握、操作便捷、内置丰富的集成功能、实时特性，强劲的通迅能力、丰富的扩展模块。S7200系列的强大功能使其无论是在独立运行中，或相连成网络都能实现复杂控制功能。所以它具有极高的性价比。S7200系列可以根据对象的不同，可以选用不同的型号和不同数量的模块。并可以将这些模块安装在同一机架上。8.2.1SiemensS7200PLC的工作原理PLC的循环扫描工作过程各种PLC都采用扫描工作方式，具体工作过程大同小异.SiemensS7200PLC的工作过程:PLC上电后，首先进行初始化，然后进入循环工作过程。一次循环过程可归纳为公共处理、程序执行、扫描周期计算处理、I/O刷新和外设端口服务五个工作阶段，一次循环所用的时间称为一个工作周期(或扫描周期)，其长短与用户程序的长短以及PLC机本身性能有关，其数量级为ms级，典型值为几十ms。各阶段完成的任务如下:公共处理:复位监视定时器，进行硬件检查、用户内存检查等。检查正常后，方可进行下面的操作。如果有异常情况，则根据错误的严重程度发出报警或停止PLC运行。程序执行:在程序执行阶段，CPU按先左后右，先上后下的顺序对每条指令进行解释、执行，CPU从输入映像寄存器(每个输入继电器对应一个输入映像寄存器，其通/断状态对应110)和元件映像寄存器(即与各种内部继电器、输出继电器对应的寄存器读出各继电器的状态，根据用户程序给出的逻辑关系进行逻辑运算，运算结果再写入元件映像寄存器中。扫描周期计算处理:若设定扫描周期为固定值，则进入等待循环，直到该固定值到，再往下进行。若设定扫描周期为不定的(即决定于用户程序的长短等，为不定值)，则进行扫描周期的计算。I/O刷新:在此阶段，进行Il0刷新。输入刷新时，CPU从输入电路中读出各输入点状态，并将此状态写入输入映像寄存器中;输出刷新时，将输出继电器的元件映像寄存器的状态(1/0)传送到输出锁存电路，再经输出电路隔离和功率放大，驱动外部负载。外设端口服务:完成与外设端口连接的外围设备部编程器或通信适配器的通信处理。CPU从输入电路的输出端读出各路状态，并将其写入输入映像寄存器;在程序执行阶段，CPU从输入映像寄存器和元件映像寄存器中读出各继电器的状态，并根据此状态执行用户程序，执行结果再写入元件映像寄存器中;在紧接着的下一个I/O刷新阶段，将输出映像寄存器的状态写入输出锁存电路，再经输出电路传递到输出端子，从而控制外接器件动作。PLC的循环扫描工作方式也为PLC提供了一条死循环自诊断功能。PLC内部设置了一个监视定时器WDT，其定时时间可由用户设置为大于用户程序的扫描周期，PLC在每个扫描周期的公共处理阶段将监视定时器复位。正常情况下，监视定时器不会动作，如果由于CPU内部故障使程序执行进入死循环，那么，扫描周期将超过监视定时器的定时时间，这时，监视定时器动作，运行停止，以示用户。九系统的设计实现9.1系统的整体设计9.1.1需求分析1)电机运行频率可以由用户根据生产的需要自行设置，电机具有自行速度调节功能:2)变频器的故障信息能够及时反映在操作界面上;3)物料仓内有无物料状态检测，能够提示用户:4)电机实时转速显示功能。9.1.2系统结构一般来说，PLC控制系统有以下三种类型:PLC构成的单机系统这种系统的被控对象是单一的机器生产或生产流水线，其控制器是由台PLC构成，一般不需要与其它PLC或计算机进行通信。但是，设计者还要考虑将来是否联网的需要，如果有的话，应当选用具有通信功能的PLC。(2)PLC构成的集中控制系统这种系统的被控对象通常是数台机器或数条流水线构成，该系统的控制单元由单台PLC构成，每个被控对象与PLC指定的I/O相连。由子采用一台PLC控制，因此，各被控对象之间的数据、状态不需要另外的通信线路。但是，这种系统也有一个缺点，一旦PLC出现故障，整个系统将停止工作。对于大型的集中控制系统，通常采用冗余系统克服上述缺点。(3)PLC构成的分布式控制系统这类系统的被控对象通常比较多，分布在一个较大的区域内，相互之间比较远，而且，被控对象之间经常的交换数据和信息。这种系统的控制器采用若干个相互之间具有通信功能的PLC构成.系统的上位机可以采用PLC，也可以采用工控机。由于现场有五台电机以及数量不是很多的其它被控对象，可以使用单台PLC进行多个对象的控制，只要适当的选用高性能的PLC,完全能够胜任。另外，为了用户的直观方便的使用，需要给予人机界面。9.2系统硬件实现9.2.1上位机人机交互设备的选型:根据生产的需要，控制系统应具备良好的人机交互的功能，这种功能的实现，采用触摸式PC作为PLC的上位机来实现。CPU::PIII1G内存:256M以CP5611通讯卡来实现与下位PLC之间的通信。9.2.2PLC及其扩展模块的选型目前，存在着种类繁多的大、中、小型PLC，小到作为少量的继电器装置的替代品，大到作为分布式系统中的上位机，几乎可以满足各种工业控制的需要。另外，新的PLC产品还在不断的涌现，那么，如何选择一个合适的PLC?一般的流程如下:定义PLC的I/O点数，包括开关量的I/O点数、模拟量的I/O点数以及特殊功能模块。建立I/O分配表，绘制PLC的输入、输出接线图建立I/O分配表，绘制PLC的输入、输出接线图。根据控制要求绘制程序的流程图，绘制用户程序，装入PLC的用户程序存储器，并进行初步测试。本系统中共有五台电机、四个电磁阀、四个光电传感器、五个速度传感器、四个继电器，共有27个I/O点(如图5-1所示)，它们构成了被控对象。电机的启动由开关量控制，PLC模拟量模块输出4-25mA电流作为变频器的控制端输入，然后经变频器调制输出高频脉冲给异步电动机，光电传感器作为料仓有无物料的测量装置，速度传感器测量电机的转速。I/O点数量如表5-1：I/O类型模拟量输出点数模拟量输入点数开关量输出点数开关量输入点数信号类型变频器速度传感器电机电机料斗有无进料信号数量55444统计点数AO:5AI:4DI:9DO:0总计I/O:221.PLC选型目前PLC使用性能较好的有SIEMENS公司、日本的三菱、欧姆龙、美国的AB公司，根据性价比的选择，根据被控对象的I/O点数以及工艺要求、扫描速度、自诊断功能等方面的考虑，采用SIEMENS公司的S7-200系列PLC。考虑到以后的扩展要求，选用CPU226型号PLC,S7-200CPU包括一个主要处理单元、电源以及数字量I/O点，这些都被集成在一个紧凑的独立的设备中，该型号具有24输入/IS输出。可提供标准值为24VDC的输入和输出电压。2.模拟量扩展模块的选型(1)模拟量输出扩展模块:EM232模拟量输出扩展模块提供了有2输出模拟量通道，具有12位的分辨率，且具有多种输入、输出信号范围。其内部集成了A/D转换器、放大器等多种功能的电路，可用于复杂的控制场合。它能够不用外放大器而与传感器直接相连，可根据输出模拟量的大小，通过器外置的DIP开关选择不同的档位及分辨率，且模拟量的输出可作为测量传感器的恒流源使用。由于该系统有五路模拟量输出作为变频器的控制端输入，在这里选用三块EM232模拟量输出模块。(2)模拟量输入扩展模块:EM231模拟量输出扩展模块提供了有4输入模拟量通道，分辨率，且具有多种输入、输出信号范围。其内部集成了D/A器等多种功能的电路，可用于复杂的控制场合。由于该系统有五路模拟量输入作为反馈信号，选用EM231模拟量输入扩展模块一块。9.2.3容量选择常规设计的交流电动机，通常都是在额定频率、额定电压下工作的。此时，轴上输出转矩、输出功率都可以达到额定值。在变频调速的情况下，‘供电频率是变化的，电机的实际输出也会变化。由于变频器有一定的通用性，因此在与不同拖动场合的电机配合时，必须合理选择容量。对于现场己使用或己选定的电动机，需要选配相应的变频器。在一台变频器驱动一台电机的情况下，变频器的容量选择要保证变频器的额定电流大于该电动机的额定电流，或者是变频器所适配的电动机功率大于当前该电动机的功率。按连续恒负载运转时所需的变频器容量(KVA)的计算式计算:式中一负载所要求的电动机的轴输出功率;一电动机的效率(通常约0.85);一电动机的功率因数(通常约0.75);一电动机电压(V);一电动机电流(A)，工频电源时的电流;k一电流波形的修正系数，对PWM方式，取k=1.05;一变频器的额定容量(KVA);一变频器的额定电流(A)。得：1.81kw1.4A考虑到电机性能上的差异及机械负载的不同，变频器容量应是电机容量的1-2倍。另外，也可根据生产机械所需的实际转矩与稳定运行时的转速，求其乘积，得到所需电机的轴上功率，据此确定变频器容量。按1.5倍容量应选择1.2kw以上变频器。9.2.4.变频器的系统功能设定根据振动电机的运行特性及系统的功能，要对变频器进行相关的系统设定，这里对其中的一些主要设定进行介绍。(1)变频器的运行模式设定P051=1选择控制功能，DINI(端子5):高态时为运行，向左转。P052=5选择控制功能DINZ(端子5);低态时为OFF3，在紧急情况下，使给料机快速制动。P053=19选择控制功能，DIN3(端子7);外部故障跳闸/PTCoP005=0使变频器按P005中设定的频率运行。PO15=1在主电源掉电或欠压后，若起停开关仍有效，进行自动在起动。P015=2允许变频器起动一台正旋转的电机，变频器自动扑捉电机的旋转方向及转速，跟随电机转速并运行电机从这一速度到设定值。P051=4继电器输出RL1输出外部制动接通信号，同时要设置P053外部拖闸释放延迟时间和P054外都抱闸投入延时时间。P079起动提升设置(0-250%)，可以增加起动转矩，使电机在带载起动时不至于起动不了。P085电机电流限制(0^-250%)，定义电机过载是额定电流的百分比，用这个参数可以限制电机电流，预防过热。P085和P079的值根据实际的调试情况确定，P