电气控制系统设计（通用12篇）
电气控制系统设计 篇1
随着生活水平的不断提高,空调已经成为家庭生活的必需品。人们对空调的要求从仅仅满足于制冷、制热的简单功能,发展到追求舒适、享受的多种功能,从而使得一种高效节能、高舒适度的空调———模糊控制变频空调,成为空调发展的方向。模糊控制与变频技术结合,可使空调较为节电。
1 空调系统工作的基本原理
1.1 空调系统制冷制热的基本原理
空调系统的压缩机把制冷剂蒸汽从低压状态压缩至高压状态,创造了制冷剂液体在蒸发器中低温下蒸发制冷、在冷凝器中常温液化的条件。压缩机不断地吸入和排出气体,才使制冷循环得以周而复始地进行。空调制冷循环中,室外热交换器为冷凝器,室内热交换器为蒸发器。此时四通阀线圈内的电流被切断时,阀芯因为重力作用而下落,使压缩机排气口与室外冷凝器接通,而吸气口与室内蒸发器接通。空调制热循环中,四通阀切换,线圈通电产生磁场,阀芯被吸到上方位置,压缩机排气口与室内热交换器接通,吸气口与室外热交换器接通,此时制冷剂蒸汽流动方向改变,室内热交换器向室内散热而成为冷凝器,而室外热交换器成为蒸发器,制冷剂蒸发吸收室外热量[1]。
1.2 普通定频空调工作的基本原理
普通的家用定频空调是通过控制压缩机的启停来实现的,当室温达到设定值后,压缩机停止运转,反之压缩机启动。
1.3 变频空调工作的基本原理
变频空调则是通过一个变频逆变电路来改变压缩机的转速,通过PWM控制技术实现变频变压,在变频的同时协调地改变电机的端电压,通过控制压缩机的转速从而调节压缩机的吸气量来调节制冷量[2]。空调刚启动时,由于房间冷负荷较大,空调压缩机电机以高频率快速运行,让空调的制冷能力达到最大,使房间温度能在最短时间内降下来;当房间冷负荷变小时,压缩机运行频率能随之降低,减少空调的制冷量,而不用整个空调停机来实现制冷量调节,减少了空调的起停次数及温度波动。
1.4 变频空调与定频空调的区别
变频空调与定频空调的差别主要是在控制系统即能量调节方式上不同,而空调的核心部分———制冷系统并无差别。在温度控制方面,与普通空调相比,变频空调具有降温速度快、起停次数少、房间温度波动小及节能的优点。
2 一拖一变频空调的基本结构
变频空调系统包括制冷系统和控制系统,笔者研究的变频空调为分体立式一拖一2P柜机,制冷系统由室内机和室外机组成,两者之间通过制冷剂管道和通信线连接起来,一拖一变频空调的室外制冷系统由变频压缩机、四通阀、电子膨胀阀、室内换热器、室外换热器和外风机等组成,其中压缩机为三相异步交流电机[3];控制系统包括室外控制电路和室内控制电路,室外控制电路的主要组成部分包括室外电源板和变频模块板,室内控制电路的主要组成部分包括遥控器、室内主控板、室内显示板。
3 室外电气系统的设计
节能和可靠性在可调速的电机驱动中变得越来越重要,在低压电机控制中,提出了简洁性、嵌入式控制和低成本的要求,整个驱动系统中,优化成本性价比,是衡量变频器实用性需要考虑的一个非常重要的问题。总之,这个系统必须低噪音、高效率、体积小、质量轻,在低成本的条件下,实现先进的运行功能和精确的控制。
3.1 智能功率模块在变频空调中的应用
变频空调的逆变器电路通常通过PWM控制技术驱动6个IGBT的开断来调压调频,用智能功率模块FSBB20CH60取代六路IGBT,智能功率模块是电力电子集成电路的一种,集功率器件(IG-BT)、驱动电路和保护功能于一体,内部含有门极驱动控制、故障检测和多种保护电路,其核心器件是IGBT,将其应用于变频空调,降低了成本,提高了可靠性,与以往IGBT模块驱动电路的组件相比有如下优点:一是内含驱动电路,保证IGBT最佳驱动。二是内含过流保护、短路保护和过热保护。三是驱动电源欠压保护。四是驱动信号端兼容3.3/5 V CMOS/LSTTL电平。五是宽的电压输入范围,电压输入范围:13.5~16.5 V。六是内含故障输出VF0脚,给单片机输出故障信号,当输出低电平时则为故障信号。
3.2 室外硬件电路设计
室外变频板芯片选用松下MN103SFC2DXW单片机,此单片机内含PWM产生器,室内主控板选用摩托罗拉TMP86FH09NG单片机,主要包括室内传感器电路、室内通信电路、外风门片电内风门片电路、室内风机(直流风机),图1为硬件电路室内外框图,INUH,INVH,INWH;INUL,INVL,INWL分别为内部IGBT的上下桥臂驱动电路,P,N为整流后的±310 V直流电源,经过PWM控制六路驱动逆变成电压和频率可调的三相交流电源,通过U,V,W与压缩机连接,NU,NV,NW分别为3个下桥臂IGBT的源极,可以在NU,NV,NW与-310 V之间接电阻检测相电流保护功率模块,VFO为故障信号输出脚,正常工作时为高电平,有故障输出时为低电平;室外硬件其他部分分别是:四通阀、交流风机、传感器电路、电子膨胀阀和室内外通信电路等。
3.3 室内外通信
通信电源由室内整流稳压后提供,室内外通信电路为18 V弱电通信,通信规则采用主从结构,规定以室外机为主机,室内机为从机,主机或从机每次发送一个数据包。通信开始时,主机先发送数据,从机接收数据,主机发送数据后等待接收从机数据,主机接收到从机数据并处理完后,隔一段时间再发送下一个数据。若主机发送数据后一段时间内接收不到从机数据或数据错误时主机再次发送数据,若主机连续一段时间接收不到从机数据或数据错误,则报通信故障。
4 室内外软件设计
室内外软件设计流程图见图2。室内机的开关机标记传送给室外机,室内机要求开机时,室外机即开机;室机要求关机时,室外机进入关机状态,室内机其运转参数传送给室外机,室外机依程序演算及各种保护机能判定后,决定压缩机的频率及膨胀阀的开度。
室内机的ON/OFF是由室内机自己判定,室外机仅接收来自室内机的ON/OFF的命令,之后依照室外机的程序做相应的控制,而不是由室外机的程序决定室内机的ON/OFF。当室内机进入OFF时,压缩机停止运转,进入待机,当室内机进入ON时,压缩机开始启动。
5 实验调试及波形
1)选择一个700 W的三相异步交流压缩机,确定其参数写入EEPROM内(见表1)。
2)图3为示波器测试的波形。图3中CH3为PWM输出控制波形(用示波器表笔测得);波形的每个方格的高度为5 V,5 V为高电平,0 V为低电平。CH4为压缩机的启动波形(用电流钳测得);波形的每个方格的高度为50 m V,50 m V对应的电流为5 A。
通过改变逆变电路6路驱动的PWM输出的脉宽来改变压缩机的端电压,改变PWM脉宽周期来改变压缩机端电压的频率,根据室内的环境温度的变化来改变PWM的输出,从而达到控制压缩机的转速,使室内温度的变化在±0.5℃。
压缩机启动电流为7 A,定位电流的时间可以在软件内设定,此定位主要是方便软件控制压缩机的转速,通过此定位可以确定压缩机的当前位置,软件以此位置为基准来计算压缩机的位置,从而达到控制压缩机的转速,定位之后的波形为压缩机U,V,W三相电流波形,理想的波形为标准的正弦波,大小为正弦波的峰峰值,通过波形的情况可以判断压缩机的控制情况,如果波形出现抖动,压缩机也会出现相应的震动,就需要从软件或硬件方面使输出波形尽量稳定和接近正弦波,例如,由于外界信号的干扰,就需要从硬件方面去解决。
6 结束语
智能功率模块FSBB20CH60取代六路IGBT,智能功率模块集功率器件(IGBT)、驱动电路和保护功能于一体,内部含有门极驱动控制、故障检测和多种保护电路,其核心器件是IGBT,将其应用于变频空调,降低了成本,提高了可靠性,在实际应用中得到了良好的效果。
参考文献
[1]赵相宾,年培新.谈我国变频调速技术的发展及应用[J].电气传动,2000,30(2):3-6.
[2]吴安顺.最新实用交流调速系统[M].北京:机械工业出版社,1999.
[3]吕汀,石红梅.变频技术原理与应用[M].北京:机械工业出版社,2003.
电气控制系统设计 篇2
关键词：主电路 控制电路 电动机 接触器 保护环节
一、前言
在生产中，机械设备的使用效能与电气自动化的程度有密切关系，尤其是机电一体化已成为现代机械工业发展的总趋势，所以要搞好几点工作就应当掌握生产工艺电气控制线路的设计。
首先要了解生产工艺对电器控制提出的要求，其次要了解生产机械的结构、工作环境和操作人员的要求等。
在进行具体线路的设计时，一般应先设计主电路，然后设计控制电路，信号电路及局部照明电路等，初步设计完成后，应仔细检查，看线路是否符合设计要求，并尽可能使之完善和简化，最后选择电气型号和规格。
二 、设计讨论
1.控制线路的设计要求
不同用途的电气控制线路，其控制要求也不尽相同。
一般应满足以下几点要求：
1.1应能满足生产机械的工艺要求，能按照工艺的顺序准确而可靠地工作;
1.2线路结构力求简单，尽量选用常用的且经过实际考验过的线路;
1.3操作、调整和检修方便;
1.4具有各种必要的保护装置和连锁环节，即使在误操作时也不会发生重大事故。
2.控制线路的设计方法
电气控制线路设计方法有两种，一种是经过效验设计法，它是根据生产工艺的要求，按照电动机的控制方法，采用典型环节线路直接进行设计。
这两种方法比较简单，但对比较复杂的线路，设计人员必须具有丰富的工作经验，需绘制大量的线路图并经过多次修改后才能得到符合要求的控制线路;另一种为逻辑设计法，在此不做讨论。
对于各种控制线路，都有一个共同的规律，拖动生产机械的电动机的启动与停止均由接触器主触头控制，而主触头的动作则由控制回路中 接触器线圈的通电与断电决定，线圈的通电与断电则由线圈所在的控制回路中一些常开常闭触点组成的“与”、“或”、“非”等条件来控制。
下面我们以经验设计法设计控制线路。
某机床有左右两个动力头，用以铣削加工，它们各由一台交流电动机拖动，另外有一个安装工件的滑台，由另一台交流电动机拖动，加工工艺是在开始工作时，要求滑台先快速移动到加工位置，然后自动变为慢速进给，进给到指定位置自动停止，再由操作者发出指令滑台快速返回到原位置自动停车。
要求两动力头电动机在滑台电动机正向起动后启动，而在滑台电动机正向停车时也停车。
2.1电路设计
3.尽可能减少电器数量、采用标准件和相同型号的电器。
当控制额支路较多，而触点数目不够时，可采用中间继电器增加控制支路的数量。
4.多个点起的依次动作问题
在线路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的控制线路。
5.可逆线路连锁
在繁琐的操作可逆线路中，正反向接触器之间不仅要有电器连锁，而且要有机械连锁。
6.要有完善的保护措施
在电气线路控制中，为保证操作人员、电气设备及生产机械的安全，一定要有完善的保护措施、常用的保护环节有漏电、短路、过载、过流、过压、失压、低电压等保护环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等必须的指示信号。
四、结论
电气控制线路设计灵活性强，要经常性的读解、分析书本中典型的控制电路。
在设计完电路后 ，务必反复校核，然后再模拟板上进行实操接线，观察是否能安全、可靠、稳定的运行，合理化试车成功的控制电路在机械加工和化工生产中节约了人力、物力资源，给一个企业创造了良好的生产工作环境。
参考文献
[1]《电气控制技术》 化学工业出版社.
浅析电气控制的线路设计 篇3
【关键词】电气控制；线路设计；制定依据；注意问题
在现代工业生产中，电气自动化程度的高低直接关系着机械设备的安全性及使用效率，且随着科学技术的迅速发展，机电一体化已成为现代机械工业发展的整体趋势。从电气行业的实际发展状况来看，在保证电气相关工作质量的过程中，其基本前提在于掌握电气控制设备的路线设计，以此来保证电气设备安全、高效的运行。在这一问题上，本文从电气控制方案的制定依据、电器控制的线路设计要求及电气控制线路设计中需要注意的问题等三个方面对电气控制的线路设计进行分析。
1.电气控制方案的制定依据
受电气设备种类及使用方式的影响，电气设备有着多种控制方案，设计人员在进行电气线路设计时，需本着简便、可靠、经济、实用的设计原则进行设计，以此来发挥出电气设备的操作优势。一般来讲，电气控制方案的制定，需要遵循以下几个原则：
1.1控制方式需满足设备的拖动需要
在判断电气设备控制方式科学与否的过程中，其主要评判标准在于电气设备创造的经济效益。简单的电气控制逻辑与稳定的生产设备工序，多适用于继电-接触控制方式，这也是较为合理的；相反，若加工程序多变，设计人员则需要考虑采用编程序控制器。
1.2控制方式需满足电气设备的通用化程度
在电气设备的实际运行中，所谓的通用化是指生产机械加工中面对不同对象时的通用化程度。如某些加工一种或者几种零件的专用机床，其通用化程度低，这种设备可以保持较高的自动化程度，因此，这类机床一般适用于固定的控制电路；但如果是用于单件小批量零件加工的通用机床，则需要结合着加工对象来选择与之相符的加工程序，如数字程序或者编程控制器，以此来体现电气设备运行中的灵活性与通用性。
1.3科学稳定的电路电源
在选择电路电源的过程中，若电气设备控制电路整体比较简单，则可以使用电网电源，若电气设备中的元件比较多且设备内部电路比较复杂，则需要设计人员对电网电压进行隔离降压，以此来减少设备故障的可能性。另一方面，针对自动化程度高的生产设备，设计人员需要考虑直流电源，在节能安装空间的同时，还能便于操作、维修。
2.电气控制的线路设计要求
设计人员在进行电气电路设计时，其设计顺序一般按照主电路、控制电路、设计电路、信号电路及局部照明电路等几个方面进行。且在初步设计完成后，需要设计人员结合着电气设备的使用功能，对其进行检查，确保线路设计符合要求，并在条件允许的范围内对其进行完善与简化。
2.1控制线路的设计要求
在电气控制线路的设计方案上，主要取决于电气设备的实际操作，换而言之，不同功能的电气设备，其电气控制线路的设计要求不同。但从整体设计规律上看，其电路设计仍需满足以下几点基本要求：第一，设计方案的制定，必须满足生产机械的工艺要求，确保电气设备能够按照工艺顺序准确、可靠地运行；第二，在电气线路设计上，应确保整个线路简洁有效，且尽量选择常用的、经过实际考研的设计线路；第三，线路设计应满足操作调整与检修方便的原则；第四，确保所设计的线路具备必要的保护装置及连锁环节，确保出现错误操作时，设备能自动断电，避免重大安全事故的发生；第五，设备线路的设计，必须安全可靠，以此来保证电气设备的稳定运行。
2.2控制线路的设计方法
电气控制线路的设计方法主要由经验设计法语逻辑设计法两种。首先，经验设计法。所谓的经验设计法是指结合着生产工艺的实际需求，依据电动机的控制方法，选择典型环节路线直接进行设计。这种路线的设计需要设计人员结合着电气设备的实际要求，将各个独立控制的电路设计出来，然后结合着设备的实际运行状况，对各个分部的电路联系进行确定。这种设计方案的优势在于简单有效，缺点在于线路设计需要经验丰富的设计人员来设计，且需要绘制大量的分部线路图，设计时间上比较长。其次，逻辑设计法。所谓的逻辑设计法是指采用逻辑代数的方式进行电气线路设计，这种设计方法的优势在于线路结构合理，可节省所用元件的数量。在逻辑设计法中，需要设计人员明确控制对象的运行信号，尤其在整体逻辑变量系统设计上，对整个运行元件的使用性能进行分析，进而明确控制对象每个动作的启动、停止信号。
3.电气控制线路设计中需要注意的问题
结合当前社会经济的实际发展趋势不难看出，线路设计是进行电气设备设计、生产和调控的关键所在，同时也是电气设备正常、可靠、安全运行的保证。由此可见，保证电气控制中线路设计的准确性与科学性，对电气控制线路的安全运行有着直接作用。
3.1尽量减少线路连接导线的数量
设计人员在电气控制线路设计中，应从电气设备各个元件的实际占地位置出发，在符合线路设计原则的基础上，尽可能的减少配线时的连接导线，避免导线引起不必要的故障。
3.2正确连接电器线圈
在电气控制线路设计上，电压线圈受自身阻抗性能的不同，无法进行串联使用，避免造成两个线圈电压分配不等的现象发生，即使是两个同型号的线圈，在面对额定电压的前提下也应避免这种连接。这是因为电器动作的发生有着一定的先后顺序，当一个接触器运行时，其线圈阻抗会增大，且线圈上的电压将增大，导致另一个接触器无法吸合，情况严重时还会出现线圈烧毁的状况。与此同时，电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不能并联连接。
3.3避免寄生电路的出现
顾名思义，所谓的寄生电路是指线路运行中意外接通的电路，这种电路在运行中，除了降低设备元件的运行效率外，还会加大机器的磨损程度，增加设备的运行成本。此外，在线路设计上，设计人员还应最大限度的减少电器数量，采用标准件和相同型号的电器尽量减少不必要的触点以简化线路，提高线路可靠性。
4.总结
综上所述，随着社会经济的迅速发展，电气设备已成为工业发展中必不可少的一部分，对人们的日常生活及社会经济的发展有着直接推动作用。做为电气控制系统的重要环节之一，电气路线设计对整个电气设备的整体运行有着直接影响作用。这就要求电气线路设计人员能够深入电路设计研究，结合着电气设备的实际功能及自身的工作经验，采用科学合理的设计方法，确保电气线路设计的准确性与有效性。 [科]
【参考文献】
[1]莫少荣.电气控制线路设计基础的探究[J].科技传播，2011（02）.
[2]陆斌.电气控制线路的设计探讨[J].法制与经济（下旬），2011（08）.
[3]杨春光.小议电气设备的故障维修与检查[J].黑龙江科技信息，2009（08）.
[4]孙丽英.电气设备故障维修与检查的技术对策[J].黑龙江科技信息，2011（09）.
矿用机械电气安全控制系统设计 篇4
矿用机械电气安全控制系统设计涉及到的范围很广, 设计过程一般按照初始设计、技术设计到最终产品设计依次进行, 每个环节的设计都要把质量和成本综合起来考虑, 设计过程中要遵守的基本原则如下。
1) 设计时要尽可能地满足矿用机械装置安全使用时对电气控制系统的要求。矿用机械的电控装置是按照矿业生产所要完成的动作和确保各部件完美运行的要求服务的, 即矿用机械电气安全控制系统设计必须满足矿用机械对电气控制的技术要求。
2) 设计时要合理处理机与电的关系, 一般是运用机电结合的措施来使机械装置满足电气控制系统的要求。现在的生产机械大多采用机电结合的产品, 只有充分考虑到机与电两者之间的关系才能使机械装置达到要求的技术指标和经济指标, 矿用机械设计时也应如此。
3) 设计时要尽可能的简单。电气控制系统设计没必要一味地追求高性能、高指标, 满足应用要求即可。采用高性能、高指标的器件往往会使系统结构更加复杂, 可靠性更低, 而且制造成本也会增加。所以在满足矿用机械的技术指标后, 电气控制系统设计应该简单, 可靠性要高, 性能价格比要低。
4) 设计时要考虑到设计的风险, 不要盲目追求新技术、新工艺。采用新技术、新工艺的风险会比较大。一方面, 从减小风险角度考虑, 应该尽可能运用成熟的、经过时间考验的技术和工艺; 而另一方面, 风险也是机会, 新技术、新工艺往往会带来巨大的经济效益。
5) 设计时要考虑到产品的外形、操作和维护。产品外形是否美观、协调, 很大程度上影响用户的产品体验和使用效果。 产品操作起来是否方便决定着设备使用时的工作效率。产品维护是否便捷决定着设备的使用寿命和用户的回购率。
2矿用机械电气安全控制系统的设计过程
矿用机械电气安全控制系统设计主要分为三个阶段: 初始设计阶段、技术设计阶段和最终产品设计阶段。
2. 1初始设计
初始设计需要机械设计人员和电气设计人员共同探索, 也可以由机械设计人员先提出机械结构和工艺要求, 然后由电气设计人员做出初始设计。初始设计实际上就是设计方案的调研阶段, 要寻找国内外相同产品的详细资料进行认真分析。初始设计的方案应该是一个总体的方案, 这个方案是技术设计和最终产品设计的依据, 只有在这个方案正确可行的前提下, 才能确保最终生产出来的设备满足设计要求。
2. 2技术设计
技术设计是依据已经审批通过的初始设计方案来完成电气安全控制系统设计, 这个阶段所要完成的任务是: 对设计中的一些重要环节做必要的试验, 并写出实验报告; 写出参数核算书; 挑选元器件, 并提出专用元器件的技术指标, 画出元器件明细表; 编写设计说明书等。
2. 3产品设计
产品设计是依据已经审批通过的技术设计说明书, 最终完成电气安全控制系统产品的设计, 这个阶段所要完成的任务是: 绘制最终产品的零件图和装配图, 绘制产品接线图, 进行图样的标准化审签和工艺审签。
3矿用机械电气安全控制系统的设计要点
1) 控制系统作为电控装置的关键, 对于整个装置的正常运行至关重要。矿用机械电气安全控制系统选用要依据矿用机械对电气安全控制给出的技术指标, 还要综合考虑控制系统的功能, 比如控制系统的抗干扰能力、运行的可靠性、环境适应性以及执行的速度等。
2) 机械装置要完成指定的机械运动, 必须要能相互协调地完成一些机械动作, 而这些动作的相互协调是要依靠机械和控制系统来完成的。机械动作的相互协调主要取决于合理地运用电气传动调速方式, 而合理地运用电气传动调速方式主要取决于系统的技术和经济指标。
3) 矿用机械电气安全控制系统应用的环境是矿井, 矿井环境比较恶劣, 系统设计时要充分考虑到环境条件。环境条件会严重影响到设备工作的可靠性和使用寿命, 所以系统在设计时要充分考虑环境因素给设备带来的影响, 合理地设置设计参数, 合理地选用适应矿井环境的器件, 这样可以提高设备的使用效率和使用寿命。
4) 要把设计图纸变成实实在在的产品, 就需要严格制定出工艺设计书。而工艺设计的前提就是要符合电气安全控制装置的制造和使用要求, 在设计原理无误的前提下, 电气安全控制系统的抗干扰性、可靠性和可维修性都和工艺设计息息相关。
4结语
与外国先进的电控技术相比, 虽然我国的矿用机械电气安全控制系统有些落后, 但是进步空间很大, 发展速度很快, 只要积极引进学习外国的先进技术然后合理运用, 我国的矿业生产一定会获得飞速的发展。
摘要：大部分的矿业工作都采用了电气化控制, 而且矿井大都是现代化设计, 矿用机械电气安全控制系统使矿井的安全和生产效率得到了很大程度的提高。就现代矿用机械电气安全控制系统设计进行研究, 先介绍系统设计的基本原则, 然后就设计的具体内容进行探讨。
关键词：矿用机械,电气,控制系统,设计
参考文献
[1]何继贤.谈矿用机械电气控制系统设计[J].电子制作, 2014 (5) :224.
电气自动化控制系统设计方案 篇5
2.1.1 集中监控方式
这种监控方式优点是运行维护方便，控制站的防护要求不高，系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理，处理器的任务相当繁重，处理速度受到影响。由于电气设备全部进入监控，伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量增加，投资加大，长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时， 隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线，由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位，造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂，查线不方便，大大增加了维护量，还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。
2.1.2 远程监控方式
远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用、，节约材料、可靠性高、组态灵活等优点。由于各种现场总线(如Lonworks总线，CAN总线等)的通讯速度不是很高，而电厂电气部分通讯量相对又比较大，所有这种方式适合于小系统监控，而不适应于全厂的电气自动化系统的构建
2.1.3 现场总线监控方式
电气控制系统设计 篇6
【关键词】电气；控制；系统；设计
1.前言
电气控制系统设计包括电气原理图设计和电气工艺设计两部分。电气控制原理设计以满足生产机械和工艺基本要求为目的，综合考虑设备的自动化程度和技术先进性。
本文在对生产机械电气控制电路进行分析的基础上，讨论电气控制的设计过程一些共性问题，为电气控制系统的深入研究工作打下坚实的基础。
2.电气控制系统设计的基本内容
2.1 电气控制系统设计的基本内容
是根据电气设计要求和编制出设备电气控制系统制造和使用、维护中所有的图纸和资料。
2.2 设计的的基本原则
2.2.1 最大限度满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求。
2.2.2 在满足要求的前提下，使控制系统简单、经济、合理、便于操作、维修方便、安全可靠。
2.2.3 电气元件选择合理正确，使系统能正常工作。
2.2.4 为适应设备的改进，设备应留有预留量。
3.控制方案确定的原则
（1）控制方式以经济效益为标准。控制加工程序基本固定的机床，采用继电接触器控制方式较为合理。对于控制逻辑复杂的设备，利用可编程序控制器较为合理。
（2）控制方式应最大限度满足工艺要求。控制线路：自动循环、半自动循环、手动调整、紧急快退、保护性联锁、信号指示和故障诊断等功能。
（3）控制电路的电源应可靠。控制电路可直接用电网电源。对于元件较多、电路较复杂的控制装置，可将电网电压隔离降压。自动化程度较高的生产设备，利用直流电源可以节省安装空间，便于同无触点元件连接，而且元件动作平稳，操作维修也较安全。
4.电气控制系统设计的注意问题
4.1 控制线路选择要正确
正确连接电器元件的线圈，交流线圈不能串联使用，而且两个电器需要同时动作时其线圈应该并联连接。直流控制电路中，对于电感较大的线圈不能与相同电压等级的继电器的线圈并联工作。
4.2 准确定位元件及触点位置
由于触点断开产生电弧时就可能在两触点间形成飞弧而造成电源短路，在电器控制线路动作过程中，为了防止出现意外接通的电路，尽量避免许多电器依次动作才接通另一个电器，要尽量减少不必要的电器通电，以节约电能。同时在控制线路中通接触器线圈时，要分析触点容量的大小。
4.3 设置保护措施
设置过流、过压、失压、联锁和行程等保护和断开、事故、安全等的指示信号。以此来保证操作人员、电器设备、生产机械的安全，并能有效地抑制事故的扩大
（1）正确选用电器。尽量缩减电器的数量，采用标淮件，选用相同型号，减少触点以简化线路。在控制线路图设计完成后，需要将线路化成逻辑代数式计算，以便得到最简化的线路。
（2）力求操作维护、检修方便。电气控制设备：操作简单，回路数较多，应注意检修方便，设隔离电器可以避免带电操作，加方便的转换控制方式有利于调试方便，如从自动控制转换到手动控制，通过设多点控制，方便了对生产机械的调试。对设计完的线路的审核要严格，需要满足工艺要求，防止出现多余环节、多余电器、寄生电路，以及误动作等。
4要进行综合测试。以单片机为控制核心的系统是现代化仪器仪表的一个发展方向，计算机控制系统可以完成测试过程中的测量与控制，实时利用PC机与单片机的优势，实现综合测量、操作及结果显示等方面的要求，对测试数据采集、传输与处理，利用控制系统的改进设计来实现测试网络的切换，然后在软件上对数据进行校准，最终打到高精度的测试结果。
5.电气控制系统的发展趋势。
5.1 电气自动化工程控制系统的统一化
统一电气自动化工程系统对电气自动化产品的设计、测试、开机、维护都有重要意义。能够把开发系统从运行系统中独立出来，这对电气自动化工程控制系统来说，是跨越性的一步，能够将系统通用化。
5.2 电气自动化工程控制系统的市场化
产品想长久的发展，就要深化制造部门的体制改革，还要关注市场化的影响，以便保证产品能够满足市场的需要。同时，企业不仅要在技术的开发上投入，还要使零件的配套生产市场化、专业化。
5.3 电气自动化工程控制系统的创新技术
在我国电气自动化发展计划的指导之下，随着市场化的环境，不断提升电气自动化工程控制系统的创新能力。并且企业不断吸收创新技术以提升自身的创新能力，而科研的投入，为电气自动化的创新提供了更加广阔的空间，加强政策上的扶持，健全、完善机制对创新都是非常有利的。企业应该打开自主创新的新局面，转换经济增长模式，逐渐提升创新能力。
6.结语
随着经济全球化的不断发展和深入，电气自动化工程控制系统在我国社会经济发展中占有越来越重要的地位。电气自动化工程控制系统信息技术的集成化，使电气自动化工程控制系统维护工作变得更加简便，电气自动化工程控制系统要想长远发展下去就要不断的创新，将电气自动化系统进行统一化管理，并且要采用标准化接口，还要不断进行电气自动化系统的市场产业化分析，保证安全的进行电气自动化工程生产，加强电气自动化系统设备操控人员的教育和培训和知识在更新。
参考文献
[1]曹琰主编.数控机床应用与维修[M].北京：电子工业出版社，1994.
[2]周文彪主编.现代设备管理理论与方法[M].上海：同济大学出版社，1995.
[3]张翠凤主编.设备维修工艺学[M].西安：西北工业大学讲义，1987.
[4]孙汉卿主编.数控机床维修技术[M].北京：机械工业出版社，2002.
[5]毕承恩，丁乃健主编.现代数控机床[M].北京：机械工业出版社，1991.
专业模型电梯电气控制系统设计 篇7
近几年, 电梯行业进入了快速发展时期, 由于电梯使用量的急剧增长, 电梯行业对高素质技能型人才需求出现日益增长的态势, 但教育培训和实训设备相对滞后, 符合电梯人才培养需要的实训设备的缺乏, 已经成为制约人才培养质量提高的重要因素, 电梯行业技术人才的紧缺已经成为电梯制造和安装维修保养企业的共同难题。研制符合电梯行业人才培养需要的专业实训设备是解决这一问题的重要手段。电梯属于特种设备, 具有一定的危险性, 实训的安全隐患较大, 因此对教学实训设备提出了更高的要求[1]。本文介绍一种基于PLC控制的专业实训教学模型电梯, 以适应电梯行业的发展需要, 符合电梯行业电气标准, 可以有如下用途:
(1) 用于电梯专业理论和实践教学, 适应课程改革需要, 可以为《电梯构造与原理》、《电梯安装与维修》、《电梯控制技术》课程开展教学做一体化教学提供实训设备, 可以完成如下实训项目:①电梯结构认知;②电梯机械部件的安装与调整;③电梯控制系统程序设计;④变频调速系统实训;⑤电梯故障分析、排除与检修;⑥电梯控制系统装配与控制柜调试;⑦电梯整梯的调试 (快、慢车、各功能调试) 。
(2) 可以用来作为电梯技能大赛、电梯职业技能鉴定的设备。
1 模型电梯的整体结构
该模型电梯由三层站机械装置、控制柜及井道各电气控制元件等组成, 其硬件结构的组成及功能与实际电梯完全一样。在PLC控制下, 电梯可完成自动平层、自动关门、顺序响应轿内外呼梯信号、直驶、电梯安全运行保护以及电梯急停等功能, 且具有性能可靠、运行平稳、操作简单、能耗低和便于教学等特点。其整体结构分为井道及底坑部分、轿厢部分、门部分、机房部分, 其中包括的电气系统有电力拖动系统、电气控制系统和安全保护系统[2], 其立体结构图见图1所示。
2 模型电梯的硬件设计
电梯的控制特点是根据外部呼叫信号以及自身控制规律实现运行的, 由于呼叫信号具有随机性, 所以电梯控制系统实际上是一个人机交互式的控制系统[3]。电梯根据随机的输入信号以及电梯的相应状态适时控制电梯的运行。基于电梯的这种控制特性, 模型电梯的电气控制系统总体设计流程图如图2所示。
2.1 系统的控制要求
该模型电梯采用开关量和数字量两种方式控制, 可以通过转换开关实现两种控制方式的转换。开关量是由井道内感应器提供减速、平层信号, 当轿厢经过或停在某一层时, 该层的平层感应开关得到一个输入信号, 并把此信号反馈给控制系统。数字量控制方式是利用旋转编码器提供数字脉冲, 再经PLC计数运算处理信号, 得出轿厢的位置, 从而发出减速、平层信号。在轿箱内选面板和楼层呼叫面板上都有一个楼层显示的七段数码管以及电梯上下运行指示, 其显示分别由PLC的三个输出点来完成。利用变频器的调速性能, 根据轿厢在井道中的实际位置, 通过PLC编程来控制轿厢的平层精度。模型电梯的电气控制系统主要由以下几部分组成:驱动控制电路、呼叫信号电路、井道信号电路、显示信号电路、门机电路和安全保护电路等[4], 电气控制系统如图3所示。
2.2 硬件选型
该模型电梯系统的逻辑运算、楼层选择部分由PLC内部程序实现。PLC选用FX2N-128MR, 输入共64个点, 输出共64个点, 可以满足编程需要, 实现控制功能。PLC接受来自现场的呼叫信号、位置信号等, 经过内部逻辑处理, 给出轿厢启停信号、门机的开关门信号、楼层显示信号及呼叫显示信号等[5]。变频器选用FR-A540型, 该变频器为高性能的矢量控制变频器, 可实现多段速调整、参数设置等功能。曳引机选用实际电梯使用的杂物梯曳引机YJ120, 电动机为三相感应电动机, 采用变频调速驱动方式。电梯启动时, 变频器使定子电流频率从低频上升到额定频率。减速时, 使电机频率从相应的额定频率下降到零, 实现电梯平层, 保证电梯运行平稳, 模拟真实电梯良好的舒适感。调速系统的驱动控制电路图见图4所示。
3 模型电梯控制软件设计
3.1 I/O点数分配
根据模型电梯主要功能分析, 可知输入信号主要有1~3层减速感应信号、1~3层内指令登记信号、上下强迫减速信号、上下限位开关信号、上下极限开关信号、开关门限位信号、检修信号、超载信号等;输出信号主要有七段码显示、1~3层轿箱位置指示灯、1~3层内指示灯、电机上下行接触器及显示箭头灯、驻停、超载指示灯等。具体如表1所示。
3.2 梯形图设计
根据电梯的控制要求, 确定模型电梯的控制方案为:各楼层电梯口设有呼梯按钮, 轿箱内设有楼层选择按钮、信号指示灯, 井道内每层有平层感应器。呼梯按钮开关为常开式开关, 接通瞬间有效。电梯上升或下降在未平层之前不响应反向呼梯信号, 在编程时采用互锁方式将反向呼梯信号予以屏蔽。电梯上升或下降到达某一平层位置后, 电梯制停、呼梯信号及指示信号执行消号指令。当电梯停在某层时, 如果上行和下行两个方向都有呼梯信号, 则距离轿厢所停靠楼层最近的呼叫信号有优先响应权;如果呼梯楼层与轿厢所停靠楼层距离相等, 则先登记信号者优先响应。而在轿厢所停靠楼层的同一侧有几层同时呼叫时, 则电梯顺序响应呼梯信号[6]。
由此可以编写出模型电梯的PLC控制程序, 在编写PLC程序时, 主要采用模块化的编程思想, 程序主要包括以下几个模块:电梯的启动复位及参数初始化程序、呼梯信号登记程序、呼梯信号消除程序、楼层显示程序、上下行程序、开关门程序等[7], 其中上下行的控制部分程序段见图5所示。
4 样机实验
对采用上述电气控制系统的整体样机进行可靠性和性能实验。结果证明:使模型电梯自动往返运行1 000次, 电梯能够按照预定程序执行, 未出现故障, 各电气元件工作正常, 可以满足设计要求。
5 结论
该模型电梯采用电梯行业电气标准, 根据电梯专业教学需要设计, 电气结构包括电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统, 具备自动平层、自动关门、顺序响应轿内外呼梯信号、直驶、电梯安全运行保护以及电梯急停功能, 经过《电梯调试》、《电梯维修》等课程实践教学的使用, 教师和学员都感到该模型电梯易教易学, 达到了课程实践教学的目的。
参考文献
[1]潘斌, 殷勤, 张莉琼.一种简易电梯教学模型制作[J].机电工程技术, 2013, 42 (9) :120-124.
[2]贺德明, 肖伟平.电梯结构与原理[M].广州:中山大学出版社, 2009.
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[4]郭德全, 巨辉, 赵国才.基于PLC的教学电梯模型设计[J].自动化技术与应用, 2009, 28 (3) :77-78, 87.
[5]陈步荣, 周燕飞.教学实验用模型电梯的设计与实现[J].长沙航空职业技术学院学报, 2007, 7 (1) :26-29, 33.
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电气自动化控制系统及设计 篇8
关键词：电气自动化,控制系统,设计
1 电气控制对象的特点和要求
电气控制量与热工控制量相比在控制要求及运行过程中有着很多不同点, 电气的主要特点表现为:
(1) 电气控制系统相对热机设备而言对信息的掌握不大, 目标少, 操控次数少, 不过, 速度更快, 准确度也更高。
(2) 电气设备保护自动装置对稳定性要求更高, 更快速, 并且, 有一定抗干扰的能力。
(3) 热力系统需要大容量来满足处理信息的需要, 并且内部情况复杂, 过程掌握十分严格, 对于电控系统 (ECS) , 强调数据提取和顺序的掌握作为主要方面, 有助于实现连锁保护。
因此, 机组的电气系统纳入DCS控制, 要求控制系统具有很高的可靠性。除了能够进行一般的启动和停止, 对于异常问题的显现和控制的数据也要精确显示。并给出可行的操作意见, 以及意外控制办法, 使电气系统控制处于科学、有效、合理的情况之中。
2 常规ECS系统的实现水平
目前, 大多数电厂和DCS厂家所实现的ECS控制功能主要局限在以下几个方面:
(1) 监视部分发电机———变压器组系统, 励磁系统, 高、低压厂用电系统及备用电源系统, 220V直流系统和UPS电源系统, 电气公用系统, 所控电气设备开关、闸刀的状态监视;中央信号及事故报警, 事故记录及追忆功能。
(2) 控制部分发电机———变压器组单元电气一次设备的控制、联锁, 发电机程序起停, ASS的投切;厂用工作电源, 高、低压厂变与高、低压备变之间的正常切换操作;电气接地系统管理;220k V断路器、隔离开关的控制。
应该说在传统的DCS系统中对电气量的监视、控制非常有限, 特别对于电气专门的智能装置来说, 信息的提取量就更加少, 使得设备之间配合不好, 对于运行工作人员, 很难在监视器上得到这样的信息。某些时候, 只有采用充足的电流和电压, 将其变速, 将部分模拟量采集进DCS系统;或者采用硬接线的方式接入DCS系统, 使系统复杂、投资增加和资源浪费。
这几年, 电气设备向着小型, 功能增多, 内容数据不断增大的情况发展。电气专用设备制造厂家, 如国电南瑞、国电南自、北京四方、许继电气、东大金智等厂家, 纷纷推出了双CPU (或三CPU) 、智能型、带现场总线接口的高可靠性能的产品。加之这些厂家也推出了自主知识产权的电气综合自动化系统, 使ECS功能扩展, 让电气进行综合, 并且, 要确保电气系统, 其运行不相互干扰, 在硬接线的数量降到最低, 未来的发展趋势是全都利用通讯手段作为连接办法。
3 电气综合自动化系统的功能
根据单元机组的运行和电气控制的特点, 应将发电机一变压器组和厂用电源等电气系统的控制都纳入ECS监控。其基本功能为:
(1) 发变组出口220k V/500k V断路器、隔离开关的控制及操作。
(2) 发变组保护、厂高变保护、励磁变压器保护控制。
(3) 发电机励磁系统。包括启励、灭磁操作, 控制方式切换, 增磁、减磁操作, PSS (电力系统稳定器) 的投退。
(4) 220k V/500k V开关自动同期并网及手动同期并网。
(5) 6k V高压厂用电源监视、操作、厂用电压快切装置的状态监视、投退、手动启动等。
(6) 380V低压厂用电源监视、操作、低压备自投装置控制。
(7) 高压启/备变压器控制和操作 (2台机共用) 。
(8) 柴油发电机组和保安电源控制和操作。
(9) 直流系统和LPS系统的监视
因为, 设备可以看做较为完善, 并且, 如果都要在DCS里完成工作还不大可能, 并且花费较大, 所以能够保留, 不过, 它们和DCS连接, 使用硬接线作为控制装置, 使用通讯装置来传导自动装置, 并能够利用DCS实现事故重现。
4 电气自动化控制系统的设计 (1) 集中监控方式
这一监控办法的特征是容易维护, 对于控制站, 防护等级需求的不高, 系统更容易实现设计。但是, 因为集中式, 它的运行办法是把所有的功能综合到一个处理器, 完成处理工作, 因此, 对于处理器来说承受了巨大的工作压力, 因为电气设备都是在监控内进行的, 如果监控目标不断出现, 就会导致主机冗余降低, 而电缆随之变多需要的花费增大, 距离较长的电缆, 如果产生了干扰情况也会导致系统不稳定。并且, 隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线, 因为用于分隔刀闸的在接点位置上暴露出缺陷。使得设备运作异常困难, 这样的接线很难完成二次接线, 线和线的连接比较复杂, 而设备的操作难以实现, 使维护工作雪上加霜, 并且, 存在因为查线以及运动时, 因为线的多而复杂产生错误动作的可能。
(2) 现场总线监控方式
目前, 对于以太网 (Ethernet) 、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中, 并且, 有了丰富的动作指令, 对于有智能性质的电气设备, 其发展也是十分明显的, 这些因素使网络的监控和发电厂之间的关系作出了铺垫。总线监控让设计的目标更明确, 针对间隔的差异, 在功能上也有不一样的显现, 因此, 可以作为间隔的状况开展设计。使用这样的监控办法, 包含了所有远程监控办法的优势, 并且能够降低隔离设备的总数, 也包括隔离设备、端子柜、I/0卡件、模拟量变送器等, 对于智能设备, 应当立马进行装配, 如果使用通信线和监控系统之间连接起来, 就能省掉许多的控制电缆, 使投资节省, 此外, 装置与装置间的功能互不干扰, 装置和装置的关联是由网络产生的, 网络组织比较轻松, 使得系统更可靠, 更稳定, 每一个装置如果发生错误也仅牵连到元件, 而不会整体停滞, 所以, 现场总线监控能够作为以后发电厂网络监控的最好方法。
5 探讨电气自动化控制系统的发展趋势
OPC (OIJEfor Process Control) 技术的出现, IEC61131的颁布, 以及Microsoft的Windows平台的广泛应用, 这给计算机带来新的应用目标, 电气技术融合性更好, 发挥巨大的潜力。这已经进入到一个国际化的时代, 并且, 在各种控制系统中, 使用变得更加广泛, 被更多的商家所看重和应用。Pc客户机/服务器体系结构、以太网和Internet技术引发了电气自动化的一次又一次革命。正是市场的需求驱动着自动化和IT平台的融和, 电子商务的普及将加速着这一过程。Internet/Intranet技术和多媒体技术在自动化方面, 前景非常广阔, 企业的管理者使用一般的浏览器, 就能完成储存以及提取企业在人员, 财务方面的资料。也能够将目前的生产流程作为监控目标, 几乎能够马上明确最准确而全面的信息。虚拟技术以及视频技术作为先进的手段, 会给以后的自动化商品, 例如人机界面以及维修系统带来最明显的影响。使用对应性较强的软件, 对通讯效果以及组合环境的需求更加明显, 软件的功能不断加大, 并且从某一单纯的设备转移, 向集成方向转化。总的来说, 这种控制系统给大家带来新的前景, 也使得其出现了新的发展需要, 为了实现越来越复杂的需要, 就必须考虑电气自动化的发展特征, 为此行业挑选适当的人才来促进发展, 相关行业因此有了更广阔的就业前景。但是, 应当注意, 其科技性要求较高, 因此专业性也有所提升, 在装置的配合内容里, 要把自动化和智能化作为工作的前提。推动设备与国际水平相媲美。并创造属于本行业的行业先锋。
参考文献
[1]薛葵.发电厂电气监控系统[J].电力系统装备, 2002 (1) :72-73.
电气控制系统设计 篇9
关键词：变频器,可编程逻辑控制器 (PLC) ,远距离控制
组合式加工机床由于具有较高的灵敏性, 经常用来在工业生产中加工大型工件, 比如轧钢机的大型部件, 组合式加工机床的优势之一是可以灵活的进行移动移位加工, 因此组合式加工机床比目前市面上存在的固定机床更加适合加工大型的工件, 主要原因是由于越大越沉重的工件加工时越不容易翻转或移动, 因此导致加工效率降低, 而是用组合式加工机床可以有效解决上述问题, 提供工作效率和工作质量。组合式加工机床的主要部件包括主轴箱、床身导轨以及立柱等构成, 而且需要根据实际生产情况, 设计组合式加工机床的电气控制系统, 然后进行分析、改进以及完善等工作, 以保证组合式加工机床的工作效率。
1 电气控制柜的设计
在本设计中, 组合式加工机床的电气柜中装配的电子设备主要包括:LG变频器 (两个) , 欧姆龙CQM1H型可编程逻辑控制器 (PLC) 一个。主轴电机使用18.5kw容量的变频器进行控制, 而主轴箱走刀电机和主轴箱快速电机以及立柱行走电机使用5.5k W容量的变频器控制。而且在操作站与组合式加工机床的电器柜之间的传输方式使用了总线式传输方式, 并且使用插头连接手控操作站、床身分线盒和控制柜, 因此不但大量的减少了控制电缆的数量, 而且方便工作人员进行维护、检修和移动等工作。电器柜的柜门上分别安装了电源启动/停止控制按钮以及两个电机转速显示表, 方便工作人员对主回路电源进行控制。在电器柜的内部, 通过空气开关、变压器、继电器以及接触器等大量电器设备进行多级保护。为了防止PLC被电路故障或其他原因损坏, 因此, 接触器需要通过继电器对PLC进行控制。
2 可编程逻辑控制器 (PLC) 程序设计
可编程逻辑控制器 (Programmable Logic Controller, 简称PLC) , 是一种通过进行数字运算实现具体操作的电子系统, 是现代工业的核心控制部件。本设计采用可编程逻辑控制器是OMRON (欧姆龙) 公司的CQM1H型PLC控制器, 可编程逻辑控制器 (PLC) 在组合式加工机床控制电路中, 主要不但需要接收来自限位开关的信号、按钮控制信号、空气开关监控信号、电机过载信号、变频器保护信号等来自外部的信号, 还需要接受指示信号、输入变频器控制信号以及输出变频器控制信号等。因为按钮控制信号以及指示信号在实际生产中, 与组合式加工机床的控制柜距离比较远, 因此本设计对控制柜进行连接控制时, 采用了欧姆龙总线链接模块 (B7A) 实现, 并且将操作站模块通过两芯电缆或者三芯电缆连接到PLC链接模块。本设计使用OMRON (欧姆龙) 公司的CX-programmer软件实现编程功能, 这样可以方便工作人员或技术人员对所有的点进行实时监控, 帮助工作人员准确的了解每个点的运行状态, 以便在实际生产工作中根据情况进行实时调试。
3 组合式加工机床变频器参数调整
本设计中, 组合式加工机床的电器柜里面的需要配置两台变频器, 其中一台变频器单独对主轴进行控制, 另外一台变频器连接接触器, 对主轴箱走刀、速度电机以及立柱行走电机进行控制, LC变频器根据需要设置分为“功能组1、功能组2、驱动组、输入输出组 (I/O组) 、通讯组 (选项组) 、外部组、应用组”, 并且将这七组参数设置成出厂缺省参数设置, 并且提供相关功能, 方便工作人员根据具体工作需求对部分参数进行更改。
3.1 变频器基本参数的设置
LG变频器是组合式数控加工机床电气控制系统的核心部件, 因此变频器的参数设置将直接影响组合式数控加工机床的工作性能。在对变频器的基本参数进行设置时, 应该首先对电机功率进行设置和选择, 或者参考变频器的型号对电机功率进行选择。
3.2 特定功能的应用
组合式加工机床工作台 (立柱) 的传动轴以及主轴箱是不同的传动轴分别是不同的轴, 在实际工作中, 为了实现电机可以满足所选定的轴的工作状态和需求, 因此需要应用第二电机功能参数, 根据不同的情况或需求设置相关的参数, 实现对所选轴的控制。第二参数功能具体的配置和使用方法如下:工作人员首先任意选择一个多功能端口, 并且设置对应的输入/输出参数 (I/O参数) , 将这个设置好的端口保持在激活状态下, 然后进行启用第二电机功能操作。在对参数进行设置时, 具体的参数包括:“第二电机加速时间、第二电机减速时间、第二电机转折频率、第二电机V/F方式、第二电机正转矩补偿、第二电机反转矩补偿、电子热保护等级 (一分钟) 、电子热保护等级 (连续) 、第二电机额定电机电流”。因为主要由加工轴控制工作台 (立柱) 的行走, 因此在低速动作阶段时, 需要较高的转矩, 所以在工作中采用用户V/F方式进行控制, 工作人员可以最大频率与0的范围内, 对四个点进行设置, 根据具体需要设置不同电压, 通常情况下, 会将较高输出电压设置为第一个点, 这样可以保证较高的输出转矩。
4 结论
在本文设计的组合式数控加工机床电气控制设计中, 电气控制系统中的核心部件是两台LG变频器。因此, 这两台LG变频器的具体参数设置和相关参数调整, 将对合式数控加工机床的工作效率、加工精度和整体性能产生直接影响。其中一台LG变频器主要负责控制三台电机, 这三台电机分别作用于两个轴。而且在该设计中, 为了读一不同的电机进行有效的保护, 采用了第二电机的相关功能, 根据具体情况设置了相应的参数, 实现了对不同的电机的进行分别保护的功能。在组合式数控加工机床的工作台 (立柱) 控制中, 本设计采取的控制方式为用户V/F控制方式, 使组合式数控加工机床在实际生产加工时操作更加方便灵活, 可以很好的满足单位的生产需要。另外, 在本设计中的传输方式采用了总线式传输方式, 使用一根10芯的通讯电缆实现控制信号的传输, 因此大量的减少了连接在电器柜与控制台之间的电缆数量, 这样可以方便单位根据具体的情况和生产需求移动, 不但减少了成本, 而且方便工作人员进行调整和维护, 有效的提高了组合式数控加工机床的整体工作性能和实用性。通过实验分析和实际应用反馈, 该设计有效的提高了组合式数控加工机床的工作效率, 完全达到了设计要求, 可以为工作人员和设计人员在以后的组合式数控加工机床电气控制设计工作中提供参考和帮助。
参考文献
[1]裴艳芳, 杨跃崇.PLC改造机床故障检测方法[J].机床电器, 2009, 5.
对电气传动控制系统设计的研究 篇10
1 电气传统控制的服务器设计
服务器是电气传动控制系统的核心, 对其进行精心设计十分必要。一般电气用马达在做应用时还需要经过减速齿轮及转换机构, 才能实际控制传动, 下面将介绍做传动控制系统经常会用到的服务器, 其可简化设计齿轮及转换机构的麻烦。服务器用在电气设备中应用, 通常作为变化控制及加减速控制用, 服务器的优点是扭力大可拉动较重的负荷, 并且体积小、重量轻而且省电。传统比例式遥控器接收机控制服务器照中, 一组接收机控制器可以同时控制多组服务器动作。之所以称为比例式遥控器, 是因为手动遥控器的角度, 可以同步控制服务器正反转, 即正转90度或是反转90度。就服务器的控制方式而言, 由于服务器体积小, 设计上通常采用特殊积体电路设计, 在松开螺丝后小心将其零件分解, 就可以看到其内部零件。其内部结构可以分为以下几部分:控制晶片及电路、小型直流马达、转换齿轮、旋转轴、回授可变电阻。
控制晶片接收外部脉冲控制信号输入, 自动将脉冲宽度转换为直流马达正反转的运转模式, 经由转换齿轮驱动旋转轴使服务器可以随著脉冲信号做等比例正转或是反转。当转动至90度时, 连动的可变电阻也转至尽头, 由可变电阻的回授电压值 (Vf) , 使得控制晶片可以侦测到马达已转至尽头。回授可变电阻的目的也可以使服务器正确转回到中间位置, 因为此时的可变电阻的回授电压值正是二分之一。服务器以5V电源便可以推动, 控制方式是以脉波调变方式来控制。其外部3支接脚如下:黑色是GND地线;红色是5V电源线 (位置在中间) ;白色为控制信号。因此, 即使第1及第3支脚插反了, 也不至于烧毁服务器, 因为输入的控制信号线接地了, 服务器顶多不动作, 算是种保护, 但是实验时还是要特别注意, 因为如果运气不好, 内部的服务器电路也有可能损坏, 毕竟服务器单体并不便宜。服务器动作原理是以脉波调变方式来做控制, 固定周期脉波宽度约20m S, 当送出以下的正脉波宽度时, 可以得到不同的控制效果:正脉波宽度为0.3m S时, 服务器会正转;正脉波宽度为2.5m S时, 服务器会反转;正脉波宽度为1.3m S时, 服务器会回到中点。
2 PLC技术在电气传动控制系统设计中的应用
2.1 PLC技术的应用范围
一是基于PLC控制的自动配料系统通过在配料系统中引入数据自动采集、监控以及变频、组态技术, 建立以PLC为控制核心的自动配料系统, 能够实现对配料成分进行精确计量的同时, 为最终产品的生产效率与质量提供了保障。二是流量控制的实现。流量控制就是通过控制在一定时间内经皮带运送的物料总量, 其一般计算方式为流经皮带的物料总量与时间的比值。实际上, 电子皮带秤通过脉冲信号来对物料进行流量的采样。由计算机设定的计数器会定时采样, 并测算物料所经过的距离, 通过这一程序, 我们可以得到流量的瞬时值。随着我国经济的不断发展, 社会高度信息化, 新的高科技技术不断应用到各个方面中, 使得智能化已成为一种发展的必然趋势。智能化也往往是从设备自动化系统开始, PLC控制设计在电气传动控制中也将扮演着越来越重要的角色。
2.2 PLC技术的优点
一般说来, PLC控制系统以其运行可靠、使用与维护均很方便, 抗干扰能力强, 适合新型高速网络结构这些显著的优点使其逐步得到广泛的应用。具体看来包括如下及部分优点。第一, 低成本。利用电话线上网, 最大的优点就是成本低。由于利用电话线上网, 直接使用现有互联网就可以实现通信, 而不需要另外铺设电话线、光电缆等, 大大地减少了在基础网络上的投资。第二, 范围广。无所不在的电话线网络也是这种技术的优势。电话线是最基础的网络, 它的规模之大, 是其他任何网络无法比拟的。第三, 高速。利用电话线上网能够提供高速传输。第四, 便捷。不管在家里的哪个角落, 只要连接到房间内的任何电源插座上, 就可立即拥有PLC带来的高速网络享受。第五, 永远在线。PLC属于“即插即用”。第六, 结构灵活。通过PLC技术实现Internet接入, 可以灵活扩展接入端口数量, 使资源保持较高的利用率。第七, 家庭数字化。PLC技术能够通过电话线将整个家庭的电器与网络联为一体, 在室内的设备之间构筑起可自由交换信息的局域网, 使人们能够通过网络来控制自己家里的电器设备。
2.3 PLC技术的应用
首先探讨PLC的工业管理部分。通过PLC内部所撰写的程序 (程序为内部自带, 可以做小部分修正) , 规划任一元件在特定时间接受指定任务完成工作, 而自动工业系统中最重要元件就是马达, 因为各部位的马达控制的整体工业场合的运作, 例如进货、出货、XYZ轴的动量等, 都需要通过马达的运转来完成, 而马达什么时候运转?该如何运转?运转的时间?都是通过PLC内部的设定来完成。而马达运转在PLC程序中所占有的是Y0~Y7、Y10~Y17的位址。
极限开关在我们整体结构中也扮演了相当多的角色, 而工业场合运行的状态显示便是使用极限开关来做一个监测以及信息回传的工作, 制造场所内有无零部件便可通过极限开关对应到PLC所设定的位址, 所设定位址为X20~27以及X30~37, 零部件的进出皆可通过灯号显示。还有一项非常重要的工作赋予极限开关重要的使命, 也即制造场所的安全。制造场所若因为定位错误导致车间损毁、机械损坏、零部件损毁, 若对应到现实的状况中, 这可是非常严重的事情, 自动工业场所所若不能达到安全有效率取代人力, 反而适得其反延伸出诸多安全考虑是不允许的。所以可以将这样的使命也交给了极限开关或是定位感测来达到极限位置的目的。
如何确定工业场所原材料等的存放?在PLC中有设定好的位置相对应到原材料上所设计的孔洞, 通过雷射感测原材料是否定位完成、判别孔洞所相对应的PLC位置、对应场所是否有原材料正在使用, 当所对应场所目前正有原材料在使用中的状态, PLC也会给予指令停机, 避免原材料碰撞导致机器伤害。
参考文献
[1]陈彦彪, 等.基于WIN95多线程技术的自动配料系统的设计[J].自动化仪表, 2001 (4) .[1]陈彦彪, 等.基于WIN95多线程技术的自动配料系统的设计[J].自动化仪表, 2001 (4) .
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电气控制系统设计 篇11
摘 要：随着科学技术的发展，电气自动化技术的应用也越来越普遍，实现电力配电自动化发展不仅有助于提高变电力配电工作效率，同时也为电力系统的安全运行提供了保障。本文就电气自动化控制系统应用设计技术策略进行了相关的分析。
关键词：电气自动化；控制系统；技术策略
在这个经济飞速发展的时代，各种电气设备的应用也越来越普遍，对电气自动化控制系统的关注度也越来越高。电气设备运行安全与否直接关系到了电力系统的正常运行，为此，加大电气自动化技术的应用意义重大。伴随着科技的不斷发展，自动化技术在当前社会已经得到了广泛的应用，在电力配电网中，应用自动化技术不仅提高了电力系统运行的安全性，还提高了电力系统站运行效率。
1 加大电气自动化技术应用的意义
近年来，我国人们生活水平得到了较大的改善，各种电气设备的使用越来越多，使得电力系统面临着较大的隐患。一旦电力系统出现安全问题，就会造成严重的经济损失和人员伤亡。随着科学技术的不断发展，电气自动化技术在电力系统中已经得到了广泛的应用，在电力系统中，利用电气自动化技术，可以实现配电网络自动化作业，在配电设备上实现自动化自我检修，防止出现设备故障，降低安全事故的发生[1]。同时，利用电气自动化技术，还可以节约系统有效装机容量，降低系统总发电燃料费用，提高电网设备利用效率和电网输送效率，降低线损，提高电力系统的安全性和供电可靠性，进而为电力企业带来更好的经济效益及社会效益。
2 电气自动化控制系统应用设计技术策略分析
电气自动化技术是电气信息领域的一项重要成果，与人们的日常生活以及工业生产密切相关，发展非常迅速，随着经济的快速发展，电气自动化技术取得了较好的成就，已经成为高新技术产业的重要组成部分，在国民经济中发挥着越来越重要的作用。在社会主义市场经济体制下，我国电力企业要想更好地发展下去，就必须在变电运行中加大电气自动化技术的应用，以技术来推动自身的发展。
2.1 控制系统。在电力系统中，电气设备的增加，会增加系统运行风险，为了确保电力系统运行安全，在配电网中利用自动化技术建立起控制系统，控制系统包括运行人员的监控、变电设备的监控、后台监控以及数据自动分析等。对人员进行监控的目的就是为了提高工作人员在进行设备维护与检修工作中的责任心和责任意识，确保变电设备稳定。对电气设备的监控就是利用计算机技术，对变电设备运行环境进行全面监控，对影响变电设备安全运行的危险因素进行综合把控，并通过电气自动化技术对电气设备故障进行自动诊断，有效地提高设备的安全性。而后台监控及自动数据分析模块就负责收集、处理各种设备的运行信息和数据，按要求发送到集控中心和远方调度控制中心，满足调度部门对电力系统的监视、控制和运行操作。
2.2 实现自动化的机器故障检测。在这个经济飞速发展的社会里，各种电气设备的使用越来越多，使得电气系统负荷不断增加，机械设备故障也频繁出现。再加上电气系统的机器设备在运行的过程中，使用的时间长，平时不注重保养，在机器发生故障的时候往往需要花费大量的时间来进行故障检查，电气自动化技术的应用就能够有效地解决这些问题，利用计算机技术，在电气系统的机器设备出现故障时，智能化装置就能够在故障发生的时候做到详细地记录，节省故障检查的时间，同时智能化装置还可以让故障的诊断更加具有可靠性和安全性。
2.3 电力调配。随着人民物质文化生活水平的提高，各种电器的使用，使得电力负荷越来越大，不利于电力系统运行安全。而采用电气自动化能够对电气设备进行全面监控，进行有效的保证电网的稳定运行。在电网运行的时候，利用电气自动化技术，促使电网运行的设备稳定、安全的运行，保证电力电网系统工作的经济适用性能。同时，在电网运行的过程中，利用电气自动化适度的调配电力资源，对电流量、电压量、有功电度、无功电度、功率因数、温度等的测量和开关量的控制，避免因用电量过大而引发事故的发生[2]。
2.4 继电保护装置。在电气自动化控制系统中，继电保护装置有着不可替代的作用。当电力系统出现故障时，继电保护装置就可以自动截断电路，并发出警报信号，进而保护电路安全，保证电力系统安全[3]。在电力系统中装设继电保护装置，可以大大的提高电力运行的可靠性、安全性。同时，选择合适的继电保护装置，对系统进行保护，当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响。
2.5 配电自动化。配电设备作为电力系统不可或缺的一部分，配电设备是配电系统实现配电功能的基础和保障，然而在实际运行过程中，受多种因素的影响，配电设备会出现这样那样的问题，进而影响到电力系统的正常运行。为了确保电力系统运行安全，利用电气自动化技术，在自动化控制系统中应用智能配电软件，对配电系统进行智能监控，通过自动化控制系统，对配电网络的拓扑结构进行综合分析，进而确定配电系统中容易出现故障的点，并实现自动化故障检测，进而保障配电系统安全。另外，在电力系统运行中，建立科学的自动化通用网络系统不仅有助于实现资源优化配置，同时还有助于提高变电站运行的安全，为电力企业的经济效益提供保障[4]。在社会主义市场经济体制下，电力企业要想更好地提高变电站运行效率，保障电力系统安全，就必须建立一个健全的电气自动化通用网络系统，使系统各个工作环节都能高效、快捷进行，降低安全故障的发生。
3 结语
随着我国现代社会的进步与发展，电气自动化控制系统的应用也越来越普遍，电气自动化控制系统是以计算机技术为核心的一种综合信息管理系统，在电力系统中，应用电气自动化技术，不仅可以提高变配电网运行故障检测效率和故障处理效率，保证配电系统的安全、稳定运行，同时也提高了配电系统的工作效率，节省电力运行成本，为电力企业的经济效益及社会效益提供技术保障。
参考文献：
[1]冯宇.试论电气自动化控制系统应用设计技术策略[J].山东工业技术，2015（01）：206.
[2]蔡俊毅.浅析电气自动化控制系统的应用和发展[J].科技致富向导，2014（12）：128.
[3]陈国宏.电气自动化控制系统的应用及发展趋势研究[J].科技致富向导，2014（14）：146+276.
电气自动化控制系统的设计 篇12
根据单元机组的运行和电气控制的特点, 应将发电机一变压器组和厂用电源等电气系统的控制都纳入ECS监控。其基本功能为:发变组出口220kV/500kV断路器、隔离开关的控制及操作;发变组保护、厂高变保护、励磁变压器保护控制;发电机励磁系统;包括启励、灭磁操作, 控制方式切换, 增磁、减磁操作, PSS (电力系统稳定器) 的投退;220kV/500kV开关自动同期并网及手动同期并网;6kV高压厂用电源监视、操作、厂用电压快切装置的状态监视、投退、手动启动等;380V低压厂用电源监视、操作、低压备自投装置控制;高压启/备变压器控制和操作 (2台机共用) ;柴油发电机组和保安电源控制和操作;直流系统和LPS系统的监视。
对于发变组保护等主保护和安全自动装置, 因其设备已经很成熟而且要求全部在DCS中实现其功能尚有一定难度, 可能增加相当大的费用, 故可以保留。但是它们与DCS间要口求接, 控制采用硬接线, 利用通讯方式传输自动装置信息, 并可以通过DCS进行事故追忆。
2 电气自动化控制系统的设计思想
2.1 集中监控方式
这种监控方式优点是运行维护方便, 控制站的防护要求不高, 系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理, 处理器的任务相当繁重, 处理速度受到影响。由于电气设备全部进入监控, 伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量增加, 投资加大, 长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时, 隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线, 由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位, 造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂, 查线不方便, 大大增加了维护量, 还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。
2.2 远程监控方式
远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用、, 节约材料、可靠性高、组态灵活等优点。由于各种现场总线 (如Lonworks总线, CAN总线等) 的通讯速度不是很高, 而电厂电气部分通讯量相对又比较大, 所有这种方式适合于小系统监控, 而不适应于全厂的电气自动化系统的构建。
2.3 现场总线监控方式
目前, 对于以太网 (Ethernet) 、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中, 且已经积累了丰富的运行经验, 智能化电气设备也有了较快的发展, 这些都为网络控制系统应用于发电厂电气系统奠定了良好的基础。现场总线监控方式使系统设计更加有针对性, 对于不同的间隔可以有不同的功能, 这样可以根据间隔的情况进行设计。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外, 还可以减少大量的隔离设备、端子柜、I/0卡件、模拟量变送器等, 而且智能设备就地安装, 与监控系统通过通信线连接, 可以节省大量控制电缆, 节约很多投资和安装维护工作量, 从而降低成本。另外, 各装置的功能相对独立, 装置之间仅通过网络连接, 网络组态灵活, 使整个系统的可靠性大大提高, 任一装置故障仅影响相应的元件, 不会导致系统瘫痪。因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。
3 探讨电气自动化控制系统的发展趋势
OPC (OIJEfor Process Control) 技术的出现, IEC61131的颁布, 以及Microsoft的Windows平台的广泛应用, 使得未来的电气技术的结合, 计算机日益发挥着不可替代的作用。IEC61131已成为了一个国际化的标准, 正被各大控制系统厂商广泛采纳。
Pc客户机/服务器体系结构、以太网和Internet技术引发了电气自动化的一次又一次革命。正是市场的需求驱动着自动化和IT平台的融和, 电子商务的普及将加速着这一过程。Internet/Intranet技术和多媒体技术在自动化领域有着广泛的应用前景。企业的管理层利用标准的浏览器可以存取企业的财务、人事等管理数据, 也可以对当前生产过程的动态画面进行监控, 在第一时间了解最全面和准确的生产信息。虚拟现实技术和视频处理技术的应用, 将对未来的自动化产品, 如人机界面和设备维护系统的设计产生直接的影响。相对应的软件结构、通讯能力及易于使用和统一的组态环境变得重要了。软件的重要性在不断提高。这种趋势正从单一的设备转向集成的系统。
摘要：文章通过介绍电气综合自动化系统的功能, 讨论了目前电气自动化控制系统的设计思想, 展望了将来电气自动化控制系统的发展趋势。设各智能化水平的提高使得对现场设备状况的精确掌握成为可能, 通讯技术的发展则为大容量的数据传输提供了平台。
关键词：电气自动化,控制系统,设计思想,系统功能
参考文献
[1]贺家李, 沈从炬.电力系统继电保护原理, 北京:中国电力出版社, 1994.
[2]范辉, 陆学谦.电气监控系统纳入DCS的几点体会, 电力自动化设备, 2001, 21 (3) :52-54.
[3]薛葵.发电厂电气监控系统, 电力系统装备, 2002 (1) :72-73.
[4]蒙宁海.火电厂厂用电系统监控方案的探讨, 广西电力, 2003, 26 (2) :44-47.
[5]林跃, 秦岭.纳雍发电总厂ECS方案解决方法的探讨, 贵州电力技术, 2003, 6 (7) :3-5.