立式往复升降机设计 - 图文(8)

哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 屏，您可以自定义操作接口。通过用户友好触摸屏，这些设备可以显示自定义图形、滚动条、应用程序变量、用户自定义按钮等等。

本设计就是采用S7—200实现可编程控制。

3.1.4 本设备对PLC的应用说明

附录图1为小车垂直运动示意图，设计中小车用三相异步电机驱动，如附录图2所示，KM1和KM2分别是控制小车下行和上行的交流接触器。用KM1和KM2的主触点改变进入电动机的三相电源的相序，即可改变小车的运动方向。图中的FR 是热继电器，在电动机过载一定的时间后，他的常开触点闭合，使KM1和 KM2的线圈断电，电动机停转。

附录图3和图4分别给出了PLC控制系统的外部接线图和梯形图。按下下行起动按钮SB2或上行起动按钮后，要求小车在上限位开关SQ1和下限位开关SQ2之间不停的循环往返，按下停止按钮SB1后，电动机断电，制动电磁铁的线圈通电，使电动机迅速停机，到达定时器T38设定的制动时间后，T38的常闭触点断开，切断电磁铁的电源。

图附录图3用两个起保停电路来分别控制小车的上行和下行，按下正转起动按钮SB2，I0.0变为ON，其常开触点接通，Q0.0的线圈“得电”并且自保持，使KM1的线圈接通，小车开始下行。按下停止按钮SB1，I0.1变为ON，其常闭触点断开，使Q0.0线圈“失电”，电动机停止运动。

控制下行，上行和制动的接触器同时只能有一个工作，在附录图3的梯形图中，将Q0.0 、Q0.1和Q0.2的线圈分别与三者中另外两个输出点的常闭触点串联，这样就可以保证Q0.0～Q0.2这三个中同时只能有一个为ON，这种安全措施称为软件互锁。

为了方便操作和保证Q0.0和Q0.1不会同时为ON，在梯形图中还设置了“按钮联锁”，即将上行起动按钮对应的I0.1的常闭触点与控制下行的Q0.0的线圈串联，将下行起动按钮对应的I0.0的常闭触点与控制上行的Q0.1的线圈串联。设Q0.0为ON，小车下行，这时如果想改为上行，可以不按停止按钮SB1，直接按上行起动按钮SB3，I0.1变为ON，它的常闭触点断开,使Q0.0的线圈“失电”，停止下行；同时I0.1的常开触点接通，使Q0.1的线圈“得电”并且自保持，小车由下行变为上行。

为使小车的运动在极限位置自动停止，将下限位开关I0.4的常闭触点与控制下行Q0.0的线圈串联，将上限位开关I0.3的常闭触点与控制上行的Q0.1的线圈串联。为使小车自动改变方向，将上限位的开关I0.3的常开触点与手动起停下行I0.0的常开触点并联，将下限位开关I0.4的常开触点与手动起动的I0.1的常开触点并联。

假设按下上行起动按钮I0.1，Q0.1变为ON，小车开始上行，碰到上限位开关时，I0.3的常闭触点断开，使Q0.1的线圈“断电”，小车停止上行。I0.3的常开触点接通，使Q0.0的线圈“通电”，开始下行。以后将不断的这样往复运动下去，直到按下停止按钮I0.2。

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哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 附录图4中用起保停电路来控制制动用的继电器Q0.2。按下停止按钮I0.2、Q0.2变为ON并自保持，同时定时器T38的线圈接通，开始定时。设定的时间到时，T38的常闭触点断开。Q0.2变为OFF，停止制动，Q0.2的自保持触点断开，T38被复位。

附录图4的梯形图中的软件互锁和按钮联锁电路并不保险，在电动机切换旋转方向的时候，可能原来接通的接触器的主触点的电弧还没有熄灭，另一个接触器的主触点已经闭合了，由此造成了电源相间短路，使熔断器熔断。此外，如果因主电路电流过大或接触器质量不好，某一接触器的主触点被断电时产生的电弧熔断而被粘结，其线圈断电后主触点还是接通的，这时如果另一接触器的线圈通电，也会造成三相电源短路的情况，为了防止出现这种事故，应该在PLC外部设置由KM1～KM3的辅助常闭触点组成的硬件互锁电路见附录图1，假设KM1的主触点被电弧熔焊，这时它的与KM2和KM3线圈串联的辅助常闭触点处于断开状态，由此KM2和KM3的线圈不可能得电

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3.2变频调速技术简介

3.2.1 变频器的原理及基本构成

交流电动机的变频调速系统己被公认为近代交流调速中性能最优越的一种电力拖动系统，在调速性能和节能方面都有着无可比拟的优点。其主要归功于三方面技术的突破：一是全控型电力电子器件的出现和不断完善，简化了变频器的主回路；二是PWM技术刷新了逆变器的性能指标，使变频器得以广泛应用；三是大规模集成电路，尤其是单片机和专用芯片和 ASIC的使用，大大简化了变频器电路，提高了可靠性。

70年代中期以来，变频器的逆变器几乎都采用无自关断能力的晶闸管，它只负责调节频率，电压的调节则由可控的晶闸管整流器来完成。这种变频器的交流输出电压谐波成分较大，使负载电动机的谐波损耗增加，效率和功率因数降低，温升升高，且转矩脉动较大，使振动和噪声增大:特别是在低速运行时，明显影响转速的稳定性。

如今，在电动机变频调速装置中，变压变频电源己由变频器提供。变频器有多种分类方法，通常按结构形式和电源性质可分成：

1. 变频器按其结构形式可划分为交一直一交型变频器和交一交型变频器两类；

2. 变频器按其中间直流环节的电源性质又可划分为电压源型变频器和电流源型变频器两类。

在工业领域中，感应电动机常用的变频器是交一直一交型变频器，它把工频交流电网的三相电压源通过整流环节变成直流电压 (电流)，然后通过逆变环节将直流电压 (电流)变换成频率可变的交流输出电压 (电流)。

前己述及，所谓电流型逆变电路是指直流电源为电流源的逆变电路。常常是

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哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 在逆变电路的直流侧串联一个大电感，因为大电感中的电流脉动很小，因此可将其近似看作直流电流源。

电流型逆变电路具有一下主要特点：

1. 直流侧串联有大电感，相当于直流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路

呈现高阻抗；

2. 电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出为

矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同；

3. 当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的

作用。因为反馈无功能量时直流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样给开关器件反并联二极管。

以电流型三相桥式逆变电路为例，介绍用IGBT模块作为开关元件组成的电路的工作原理。由于在IGBT模块中大多已集成了反向并联二极管，而电流型逆变电路无需续流，也就是不需要这个续流二极管，故在每个 IGBT模块下串联一个二极管，用于消除块内二极管的影响，并可增强 IGBT的反向电压耐受能力。在为电动机负载供电时，为减小电动机转矩的脉动，应使每相绕组在任何时刻都有电流，一般负载多采用三角形连接。在换流时，为给负载中的感性电流提供流通路径、吸收负载电感中储存的能量，必须在负载端并联三相电容器.否则将产生巨大的换流过电压造成电力电子元件的损坏。

3.3 本章小结

本章是这次设计的重点，主要介绍了新型喷涂机的控制系统，简要的介绍了S7-200的特点。

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哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文） 第4章 产品说明书

4.1 产品简介

本产品主要用于在各种材料表面进行喷涂工作，以保护材料或者进行装潢。能很好的完成喷涂工作，喷涂均匀且不脱落。产品能产生双坐标的位移，具有双自由度。产品采用三相交流电机驱动，用变频器和程控器控制喷涂运动的起停、换向、以及调速等.本产品的机械传动部分采用链传动，链的传动比为1:1。设有专门的控制面板，方便拥护的使用和调节。

4.2 产品特点

本产品主要有以下特点：

（1）本产品采用西门子程控器和变频器进行控制，设有控制面板，方便顾客的操作。

（2）按照形成的不同,提供了1.5米、2.0米、2.5米三种规格,以供顾客选择。 （3）每一种规格的产品均可通过控制面板上的电位器进行工作的行程调节。 （4）用户可以根据自己的要求，在控制面板上设定安全限位开关点（5） 用户可以在控制面板上对所有的运行参数进行监控和调整。

（6）升降机的最高速度可达到0.75m/s。 （7）设定简单并且易于修改和调整.

（8）产品在即使掉电的情况下，三相交流电机也会在系统的控制下进行减速,直到停止。

（9）升降机结构牢固,不易损坏，并且采用了密封防尘设计，以保护内部的支架和传动链以及传动链轮。

（10）设计精良，噪音低。

（11）各零件、组件均经过精心的挑选，可以保证产品出色的运行和较长的寿命。

（12）为了满足用户的不同需要,设计有多种多样的喷枪枪杆和枪夹。

4.3 安装说明

必须有专业的电气人员来进行所有的安装工作。并且按照下面的安装步骤来进行本产品的安装。

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哈尔滨石油学院本科生毕业设计（论文）

图4-1 升降机总体视图

(1) 小心将升降机从包装箱中取出，然后除去所有的包装材料。ER5S-B 控制箱已预先安装在总电控柜上。

(2) 将ER5S-B型升降机远离障碍物固定，要确保在整个的安装,以及整个的行程中，支架、喷枪、和软管不会碰及障碍物。

(3) 确保升降机上的电源开关被置于“0”，即关闭位置,以免在调试的时候发生意外。

(4) 将电源线一端连接到220V 50HZ电源上。在接线中必须要接地线,以保安

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