序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇電氣控制設(shè)計(jì)論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

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2控制電路的優(yōu)化

我們知道,一件電器的運(yùn)行,需要各個零件的集體配合。正如我們所熟知的木桶效應(yīng)一樣,如果在設(shè)計(jì)中,存在一些短板,那么,電氣線路的整體優(yōu)化效果就會不如人意。因此,在對電氣的主電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)之后,我們也應(yīng)該對其它部分進(jìn)行整合與優(yōu)化。比如,對控制電路的優(yōu)化。當(dāng)電氣線路的主電路設(shè)計(jì)出來后,我們應(yīng)該認(rèn)真的,具體的對其探討和分析,把對電器的控制轉(zhuǎn)化為對接觸器和繼電器的控制,也就是提出更為適合的控制要求,然后進(jìn)行控制電路設(shè)計(jì)和優(yōu)化。對電氣的控制電路的控制要求,是我們進(jìn)行控制電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和重要依據(jù)。只有認(rèn)真分析主電路的設(shè)計(jì),并且結(jié)合實(shí)際,完備的選擇合適的控制方法和控制手段,才能得到具體的控制線路。當(dāng)然,就像對主電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)一樣,我們同樣可以用已知的或熟悉的控制電路來對電器設(shè)備進(jìn)行控制。因?yàn)樵诤芏喾N情況下,我們會發(fā)現(xiàn),雖然設(shè)備的運(yùn)行不同,但實(shí)際上,其中的控制電路是完全一樣的。因此,我們可以借鑒已知的電路來幫助我們更好更快的解決當(dāng)前的問題。這樣,可以簡化我們的設(shè)計(jì)工作,節(jié)約操作用時,提高工作效率。

3控制方法的優(yōu)化

俗話說,只有對癥下藥,才能徹底解除病癥。在對電氣的控制電路的優(yōu)化中也同樣如此。選擇對一個正確的控制方法,對于我們的工作來說,簡直就是事半功倍。因此,我們要謹(jǐn)慎的選擇控制方法。當(dāng)然,在這個過程中,是一定要符合要求進(jìn)行選擇的。比如,如果選擇的控制方法和控制手段不合適則會使控制電路的設(shè)計(jì)工作復(fù)雜或難以進(jìn)行。舉個例子,在對一件電器的設(shè)計(jì)中,選擇手動控制,還是自動控制,就需要結(jié)合當(dāng)前的情況,來進(jìn)行選擇。如果是設(shè)計(jì)走廊的聲控?zé)裟敲?燈亮以后的熄滅,就需要線路的自動控制來進(jìn)行。如何選擇手動控制,就會加大人們的操作,那么顯然,這樣的設(shè)計(jì),就是不合理的。再比如,一件電器的手動控制和時間控制,同樣也需要根據(jù)實(shí)際來正確選擇。在煲飯的電壓鍋中,人們所需要的,就是食物烹飪結(jié)束之后,能夠自行關(guān)閉電源,這樣,既可以便捷的通知我們食物的烹飪狀況,又可以節(jié)約電能。由此可知,電氣的控制方法的選擇,對于電氣控制線路的優(yōu)化的重要性。

4接觸器控制系統(tǒng)的優(yōu)化

在電氣的控制線路的優(yōu)化中,接觸器控制系統(tǒng)的優(yōu)化,也具有非常重要的作用。繼電器接觸器控制系統(tǒng)中,主要是通過觸點(diǎn)之間的接觸運(yùn)作,進(jìn)而控制電氣設(shè)備而運(yùn)行的。也就是通過常開觸點(diǎn)以及常閉觸點(diǎn)二者組合而成的。通過一些物理知識,我們可以了解到一些對接觸器的控制系統(tǒng)的優(yōu)化。比如,當(dāng)幾個條件中,只要具備一個其中任何一個條件,所控制的電器線圈就能通電,這時可以使幾個常開觸點(diǎn)采用并聯(lián)的方法來實(shí)現(xiàn)。而當(dāng)幾個條件同時具備,使電器線圈通電,可以使這幾個常開觸點(diǎn)串聯(lián),進(jìn)而能夠正常運(yùn)行。復(fù)合按鈕的使用,也可以促進(jìn)控制線路的優(yōu)化。也就是說,當(dāng)控制要求中,有一次動作要求連續(xù)進(jìn)行幾個動作指令才能完全進(jìn)行時,就可以采用復(fù)合按鈕。比如,在日常的家居電器中,很對按鈕都可以采用復(fù)合按鈕。最常見的就是電源的開啟與關(guān)閉功能,時間預(yù)約與時間增減等等一系列情況。

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1.1電氣控制線路設(shè)計(jì)法的重要性

電氣控制線路的設(shè)計(jì)直接決定和影響了控制系統(tǒng)的的性能。在電氣控制線路的設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)遵要求對電氣控制系統(tǒng)的制造和使用，及維護(hù)資料進(jìn)行編制和設(shè)計(jì)，確保其設(shè)備的安裝、操作具有可靠性和安全性，這是保證電網(wǎng)正常運(yùn)行的首要前提。

1.2電氣控制線路設(shè)計(jì)法的基本特點(diǎn)

現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)的三個特點(diǎn)：(1)功能強(qiáng)且體積小，靈活性較強(qiáng)，同時具有很強(qiáng)的通用功能，便于使用和維護(hù)。(2)采用了無觸點(diǎn)式開關(guān)代替部分電器元件，執(zhí)行程序的時間較短。(3)能夠用軟件實(shí)現(xiàn)電氣控制，改變控制參數(shù)和要求時只需改動程序的對應(yīng)部分，節(jié)省資源。

2電氣控制線路設(shè)計(jì)法的優(yōu)化策略

2.1了解生產(chǎn)機(jī)械和工藝

對電氣控制線路的要求在進(jìn)行電氣控制線路的設(shè)計(jì)前應(yīng)當(dāng)對其生產(chǎn)工藝的要求有一定的掌握，同時要了解各程序的工作情況、保護(hù)措施及運(yùn)動變化規(guī)律。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中要對同類產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)查和分析，將此結(jié)果作為設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。

2.2線路設(shè)計(jì)法簡單

在滿足生產(chǎn)工藝的前提要求下，爭取控制線路的設(shè)計(jì)簡單、經(jīng)濟(jì)環(huán)保。（1）選用經(jīng)過檢驗(yàn)符合標(biāo)準(zhǔn)的線路環(huán)節(jié)。（2）賤導(dǎo)線連接的長度數(shù)量降到最低。在電器元件設(shè)計(jì)中合理安排觸頭位置，減少導(dǎo)線的連接數(shù)量和長度。（如圖1）將啟動、停止按鈕都放在操作臺上，接觸器則放置在電器柜內(nèi)。而由于按鈕盒接觸器之間距離較長，因此要將啟動按鈕盒停止按鈕連接在一起，以簡化導(dǎo)線連接。（3）采用標(biāo)準(zhǔn)件，同時注意將電氣原件數(shù)量降到最少，盡量選擇同一型號。（4）通過減少鋤頭來簡化線路，增強(qiáng)可靠性。

2.3保障控制線路的安全可靠性

選用的電器機(jī)械使用壽命較長動作較為可靠、結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)同時抗干擾較強(qiáng)能夠有效保障控制線路的安全可靠。在設(shè)計(jì)中注意以下幾點(diǎn)：（1）選擇正確的電氣連接線圈進(jìn)行線路設(shè)計(jì)法。在控制線路的設(shè)計(jì)時應(yīng)當(dāng)將線圈的一段統(tǒng)一接電源的同一端，使得電器觸頭在電源另一端。避免因?yàn)殡娖饔|頭引發(fā)電源短路現(xiàn)象，也便于安裝。（2）交流控制電路不能串聯(lián)兩個電器線圈。如果兩個線圈串聯(lián)，其中某一原件就只能得到一半電源電壓。由于電壓和線圈的阻抗成正比，不能同時進(jìn)行動作。使交流接觸器KM吸合，此時KM的磁路處于閉合狀態(tài)，線圈的電感明顯增大，使另一個接觸器線圈的電壓達(dá)不到工作電壓。應(yīng)當(dāng)將兩個電器線圈并聯(lián)且保持同時動作才能保證運(yùn)行。（3）避免因意外而在線路中接通的寄生電路。會造成誤動影響線路的工作。（4）應(yīng)當(dāng)避免設(shè)計(jì)多個電器依次動作后接通另一個電器的控制線路。（5）線路的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)適應(yīng)電網(wǎng)的情況，根據(jù)電網(wǎng)容量、電壓和頻率波動范圍以及沖擊電流的數(shù)值決定啟動方式是直接或是減壓啟動。（6）以小容量繼電器的鋤頭控制大容量接觸器線圈來進(jìn)行線路設(shè)計(jì)法，通過計(jì)算繼電器觸頭斷開和接通容量判斷是否應(yīng)當(dāng)增加中間繼電器和小容量控制器，增強(qiáng)可靠性。（7）將必要保護(hù)環(huán)節(jié)考慮在內(nèi)，避免操作失誤帶來的線路事故。

2.4應(yīng)具有必要的保護(hù)環(huán)節(jié)

（1）短路保護(hù)電氣控制線路中通常采用熔斷器、斷路器來進(jìn)行短路保護(hù)。在電動機(jī)容量較小時可以講主電路的熔斷器作為在控制線路中的短路保護(hù)，不需要再設(shè)熔斷器進(jìn)行保護(hù)。而當(dāng)電動機(jī)容量大時就需要另設(shè)熔斷器作短路保護(hù)。斷路器在線路中既能做短路保護(hù)又可以當(dāng)過載保護(hù)，而電氣線路發(fā)生故障造成斷路器跳閘時，排除故障后可直接合上斷路器繼續(xù)工作。（2）過流保護(hù)啟動方法錯誤或是負(fù)載轉(zhuǎn)矩過大都會熬制電動機(jī)的過電流故障。由于過電流較小，常用于直流電動機(jī)和繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)控制線路。通過繼電器、接觸器相互配合將繼電器的線圈和主電路串聯(lián)，常閉觸頭和接觸器控制電路串聯(lián)。在電流達(dá)到整定值后斷開常閉觸頭同時使繼電器繼續(xù)工作，同時切斷控制電源和電動機(jī)電源進(jìn)行線路保護(hù)。（3）過載保護(hù)三相鼠籠電動機(jī)會因?yàn)樨?fù)載增加、斷相動作或電網(wǎng)電壓降低時引起過載，而電動機(jī)長期過載運(yùn)行會造成過熱導(dǎo)致的絕緣損壞。因此通常采用熱繼電器作為鼠籠型電動機(jī)的過載保護(hù)。（4）零電源保護(hù)通常將并聯(lián)在啟動按鈕兩側(cè)的接觸器自鎖觸頭作為零電源保護(hù)。而主令控制器SA控制電動機(jī)則通過零電壓繼電器實(shí)現(xiàn)。

篇（3）

可編程序控制器（PLC）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(jì)，它采用了可編程序的存儲器是將邏輯運(yùn)算、順序控制時序、計(jì)數(shù)以及算術(shù)運(yùn)算等控制程序 ，用一串指令形式存放到存儲器中，然后根據(jù)存儲的控制內(nèi)容，經(jīng)過模擬、數(shù)字等輸入輸出部件，對生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)過程進(jìn)行控制的裝置。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，可編程序控制器得到了迅速發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域中，以滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)的高效、高可靠性、高難度的自動化要求。

現(xiàn)代機(jī)器向著高速度高效率高精度方向的發(fā)展，對機(jī)器制造業(yè)也提出了新的要求：機(jī)器零件的精度越來越高。同時，結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜，特別是箱體零件具有孔系多的特點(diǎn)，它的加工除了本身又尺寸精度的要求外，還有形狀精度和孔系之間相對位置精度的要求。

鏜床主要用于加工精確的孔和各孔間的距離要求較為精確的零件。目前國內(nèi)使用鏜床90%都是使用繼電器-接觸器傳統(tǒng)的控制方式，這種方式使機(jī)械震動噪聲大，接線復(fù)雜，維修工作量大。

孔加工一般可在鉆床、車床、鏜床、拉床、內(nèi)圓磨床上進(jìn)行，有些工件也在鏜床上加工。鏜床加工的特點(diǎn)是：主運(yùn)動由刀具作旋轉(zhuǎn)來完成，而進(jìn)給運(yùn)動是由主軸或工作臺的移動來達(dá)到，并且可以通過鏜床工作臺的三個方向移動，很方便、準(zhǔn)確地調(diào)整切削刀具與工件的相對位置。因此在鏜床上進(jìn)行鉆孔、鉸孔和鏜孔也是一種重要的加工方法。

本書選用日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N—48MR PLC可編程序控制器對T68臥式鏜床的電器控制進(jìn)行設(shè)計(jì)。在編寫過程中得到了許多同學(xué)們和老師的幫助和大力支持，并提出了許多寶貴意見和建議，在此向他們表示衷心的感謝。由于時間倉促，加上編寫經(jīng)驗(yàn)不足，書中還難免有存在缺點(diǎn)和錯誤，在此懇切的希望指導(dǎo)教師提出批評和指正，以便進(jìn)一步修改和完善。

目錄

第一章 可編程序控制器的介紹----------------------5 1-1 可編程序控制器的概述------------------5 1-3 PLC的工作過程-------------------------9

1-4 PLC的主要技術(shù)指標(biāo)---------------------9

第二章 T68型臥式鏜床的電氣控制線路分析

一、主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動形式----------------------11

二、電力拖動方式及電氣控制要求--------------11

三、T68型鏜床的電氣控制線路分析------------12

第三章 T68臥式鏜床的PLC控制

一. 梯形圖編程語言--------------------------20

二. 助記符語言------------------------------21

三. PLC對T68臥式鏜床梯形圖的繪制----------21

四. PLC狀態(tài)表------------------------------22

五. 匯編語言--------------------------------25

元件明細(xì)表----------------------------------------28

總結(jié) --------------------------------------29

畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書（四）

指導(dǎo)教師：田林紅

一、設(shè)計(jì)題目用PLC對專用鏜孔機(jī)床的電氣控制設(shè)計(jì)（二）

二、設(shè)計(jì)的目的

1）掌握鏜孔機(jī)床加工動作流程。

2）掌握機(jī)床電氣控制元件的選擇與計(jì)算方法。

3）掌握PLC選擇與應(yīng)用。

三、設(shè)計(jì)要求

一臺機(jī)床用于零件的鏜孔與鉸孔兩種工序加工，進(jìn)給速度分為快進(jìn)和一次和二次工進(jìn)，進(jìn)給采用液壓控制。主軸采用1500W電機(jī)，液壓系統(tǒng)是1000W電機(jī)。設(shè)計(jì)要求

1）主軸雙向運(yùn)轉(zhuǎn)，停車采用反向制動。

2）主軸加工采用兩地控制，必須液壓泵電動機(jī)才能啟動主軸電動機(jī)。

3）有工作狀態(tài)指示及照明。

4）有必要的電氣保護(hù)和聯(lián)鎖。

四、完成的任務(wù)

要求說明詳細(xì)，字跡工整，原理正確，元件選擇有理。圖紙規(guī)范，圖形清晰，符號標(biāo)準(zhǔn)，線條均勻。

（1）設(shè)計(jì)與繪制電氣控制原理圖，元件安裝布置圖、接線圖。

（2）畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（8000以上）

1）設(shè)計(jì)題目

2）控制原理說明設(shè)計(jì)方案論證

3）主要器件選擇依據(jù)與計(jì)算

4）設(shè)計(jì)總結(jié)及改進(jìn)意見

5）主要參考資料

第一章 可編程序控制器的介紹

1.1 可編程序控制器的概述

可編程序控制器（Programmable Logical Controller,簡稱PLC)是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上，以微機(jī)處理器為核心，引入微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置。可編程序控制器在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件組成、軟件結(jié)構(gòu)、輸入/輸出（I/O）接口以及用戶界面等方面都有獨(dú)特性。目前，可編程序控制器不僅具有繼電器控制系統(tǒng)所能完成的邏輯運(yùn)算、定時、記數(shù)等控制功能，同時還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、模擬量控制、過程控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。

. 圖2 PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖 1.2.1. 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)

世界各國生產(chǎn)的可編程控制器外觀各異，但作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)大體相同，主要由中央處理器、存儲器

、I／O接口、電源及編程設(shè)備幾大部分構(gòu)成。PLC的硬件結(jié)構(gòu)框圖2-1所示

1.中央處理器（CPU） 2.存儲器

存儲器是可編程控制器的存放系統(tǒng)程序、用戶程序及運(yùn)算數(shù)據(jù)的單元。和一般計(jì)算機(jī)一樣，可編程控制器的存儲器有只讀存儲器(ROM)和隨機(jī)讀/寫存儲器（RAM）兩大類。只讀存儲器是用來保存那些需永久保存的程序的存儲器，即使機(jī)器掉電后其保存的數(shù)據(jù)也不會丟失，一般為掩膜只讀存儲器和可編程電擦寫只讀存儲器。只讀存儲器用來存放系統(tǒng)程序。隨機(jī)讀/寫存儲器的特點(diǎn)是寫入與擦除都很容易，但在掉電情況下存儲的數(shù)據(jù)就會丟失，一般用來存放用戶程序及系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的臨時數(shù)據(jù)。

3.輸入/輸出接口

輸入/輸出接口是可編程控制器和工業(yè)控制現(xiàn)場各類信號連接的部分。輸入口是用來接受生產(chǎn)過程的各種參數(shù)。輸出口是用來送出可編程控制器運(yùn)算后得出的控制信號，并通過機(jī)外的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場的各類控制。主要有以下幾中：

⑴ 開關(guān)量輸入接口。

（2）開關(guān)量輸出接口。

（3）模擬量輸入接口。

（4）模擬量輸出接口。

（5）智能輸入/輸出接口。

4．電源

可編程控制器的電源包括可編程控制器各工作單元供電的開關(guān)電源及為掉電保護(hù)電路供電的后備電源，后者一般為電池。

5.外部設(shè)備

(1) 編程器?？删幊炭刂破鞯奶攸c(diǎn)是它的程序是可變更的，能方便的加載程序，也可方便地修改程序，因此編程設(shè)備就成了可編程控制器工作中不可缺少的部分?？删幊炭刂破鞯木幊淘O(shè)備一般有兩類，一類專用編程器，有手持的，也有臺式的，還有的可編程控制器機(jī)身上自帶編程器，其中手持式的編程器攜帶方便適合工業(yè)控制現(xiàn)場應(yīng)用；另一類是個人計(jì)算機(jī)，在個人計(jì)算機(jī)上運(yùn)行可編程控制器相關(guān)的編程軟件即可完成編程任務(wù)，借助軟件編程比較容易，一般是編好了以后再下載到可編程控制器中去。

（2）其他外部設(shè)備。PLC還可能配設(shè)其他一些外部設(shè)備。

①盒式磁帶機(jī)，用以記錄程序或信息。

②打印機(jī)，用以打印程序或制表。

③EPROM寫入機(jī)，用以將程序?qū)懭胗脩鬍PROM中。

④高分辨率大屏幕彩色圖形監(jiān)控系統(tǒng)，用以顯示或 監(jiān)視有關(guān)部分的運(yùn)行狀態(tài)。 與普通微機(jī)類似，PLC也是由硬件和軟件兩大部分組成的。在軟件的控制下，PLC才能正常地工作。軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩部分。

PLC的基本工作如下:

(1)輸入現(xiàn)場信息:在系統(tǒng)軟件的控制下，順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài);

(2)執(zhí)行程序:順次掃描用戶程序中的各條指令，根據(jù)輸入狀態(tài)和指令內(nèi)容進(jìn)行邏輯運(yùn)算:

(3)輸出控制信號:根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各輸出點(diǎn)并行發(fā)出相應(yīng)的控制信號，實(shí)現(xiàn)所要求的邏輯控制功能。

上述過程執(zhí)行完后，又重新開始，反復(fù)地執(zhí)行。每執(zhí)行一遍所需的時間稱為掃描周期。PLC的掃描周期通常為幾十毫秒。

PLC就這樣不斷反復(fù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)對機(jī)器的連續(xù)控制，直到接收到停機(jī)命令，或因停電、出現(xiàn)故障等才停止工作。

1-3、PLC的工作過程

圖4 PLC的工作過程

1.4 PLC的主要技術(shù)指標(biāo)

1. I/O(輸入/輸出)點(diǎn)數(shù)

如前所述，輸入/輸出點(diǎn)數(shù)是PLC組成控制系統(tǒng)時所能接入的輸入/輸出信號的最大數(shù)量，表示PLC組成系統(tǒng)時可能的最大規(guī)模。這里有個問題要注意，在總的點(diǎn)數(shù)中，輸入點(diǎn)與輸出點(diǎn)總是按一定比例設(shè)置的，往往是輸入點(diǎn)數(shù)大于輸出點(diǎn)數(shù)，且輸入和輸出點(diǎn)數(shù)不相互代替。

2.應(yīng)用程序的存儲容量 3.掃描速度 另外，可編程控制器的可擴(kuò)展性、可靠性、易操作性及經(jīng)濟(jì)性等 指標(biāo)也是用戶關(guān)心的問題。

第二章 T68型臥式鏜床的電氣控制線路分析

一、主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動形式

鏜床的床身是一個整體鑄件，在它的一端固定有前立柱，在前立柱的垂直導(dǎo)軌上又安裝有鏜頭架，鏜頭架可沿垂直導(dǎo)軌上下移動。在鏜頭架里集中里裝有主軸、變速箱、進(jìn)給箱和操縱機(jī)構(gòu)等部件。切削刀具一般安裝在鏜軸前端的錐形孔里，或安裝在花盤的刀具溜板上。在切削過程中，鏜軸一面旋轉(zhuǎn)，一面沿軸向作進(jìn)給運(yùn)動，而花盤只能旋轉(zhuǎn)，裝在他上面的刀具溜板可作垂直主軸軸線方向的徑向進(jìn)給運(yùn)動，鏜軸和花盤軸分別通過各自的傳動鏈傳動，可以獨(dú)立轉(zhuǎn)動。后立柱位于鏜床床身的另一端 ，后立柱上的尾座用來支撐裝夾在鏜軸上的鏜桿末端，它與鏜頭架同時升降，兩者的軸線始終在同一水平直線上。根據(jù)鏜桿的長短，可通過后立柱沿床身水平導(dǎo)軌的移動來調(diào)整前、后立柱之間的距離。

有以上分析可知，T68型臥式鏜床運(yùn)動形式為：

（1）主運(yùn)動 鏜軸和花盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動

（2）進(jìn)給運(yùn)動 鏜軸是軸向進(jìn)給、花盤上刀具的徑向進(jìn)給、鏜頭架的垂直進(jìn)給、工作臺的橫向和縱向進(jìn)給。

（3）輔助運(yùn)動 工作臺的回轉(zhuǎn)、后立柱的軸向水平移動、尾座的垂直移動及各部分的快速移動。

二、電力拖動方式及電氣控制要求 T68型臥式鏜床的電氣控制要求如下：

（1）為了擴(kuò)大調(diào)速范圍和簡化機(jī)床的傳動裝置，本機(jī)采用機(jī)電聯(lián)合調(diào)速，使用雙速籠型異步電動機(jī)M1作為主拖動電動機(jī)，其繞組接法為/YY。

（2）主軸或進(jìn)給變速時，為了便于齒輪之間的嚙合，要有變速沖動。

（3）為了適應(yīng)調(diào)整的需要，要求主軸電動機(jī)能夠進(jìn)行正、反向旋轉(zhuǎn)及點(diǎn)動操作

（4）為了快速準(zhǔn)確地停車，要求主軸電動機(jī)具有制動過程，本機(jī)床采用反接制動方式。

（5）快速移動電動機(jī)M2應(yīng)能進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)及點(diǎn)動操作。

（6）工作臺或鏜頭架的自動進(jìn)給與主軸或花盤刀架的自動進(jìn)給不能同時進(jìn)行，兩者之間應(yīng)有連鎖保護(hù)。

三、T68型鏜床的電氣控制線路分析

T68鏜床的電氣控制原理圖如下圖所示。

(一)主電路分析 快速電動機(jī)M2由接觸器KM6和KM7控制其正、反轉(zhuǎn)，用熔斷器FU2作其短路保護(hù)。

（二）控制電路分析

1.主軸電動機(jī)M1的正、反轉(zhuǎn)起動控制 當(dāng)要求主軸低速運(yùn)行時，將速度選擇手柄置于低速擋，此時與速度選擇手柄有關(guān)聯(lián)的行程開關(guān)SQ不受壓，SQ觸頭斷開。若使主軸電動機(jī)M1正向運(yùn)行，可按下正轉(zhuǎn)起動按鈕SB2，此時，中間繼電器KA1通電并自鎖，KA1常開觸頭閉合，使接觸器KM3通電，短接電阻R，KA1常開觸頭閉合，使得接觸器KM1，KM4相繼通電。主軸電動機(jī)M1在接法下全壓起動并運(yùn)行（低速）。此時，KA1，KM1，KM3，KM4通電。 KM4線圈的通電電流線路為：1FU3（1－2）2FR（2－3）常閉觸點(diǎn)3SQ5（3－4）常閉觸點(diǎn)4KM1（4－14）常開觸點(diǎn)14KT（14－23）常閉觸點(diǎn)23KM5（23－24）常閉觸點(diǎn)24KM4線圈PE。 若要求主軸高速運(yùn)行時。將速度選擇手柄置于高速擋，此時行程開關(guān)SQ壓下，使SQ觸頭（12－13）閉合。這樣，在接觸器KM3通電的同時，時間繼電器KT也通電。于是，主軸電動機(jī)M1在低速擋起動并經(jīng)過一段延時后，時間繼電器通電延時時常閉觸頭KT（14－23）斷開，通電延時閉合觸頭KT（14－21）閉合，分別使接觸器KM4斷電，接觸器KM5、KM8通電。從而使主軸電動機(jī)M1由低速接法自動切換成高速YY接法。構(gòu)成了雙速電動機(jī)按低速擋起動再自動切換成高速擋運(yùn)行的自動控制環(huán)節(jié)。正向高速運(yùn)行時，KT,KA1,KM1,KM3,KM5,KM8通電。KM5,KM8線圈的通電電流通路為： 2.主軸電動機(jī)的點(diǎn)動控制 正轉(zhuǎn)點(diǎn)動時，按SB4,KM1,KM4接通，接觸器KM1線圈的通電電流通路為：1FU3（1－2）2FR（2－3）常閉觸點(diǎn)3SQ5（3－4）常閉觸點(diǎn)4SB1（4－5）常閉觸點(diǎn)5SB4（5－15）常開觸點(diǎn)15KM2（15－16）常閉觸點(diǎn)16KM1線圈PE。 3.主軸電動機(jī)的停車與制動

主軸電動機(jī)M1在運(yùn)行中，可以通過按下停止按鈕SB1來實(shí)現(xiàn)主軸電動機(jī)M1的自然停止或反接制動（將SB1按到底）。

以主軸電動機(jī)M1運(yùn)行在低速正轉(zhuǎn)狀態(tài)為例，此時中間繼電器KA1、接觸器KM3,KM1,KM4均通電吸合，速度繼電器的常開觸頭KS1-1（14－19）閉合，為正轉(zhuǎn)反接制動作準(zhǔn)備。

當(dāng)需要自然停止停車時，輕按下停止按鈕SB1（4－5），其常開觸頭斷開，使中間繼電器KA1、接觸器KM3,KM1,KM4相繼斷電釋放，切斷了主軸電動機(jī)M1正向電源。主軸電動機(jī)M1自然停止。 此 時，KM4線圈通電電流通路為：1FU3（1－2）2FR（2－3）常閉觸點(diǎn)3SQ5（3－4）常閉觸點(diǎn)4KM2（4－14）常開觸點(diǎn)14KT（14－23）常閉觸點(diǎn)23KM5（23－24）常閉觸點(diǎn)24KM4線圈PE。 若主軸電動機(jī)M1已運(yùn)行在高速正轉(zhuǎn)狀態(tài)下，按下停止按鈕SB1,可實(shí)現(xiàn)自然停車和反接制動停車，反接制動時，SB1（4－5）斷開，中間繼電器KA1、接觸器KM3、時間繼電器KT、接觸器KM1、接觸器KM5,KM8相繼斷電，SB1（4－14）閉合則使接觸器KM2通電，接觸器KM4通電。于是主軸電動機(jī)M1串入反接制動電阻，繞組接成接法，進(jìn)行低速反接制動，直至速度繼電器常開觸頭KS1-1（14－19）釋放，反接制動結(jié)束。電流通路同上。要注意的是：在進(jìn)行制動停車操作時，應(yīng)該將停止按鈕SB1按到底，否則將無法接通反接制動回路，只能實(shí)現(xiàn)自然停車。

4.主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的變速控制

T68型臥式鏜床主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的變速，是通過變速操縱盤實(shí)現(xiàn)的。他急既可以在主軸和進(jìn)給電動機(jī)未起動前預(yù)選速度，也可以在運(yùn)行中進(jìn)行變速。 若主軸在正轉(zhuǎn)運(yùn)行中需要變速，可將主軸變速操縱手柄向外拉出，這時行程開關(guān)SQ1不在受壓，其常開觸頭SQ1（5－10）斷開接觸器KM3,KM1,接觸器KM2經(jīng)行程開關(guān)SQ1（4－14）的常閉觸頭、速度繼電器常開觸頭KS1-1（14－19）而通電吸合，使主軸電動機(jī)M1定子串入電阻R進(jìn)行反接制動。接觸器KM2線圈的通電電流通路為：1FU3（1－2）2FR（2－3）常閉觸點(diǎn)3SQ5（3－4）常閉觸點(diǎn)4SQ1-1（4－14）常開觸點(diǎn)14KS1-1（14－19）常開觸點(diǎn)19KM1（19－20）常閉觸點(diǎn)20KM2線圈PE。若主軸電動機(jī)M1原來運(yùn)行在低速擋，則此時接觸器KM4仍保持通電，接觸器KM3,KM1斷電，接觸器KM2通電，主軸電動機(jī)M1接成，串入電阻R進(jìn)行反接制動。若主軸電動機(jī)M1原來運(yùn)行在高速擋，則此時有時間繼電器KT的觸頭將繞組YY接自動切換成接法，低速串入電阻R進(jìn)行反接制動。隨后轉(zhuǎn)動變速盤，選擇所需要的速度，最后將變速操縱手柄推回原位。

如果變速齒輪不能嚙合而造成變速手柄推不動，則此時行程開關(guān)SQ2受壓，其常開觸頭SQ2（17－15）閉合，接觸器KM1經(jīng)速度繼電器常閉觸頭KS1-1（14－17）、行程開關(guān)SQ1常閉觸頭（4－14） 接通電源，同時接觸器KM4通電，使主軸電動機(jī)M1定子串入電阻R,繞組接成在低速擋起動。接觸器KM1線圈的通電電流通路為： 當(dāng)轉(zhuǎn)速升到速度繼電器KS1的動作值時，其常閉觸頭KS1-2（14－17）斷開，使接觸器KM1斷電釋放；另一速度繼電器常開觸頭 KS1-1（14－19）閉合，使接觸器KM2通電吸合，對主軸電動機(jī)M1進(jìn)行反接制動，使轉(zhuǎn)速下降。當(dāng)?shù)竭_(dá)速度繼電器KS1的釋放值時，其常開觸頭KS1-1（14－19）斷開，常閉觸頭KS1-2（14－17）閉合，反接制動結(jié)束。 2. 在進(jìn)給變速時，首先將進(jìn)給變速操縱手柄向外拉出，然后轉(zhuǎn)動進(jìn)給變速盤，選擇所需要的進(jìn)給速度，最后將變速操縱手柄推回原位。在拉出變速操縱手柄時，行程開關(guān)SQ3釋放，而行程開關(guān)SQ4受壓。推回手柄時的壓合情況正好相反。如果變速齒輪不能嚙合而造成進(jìn)給變速手柄推不動，則主軸電動機(jī)M1處于間歇起動和制動狀態(tài)，獲得變速時的低速沖動，直到變速操縱手柄能推回原位為止。整個過程和主軸變速控制相同，其控制電路不再另行分析。由于變速過程中KA1或KA2一直保持自鎖，從而記憶了變速前的主軸方向，保證變速后M1仍按原來的方向起動運(yùn)轉(zhuǎn)。

5.鏜頭架、工作臺快速移動的控制

鏜頭架和工作臺等部件各方向的快速移動由快速移動電動機(jī)M2拖動，通過快速移動操作手柄來控制，而移動方向則由位于工作臺前方的操作手柄進(jìn)行預(yù)選。當(dāng)扳動快速操作手柄時，行程開關(guān)SQ7或SQ8被壓合，接觸器KM7或KM6通電，使快速移動電動機(jī)M2旋轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)快速移動。當(dāng)快速操作手柄復(fù)位時，行程開關(guān)SQ7或SQ8不再受壓，接觸器KM7或KM6斷電釋放，快速移動電動機(jī)M2停止旋轉(zhuǎn)，快速移動過程結(jié)束。

第三章 T68鏜床的PLC控制

PLC的編程語言有梯形圖語言、助記符語言、流程圖語言、布兒代數(shù)語言等。其中前兩種語言用得較多，流程圖語言也在許多場所被采用。本章僅介紹梯形圖語言和助記符語言的編程及特點(diǎn)。

一. 梯形圖編程語言

1.梯形圖與繼電控制的區(qū)別

梯形圖結(jié)構(gòu)沿用繼電控制原理圖的形式，采用了常開觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)、線圈和功能塊等結(jié)構(gòu)的圖形語言。對于同一控制電路，繼電 控制原理圖和梯形圖的輸入/輸出信號基本相同，控制過程等效。二者的區(qū)別在于繼電控制原理圖使用的是硬件繼電器和定時器，靠硬件連接組成控制線路，而PLC梯形圖使用的是內(nèi)部繼電器、定時器和計(jì)數(shù)器，靠軟件實(shí)現(xiàn)控制。

因此，PLC的使用具有很高的靈活性，程序修改過程非常方便。圖3-1所示是一個繼電器線路圖和與其等效的PLC梯形圖 二. 助記符語言

助記符語言是PLC的命令語句表達(dá)式。用梯形圖編程雖然直觀、簡便，但要求PLC配置較大的顯示器方可輸入圖形符號，這在有些小型機(jī)上常難以滿足，故需借助助記符語言。應(yīng)該指出的是，不同型號的PLC其助記符語言也不相同，但其基本原理相近的。編程時，一般先根據(jù)要求編制梯形圖，然后再根據(jù)梯形圖轉(zhuǎn)換成助記符語言。

三. PLC對T68鏜床梯形圖的繪制

四. PLC狀態(tài)表

分類 用途及名稱 元件代號 PLC數(shù)據(jù) 備注

輸

入

信

號

正轉(zhuǎn)啟動按鈕

反轉(zhuǎn)啟動按鈕

正轉(zhuǎn)點(diǎn)動按鈕

反轉(zhuǎn)點(diǎn)動按鈕

停止按鈕 SBI 1101 按鈕在設(shè)計(jì)中選用了“11”通道繼電器 SB3 1103

SB4 1104

SB5 1105

高低速轉(zhuǎn)換限位開關(guān)

主軸變速限位開關(guān)

主軸變速限位開關(guān)

進(jìn)給變速限位開關(guān)

進(jìn)給變速限位開關(guān)

快移電動機(jī)正轉(zhuǎn)限位開關(guān)

快移電動機(jī)反轉(zhuǎn)限位開關(guān)

速度繼電器正向觸點(diǎn)

速度繼電器反向觸點(diǎn) SQ 1000 限位開關(guān)和速度繼電器在設(shè)計(jì)中選用了PLC“10”通道輸入繼電器

SQ1 1001 SQ3 1003

SQ4 1004

SQ7 1007

SQ8 1008

KV1 1011 主軸箱與工作臺進(jìn)給互鎖限位開關(guān)

主軸箱與工作臺進(jìn)給互鎖限位開關(guān)

熱繼電器常閉觸點(diǎn) SQ5 - 未進(jìn)PLC

SQ6 -

FR1 -

主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)起停接觸器 KM2 2002 輸出信號選用的是“20”通道的輸出繼電器

輸

出

信

號

主軸電機(jī)低速轉(zhuǎn)動接觸器

主軸電機(jī)高速轉(zhuǎn)動接觸器

主軸電機(jī)高速轉(zhuǎn)動接觸器

短接限流電阻接觸器

快速電動機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器

快速電動機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器 KM6 2006

KM7 2007

KM8 2008

KM3 2003

KM4 2004

KM5 2005

中

間

繼

電

器 主電機(jī)正轉(zhuǎn)中間繼電器

主電機(jī)反轉(zhuǎn)中間繼電器

PLC內(nèi)部輔助繼電器

PLC內(nèi)部輔助繼電器

PLC內(nèi)部輔助繼電器

PLC內(nèi)部輔助繼電器

PLC內(nèi)部輔助繼電器

PLC內(nèi)部輔助繼電器 KA1 3001 中間繼電器選用了“30”通道和“40”通道

KA2 3002

- 3005

- 4000

- 4001

- 4002

- 4003

- 4004

時間繼電器 主電機(jī)高速延時啟動時間繼電器聯(lián)結(jié)防電弧延時時間繼電器 KT1

- 5000

5001 延時5S

延時1S

五 匯編語言：

序號 指令 代號 序號 指令 代號 002 IL 023 OR 1103 004 OR 3001 025 LD 2003

005 ANI 3002 026 AND 3002 007 LD 1102 028 OUT 4001

008 OR 3002 029 ILC

009 ANI 3001 030 LD 1105 011 LD 3001 032 ORI 1003 013 AND 1003 034 OR 2002

014 AND 1001 035 OUT 3005

015 MPS 036 LD 3005 017 MPP 038 OUT 4002

018 AND 1000 039 LDI 1004 020 #0050 041 AND 3005 043 OUT 4003 064 LD 4001

044 LD 3005 065 OR 4004 046 OUT 4004 067 OUT 2002

047 LD 3005 068 LDI 1007

048 ANI 5000 069 AND 1008

049 ANI 2007 070 ANI 2005 051 LD 3005 072 LD 1007

052 AND 5000 073 ANI 1008 054 #0010 075 OUT 2005

055 LD 5001 END

056 ANI 2006

057 OUT 2007

058 OUT 2008

059 LD 4000

060 OR 4002

061 OR 4003

062 ANI 2002

063 OUT 2001

元件明細(xì)一覽表

符號 數(shù)量 名稱及用途

M1 1 主電動機(jī)，拖動主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動

M2 1 快速移動用電機(jī)

Q 1 空氣開關(guān)，限流、欠壓保護(hù) KM3 1 限流電阻短路用接觸器

KM4、KM5 2 快速電機(jī)正反轉(zhuǎn)用接觸器

KM6、KM7 3 主電動機(jī)高低速轉(zhuǎn)換用接觸器 SB3、SB4 2 主電動機(jī)正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動按鈕

SB5 1 主電動機(jī)停止用按鈕

Kn 1 主電動機(jī)反轉(zhuǎn)制動用速度繼電器

總結(jié)

隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗(yàn)，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。

我的心得也就這么多了，總之，不管學(xué)會的還是學(xué)不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于 做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會用的時候才是真的學(xué)會了。 在此要感謝我的指導(dǎo)老師田林紅對我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。

1、《工廠電氣控制技術(shù)》機(jī)械工業(yè)出版社 主編 方承遠(yuǎn)

2、《工廠電氣控制設(shè)備》機(jī)械工業(yè)出版社 主編 許廖

3、《機(jī)床電氣控制技術(shù)》機(jī)械工業(yè)出版社 主編 王炳實(shí)

篇（4）

1控制理論基礎(chǔ)

1．1回路增益

對于一般負(fù)反饋控制系統(tǒng)，其閉環(huán)系統(tǒng)方框圖如圖1所示。閉環(huán)傳遞函數(shù)C（s)/R(s)=G(s)/[1+G(s)H(s)]，其特征方程式為F(s)=1＋G(s)H(s)=0，特征方程式的根即為系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)。由此方程式可以看出G(s)H(s)項(xiàng)，其包含了所有關(guān)于閉環(huán)極點(diǎn)的信息，一般稱G(s)H(s)為回路增益。實(shí)際應(yīng)用中，可通過對回路增益Bode圖的分析來設(shè)計(jì)系統(tǒng)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，以達(dá)到閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性要求。

1．2Bode定理

Bode定理對于判定所謂最小相位系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及求取穩(wěn)定裕量是十分有用的。其內(nèi)容如下：

1）線性最小相位系統(tǒng)的幅相特性是一一對應(yīng)的，具體地說，當(dāng)給定整個頻率區(qū)間上的對數(shù)幅頻特性（精確特性）的斜率時，同一區(qū)間上的對數(shù)相頻特性也就被唯一地確定了；同樣地，當(dāng)給定整個頻率區(qū)間上的相頻特性時，同一區(qū)間上的對數(shù)幅頻特性也被唯一地確定了；

2）在某一頻率（例如剪切頻率ωc）上的相位移，主要決定于同一頻率上的對數(shù)幅頻特性的斜率；離該斜率越遠(yuǎn)，斜率對相位移的影響越小；某一頻率上的相位移與同一頻率上的對數(shù)幅頻特性的斜率的大致對應(yīng)關(guān)系是，±20ndB/dec的斜率對應(yīng)于大約±n90°的相位移，n=0，1，2，…。

例如，如果在剪切頻率ωc上的對數(shù)幅頻特性的漸進(jìn)線的斜率是－20dB/dec，那么ωc上的相位移就大約接近－90°；如果ωc上的幅頻漸近線的斜率是－40dB/dec，那么該點(diǎn)上的相位移就接近－180°。在后一種情況下，閉環(huán)系統(tǒng)或者是不穩(wěn)定的，或者只具有不大的穩(wěn)定裕量。

在實(shí)際工程中，為了使系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)南辔辉Ａ?，往往這樣設(shè)計(jì)開環(huán)傳遞函數(shù)，即使幅頻漸近線以－20dB/dec的斜率通過剪切點(diǎn)，并且至少在剪切頻率的左右，從ωc/4到2ωc的這段頻率范圍內(nèi)保持上述漸近線斜率不變。

2逆變器電壓環(huán)傳遞函數(shù)（建模）

一個逆變器的直流輸入電壓24V，交流輸出電壓110V，頻率400Hz，電路開關(guān)頻率40kHz，功率500W。其控制至輸出整個電壓環(huán)的電路結(jié)構(gòu)如圖2所示?，F(xiàn)求其回路增益。

2．1驅(qū)動信號d（s）至輸出Vo?s）的傳遞函數(shù)

1）驅(qū)動信號d為SPWM脈沖調(diào)制波，加在IGBT管的柵極（G）上，而輸入母線電壓Vin加在管子的集電極（C）和發(fā)射極（E）兩端，根據(jù)圖2所示結(jié)構(gòu)，輸出電壓Vd與驅(qū)動d之間相差一個比例系數(shù)，設(shè)為K1，則K1=。在具體的逆變器電路中，母線電壓Vin為±200V，驅(qū)動信號為12V，代入可得K1=400/12=33.33。2）LC低通濾波網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)推導(dǎo)可得=Vo(s)/Vo''''(s)=1/(s2LC+1)，其中L=3mH，C=2μF。

綜上，驅(qū)動信號d（s）至輸出Vo（s）的傳遞函數(shù)為Vo(s)/d(s)=G1(s)=K1/(s2LC+1)；

2．2輸出Vo（s）至反饋信號B（s）的傳遞函數(shù)H（s）

1）輸出電壓采樣變壓器的傳遞函數(shù)為一個比例系數(shù)，即其變比，設(shè)為K2，即V''''o(s)/Vo(s)=K2，具體電路中，K2=18/110=0.164。

2）電阻電容分壓網(wǎng)絡(luò)如圖2虛線框所示，其傳遞函數(shù)為=B(s)/V''''o(s)=1/(sR1C2+R1/R2+1)，其中R1=820Ω，R2=5.1kΩ，C2=10nF。

綜上，Vo（s）至B（s）的傳遞函數(shù)H(s)=B(s)/Vo(s)=K2/(sR1C2+R1/R2+1)；

2.3脈寬調(diào)制器（PWM）傳遞函數(shù)Gd(s)

一般PWM調(diào)制器的傳遞函數(shù)為Gd(s)==，其中Vm為三角波最大振幅。在具體電路中，反饋信號與基準(zhǔn)正弦波信號送入差動放大器，輸出誤差信號再與標(biāo)準(zhǔn)三角波比較，生成SPWM驅(qū)動信號。此處所用三角波的振幅為Vm=3V。

綜上，在未加入補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)之前，整個回路增益為

G（s）=G1(s)H(s)Gd(s)

=K1/(s2LC+1)[K2/(sR1C2+R1/R2+1)(1/Vm)

=1.569/[(6×10-9s2+1)(7×10-6s+1)

繪制其幅頻Bode圖，如圖3所示。

3補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

由前述Bode定理，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)加入后的回路增益應(yīng)滿足，幅頻漸近線以－20dB/dec的斜率穿過剪切點(diǎn)（ωc點(diǎn)），并且至少在剪切頻率左右從到2ωc的范圍內(nèi)保持此斜率不變。

由此要求，首先選擇剪切頻率。實(shí)際應(yīng)用中，選fc=fs/5為宜，其中fs為逆變器工作頻率或開關(guān)管開關(guān)頻率。具體逆變器中，開關(guān)頻率為40kHz，則fc=40/5=8kHz。

在未加補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)之前的回路增益Bode圖如圖3所示，在fc=8kHz處的增益為－20.17dB，由此，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)應(yīng)滿足如下條件，即在fc=8kHz處的增益為＋20.17dB，斜率為＋20dB/dec，而且，此斜率在fc/4=2kHz與2fc=16kHz（取15kHz）的范圍內(nèi)保持不變。補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的Bode圖如圖4所示（幅頻）。

由圖4可得：f1=2kHz處，G(ω)=20lg(2πf1)=8.129dB或者2.55（倍數(shù)）=AV1，f2=15kHz處，G(ω)=20lg(2πf2)=25.63dB或者19.12（倍數(shù)）=AV2，兩個零值對應(yīng)頻率為fz1=fz2=2kHz，一個極值在fp1=15kHz處，另一個極值在fp2=20kHz處?？紤]選用如圖5所示補(bǔ)償放大器時，其電阻電容參數(shù)值可計(jì)算如下：

取R3=5.1kΩ，R0=39kΩ，則R2=R3AV2=97.5kΩ，C2=1/(2πfp2R2)=81.6pF，C1==816pF，R1=1/(2πfp1R3)=39kΩ，C3=π=2040pF。

實(shí)際電路中，取R2=100kΩ，C2=100pF，C1=800pF，R1=39kΩ，C3=2200pF。

4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

篇（5）

1 引言

隨著可編程邏輯控制器（PLC）技術(shù)的逐漸發(fā)展，很多工業(yè)生產(chǎn)要求實(shí)現(xiàn)自動化控制的功能，都采用PLC來構(gòu)建自動化控制系統(tǒng)，尤其是對于一些電氣控制較為復(fù)雜的電氣設(shè)備和大型機(jī)電裝備，PLC在電氣化和自動化控制方面具有獨(dú)到的優(yōu)勢，如順序控制，可靠性高，穩(wěn)定性好，易于構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化和遠(yuǎn)程化控制，以及實(shí)現(xiàn)無人值守等眾多優(yōu)點(diǎn)?；诖耍琍LC技術(shù)逐漸成為工業(yè)電氣自動化控制的主要應(yīng)用技術(shù)。

本論文主要結(jié)合數(shù)控機(jī)床的電氣化功能的改造，詳細(xì)探討數(shù)控機(jī)床電氣化改造過程中基于PLC技術(shù)的應(yīng)用，以及PLC技術(shù)在實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床自動化控制功能上的應(yīng)用，以此和廣大同行分享。

2 數(shù)控機(jī)床的電氣化改造概述

2.1 數(shù)控機(jī)床的主要功能

數(shù)控機(jī)床是實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工、制造和生產(chǎn)中應(yīng)用的最為廣泛的一類機(jī)電設(shè)備。數(shù)控機(jī)床依托數(shù)控化程序，實(shí)現(xiàn)對零部件的自動切削和加工。但是目前我國仍然有超過近1000萬臺的數(shù)控機(jī)床，主要依靠手動控制完成切削加工，無法實(shí)現(xiàn)基本的電氣化和自動化控制。為此，本論文的主要的目的是基于PLC控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的電氣化改造，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1） 數(shù)控機(jī)床的所有電機(jī)、接觸器等實(shí)現(xiàn)基于PLC的自動化控制；

（2）數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動由PLC控制自動完成，無需人工手動干預(yù)；

（3） 自動檢測零部件切削過程中的相關(guān)參數(shù)，如加工參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)等等；

（4） 結(jié)合上位機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程控制，以達(dá)到無人值守的目的。

2.2 電氣化改造的總體方案

結(jié)合上文對于數(shù)控車床的電氣化、自動化改造的功能要求，確定了采用上位機(jī)與下位機(jī)結(jié)合的自動化改造方案。該方案總體結(jié)構(gòu)分析如下：

（1） 上位機(jī)借助于工控機(jī)，利用工控機(jī)強(qiáng)大的圖像處理能力，重點(diǎn)完成數(shù)控車床的生產(chǎn)組態(tài)畫面顯示，以及必要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的傳輸、保存、輸出，同時還要能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)控制指令的下達(dá)，確保數(shù)控車床能夠自動完成所有切削加工生產(chǎn)任務(wù)。

（ 2）下位機(jī)采用基于PLC技術(shù)的電氣控制模式，由傳感器、數(shù)據(jù)采集板卡負(fù)責(zé)采集數(shù)控車床的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)等所有參數(shù)，由PLC實(shí)現(xiàn)對相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算，并傳輸給上位機(jī)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的圖形化顯示和保存；另一方面，PLC控制系統(tǒng)還接收來自于上位機(jī)的控制指令，實(shí)現(xiàn)對數(shù)控車床的遠(yuǎn)程控制。

（3） 對于數(shù)控車床最為關(guān)鍵的控制――進(jìn)給運(yùn)動的控制，利用PLC+運(yùn)動控制板卡的模式實(shí)現(xiàn)電氣化和自動化的控制。具體實(shí)現(xiàn)方式為：選用合適的運(yùn)動控制板卡，配合PLC的順序控制，對進(jìn)給軸電機(jī)實(shí)現(xiàn)伺服運(yùn)動控制，從而實(shí)現(xiàn)對數(shù)控車床進(jìn)給運(yùn)動的自動化控制。

3 數(shù)控車床電氣化自動控制改造的實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)改造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)控車床的電氣化自動控制改造，其整體結(jié)構(gòu)如下圖1所示，其整體結(jié)構(gòu)主要由以下幾個部分構(gòu)成：

3.1.1 底層設(shè)備

底層設(shè)備主要包括兩個方面，首先是實(shí)現(xiàn)數(shù)控車床自動切削加工運(yùn)轉(zhuǎn)等基本功能的必要電氣、機(jī)電設(shè)備，如電源模塊、電機(jī)模塊等，這些機(jī)電設(shè)備能夠保證數(shù)控車床的基本功能的穩(wěn)定可靠的實(shí)現(xiàn)；其次，底層設(shè)備還包括各類傳感器，比如監(jiān)測電機(jī)轉(zhuǎn)速、溫度的速度傳感器和溫度傳感器，監(jiān)測進(jìn)給軸運(yùn)動進(jìn)給量的光柵尺等，這些傳感類和數(shù)據(jù)采集類設(shè)備為實(shí)現(xiàn)數(shù)控車床自動化控制提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。

3.1.2 本地PLC站

本地PLC站主要負(fù)責(zé)接收底層傳感設(shè)備傳送過來的傳感參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)及其他檢測參數(shù)，通過內(nèi)部程序的運(yùn)算，判斷整個數(shù)控車床的工作狀態(tài)，并將其中的重點(diǎn)參數(shù)上傳到遠(yuǎn)程控制終端進(jìn)行數(shù)據(jù)的圖形化顯示、存儲、輸出打印等操作；另一方面，本地PLC站同時還接收來自于遠(yuǎn)程控制終端所下達(dá)的控制指令，比如停機(jī)、啟動等控制指令，PLC站通過對相應(yīng)執(zhí)行器（比如電機(jī)）的控制，從而實(shí)現(xiàn)自動化控制的功能。

3.1.3 遠(yuǎn)程控制終端

遠(yuǎn)程控制終端主要是依賴于工控機(jī)實(shí)現(xiàn)的上位機(jī)數(shù)據(jù)管理和狀態(tài)監(jiān)控，需要專門開發(fā)一套面向數(shù)控車床加工、生產(chǎn)和自動控制的軟件程序，以實(shí)現(xiàn)對數(shù)控車床的遠(yuǎn)程化、網(wǎng)絡(luò)化、自動化控制，真正實(shí)現(xiàn)無人值守的功能。

基于PLC的數(shù)控車床電氣自動化改造框圖

3.2 PLC電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

本研究論文以CK6140普通數(shù)量機(jī)床為具體研究對象，詳細(xì)探討其電氣化、自動化控制的改造。通過上文對機(jī)床改造方案和結(jié)構(gòu)功能的分析，可以確定整個機(jī)床電氣化、自動化改造，一共需要實(shí)現(xiàn)14個系統(tǒng)輸入，9個系統(tǒng)輸出。結(jié)合控制要求，這里選用日本三菱公司的FX2N-48MR型PLC，輸入回路采用24V直流電源供電方式。根據(jù)對數(shù)控機(jī)床的各模塊控制功能的分析，選用合適的接觸器、繼電器、開關(guān)、輔助觸點(diǎn)等電氣控制元件，與PLC共同實(shí)現(xiàn)對電氣設(shè)備的控制，比如PLC通過接觸器控制電機(jī)模塊，PLC通過繼電器控制電磁閥等部件，從而完成基于PLC控制的數(shù)控車床電氣化改造。

4 結(jié)語

篇（6）

電氣控制及PLC應(yīng)用課程是電氣控制及自動化專業(yè)的主干課程，其內(nèi)容與工程應(yīng)用緊密結(jié)合，在工業(yè)自動化控制、智能儀器儀表、精密加工、數(shù)控機(jī)床以及機(jī)電一體化技術(shù)等領(lǐng)域中得到日益廣泛的應(yīng)用。本課程是浙江工業(yè)大學(xué)（我校）電氣工程及自動化教育專業(yè)和機(jī)械工程及自動化教育的專業(yè)必修課。通過本課程的學(xué)習(xí)，除了讓學(xué)生學(xué)習(xí)電氣控制和可編程控制器應(yīng)用技術(shù)基本知識外，還以提高學(xué)生的素質(zhì)和全面能力為宗旨。具體教學(xué)要求是熟悉常用低壓電器的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性及應(yīng)用，掌握繼電接觸器控制系統(tǒng)基本分析和設(shè)計(jì)能力，掌握典型電氣控制電路的分析和設(shè)計(jì)方法，掌握可編程控制器的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，熟練掌握基本邏輯指令的應(yīng)用，掌握步進(jìn)順控指令編程方法及應(yīng)用，了解PLC網(wǎng)絡(luò)及通訊基本知識，繼電接觸器控制系統(tǒng)基本分析能力，特別是掌握典型電氣控制電路的分析能力，重點(diǎn)是S7-224/S7-300可編程序控制器的編程技術(shù)、通信模式及調(diào)試技巧。

項(xiàng)目教學(xué)是以項(xiàng)目實(shí)施為主線有效組織理論和實(shí)踐知識，師生共同實(shí)施并完成一個“項(xiàng)目”為主要學(xué)習(xí)方式的教學(xué)活動，是建立在建構(gòu)主義和情景學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上體現(xiàn)行動導(dǎo)向教育理念的教學(xué)方法，將傳授知識為主的傳統(tǒng)教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橐酝瓿身?xiàng)目、職業(yè)體驗(yàn)和解決問題為主的多維互動式的教學(xué)模式，在職業(yè)教育的專業(yè)課程教學(xué)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。通過項(xiàng)目實(shí)施過程，讓學(xué)生學(xué)習(xí)必要的理論知識及掌握必備的專業(yè)技能，突出知識的學(xué)習(xí)服務(wù)于職業(yè)能力的建構(gòu)。

一、電氣控制及PLC應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)模塊

實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)，項(xiàng)目的選取要具有典型性、代表性和全面性，以往的教學(xué)選取的項(xiàng)目經(jīng)常基于小項(xiàng)目來教學(xué)，僅能說明一個知識點(diǎn)或某個問題，綜合知識無法體現(xiàn)，這樣各知識點(diǎn)之間彼此孤立，章節(jié)的聯(lián)系比較匱乏，彼此的知識點(diǎn)無法連貫，邏輯關(guān)系無法得到梳理，不能對學(xué)生的綜合能力進(jìn)行鍛煉。然而學(xué)生畢業(yè)后往往面對的是比較綜合的工程項(xiàng)目，而他們的知識結(jié)構(gòu)是孤立的，面對綜合設(shè)計(jì)一個項(xiàng)目不知道從何處下手，尤其是既需要分析、設(shè)計(jì)又要安裝調(diào)試的復(fù)雜的項(xiàng)目無從下手了。學(xué)生不能立即投入到生產(chǎn)實(shí)踐中，無奈還要從頭學(xué)起。

基于以上的問題，在展開項(xiàng)目教學(xué)法實(shí)施過程中，選取一個比較綜合典型的真實(shí)項(xiàng)目——節(jié)能環(huán)保中水回用水處理廠智能控制系統(tǒng)來進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。參照教學(xué)大綱和緊扣教材內(nèi)容，根據(jù)項(xiàng)目組成設(shè)計(jì)以下主要教學(xué)模塊：（1）項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施前準(zhǔn)備工作及模擬招投標(biāo)介紹；（2）中水回用水廠供配電介紹及用電安全；（3）中水回用水廠的用到的低壓電器設(shè)備教學(xué)及知識點(diǎn)學(xué)習(xí)；（4）提升泵房、反沖濾池、加礬加氯、送水泵房儀器儀表的電氣控制原理圖、元器件布置圖及施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)；（5）提升泵、鼓風(fēng)機(jī)、反沖泵、送水泵的不同啟動形式設(shè)計(jì)；（6）S7-200（含7個從站）和S7-300（含2個主站）PLC設(shè)計(jì)及編程；（7）主站PLC與各從站的Proface-Bus及中控制室的通信實(shí)現(xiàn)；（8）主站PLC觸摸屏編程及中控室的主機(jī)系統(tǒng)組態(tài)；（9）整個中水回用系統(tǒng)與Intenet通信；（10）項(xiàng)目的竣工及驗(yàn)收—課程總結(jié)。隨著自動化生產(chǎn)的發(fā)展，該課程涉及到許多新知識、新技術(shù)領(lǐng)域。我們以加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)為突破口，以創(chuàng)新為契機(jī)，構(gòu)建以項(xiàng)目為載體的理論實(shí)踐一體化教學(xué)模式，符合技術(shù)師范本科專業(yè)的培養(yǎng)特點(diǎn)和定位，既要具備工程性，又要具備師范性，通過課程和專業(yè)訓(xùn)練使學(xué)生成為具有“講師”、“工程師”等知識和能力結(jié)構(gòu)的“雙師型”人才。

二、項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)

1.項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)

（1）選擇合適的配套教材。我們將電氣工程及自動化教育和機(jī)械工程及自動化教育的專業(yè)崗位對電氣方面的知識和技能需求為目標(biāo)，以就業(yè)單位人才需要為基準(zhǔn)，結(jié)合技術(shù)師范培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)選擇教材。以現(xiàn)行主流PLC為參考，以必需、實(shí)用知識為主，加強(qiáng)學(xué)生電氣控制技能的培養(yǎng)，教材的內(nèi)容包括常用低壓控制電器、電氣控制線路的基本原則和基本環(huán)節(jié)、可編程控制器基礎(chǔ)、S7-200PLC的系統(tǒng)配置及質(zhì)量系統(tǒng)、SETP7-Micro/WIN32編程軟件、S7-300和S7-400PLC系統(tǒng)配置與編程及通信及網(wǎng)絡(luò)等；被選取的項(xiàng)目與教材結(jié)合緊密，涵蓋的知識比較吻合，也是現(xiàn)在自動化行業(yè)及大學(xué)競賽的主流技術(shù)。

（2）項(xiàng)目實(shí)施前，先完成模擬投標(biāo)及中標(biāo)過程，讓學(xué)生明白項(xiàng)目實(shí)施過程中必經(jīng)的流程和步驟，體會真實(shí)項(xiàng)目的投標(biāo)中標(biāo)和方案實(shí)施的過程。標(biāo)書設(shè)計(jì)就是按項(xiàng)目模塊來分類，每進(jìn)行一個模塊就是完成標(biāo)書方案中的一部分。 ?。?）項(xiàng)目教學(xué)模塊借助組態(tài)軟件給出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組態(tài)圖，標(biāo)出了每個模塊應(yīng)完成的項(xiàng)目任務(wù)，根據(jù)模塊工作量和知識的多少合理安排課時。每個模塊預(yù)先提出問題，讓學(xué)生先思考，鼓勵學(xué)生發(fā)揮與創(chuàng)新，根據(jù)學(xué)生人數(shù)，恰當(dāng)分組，每組模擬為一個施工團(tuán)隊(duì)，選出隊(duì)長，由其對整個組的人員進(jìn)行協(xié)調(diào)分工，課前每組先設(shè)計(jì)一套實(shí)施項(xiàng)目模塊的方案，課間展開討論，老師甄別或指出最佳方案及實(shí)施方法，課后留給學(xué)生擴(kuò)展的空間。

（4）對要完成的項(xiàng)目教學(xué)任務(wù)要提出具體要求。如基本的工廠供配電；常用的低壓電器；基本的電氣控制及啟動方式；電氣原理圖、元器件圖、施工圖繪制；PLC編程、通信、組態(tài)等。課后要求學(xué)生提交項(xiàng)目教學(xué)實(shí)訓(xùn)報(bào)告，電子圖紙，學(xué)生團(tuán)隊(duì)自己評價(jià)，教師講評驗(yàn)收。

（5）師生共要明確項(xiàng)目教學(xué)過程中要重點(diǎn)鍛煉和加強(qiáng)的知識點(diǎn)。力求既全面又重點(diǎn)突出，能最大限度的鍛煉技能；對于項(xiàng)目實(shí)施過程中可能遇到的難點(diǎn)，要及時為學(xué)生重點(diǎn)講解及輔助突破。

（6）每個項(xiàng)目模塊怎么實(shí)施，什么時間實(shí)施計(jì)劃要詳盡、人員分工要明確。幫助學(xué)生完成各個項(xiàng)目模塊的實(shí)施內(nèi)容及計(jì)劃表，開學(xué)二周制定好計(jì)劃，同時要及時拓展學(xué)生視野，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)制定良好激勵機(jī)制和完善的管理制度，立爭協(xié)調(diào)高效的完成項(xiàng)目任務(wù)。

三、項(xiàng)目教學(xué)具體實(shí)施

（1）在理論教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用電機(jī)拖動及自動控制原理的基礎(chǔ)知識，分析PLC專業(yè)課程編程內(nèi)容，強(qiáng)化閉環(huán)控制模型知識的掌握，使學(xué)生能在項(xiàng)目實(shí)施過程中體會PLC的智能控制思路。

（2）強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，以實(shí)際的節(jié)能環(huán)保中水回用水廠電氣設(shè)備的基本功能、結(jié)構(gòu)組成及電路工作原理的分析為重點(diǎn)，讓學(xué)生學(xué)會分析復(fù)雜的實(shí)際電氣設(shè)備的工作原理，具備識讀電路圖、繪制電路圖、設(shè)計(jì)電路圖的能力。在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生安裝、調(diào)試、維修及維護(hù)自動化常用電氣設(shè)備的能力。對重點(diǎn)應(yīng)用知識在實(shí)訓(xùn)室訓(xùn)練，學(xué)生自評，教師嚴(yán)格考評，直到達(dá)到教學(xué)目標(biāo)為止。

（3）教師將自動化現(xiàn)場實(shí)際搜集的智能電氣設(shè)備及相關(guān)資料補(bǔ)充到課堂中，并從網(wǎng)絡(luò)搜索相關(guān)智能電氣控制系統(tǒng)新技術(shù)，利用組態(tài)軟件做成展示項(xiàng)目，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展示工程項(xiàng)目的技術(shù)細(xì)節(jié)，如煤礦絞車提升系統(tǒng)、遠(yuǎn)程恒壓供水系統(tǒng)、電廠脫硫智能控制系統(tǒng)等，使學(xué)生直觀、方便地學(xué)到先進(jìn)的專業(yè)技術(shù)知識。

（4）將計(jì)算機(jī)輔助軟件的使用引入教學(xué)中，如Pro/e繪制電氣原理圖，SETP7-Micro/WIN32編程軟件、組態(tài)6.53的使用、GP-2500觸摸屏的軟件編程等，使學(xué)生既學(xué)到知識的理論知識也拓展了知識面，使他們明白現(xiàn)代化的電氣控制系統(tǒng)是很多先進(jìn)技術(shù)協(xié)調(diào)服務(wù)和集成的綜合效果。

四、教學(xué)考評方法

（1）設(shè)置學(xué)生自我評價(jià)機(jī)制，其包括學(xué)生自我評分，也包括組長對每個成員的打分。

（2）設(shè)計(jì)項(xiàng)目教學(xué)驗(yàn)收表格，細(xì)化子項(xiàng)目注意事項(xiàng)的考評。

（3）每人必須對項(xiàng)目調(diào)試通過，并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

篇（7）

0 引言

自20世紀(jì)90年代以來，采礦設(shè)備的發(fā)展日新月異，世界上采礦設(shè)備生產(chǎn)巨頭們像卡特彼勒、小松、久益環(huán)球、利勃海爾等公司紛紛推出自己的各種新產(chǎn)品，這些新的產(chǎn)品共同的特點(diǎn)是不斷涌現(xiàn)出新結(jié)構(gòu)和新元件時還廣泛應(yīng)用新的控制技術(shù)，技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)在于增加產(chǎn)品的電、液技術(shù)含量，應(yīng)運(yùn)更先進(jìn)的電氣、液壓控制系統(tǒng)和更先進(jìn)、靈敏的原件來實(shí)現(xiàn)對操作的優(yōu)化?，F(xiàn)在越來越多的控制技術(shù)和控制理論開始應(yīng)運(yùn)到前裝機(jī)上，如變頻調(diào)速控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、單片機(jī)控制系統(tǒng)、傳感器控制技術(shù)等，這些技術(shù)的應(yīng)用在控制精確度和效率上使前裝機(jī)達(dá)到了一個前所未有的高度。

節(jié)能減排技術(shù)將是未來裝載機(jī)行業(yè)的發(fā)展方向[1]，更是采礦設(shè)備行業(yè)的發(fā)展方向。節(jié)能減排是個世界性的大課題，對于以柴油發(fā)動機(jī)作為主要動力源的前裝機(jī)來說，這不僅因?yàn)楣?jié)能和減排本身就是一對兒矛盾，而且還要考慮產(chǎn)品的性價(jià)比與可靠性。節(jié)能減排不僅僅關(guān)乎發(fā)動機(jī)、傳動、液壓和電控等系統(tǒng)，這是一個綜合性的課題。對于裝載機(jī)來說，合理的工作裝置設(shè)計(jì)可以提高作業(yè)效率，減小作業(yè)阻力，降低油耗，但是控制系統(tǒng)的合理、先進(jìn)設(shè)計(jì)同樣對節(jié)能減排起巨大的作用。

本次選題準(zhǔn)備以轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)為例來說明裝載機(jī)目前的自動化控制水平和將來的發(fā)展方向。為了保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)平穩(wěn)、快速的運(yùn)轉(zhuǎn)，我們設(shè)計(jì)了本選題的電氣控制系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)，在對各種電氣和液壓元件控制方法的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析的基礎(chǔ)上，提出了L1150型前裝機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)的選題。希望通過我們的研究能把前裝機(jī)目前的自動控制技術(shù)提高到一個新的高度。

1 L型前裝機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總體模型設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)向是電液控制的自動控制系統(tǒng)。則轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

由上述結(jié)構(gòu)圖可以得出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為以下三部分組成，其中G1（S）是電氣系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，G2（S）是電液比例控制閥占空比對換向閥流量的傳遞函數(shù)，G3（S）是液壓系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，如圖2所示：

所以本論文的設(shè)計(jì)分為倆部分，一部分為電氣控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，另一部分為液壓控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

2 L型前裝機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)

2.1 電氣控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

電氣控制是當(dāng)操作手柄給左轉(zhuǎn)向命令時，操作手柄移動被轉(zhuǎn)換成CAN信息。CAN全稱為Controller Area Network即控制器局域網(wǎng)[2]，CAN總線是國際上應(yīng)用最為廣泛的現(xiàn)場總線之一。由操作手柄輸出轉(zhuǎn)向命令值輸入到控制器，控制器接收到輸入信號后輸出PWM脈沖信號給控制閥，控制執(zhí)行元件動作。轉(zhuǎn)向位置傳感器隨時監(jiān)控轉(zhuǎn)向的位置角度并轉(zhuǎn)化為電信號反饋給VCU，和操作手柄的給定值比較以便進(jìn)一步的控制。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)為負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)，所謂反饋控制系統(tǒng)，就是指根據(jù)系統(tǒng)輸出變化的信息來進(jìn)行控制，即通過比較系y行為（輸出）與期望行為之間的偏差，并消除偏差以獲得預(yù)期的系統(tǒng)性能。L型前裝機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電氣控制控制結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)如圖3所示。

2.2 液壓控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

液壓技術(shù)的發(fā)展[3]，可追溯到 17 世紀(jì)帕斯卡提出了著名的帕斯卡定律，開始奠定了流體靜壓傳動的理論基礎(chǔ)。液壓系統(tǒng)：液壓油從油箱流入轉(zhuǎn)向泵的入口。轉(zhuǎn)向泵輸出液壓壓力油經(jīng)控制閥和流量放大器后流入轉(zhuǎn)向油缸，轉(zhuǎn)向油缸動作從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向運(yùn)動。通過負(fù)載感知把負(fù)載的壓力分別反饋回控制閥和轉(zhuǎn)向泵，反饋回控制閥的壓力油與給定值比較后進(jìn)一步控制方向閥芯的開口大小從而進(jìn)一步的控制壓力油流向轉(zhuǎn)向油缸的流量。由于液壓系統(tǒng)運(yùn)行時容易發(fā)熱，為了節(jié)省功率和減少發(fā)熱量負(fù)載反饋的壓力油同時反饋給轉(zhuǎn)向泵，從而可以控制轉(zhuǎn)向泵斜盤角度，進(jìn)一步控制轉(zhuǎn)向泵的輸出功率。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)為負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)，所謂反饋控制系統(tǒng)，就是指根據(jù)系統(tǒng)輸出變化的信息來進(jìn)行控制，即通過比較系統(tǒng)行為（輸出）與期望行為之間的偏差，并消除偏差以獲得預(yù)期的系統(tǒng)性能。在反饋控制系統(tǒng)中，既存在由輸入到輸出的信號前向通路，也包含從輸出端到輸入端的信號反饋通路，兩者組成一個閉合的回路。因此，反饋控制系統(tǒng)又稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。反饋控制是自動控制的主要形式。在工程上常把在運(yùn)行中使輸出量和期望值保持一致的反饋控制系統(tǒng)稱為自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，而把用來精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某種過程的反饋控制系統(tǒng)稱為伺服系統(tǒng)或隨動系統(tǒng)。L型前裝機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的液壓控制控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的液壓控制結(jié)構(gòu)圖

3 轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的測試和分析

把設(shè)備所有的電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)以及其他的結(jié)構(gòu)件等安裝調(diào)試完成后，啟動設(shè)備做了左轉(zhuǎn)向、無轉(zhuǎn)向、右轉(zhuǎn)向等的一系列空載、有載測試，空載測試是指設(shè)備沒有裝載并處于平整的地面上，有載是指設(shè)備處于裝載的工作狀態(tài)，并處于工況不是很好的環(huán)境下，測試結(jié)果見表1所示。（下轉(zhuǎn)第287頁）

從表1中的測試結(jié)果可以看到當(dāng)有禁止?fàn)顟B(tài)時，轉(zhuǎn)向接口卡無輸出。當(dāng)發(fā)出左轉(zhuǎn)向命令的時候，轉(zhuǎn)向接口卡輸出的電壓為12V-18V；當(dāng)操作手柄處于中位時轉(zhuǎn)向接口卡的輸出為12V；當(dāng)發(fā)出右轉(zhuǎn)向命令時轉(zhuǎn)向接口卡的輸出為6V-12V；這完全符合當(dāng)初設(shè)計(jì)的期望值，在進(jìn)一步的測試中該電路輸出穩(wěn)定、可靠符合要求。

4 結(jié)論

本論文的設(shè)計(jì)以L型前裝機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為主題，主要包括電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)倆部分。電氣系統(tǒng)采用LINCS II控制系統(tǒng)，由操作手柄通過CAN控制系統(tǒng)發(fā)出轉(zhuǎn)向命令通過數(shù)字接口卡轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后輸入到VCU（VECHICLE CONTROL UNIT） VCU接受到信號后發(fā)出PWM輸出信號給數(shù)字接口卡的轉(zhuǎn)向接口卡通道，然后再傳輸?shù)絇VG32先導(dǎo)控制閥控制液壓系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向位置傳感器隨時監(jiān)控轉(zhuǎn)向的位置角度并反饋給VCU和給定值比較以便進(jìn)一步的控制。液壓系統(tǒng)采用電液比例先導(dǎo)控制，液壓油從油箱流入轉(zhuǎn)向泵的入口，液壓壓力油從泵流過高壓過濾器后到達(dá)流量放大器閥（Danfoss） 的HP口。當(dāng)有轉(zhuǎn)向命令時PVG32先導(dǎo)控制閥控制先導(dǎo)油推動流量放大器的方向閥芯后從泵出來的油經(jīng)流量放大閥芯被導(dǎo)向轉(zhuǎn)向油缸從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向運(yùn)動。

【參考文獻(xiàn)】

篇（8）

一、結(jié)合畢業(yè)論文課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述：

摘要：本課題主要研究的是成都國際金融中心負(fù)5層制冷機(jī)房的電氣部分研究問題[1]。案為成都國際金融中心項(xiàng)目，成都國金中心凈用土地面積82畝[2]。為香港九龍倉投資的西部地標(biāo)性建筑整個項(xiàng)目設(shè)計(jì)由4座塔樓及裙樓組成，包括超五星級酒店、高端寫樓、高檔酒店式公寓及高品位住宅等，其中主樓雙塔最高達(dá)248米[3]。2007年9月香港九龍倉集團(tuán)在成都以8800萬元/畝[4]。總價(jià)72.4億元拍下了位于成都市最繁華的商業(yè)中心春熙路片區(qū)82畝土地建成后，將成為中國西部地區(qū)最高檔次、最具規(guī)模和影響力的地標(biāo)性建筑物，將引進(jìn)數(shù)百個中西部最具代表性的商鋪，其中包括世界上最出名的國際名牌、港澳名牌，再加上其九龍倉本身之馬哥孛羅酒店等，有望成為中國西部今后最具影響力的國際商貿(mào)金融中心[5]。

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)計(jì)；配電系統(tǒng)；智能化系統(tǒng)；電氣控制；電機(jī)；制冷機(jī)房；水泵

1.前言

建筑電氣技術(shù)是以電能、電子、電器設(shè)備及電氣技術(shù)為手段來創(chuàng)造、維持和改善人民居住或工作的生活環(huán)境的電、光、聲、冷和暖環(huán)境的一門跨學(xué)科的綜合性的技術(shù)科學(xué)[6]。它是強(qiáng)電和弱電與具體建筑的有機(jī)結(jié)合[7]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對有關(guān)供配電、照明、消防、防雷接地、通信、網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)的要求越來越高，使得建筑開始走向高品質(zhì)、多功能領(lǐng)域，并進(jìn)一步向多功能的縱深方向和綜合應(yīng)用方向發(fā)展[8]。建筑電氣設(shè)計(jì)是在認(rèn)真執(zhí)行國家技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策和有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的前提下，進(jìn)行工業(yè)與民用建筑建筑電氣的設(shè)計(jì)，并滿足保障人身、設(shè)備及建筑物安全、供電可靠、電能節(jié)約、技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理[9]。

2.設(shè)計(jì)內(nèi)容

成都國際金融中心負(fù)5層制冷機(jī)房的電氣部分研究問題。通過到成都國際金融中心負(fù)5層制冷機(jī)房實(shí)地實(shí)習(xí)，了解制冷機(jī)房電機(jī)啟動類型，啟動方式，啟動速率。研究其中各個電機(jī)與電氣控制裝置之間是如何協(xié)調(diào)工作的[10]。了解系統(tǒng)的電氣設(shè)備及其主回路工作原理[11]。探究其中存在的節(jié)能環(huán)保效應(yīng)。計(jì)算電氣設(shè)備的負(fù)荷、功率，了解相關(guān)電氣設(shè)備的選用[12]。

3.設(shè)計(jì)依據(jù)

1)中戶人民共和國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文(房屋建筑部分)(2002年版)

2)民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范CB50736-2012

3)高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范CB50045-95(2005年版)

4)建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范CB50016-2006

5)汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計(jì)防火規(guī)范CB50067-97

6)公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)CB50189-2005

7)《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施-暖通空調(diào).動力》(2009年版)

8)《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施節(jié)能專篇-暖通空調(diào).動力》(2007年版)

9)通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范CB50243-2002

4.總結(jié)

本次的文獻(xiàn)綜述內(nèi)容主要是對成都國際金融中心負(fù)5層制冷機(jī)房的電氣部分的一個概述，簡要說明了畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)文獻(xiàn)綜述應(yīng)該做些什么系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在查閱了大量的資料后的一個總結(jié)，也是對這段時間的工作的一個匯報(bào)[13]。并對一些規(guī)范和國標(biāo)有了初步的了解，對以后的畢設(shè)做一個鋪設(shè)[14]。小區(qū)的建筑電氣設(shè)計(jì)主要是對變配電系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等的一個設(shè)計(jì)[15]。對這些系統(tǒng)的初步了解可以確定以后電氣設(shè)計(jì)的方向，對之后的畢設(shè)起一個帶頭作用[16]。從對電氣設(shè)計(jì)的迷茫到初步的認(rèn)知，有老師的指導(dǎo)同學(xué)的幫助，更重要的還是自己的解收獲的是實(shí)踐知識，本次的文獻(xiàn)綜述對之后的畢設(shè)奠定了良好的基礎(chǔ)[17]。

參考文獻(xiàn)

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二.本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段(途徑)：

1.研究的問題

本課題主要研究的是成都國際金融中心負(fù)5層制冷機(jī)房的電氣部分研究問題。通過到成都國際金融中心負(fù)5層制冷機(jī)房實(shí)地實(shí)習(xí)，了解制冷機(jī)房電機(jī)啟動類型，啟動方式，啟動速率。研究其中各個電機(jī)與電氣控制裝置之間是如何協(xié)調(diào)工作的。了解系統(tǒng)的電氣設(shè)備及其主回路工作原理。探究其中存在的節(jié)能環(huán)保效應(yīng)。計(jì)算電氣設(shè)備的負(fù)荷、功率，了解相關(guān)電氣設(shè)備的選用。最終了解現(xiàn)場施工的程序等。

2.研究的途徑

1)收集相關(guān)資料，查閱中外文獻(xiàn)。學(xué)習(xí)相關(guān)知識，了解國金中心項(xiàng)目的基本情況。做好前期準(zhǔn)備。

2)請教校外導(dǎo)師學(xué)習(xí)、掌握國金中心負(fù)5層的解制冷機(jī)房的電機(jī)啟動類型、啟動方式、啟動速率，系統(tǒng)的電氣設(shè)備及其主回路工作原理，探究其中存在的節(jié)能環(huán)保效應(yīng)。

3)通過計(jì)算電氣設(shè)備的負(fù)荷、功率，了解相關(guān)電氣設(shè)備的選用。

篇（9）

電氣火災(zāi)高發(fā)的嚴(yán)峻形勢，使得電氣防火的教學(xué)工作任重道遠(yuǎn)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生產(chǎn)和生活用電量大幅度增加。據(jù)《國際能源展望2006》判斷，“十一五”期間，中國用電量年均增長約8．0%。至2015年，將達(dá)到4．5萬億千瓦時。按此發(fā)展計(jì)算，至2020年，將達(dá)到5．6萬億千瓦時。在用電量快速增長的同時，電氣火災(zāi)近年來也頻繁發(fā)生［1］。據(jù)消防部門統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)90年代以來，電氣火災(zāi)在全國總火災(zāi)數(shù)中所占的比例一直居高不下。1997年～2007年的十年間，我國共發(fā)生重特大電氣火災(zāi)1324起，直接經(jīng)濟(jì)損失156526．2萬元，造成1936人死亡、1116人受傷，年均占有比例為31．56%、44．3%、28．3%、28．6%，表明重特大惡性火災(zāi)多數(shù)為電氣火災(zāi)［2，3］。由于電氣火災(zāi)的形勢嚴(yán)峻，為了預(yù)防電氣火災(zāi)頻發(fā)，有必要在消防工程專業(yè)開設(shè)電氣防火類課程，在該類課程中，講授電氣火災(zāi)形成機(jī)理、從電源供配電、電氣設(shè)備與線路選擇、應(yīng)急照明與疏散、防爆電氣以及防雷防靜電等設(shè)計(jì)源頭加強(qiáng)電氣防火措施。

火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)是火災(zāi)處置的最佳手段之一，其核心內(nèi)容必然納入消防工程專業(yè)教學(xué)范圍火災(zāi)監(jiān)控實(shí)際上是火災(zāi)探測報(bào)警和消防設(shè)備聯(lián)動控制的總稱，它是依據(jù)主動防火對策，以被監(jiān)測的各類建筑物、油庫等為警戒對象，通過自動化手段實(shí)現(xiàn)早期火災(zāi)探測、火災(zāi)報(bào)警和消防設(shè)備聯(lián)動控制。所以，火災(zāi)監(jiān)控主要包括了火災(zāi)探測、火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)、自動滅火控制系統(tǒng)等?；馂?zāi)監(jiān)控技術(shù)的先進(jìn)性和可靠性一直是消防行業(yè)探討的熱門課題。作為火災(zāi)處置的最佳手段之一，有關(guān)火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)的核心內(nèi)容必然納入消防工程專業(yè)教學(xué)范圍。而火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)是基于弱電技術(shù)，在建筑設(shè)計(jì)中，歸屬于電氣設(shè)置范圍，因此，火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)的內(nèi)容被納入電氣防火課程群。

開設(shè)電氣防火類課程已成為全國消防工程專業(yè)的共識由于電氣火災(zāi)高發(fā)的形勢及火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)的重要性，大部分地方高校消防工程專業(yè)均開設(shè)了電氣防火類課程［4］－［6］。7所地方高校均開設(shè)了電氣防火類課程。只是不同學(xué)校有不同側(cè)重，如中南大學(xué)和中國礦業(yè)大學(xué)側(cè)重于火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)，西南林學(xué)院注重電氣防火技術(shù)，而沈陽航空工業(yè)學(xué)院、華北水利水電學(xué)院、南京工業(yè)大學(xué)對電氣防火和火災(zāi)監(jiān)控均開設(shè)了相關(guān)課程。這從一定程度上反映了電氣防火類課程的重要性。

消防工程專業(yè)電氣防火課程群體系設(shè)置及相互關(guān)系

與地方大學(xué)人才培養(yǎng)目標(biāo)有所不同，武警學(xué)院消防工程專業(yè)畢業(yè)學(xué)員從事的是消防監(jiān)督管理業(yè)務(wù)。電氣消防審核和電氣防火監(jiān)督檢查是消防監(jiān)督業(yè)務(wù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。因此，構(gòu)建以《電氣防火及火災(zāi)監(jiān)控》課程為核心的電氣防火課程群體系在2010版人才培養(yǎng)方案中得到了充分的重視。電氣防火課程群體系如圖1所示。在圖1所列的課程中，《電氣防火及火災(zāi)監(jiān)控》、《消防電氣控制技術(shù)》為必修課程，其他課程為選修課程。從圖1可以看出《電氣防火及火災(zāi)監(jiān)控》課程的核心地位，并且該門課程由多門課程支撐，保證了課程間的相互聯(lián)系和融合，緊密銜接和漸次深化?！峨姎夥阑鸺盎馂?zāi)監(jiān)控》作為河北省精品課程，其課程體系相對成熟，課程內(nèi)容完整，課程實(shí)踐豐富。各門課程圍繞該門課程來建設(shè)這是由它的主要內(nèi)容決定的。該門課程的主要內(nèi)容包括兩部分，一部分是電氣防火部分，在這部分內(nèi)容中包括電氣火災(zāi)原因分析、消防供配電系統(tǒng)、變配電所防火、電氣設(shè)備及線路防火、防爆電氣、防雷及防靜電等。圍繞其核心內(nèi)容，必然需要《建筑供配電技術(shù)基礎(chǔ)》作為第一部分的知識補(bǔ)充。同時，對于電氣火災(zāi)高發(fā)的現(xiàn)狀，可以運(yùn)用先進(jìn)的電氣防火檢測技術(shù)加以預(yù)防，因此，及時補(bǔ)充《建筑電氣防火檢測技術(shù)》選修課作為新技術(shù)的介紹。第二部分是火災(zāi)監(jiān)控部分，在部分內(nèi)容中包括火災(zāi)探測與信息處理概述、火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)組成、火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)等。這部分火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)知識相對完整，但是，對于不斷發(fā)展的、新的火災(zāi)探測與信息處理技術(shù)可以由選修課《火災(zāi)探測與信息處理》來完成補(bǔ)充。而對于消防設(shè)施的聯(lián)動控制需要加強(qiáng)專業(yè)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，因此，開設(shè)了《消防電氣控制技術(shù)》必修課程講授技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，而在《電氣防火及火災(zāi)監(jiān)控》課程中的聯(lián)動控制部分只講授聯(lián)動控制要求。同時，作為消防工程專業(yè)的學(xué)員，有必要加強(qiáng)對建筑消防設(shè)施的監(jiān)管，因此，開設(shè)了《建筑消防設(shè)施維護(hù)與管理》選修課作為有益的必要補(bǔ)充。

電氣防火課程群改革的具體內(nèi)容

近年來，電氣防火課程群一直在不斷改革。從課程內(nèi)容、實(shí)踐環(huán)節(jié)、教學(xué)方式及手段、考核改革等方面作了大量工作。改革始終圍繞武警學(xué)院人才培養(yǎng)方案進(jìn)行，按照公安部黨委構(gòu)建“大教育”、“大培訓(xùn)”格局的總要求，遵循高等教育基本規(guī)律，突出公安現(xiàn)役教育特色，以改革人才模式為切入點(diǎn)，以優(yōu)化課程體系、深化教學(xué)內(nèi)容改革為重點(diǎn)，著力培養(yǎng)學(xué)員的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，積極構(gòu)建課程教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練、日常練兵有機(jī)結(jié)合的教、學(xué)、練、戰(zhàn)一體化教學(xué)訓(xùn)練體系，更好地滿足公安消防部隊(duì)對人才培養(yǎng)的新要求、新期待。因此，電氣防火課程群的改革目標(biāo)是培養(yǎng)基礎(chǔ)理論扎實(shí)，專業(yè)知識深厚，實(shí)踐能力強(qiáng)，富有創(chuàng)新精神，能在公安消防部隊(duì)從事消防監(jiān)督檢查、建設(shè)工程消防設(shè)計(jì)審核和竣工驗(yàn)收等方面工作的應(yīng)用型高級專門人才。圍繞這一改革目標(biāo)，電氣防火課程群的改革核心是改革教學(xué)內(nèi)容、完善實(shí)踐教學(xué)體系、更新教學(xué)方式及手段、改革考核方式等。

貼近消防實(shí)際，追蹤消防科技前沿，改革教學(xué)內(nèi)容隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，新材料、新工藝不斷出現(xiàn)，不斷有新的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范出臺或更新。教學(xué)內(nèi)容必須要緊跟消防形勢加以調(diào)整。因此，在核心課程《電氣防火及火災(zāi)監(jiān)控》課程中，對電氣絕緣材料等級，依據(jù)最新的規(guī)范《電氣絕緣耐熱等級》進(jìn)行了重新劃分;按2008版《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》，對消防設(shè)備供配電、供配電系統(tǒng)防火等進(jìn)行了教學(xué)內(nèi)容更新;按防爆電氣設(shè)備的系列標(biāo)準(zhǔn)GB3836－2010，及時更新了防爆電氣設(shè)備的選擇;依據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》和《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，及時增加了電氣火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，并且結(jié)合工程實(shí)例講解火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的工程應(yīng)用。在選修課程《建筑消防設(shè)施維護(hù)與管理》、《建筑電氣防火檢測技術(shù)》和《火災(zāi)探測與信息處理》課程中，更是強(qiáng)調(diào)了與消防科技前沿的結(jié)合，根據(jù)最新發(fā)展科技及時更新講義，始終帶給學(xué)員最新的消防前沿知識。課程建設(shè)小組2009年完成的學(xué)院教學(xué)改革項(xiàng)目“《電氣防火及火災(zāi)監(jiān)控》課程教學(xué)內(nèi)容改革與實(shí)踐”獲得了專家組的好評。#p#分頁標(biāo)題#e#

突出能力，強(qiáng)化實(shí)踐，完善實(shí)踐教學(xué)體系在保證學(xué)員專業(yè)素質(zhì)的同時，更加突出能力培養(yǎng)，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，按照武警學(xué)院教、學(xué)、練、戰(zhàn)一體化思想，將實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)、模擬演練和綜合演練貫穿于教學(xué)活動的全過程。因此，核心課程《電氣防火及火災(zāi)監(jiān)控》課程中，開設(shè)了電氣火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)，電氣火災(zāi)隱患檢測實(shí)驗(yàn)、火災(zāi)監(jiān)控實(shí)訓(xùn)等模塊，突出考核學(xué)員的動手能力和創(chuàng)新能力，由課程組設(shè)計(jì)完成的“電氣火災(zāi)隱患模擬實(shí)驗(yàn)臺開發(fā)與應(yīng)用研究”獲學(xué)院教學(xué)成果三等獎。在《消防電氣防控制技術(shù)》課程中，提出了理論與實(shí)踐一體化的教學(xué)模式，搭建了實(shí)訓(xùn)平臺，強(qiáng)調(diào)了學(xué)員動手實(shí)踐能力和解決實(shí)際問題的能力。因此，電氣防火課程群從基礎(chǔ)到專業(yè)，均有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)平臺，強(qiáng)化學(xué)員理論與實(shí)踐的結(jié)合。此外，在畢業(yè)前的綜合演練中，電氣防火消防監(jiān)督檢查和電氣防火審核貫穿于整個專業(yè)綜合演練的全過程，將所學(xué)的理論知識運(yùn)用于消防實(shí)踐環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了教、練、用的完美統(tǒng)一。

側(cè)重創(chuàng)新，“教”“導(dǎo)”結(jié)合，促進(jìn)能力提高課堂教學(xué)應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力、動手能力等綜合能力為出發(fā)點(diǎn)。開展教學(xué)方法改革，實(shí)現(xiàn)教學(xué)方法的“四個轉(zhuǎn)變”［7］。即課堂教學(xué)從傳統(tǒng)灌輸向探索性教學(xué)轉(zhuǎn)變，實(shí)驗(yàn)教學(xué)從驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)向綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變，考試從知識考核向能力考核轉(zhuǎn)變，畢業(yè)設(shè)計(jì)從模擬訓(xùn)練向工程實(shí)踐轉(zhuǎn)變。

探索性教學(xué)的實(shí)現(xiàn)。教學(xué)方法的改革方向應(yīng)把傳統(tǒng)的重演繹按部就班的教學(xué)方法與側(cè)重歸納、分析、滲透、綜合有機(jī)結(jié)合。如在《電氣防火及火災(zāi)監(jiān)控》專業(yè)課程中的應(yīng)用“研討型”教學(xué)。講課重心從“授”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;導(dǎo)”，包括引導(dǎo)、指導(dǎo)、誘導(dǎo)、教導(dǎo)等，使學(xué)生由傳統(tǒng)教學(xué)所形成的被動的思維方式向積極主動的思維方式轉(zhuǎn)變。首先緊扣課程重點(diǎn)內(nèi)容，精心設(shè)計(jì)每一個教學(xué)單元的研討主題。主題的設(shè)計(jì)還要能夠充分調(diào)動學(xué)生的能動性，培養(yǎng)其知識的應(yīng)用能力。提前布置研討主題，給學(xué)生留出查找資料的時間。在課堂上對學(xué)生進(jìn)行分組，設(shè)計(jì)問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析和討論，教師只提供分析的思路，學(xué)生自主完成對問題的分析和解答。最后，教師對于整個過程進(jìn)行講評和總結(jié)，糾正研討過程中的問題。因此，在消防供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、火災(zāi)探測器設(shè)計(jì)和火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動設(shè)計(jì)這幾個研討式教學(xué)環(huán)節(jié)中，針對教學(xué)內(nèi)容所對應(yīng)的消防部隊(duì)業(yè)務(wù)，設(shè)置教案和教學(xué)方法，增加互動式教學(xué)，利用開發(fā)的輔助教學(xué)軟件，調(diào)用相關(guān)CAD圖紙，模擬場景，讓學(xué)員參與審核。此外，在變配電所防火和爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電氣設(shè)備選擇這兩個研討式教學(xué)環(huán)節(jié)中，將研討式教學(xué)與教學(xué)參觀相結(jié)合，選擇變配電所、加油加氣站等場所作為實(shí)踐教學(xué)地點(diǎn)，讓學(xué)生結(jié)合實(shí)際單位做設(shè)計(jì)、做審核、做檢查。

綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)。在《電氣防火及火災(zāi)監(jiān)控》實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，設(shè)置了電氣火災(zāi)模擬、電氣火災(zāi)隱患檢測和火災(zāi)監(jiān)控實(shí)訓(xùn)。學(xué)員不僅能進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，更能設(shè)計(jì)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。如有的同學(xué)對不同型號的插座進(jìn)行過載實(shí)驗(yàn)，得出與電氣線路過載實(shí)驗(yàn)不一樣的結(jié)論;有的同學(xué)在對電氣線路過載進(jìn)行測溫實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對發(fā)煙量進(jìn)行了測定，得出不同過載倍數(shù)的電流發(fā)煙量不同規(guī)律;還有的同學(xué)對人體靜電在不同情況下的帶電量進(jìn)行測量，得出相應(yīng)的規(guī)律;特別是有同學(xué)利用紅外成像儀對電氣線路進(jìn)行實(shí)地火災(zāi)隱患檢測，發(fā)表了學(xué)術(shù)論文。在《消防電氣控制技術(shù)》課程，設(shè)置了綜合實(shí)訓(xùn)平臺，教師只講授基礎(chǔ)理論部分，在“教”的同時，更加注重“導(dǎo)”，引導(dǎo)學(xué)員在實(shí)驗(yàn)室完成對于消防設(shè)施的聯(lián)動控制，這樣既加深了學(xué)員對專業(yè)理論知識的理解，又強(qiáng)化了實(shí)踐能力的培養(yǎng)。并且，通過實(shí)訓(xùn)，變換不同的接線方式，得出不同的控制關(guān)系。

能力考核的實(shí)現(xiàn)。高等教學(xué)要按照知識、能力、素質(zhì)全面發(fā)展的人才培養(yǎng)總體要求，更新課程考核理念，改革課程考核方式。因此，《電氣防火及火災(zāi)監(jiān)控》課程考核改革作為專門的教學(xué)改革項(xiàng)目進(jìn)行了立項(xiàng)研究，在全院作為首批示范考核改革課程。在該門課程的考核環(huán)節(jié)設(shè)置了實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)考核、研討式教學(xué)環(huán)節(jié)考核、課程設(shè)計(jì)考核、平時表現(xiàn)考核及課終考核。在《消防電氣控制技術(shù)》課程考核中，設(shè)置了實(shí)訓(xùn)考核，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。通過過程考核與課終考核、理論考核與實(shí)踐實(shí)訓(xùn)考核的有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)知識考核向能力考核的轉(zhuǎn)變。

工程實(shí)踐的畢業(yè)設(shè)計(jì)。近三年，消防工程專業(yè)的畢業(yè)論文和設(shè)計(jì)進(jìn)行了大改革。強(qiáng)調(diào)學(xué)員的選題必須符合人才培養(yǎng)方案、符合消防部隊(duì)的需求，滿足第一任職需要。再加之電氣防火課程群的設(shè)置深化了課程內(nèi)容，為學(xué)員進(jìn)行工程實(shí)踐的畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了較好的理論基礎(chǔ)。學(xué)員的畢業(yè)設(shè)計(jì)緊密圍繞工程實(shí)踐這一主題進(jìn)行畢業(yè)論文的撰寫，如撰寫建筑消防供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)等論文，本科畢業(yè)論文的水平均有所提高。

篇（10）

中圖分類號：TD525 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）10-0273-01

在電力市場飛速發(fā)展的今天，隨著電力體制改革的進(jìn)一步深入，對電廠的控制水平的定位，自動化水平的要求越來越高。分散控制系統(tǒng)（DCS）已經(jīng)成為 50MW 以上機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)配置；加之企業(yè)為了適應(yīng)現(xiàn)代管理的需要，采用信息技術(shù)、建立 SIS（實(shí)時信息系統(tǒng)）、MIS（生產(chǎn)管理系統(tǒng)）已成為必然趨勢。為了適應(yīng)“廠網(wǎng)分家，競價(jià)上網(wǎng)”這一新的形勢，最大限度的提高機(jī)組的控制水平，發(fā)展 DCS 系統(tǒng)，建立信息共享、管理、決策平臺，已成為必然趨勢。

一、電氣控制對象的特點(diǎn)和要求

電氣控制量與熱工控制量相比在控制要求及運(yùn)行過程中有著很多不同點(diǎn)，電氣的主要特點(diǎn)表現(xiàn)為：

（1）電氣控制系統(tǒng)相對熱機(jī)設(shè)備而言控制信息采集量小、對象少，操作頻率低，但強(qiáng)調(diào)快速性、準(zhǔn)確性；

（2）電氣設(shè)備保護(hù)自動裝置要求可靠性高，動作速度快；同時對抗干擾要求較高。

（3）熱力系統(tǒng)控制處理信息量大，系統(tǒng)復(fù)雜，以過程控制為主；電氣控制系統(tǒng)（ECS）主要以數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和順序控制為主，聯(lián)鎖保護(hù)較多。

因此，機(jī)組的電氣系統(tǒng)納入 DCS 控制，要求控制系統(tǒng)具有很高的可靠性。除了能實(shí)現(xiàn)正常起停和運(yùn)行操作外，尤其要求能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時顯示異常運(yùn)行和事故狀態(tài)下的各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)，并提供相應(yīng)的操作指導(dǎo)和應(yīng)急處理措施，保證電氣系統(tǒng)自動控制在最安全合理的工況下工作。

二、常規(guī) ECS 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)功能和水平

目前，大多數(shù)電廠和 DCS 廠家所實(shí)現(xiàn)的 ECS 控制功能主要局限在以下幾個方面：

（1）監(jiān)視部分 發(fā)電機(jī)―變壓器組系統(tǒng)，勵磁系統(tǒng)，高、低壓廠用電系統(tǒng)及備用電源系統(tǒng)，220V 直流系統(tǒng)和 UPS 電源系統(tǒng)，電氣公用系統(tǒng)，所控電氣設(shè)備開關(guān)、閘刀的狀態(tài)監(jiān)視；中央信號及事故報(bào)警，事故記錄及追憶功能。

（2）控制部分 發(fā)電機(jī)―變壓器組單元電氣一次設(shè)備的控制、聯(lián)鎖，發(fā)電機(jī)程序起停，ASS 的投切；廠用工作電源，高、低壓廠變與高、低壓備變之間的正常切換操作；電氣接地系統(tǒng)管理；220kV 斷路器、隔離開關(guān)的控制。

應(yīng)該說在傳統(tǒng)的 DCS 系統(tǒng)中對電氣量的監(jiān)視、控制非常有限，尤其是對電氣專用智能設(shè)備信息的采集更是少之又少，致使這些設(shè)備各自為政，對運(yùn)行人員來說，無法在操作員站的監(jiān)視器上了解相關(guān)信息。有時不得不采用大量的電流、電壓變送器將部分模擬量采集進(jìn) DCS 系統(tǒng)；或者采用硬接線的方式接入 DCS 系統(tǒng)，使系統(tǒng)復(fù)雜、投資增加和資源浪費(fèi)。

三、功能擴(kuò)展后的 ECS 系統(tǒng)

1.設(shè)計(jì)原則

（1）系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)原則：保護(hù)測控裝置的高可靠性滿足 IEC61000-4 的四級標(biāo)準(zhǔn)，重要設(shè)備和關(guān)鍵環(huán)節(jié)考慮冗余設(shè)計(jì)，如發(fā)變組保護(hù)、通信服務(wù)器等；通訊網(wǎng)絡(luò)采用雙網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)具有自診斷和糾錯功能；

（2）系統(tǒng)的大容量實(shí)時數(shù)據(jù)庫，滿足大容量數(shù)據(jù)采集的要求；

（3）系統(tǒng)的實(shí)時性設(shè)計(jì)原則：通訊網(wǎng)選用高速工業(yè)以太網(wǎng)/高速現(xiàn)場總線，通訊主控單元選用工業(yè)計(jì)算機(jī)和實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)，確保了系統(tǒng)的實(shí)時性；

（4）通信服務(wù)器、通訊網(wǎng)絡(luò)采用冗余方式，每個控制設(shè)備可采用主/備雙通道，故障時自動切換，任何單一故障不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行；

（5）快速的主/備機(jī)故障切換機(jī)制；

（6）嚴(yán)格的同步機(jī)制，確保主/備機(jī)數(shù)據(jù)的一致性。

2.電氣自動化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

廠用電系統(tǒng)現(xiàn)場級（也叫現(xiàn)場應(yīng)用層）設(shè)備采用分散式就地安裝的集保護(hù)、測量、控制、通訊于一體的基于微處理器的微機(jī)綜合智能終端設(shè)備，如發(fā)變組保護(hù)裝置、微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)裝置、微機(jī)備用電源自投裝置、電動機(jī)綜合保護(hù)測控裝置、低壓變壓器保護(hù)測控裝置、廠用分支保護(hù)測控裝置、同期合閘裝置、廠用電快切裝置、小電流接地選線裝置等。用現(xiàn)場總線（或以太網(wǎng)）將這些終端設(shè)備的通信接口連接起來，構(gòu)成電氣監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，通過通信處理機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的分層管理；通信處理機(jī)（也叫通信管理層）進(jìn)而與廠用電監(jiān)控主站相連，最終由廠用電監(jiān)控主站（主控單元）連接至 DCS 系統(tǒng)及電廠MIS 系統(tǒng)、SIS 系統(tǒng)、Internet 網(wǎng)等；同時也可通過通信處理機(jī)直送 DCS 的 DPU 等設(shè)備，以提高測控的可靠性和響應(yīng)速度。

四、電氣監(jiān)控系統(tǒng)（ECS）的控制網(wǎng)絡(luò)及構(gòu)架

電氣監(jiān)控系統(tǒng)（ECS）應(yīng)采用開放、分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，電氣控制網(wǎng)絡(luò)宜采用三層設(shè)備兩層網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分為主控層、通信管理層、現(xiàn)場應(yīng)用層。網(wǎng)絡(luò)具有自診斷功能及網(wǎng)絡(luò)糾錯能力，選用工業(yè)高速網(wǎng)絡(luò)能滿足大容量信息和接點(diǎn)的要求。

1.主控層

主控層網(wǎng)絡(luò)通訊介質(zhì)可采用以太網(wǎng)線，它負(fù)責(zé)主控層各個交換機(jī)之間和來自現(xiàn)場應(yīng)用層的全部數(shù)據(jù)的傳輸和各種訪問請求。其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議應(yīng)符合國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 OSI 模型。具有良好的開放性。主控層網(wǎng)絡(luò)按冗余雙網(wǎng)配置，采用 10M/100Mbps 以太網(wǎng)，通信速率高、容量大，易于與 SIS、DCS及其它系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。主控層分別設(shè)置兩臺服務(wù)器（或交換機(jī)），每臺機(jī)組設(shè)置一臺操作員站，工程師站可根據(jù)機(jī)組情況設(shè)定。交換機(jī)采用采用雙機(jī)冗余配置，交換機(jī)負(fù)責(zé)接受將通信管理機(jī)轉(zhuǎn)換后的信號轉(zhuǎn)換成 TCP/IP 的通信協(xié)議通過 10M/100Mbps 以太網(wǎng)與 DCS 的以太網(wǎng)連接。主控層主要設(shè)備包括交換機(jī)、GPS 對時裝置、路由器（選配）、硬件防火墻（選配）等。

2.通信管理層

通信管理層為通信轉(zhuǎn)換和接口設(shè)備，將現(xiàn)場總線設(shè)備接入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線設(shè)備通訊協(xié)議、通訊介質(zhì)的轉(zhuǎn)換。設(shè)備采用雙機(jī)熱備原則設(shè)置，以提高可靠性?，F(xiàn)場應(yīng)用層保護(hù)測控裝置采用 RS485，RS232 接口或總線。通信管理機(jī)將多個現(xiàn)場管理的保護(hù)測控裝置信號采集后經(jīng)過集線器、通信電纜或光纜、光電轉(zhuǎn)換器等轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)與站控層交換機(jī)通信。通信網(wǎng)絡(luò)通訊速率應(yīng)滿足系統(tǒng)實(shí)時性要求。當(dāng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)某個差錯時，系統(tǒng)應(yīng)自動采取安全措施，如自動要求重發(fā)該數(shù)據(jù)、切除故障設(shè)備或切換至冗余的裝置等。與各類現(xiàn)場設(shè)備通訊可采用屏蔽雙絞線、五類線或光纖等介質(zhì)。通信管理機(jī)負(fù)責(zé)把各個保護(hù)測控裝置的數(shù)據(jù)整理匯總，再將這些信息上送至 ECS 和 DCS。另一方面，接收由 ECS 下達(dá)的命令并轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的保護(hù)測控裝置。

3.現(xiàn)場應(yīng)用層

在 ECS 各裝置的硬件配置上，采用通信模塊化設(shè)計(jì)，可以同時支持多種類型的通信口，包括以太網(wǎng)、串行通信口、可擴(kuò)充的其他現(xiàn)場總線接口等；軟件上，采用規(guī)約庫，支持MODBUS、標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（TCP/IP）等。

總之，功能擴(kuò)展的 ECS 系統(tǒng)首次將微機(jī)保護(hù)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)際應(yīng)用到電廠電氣自動化，實(shí)現(xiàn)了電廠廠用電部分的綜合自動化、實(shí)現(xiàn)了與 DCS 系統(tǒng)的無縫連接。