T68型卧式镗床PLC控制系统设计

1 T68 型卧式镗床型卧式镗床 PLC 控制系统设计控制系统设计 电气工程学院电气工程学院 自动化专业自动化专业 张向前张向前 指导教师 路正午指导教师 路正午 目 录 1 T68 卧式镗床控制原理说明书 1 2 T68 型卧式镗床电气控制主回路 2 3 安装板电气元件平面布置图 3 4 控制面板按钮 行程开关平面布置图 4 5 镗床控制系统 PLC 外部接线图 5 6 镗床控制系统 PLC 梯形图 6 7 触摸屏控制 7 8 电气元件一览表 7 9 参观工厂有感 8 10 实习心得 9 11 附录 A 实习日记 9 2 1 T68 型卧式镗床控制原理说明书型卧式镗床控制原理说明书 1 1 T68 型卧式镗床的用途 T68 型卧式镗床主要用于钻孔 镗孔 铰孔及加工端平面等 1 2 电气控制线路的特点 1 主电机为双速电机 它提供机床的主运动和进给运动的动力 高低速转换 由主轴孔盘变速机 构内的限位开关 S 控制 S 常态时接通低速 被压下时接通高速 由接触器 KM6 及 KM7 实现定子绕组 从三角形接法转接成双星型接法 2 主电机可正反转 点动及反接制动 3 主电机用低速时 可直接启动 但用高速时 则由控制线路先起动到低速 延时后再自动转换 到高速 以减少起动电流 4 在主轴变速或进给变速时主电动机能缓慢转动 使齿轮易于啮合 1 3 控制线路工作原理 1 主轴的点动控制 主轴的正反向点动由按钮 SB3 和 SB4 操纵 按下正向点动按钮 SB3 后 PLC 输出使 KM1 KM6 线 圈得电动作 因此 三相电源经 KM1 主触点 限流电阻 R 和接触器 KM6 的主触点接通电动机 M1 使 电动机在低速下旋转 放开按钮时 KM1 和 KM6 都相继断电释放 电动机断电停止 反向点动与正向 点动相似 由 SB4 操纵 经接触器 KM2 及 KM6 相互配合动作来完成 2 主电机的正反向长动 主电机正反控制由 SB1 和 SB2 操纵 当要求电动机低速运转时 限位开关 XK 为断开状态 按下起 动按钮 SB1 KM1 KM3 KM6 得电动作 主电机就在全电压和三角形接线下 直接起动低速运行 使用高速时 限位开关 XK 闭合 按下 SB1 后 电动机先低速起动 延时 5 秒后 KM6 断开 再经 0 6 秒 KM7 得电动作 KM7 的主触点使电机的绕组连成双星形并重新接入电流 从而使主电动机从低速 再起动到高速 反向起动原理与正向起动相同 但参与控制的按钮为 SB2 接触器为 KM2 KM3 KM6 及 KM7 3 主电机的反接制动控制 当电动机正转时 速度继电器的正转动合触点 Kn 闭合 而正转动断触点 Kn 断开 当按下 SB5 时 KM1 断电释放 切断了主电机电源 延时 0 6 秒后 KM2 闭合和 KM6 得电 使三相电源经过 KM2 主触 点 限流电阻 R 和 KM6 主触点反接给电动机 电动机反接制动 当电动机转速降低到一定速度时 正转 动合触点 Kn 打开 切断 KM2 的通电回路 使 KM2 和 KM6 相继断电释放 及时切断电动机的反接电源 制动结束 反向运行时的制动过程与正向相似 此时参与控制的电器是速度继电器的反转动合触点 Kn 接触器 KM1 KM2 4 主轴或进给变速时主电机的缓转控制 主轴变速时 主轴电动机可获得缓慢转动 以利于齿轮顺利啮合 将 S1 S2 闭合 KM1 KM6 线 圈得电动作 电机得电正向加速 当达到一定速度时 速度继电器 Kn 的动断触点断开 动合触点闭合 延时 0 6 秒后 KM2 闭合 电机开始反接制动 当电机低于某一速度时 Kn 动作 KM2 断开 延时 0 6 3 秒后 KM1 闭合 正向加速 如此反复 实现缓动 进给变速时缓转控制原理与主轴时完全相同 不过用 的是限位开关是 S3 S4 5 主轴箱 工作台或主轴的快速移动 机床的各部件的快速移动由限位开关 S2 S6 和快速电机 M2 驱动 S2 被压动 PLC 输出使 KM4 得 电动作 快速移动电动机 M2 正转 限位开关 S6 被压动 PLC 输出使接触器 KM5 得电动作 快速电动 机 M2 反转 UVW Q FU1 KM1KM2 FU2 KM4KM5 KM3RKM3R KR KM6 KM7 KM8 M21 M22M23 M11 M12M13 M14 M15 M16 M2 M1 图 1 T68 型卧式镗床电气控制主回路 4 UVWN UVW W M FU1 FU2FU3 FU4 FU5 FU6FU7 FU8 111 Q k W A UVW111UVW222AW UVW222UVW888BE UVW434 UVW455 KR R U3 U4 R W3 W4 PLC U2V2W2Y0 U3V3W3M KM1 U2V2W2Y1 U3V3W3M KM2 U3W3Y2 U4W4M KM3 U8V8W8Y3 U9V9W9M KM4 EC LN K1 U5V5W5Y5 U6V6W6M KM6 U5V5W5Y6 U7V7W7M KM7 Y6 U6V6W6M KM8 U8V8W8Y4 U3V3W3M KM5 BE CN K2 NUVWM11M12M13M14M15M16M21M22M23F S B 5 S B 1 S B 2 S B 3 S B 4 S B 5 S 2 S 3 S 4 S S 5 S 6 C O M K n 1 K n 2 主板电气位置接线图 图 2 安装板电气元件平面布置图 5 C O M S B 5 S B 1 S B 2 S B 3 S B 4 S 1 S 2 S 3 S 4 S S 5 S 6 FS5 S6 SB1SB2SB3SB4SB5 SFS4S3S2S1 图 3 控制面板按钮 行程开关平面布置图 X000 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007 X010 X011 X012 X013 X014 X015 COM L SB5 SB1 SB2 SB3 SB4 Kn1 Kn2 S1 S2 S3 S4 S S5 S6 Y000 Y001 Y002 Y003 Y004 Y005 Y006 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KM6 KM7 N W NCOM KR 图 4 镗床控制系统 PLC 外部接线图 6 X000 M1 M8 M8X001 M11M8M8M12 M1 M8X002 M1 M8M13 M2 M2 X011X007M1 Y002 T0 K50 T5 K56 M8 X003 M8M14 Y002 M3 M8X004 M8M15 Y002 M4 T6 K6 T0 M8X000 X006 M8M11 M5 T1 K6 M5 M8X000 M8 M11 M16 T2 K6 M6 X007 X006 X011 Y000 T3 K6 Y001 X005 Y001 T4 K6 Y005 T0 Y006 Y000 Y006 T0 Y005 M2 M8X015 X014 Y003 M8M18 M17 M8X015 X014 Y004 M8M18 M17 M3 Y001 T1 T3 Y000 M4Y000 T2 Y001 X005X012 X010 X005 M2 M1 M2 M8X013 M8M16 图 5 镗床控制系统 PLC 梯形图 7 停 止 反向 快速 正向 快速 高速 低速 反向 长动 正向 长动 反向 点动 正向 点动 返回 电 气 控 制 触 摸 屏 控 制 图 6 触摸屏控制 表 1 电气元件一览表 符号数量名称及用途 M11主电动机 拖动主运动和进给运动用 M21快速移动用电机 Q1空气开关 限流 欠压保护 KM1 KM22主电动机正反转用接触器 KM31限流电阻短路用接触器 KM6 KM73主电动机高低速转换用接触器 KM4 KM52快速电机正反转用接触器 SB51主电动机停止用按钮 Kn1主电动机反转制动用速度继电器 SB1 SB22主电动机正反转用按钮 SB3 SB42主电动机正反转点动按钮 8 S1 S22主轴用变速限位开关 S3 S42进给变速用限位开关 S1接通主电动机高速用限位开关 S5 S62快速电动机正反转用限位开关 R2点动 高速启动 制动用限流电阻 FU1 FU88短路保护熔断器 KR1主电动机过载保护用热继电器 K11控制 PLC 用开关 PLC1可编程控制器 9 参观工厂有感参观工厂有感 9 月 11 日 中秋佳节 在这个欢乐的日子里 我参观了渤海铝业公司和河北省秦皇岛晴纶厂 这 两厂的自动化程度很高 工人很少 往往是一个工人通过控制台操纵多台设备 参观中给我印象较深的 主要有两点 一是在渤铝的参观中 一些先进的关键的设备都是从外国进口的 成本很高 这说明国内的工业 控制水平与世界先进水平还有很大的差距 二是在晴纶厂参观时 该厂总工程师王总对我所讲的该厂的 一套控制系统价值上千万 占当初建厂总投资的十分之一 这说明自动控制系统的成本普遍偏高 他说 希望我们这些大学生将来能献身自动控制研究 降低成本 这样才能实现国家的工业现代化 他说在意 大利年产数万吨的晴纶厂只需 3 个工人操纵 而在我国却需要几百人 差距还相当大 通过参观 我了解了中国工业控制的现状 以及工业控制的发展前景 工程师的希望是对我的鼓 励 作为一名即将毕业的自动化专业的学生 我将尽我所能为早日实现祖国的工业现代化而努力进取 9 10 实习心得实习心得 紧张而充实的生产实习结束了 回头细想 自己在这三周内收获还真不少 首先 经过实习增强了自己的动手能力 促进了理论与实践的结合 大致掌握了 PLC 控制的流程 及在设计过程中应注意的一些地方 熟悉了 PLC 控制常用的一些元器件的性能和用途以及连接方法 懂 得了在 PLC 程序动作和电气器件动作间存在时间延时 应在程序中加入时间继电器 否则容易引起电路 短路 发生危险 在程序设计过程中反接制动没有延时 经过反复思索和请教别人 终于明白了是 PLC 的扫描周期在作怪 而程序的周期性扫描是老师在 PLC 课上重点强调的一个内容 可见知道并不等于会 用 今后应进一步加强理论与实践的结合 其次 在实习中有些同学扎扎实实 实事求是 不言放弃的精神深深影响着我 也让我认识到团 队合作的巨大力量 例如 反接制动那块 正向运转时没有延时 而反向运转制动时有延时 我苦苦思 考也得不到结果 当时就想起这点小毛病 干脆放弃算了 但是我们组员黄涛却坚决的说不行 现在放 弃那调试的时候就有可能发生短路 造成危险 咱们再想想 一定会找到解决的办法 后来 经过请教 终于解决了这个问题 这才有调试时的一次性成功 黄涛同学的认真态度是我学习的榜样 总之 在生 产实习中锻炼了我吃苦耐劳 勤于思考 勇于进取的优良品质 最后 通过参观工厂 我近距离接触了 PLC 控制工厂中的实际应用 通过工厂工程师的介绍 我 了解到中国的机器控制水平还不够先进 一些关键的设备几乎都是国外进口的 而且成本很高 不利于 自动化技术的推广 不利于全面实现工业自动化 作为即将毕业的自动化专业的一名学生 我心里发誓 要为祖国的工业现代化贡献自己的才力 这次生产实习将为自己今后的工作产生积极的影响 11 附录附录 A 实习日记 实习日记 8 月 25 日 星期一 今天 是新学期的第一天 也是为期三周的生产实习的开始 上午 我们开了一个生产实习的会议 由指导老师给我们讲了实习的目的 要求 布置了实习任务 计划安排 并由专门老师详细讲解了 T68 是卧式镗床的工作原理及电气控制线路 强调了在实习中应特别注意的技术性环节 通过阅读发下的实 习资料 我大概了解镗床的性能指标 以及我们要完成的工作 即用 PLC 设计程序 用触发器来控制主 电路的工作 来完成主电动机的正反向启动与点动控制 主电动机的反接制动控制 或进给变速时的主 电动机的缓转控制 以及主轴箱 工作台或主轴的快速移动等操作 下午老师领我们参观了实习地点 演示了一台已经调试成功的镗床控制系统 看着由触摸屏控制的 PLC 再由 PLC 控制接触器的开通 闭 合下的正转 反转 停止 我在问自己 我能不能也漂亮的完成这个控制系统呢 随后 老师给我们发 了工具包和线路板 线路板是去年同学实习用过的 看着上面错综复杂的接线 以及陌生的器件 我感 到了实习的压力 当把接线板上的线都拆下来以后 今天的任务就算完成了 这是新鲜充实的一天 8 月 26 日 星期二 由于硬件部分需要在一个星期内完成 还剩下四天的时间 时间紧 任务重 为此 我为剩下 10 的四天做了一个计划 今天进行元器件的布局 以使器件摆放整齐 美观 更重要的是摆放位置恰当 更好的满足器件的功用 为此 我们组成员没有基于去安装 而是审慎的讨论合理的布局方案 大家 各 自发表自己的意见 然后把优点综合起来 并借鉴其他组的经验 布局出笼了 我们就开始钻眼把器件 安放在板子上 由于我们花了很多时间在布局上 所以 器件的摆放合理 美观 不像有的组 只顾美 观 但忘了器件摆放的合理性 而出现了返工的现象 8 月 27 日 星期三 按计划 今天要接线了 由于晚自习的时间要用来复习考研的课程 所以实习的工作只能挤到白天 来做 我仔细阅读分析了镗床控制的原理图 以及各项功能是如何实现的 经过分析发现 要实现控制 还是比较简单的 象电动机的正反转 反接制动三角形接法使电机高低速转换等 都是我们 PLC 课上重 点讲解的内容 我心里有底了 对完成这次实习任务充满了信心 经过紧张的工作 思考 布局图终于 完成了 还剩两天的时间 心想 两天足够把线接完了 8 月 28 日 星期四 真是想起来容易做起来难啊 本以为布线图都出来了 把线接起来不就是照葫芦画瓢吗 那还不容 易 可实际动起手来 可就找不着北了 继电器 空气开关 限流电阻 熔断器 热继电器等器件虽然 在课本上都介绍了 但没有实际用过 而且器件上的接线电很多 这真有点不知道往哪里下手 瞪着眼 睛干着急 老师也发现了同学们的问题 为此 组织同学集合 为大家介绍了各种器件的工作原理 作 用及怎样接线 听完后 同学们都有一种豁然开朗的感觉 怪不得古人一直倡导读万卷书 行千里路呢 理论与实际相结合才行啊 今后自己在学习和工作中要注意这一点 有了老师的指导 同学们的进度明 显加快了 我们组也热火朝天的干着 时间在不知不觉中过去了 8 月 29 日 星期五 今天是接线的最后一天 我们的任务还很重 为此我提前一小时去了实习地点 加班来做 看似简单 的接线工作做起来并不是那么简单 剪线 剥线 把线弯好 最后连上 还要把走线槽安上去 再有一 小时接线就要完了 可这时下课的时间到了 只好心不甘情愿的收拾工具 紧张充实的第一周实习结束 了 9 月 1 日 星期一 本周的任务是 PLC 程序的设计及触摸屏控制设计 本以为由于对镗床的电气原理图有了深入了解 编软件程序是比较容易的事 照搬原图就行了 可在实际的编写的过程中发现 事情并不是那么简单 电气图中的线能够交叉 但程序 梯形图中的线不能交叉 而且由于程序模拟器件的开通关闭非常迅速 几乎没有延时 而电气元件的闭合却有动作时间 为了避免出现短路现象 也需要在程序中的低速转换 和反接制动上加时间继电器完成延时 经过一天的紧张工作 终于熟悉了 PLC 程序的编辑软件 而且梯 形图的大概状况也有了眉目 就等明天继续完善 然后上机测试了 11 9 月 2 日 星期二 上午 经过对程序的反复的仔细检查 并借鉴了其他组的长处 对程序进行完善 终于完成了 紧接 着就要上机调试了 看着自己的程序输入了电脑 连接上了 PLC 电源 那时的心情是那样奇妙 紧张充 满期待 害怕却又热烈的期待着结果 不管是成功还是失败 就像等在产房外面的丈夫 关心着孩儿是 男是女 是否健康 点动 常动没有问题 可是缓动和反接制动出现了问题 把程序拿回来重新检查 原来是编号输错了 怪不得缓动不起作用呢 自己太粗心大意了 剩下的就是反转时反接制动有延时 但是正转时制动却没有延时 这两个功能是一样的 程序应式对称的 这可就奇怪了 问其他组 有的 也有这样的毛病 反复思考也不得其所以然 只好去问老师 老师好像对这个问题也不太清楚是怎么回 事 没办法 只好先把这个问题放下来 来编辑触摸屏的程序 9 月 3 日 星期三 把昨天的问题放下 投入到触摸屏的编辑上来 首先是熟悉 easybuider 的界面及各个图标的作用 经 过老师的讲解和自己的摸索对我们需要用到的几个常用的功能有了一定的了解 为了将人机界面设计的 美观 实用 友好 几个方案在脑中闪现 经过一个一个的试验 终于选定了一个朴素 大方的方案 它和一般机器的触摸屏差不多 比较朴实 大方 不像有的组那样设计的象是艺术品 或是招贴画 有 的甚至把按钮设计成了卡通形象 感觉不是工人用的 倒象是给小孩玩的游戏机界面 看着自己的作品 心情是那样的激动 盼望着明天的调试顺利通过 9 月 4 日 星期四 今天是程序调试的最后一天 经过最后的检查 我们又将程序输入电脑 在老师的指导下进行调试 打开触摸屏 一个功能一个功能的测试 通过 除了制动设有延时那个功能 没办法 只好留着这个额 问题了 凭我自己的能力是解决不了的 最后 按老师的要求触摸屏上增加了电气控制和触摸屏控制的 选择开关 程序的编译工作就在一点点的遗憾中完成了 9 月 5 日 星期五 我们又回到接线的地方 来继续做我们未完成的工作 经过一个小时的努力 接线终于告一段落 然后是线路的检查工作 由于别的组已经基本上做完了 我们心里有点急 我们只是草草的用万用表简 单测试了器件能否顺利接通 有没有虚接的地方 经过检查发现停止的按钮坏了 换了之后 一切 OK 今天的工作上午就完成了 下午不用去了 终于有属于自己的半天了 心里面很高兴 期盼着下星期的 正式调试 9 月 8 日 星期一 今天要进行正式的调试了 我们组排到了第六组 时间很充裕 感觉自己的作品很完美 就很轻松 的在那里坐着和同学聊天 一个小时过去了 第一组没调完 两个小时过去了 还是没调完 我有点儿 12 坐不住了 跑到调试厂里看看出了什么问题 我们的作品中是不是也有同样的毛病 第一组的程序是调 试通过的呀 那可能是硬件出了问题 在老师的指导下 他们一步步排除了故障 等到完全调试成功 已经是下午三点多了 主要毛病是延时那里做的不好 为此我检查了自己的程序 又为高低速转换那块 增加了两个时间继电器 等到下班了 第二组也没调试完 9 月 9 日 星期二 经过昨天晚上的深入思考和 PLC 编程高手的指导 我终于找到了反接制动时没有延时的原因 PLC 程序执行时是按顺序一周周扫描的 前面的程序对后面的程序产生了影响 为此在程序中增加了一对互 锁装置 理论上的问题解决了 就等着实践的检验了 接下来的几组进行的比较快 虽然存在一些问题 但很快解决了 下午三点时马上就要轮到我们组上机调试了我们对 PLC 的供电进行了改进 直接由火线 供电 而不是经过空气开关 以免对空气开关产生影响 检验我们的时刻到来了 四点 我们开始接电 动机的线 接电源线 接速度继电器 接线完成后 在老师的指导下测量了几个关键部件的电压 正常 好 接通电源 合上开关 正式调试 点动没问题 长动没问题 反接制动正常 我悬着的心放下了一 些 这可是我们最有可能的出毛病的地方啊 接着是高低速转换 动作要求有 5 秒的延时 在那 5 秒的 等待中 心在怦怦的跳 周围的一切仿佛都安静下来了 包括那旋转的电动机 心里默默的数着 1 2 3 4 5 接触器动作了 成功了 心里真是太高兴了 没想到我们的调试这么顺利 看着表 4 30 太快了 比预计的快多了 这标志着我们的实习基本上圆满完成了 为此 我们调试完的几组晚 上到学校外面大吃了一顿 以示庆贺 9 月 10 日 星期三 由于我们组的调试已经完成了 剩下的工作就是写实习报告了 电气布局图 接线图 PLC 梯 形图等一样样完成了 期待着明天去工厂实习 说实话 真希望是今天去工厂参观 因为明天是中秋节 听今天回来的人说参观很有意思 就是太累 尤其是中午他们顶着烈日走了一个多小时才走到晴纶厂 听老师说我们明天中午会坐车去晴纶厂 心里又感到有些庆幸 幸亏今天没去 否则没得车坐 真是世 事难得两全其美 尽如人意啊 9 月 11 日 星期四 今天是中秋节 我对自己说了一句话 中秋节快乐 呵呵 自己给自己一个祝福 今天天气还 不错 我们首先参观了渤海铝业公司 首先由工程师们为我们介绍了该厂的概况 一些生产的流程和技 术特点 以及用到的生产设备 然后就在工程师的带领下去车间参观 我们基本上是按生产流程参观的 看着铝锭经过一步步地加工变成型材和薄薄的铝箔 我在心里暗暗惊叹人类的聪明才智 中午 我们在 渤铝中渡过了快乐的中秋节 经过短暂的午休 我们驱车去了晴纶厂 在该厂总工程师王总的带领下 参观了该厂 在谈到一套关键的控制设备时 王总说 该设备仅仅是几个控制柜和几个软件 就花了他 们 1000 万 占该厂全部投资的 10 同时又谈到意大利的晴纶生产线几乎实现了全部自动化 偌大一个 车间只需 3 个工人 而这需要 1 亿元的投资 这个项目在中国还办不到 希望我们这些控制专业的学生 13 能够发挥自己的聪明才智 降低控制系统的成本 为祖国的工业自动化做出应有的贡献 这对我是一个 激励 通过参观 我看到了自动控制专业的一些应用 对自己以后的工作有了一个大致的了解 9 月 12 日 星期五 今天是实习的最后一天 紧张而又充实的实习就要过去了 在这三周里 理论和实践进行了结 合 增加了我们动手的能力 收获颇丰 下午老师给我们开了一个总结会 总结了这三周实习的经验教 训 并听取了同学们的意见 以便更好的为明年的同学做准备 最后 在热烈的掌声中 实习正式结束 了 在这次是西中 我收获很多 感谢这次生产实习 感谢这次实习中的指导老师和给予帮助的同学们 谢谢 14 设计并调试准谐振设计并调试准谐振 BuckBuck 电路实习报告电路实习报告 电气工程学院电气工程学院 应用电子专业应用电子专业 王健王健 指导教师 赵清林指导教师 赵清林 李艳李艳 在大四学年的刚一开始 我们就进行了为期 4 周的生产实习 通过这四周时间的学习与实践 使我 对于以前所学的理论知识有了更加深刻的掌握 并使我认识到动手能力对于一名工科学生来说是十分重 要的 通过自己动手能够发现许多在理论学习中忽视的问题 而且还能强化对一些基础知识的掌握 所 以我认为这次实习是十分重要 而且必要的 这次实习的目的是让我们学习 体会控制电路和几个具体主电路从设计到制作的过程 再通过调试 掌握工程设计的全过程 使我们能在具体电路设计中了解各种器件 线路的工作原理及工作要求等方面 的知识 让我们从一个整体的角度把握各种器件之间是如何共同工作的 并要求我们能够分析和解决电 路出现的一些简单问题 做到 理论联系实际 这次实习是我们将来能够成为高素质人才的必经之路 我们小组的实习任务是设计并调试准谐振 Buck 电路 一 主电路简介 图 1 准谐振 BUCK 变换器 1 Jump1 和 Jump2 是功能接插件 对于 Jump1 来说 如果将 1 和 2 短接 则是把 Cr1 连入电路中 如果将 2 和 3 短接 则是把 Cr2 连入电路 我们可以根据工作频率选择合适的电容和电感构成谐振 环节 2 R1 和 R2 是测量电阻 R1 用来测量开关管的电流 R2 用来测量谐振电流 3 图中画圈的各点是测试点 分别是 4 Driver 是接插件 用来接入驱动信号 5 Lf 和 Cf 构成输出滤波环节 6 Rf 用来测量输出端电压 Rl 是代表负载电阻 1 Buck 电路工作过程分析 变换器的整个过程可以分为动态阶段和稳态阶段 设初始状态为零 即 电容的电压为零 电感 的电流为零 开关以一定占空比周期工作 对于工作在硬开关状态下的 PWM 变换器 在进一步提高其运行频率的同时 通常会引起一些类似 的限制 如开关损耗随开关频率成正比上升 过高的 dv dt di dt 将产生严重的电磁干扰等 为了克服硬 开关所带来的局限性 本电路中加入了准谐振环节 因为电路工作在谐振的时间只占一个开关周期的 15 一部分 故称为准谐振 准谐振变换器通过谐振使开关器件上的电流或电压按准正弦规律变化 从而 创造出零电流 零电压开关条件 极大减小了变换器的开关损耗和开关噪声 在零电压准谐振开关中 谐振电容总是与开关器件相并联 谐振过程开始于功率开关管的断开 其两端电压从零开始按正弦规律谐振变化 在半个周期后 当电容电压谐振到零时 开关管可在零电 压下完成再次导通 考虑到输出滤波电感足够大 放在一个谐振周期中 输出滤波电感 电容及负载可用一个恒流源 Io 等效代替 初始状态时开关管 VT 处于导通状态 全部输出电流从 VT 上流过 二极管 VD1 由于反偏处于截止 状态 电路的一个谐振开关周期由开关管的关断开始 VT 关断后 输出电流流过谐振电容 Cr 时对谐振 电容 Cr 充电 电容两端的电压线性增加 当电容电压上升到输入电压 Vi 时 二极管 VD1 导通 此后 电感与电容开始谐振 当谐振电容的电压谐振到零时 MOSFET 的内部寄生二极管导通 谐振电容 Cr 的 电压被箝位到零值 输入电压直接作用到谐振电感上 从而使电感电流线性上升 当电感电流上升到 等于输出电流 Io 时 谐振开关器件可在零电压条件下完成再次导通 2 主要参量关系和典型工作波形 Buck 电路作为主电路 我们有必要分析电路稳态工作时候电路中各点波形的形状和特点 并进一 步得出主要参量与电路参数之间的关系 要得出这种关系 我们必须先做一些假设 1 电路中所有器件均是理想的 即 开关器件 二极管具有理想特性 其上没有功率损失 电感 电容也是理想的 电感工作于线形区 无寄生电阻并且不存在饱和问题 电容等效的串联电阻为零 并联电阻为无穷大 2 电容的容量足够大 输出电压的文波分量小到于输出的直流电压相比可以忽略不记的程度 这 意味着在一周期内电容电压基本保持不变 本电路的参数要求为 输入电压 VIN 48v 占空比 d 为 0 1 0 95 可调 输出文波系数 5 20 频率 f 30K 赫兹 计算主回路临界电感 LC1 LC2 利用公式可知 LC 2f D1 RL 当占空比 D 0 1 时 计算出来的临界电感是最安全的 LC 30uh 6 2 1 0 1 2 30 10 取电感 LC1 LC2 30uh 又根据 要求 5 20 得 2 8LCf D1 C 16uh f4RL 3 4 2 30 10 20 5 对于主电路来讲 主回路滤波电感只要大于 30uh 滤波电容大于 16uh 3 Buck 变换器的典型工作波形 VQ IL VO t tontoff t t 图 2 Buck 电路典型波形 二 控制电路 此次实验采用 PWM 波控制 用的是 UC3525 和 IR2110 两芯片的组合 图 2 控制电路 16 说明 1 调节电位器 RG1 可以改变驱动信号的频率 2 调节电位器 R2 可以改变占空比 3 改变 3525 引脚 5 和 7 之间跨接电阻的大小可以改变死区时间 三 实验所需仪器设备 直流稳压电源 示波器 万用表 电烙铁 钳子 螺丝刀 数字电桥 四 实验方法及步骤 1 用相应的器件 按控制电路的接线图 在面包板上插接出控制电路 2 将控制电路加上 15V 直流稳压电源 用示波器观察 IR2110 的输出 通过调节 UC3525 的 6 脚所接的 电位器 使开关频率为 20KH 调节 UC3525 的 2 脚所接的电位器得到一定的占空比 3 调好控制电路后 关闭控制电源 然后将控制电路的输出驱动信号与相应的主电路的功率开关管相接 4 将示波器的探头夹到相应的观测点 主电路上电 电压逐步提高至给定值 进行调试 5 检测 Ugs Ucr Is Ilr Uvd 的波形 并记录 6 改变占空比观察各点波形的变化 改变负载观察各点波形的变化 五 Protel99 应用软件 1 软件学习 2 电路原理图的编辑与绘制 3 生成 PCB 图进行模拟仿真 经过四周的生产实习 使我们深深体会到自身 动手能力 的不足 以及在把理论知识与实际问题 相结合时出现的欠缺 这使我更清楚的认识到要成为一名合格的高素质人才还有很大差距 在今后的学 习中我还要继续努力 最后深深的感谢在这次生产实习中 为我们提供耐心 细致辅导的几位老师 附 主电路所需元器件清单 元器件清单 序号名称电路标号参数或型号备注 1MOSFETVTIRF64018A 200v 2二极管VDMUR81008A 200v 3电感Lr1150uH O36 磁环 4电感Lr280uH O36 磁环 5电感Lf2mH O42 磁罐 6电容Cr10 1uf 400v 7电容Cr20 22uf 8电容Co1000uf 100v 17 9电容Cf1000uf 100v 10电阻R10 5 4w 11电阻R20 5 4w 12电阻Rf200 5w 13电阻Rs10k 集成多路巡回控制器电路分析及制作集成多路巡回控制器电路分析及制作 电气工程学院电气工程学院 工业自动化仪表专业工业自动化仪表专业 林建就林建就 指导教师 张淑清指导教师 张淑清 该电路的最简单的应用即为控制一串并联的小灯使其一次发亮 该电路大致可分为电源部分 巡回 时间控制电路部分 多路输出部分 驱动放大部分和输出部分 下面分别介绍各个部分的简单构成及其 功能 一 电源部分 电源部分由变压器部分 全桥整流电路以及稳压块组成 220v 交流电经变压器后为 7 5v 交流电 然 后经全桥整流电路后成为直流电 稳压管 KIA7812P61 将电压稳定在 0 5v 二 巡回时间控制电路 巡回时间控制电路由 555 定时器完成 并通过调整电位器调节巡回时间 555 定时器的工作原理及各 部分引脚功能如图 1 所示 Vcc 8v 阀值6 控制5 触发2 放电7 5k 4复位 MR R S Q Q 输 出 端 3输出 5k 5k 图 1 555 定时器的工作原理图 三 多路输出 多路输出功能主要由 4017 集成块完成 整个 4017 集成块可以输出 10 路 当 10 路都接满后 15 脚 对应接地 如果只接前几路 只需把所有的最后一路的下一路从管脚处跟 15 脚连接起来即可 4017 是由 10 个译码器输出的 5 段约翰逊计数器组成 每个译码器输出通常处于低电平 在时钟脉冲由低到高的转 换过程中依次进入高电平 每个输出在高电平维持 10 个时钟周期中的一个周期 输出 10 个低电平后进 位输出 由低变高 并均与时钟允许端口连成 10 级 其输出波形如下 18 四 驱动放大电路 驱动放大电路由 c9013H 完成 其参数为 0 5 20 0 6 cm CEO CDM IA VV Pw 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 图 2 输出波形图 五 多路输出部分 由 9013 TLC336A MOROCCO 完成 六 另外的辅助部分 1 电容滤波部分 大电容虑除低频波 小电容虑除高频波 2 电阻保护 电阻保护选用双 7 5v 电源 7812 稳压块 原因是从 4017 输出电压过高 三极管和 12电阻发热 容易烧断 其解决方法是将 7812 稳压块换成 7805 把发射极电阻加大到 16k 控制极电阻加大 到 200 七 电路分析原理图如下 变压器 555 1 2 3 4 5 6 7 8 4 0 1 7 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 1 2 全桥整流电路 555定时器 多路输出 7812 316 220v 2200uF 1k 1k 1k 1k 1k 10 47k 10uF 0 01 316 316 316 19 图 3 整体电路结构图 由电路图中我们可看到 220v 的交流电经变压器降压为 7 5v 交流电 再经电桥全波整流 经电容 滤波 经 7812 稳压后 输出为稳压直流电压 1000 F 的电容起到滤波和储能的作用 后边的控制电 路中的 Vcc 接的都是这里的 5v 电压 接地的也是这里的地 555 的 4 脚和 8 脚接的都是高电平 Vcc 2 脚经过一个电容再接地 1 脚和 5 脚直接接地 6 脚和 7 脚间接一个可调节的电容 通过调节电容的大小就可调节 3 脚输出的脉冲信号的频率 7 脚接一个电 阻再接到高电平上 3 脚直接与 4017 的 14 脚接在一起 4017 的 14 脚接收来自 555 的 3 脚传过来的时钟脉冲信号 每一个脉冲下降沿到来时 输出就移 到下一位 循环反复 16 脚接的是高电平 Vcc 15 脚和 10 脚接在一起 13 脚和 8 脚接地 1 脚到 7 脚 还有 9 脚 11 脚 12 脚都分别接三极管 9013 的基极输入 三极管的基极得到 4017 输出脚 1v 的电平脉冲后 立即导通 可控硅 336 是双向控硅 当控制 级电压达到 0 7v 时它就导通 并输出稳定的电压和电流 从可控硅输出的电压就能够直接驱动 LED3 这就是整个电路的基本原理 这个电路设计简单 实用性强 适用于做循环彩灯以及多路循环控制器 其循环快慢取决于 555 的 7 脚的电阻和 6 脚的电容大小 可靠性取决于 4017 各输出脚的电平和 10 个三极管 9013 的性能 即 偏置电阻的大小和其放大能力 三极管的放大也能直接驱动 但没有可控硅 336 就会不稳定 其次便 是 LED 的选择一般它的驱动电压就是 1v 就可以了 八 电路的调试和测量 电路的焊接工作完成后 为保证其正常工作 对电路进行调试 以排除各种故障 具体步骤如下 1 通电之前 首先检查各元件是否焊接正确 特别要留意各管脚的位置 电解电容和二极管的 正负极以及三极管各管脚即 b c e 的位置是否正确 另外 也检查 555 定时器及 7812 4017 等集成块各管脚的位置 以防通电后由于焊接误差 烧坏元件 2 检查控制电路无误后 经其接至演示电路 接线时注意二极管的正负极 3 上述所有工作准备好以后 将电源接至电路的输入部分 并利用万用表测量各点的电压 观 察二极管的管压变化 从而判断电路的正确性 4 如果小灯泡并未按照预定的规律变化 可将电源切断 待各元件放电完毕后 检查电路 检查要点 1 各个部件有无虚焊 短路 2 源线有无破坏部分 3 各元件是否完好 调试成功后 可以观察到小灯泡依次发亮 循环往复 通过调节电位器 可以改变其循环周期 20 发电厂主系统与变电站生产实习报告发电厂主系统与变电站生产实习报告 电气工程学院电气工程学院 电力系统及其自动化专业电力系统及其自动化专业 徐立珠徐立珠 指导教师 吴杰指导教师 吴杰 在这次生产实习工程中 我对玉皇庙变电站和同和热电厂进行了参观学习 使我受益匪浅 理论往往是概括性的 抽象的 在经过一段时间的理论学习后 我原以为对理论的理解已经达到了 一定的深度 但是当我置身于现场中时 在对实物的辨识上还是遇到了很大的困难 这使我体会到了理 论与实际的距离 也让我真正认识到了自身的不足 此外 这次生产实习使我对发电厂和变电站的情况 有了全新的认识 计算机的广泛应用 组态软件的应用 端子牌图和梯形图的大量应用 还有各种先进 的微机保护装置的投入使我认识到了现代科学技术在其中的重要的地位 也让我深刻的体会到了自身知 识的贫乏和片面 这次生产实习让我们将理论知识和实际相结合 将抽象的理论具体化 虽然遇到了许多突出问题 但是在值班人员和实习老师的讲解下 实际中的设备和接线方式也与理论一一对应起来 使我们获得了 许多常识性的知识 也使得理论给我们留下了深刻的印象 除此以外 这次生产实习也让我们的学习态 度发生了很大变化 以前学习的粗糙和肤浅使得我们在生产实习过程中遇到了很多困难 学习的单一和 片面让我们在理解和认识实际设备时不知所措 这些困难让我知道了学习要细致 要深入 要从本质上 去把握 而且学习不要有局限 应对专业的多个方面进行学习 要广泛 不求甚解的学习态度要摒弃 我们现在所获得的知识还是很少 尤其是现实中的知识 我们应该认识到自身现有实践经验的贫乏 不 断地学习才是我们应有的学习态度 正所谓 学海无涯 一 变电站部分 生产实习中 我去的是玉皇庙变电站 下面对它进行简单介绍 一 变电站概况 玉皇庙变电站位于秦皇岛市经济技术开发区 占地 7 5 亩 2003 年 1 月 21 日建成投运 主要负担开 发区工业生产及市政供电任务 为 110kV 综合自动化三遥变电站 三遥指遥控 遥信 遥感 1 人员概况 现为无人值班有人值守三遥变电站 值守人员 2 名 均为主值班员 倒班方式为 1 1 21 2 设备概况 现有主变容量 40000kVA 有 110kV 主变压器 2 台 单机容量均为 20000kVA 110KGZS 组合电器 2 台 10kV 开关 26 台 运行状态良好 3 主接线方式 110kV 单元界限 10kV 为单母线分段 4 供电范围 本站现有 110kV 线路 2 条 其中徐玉线与徐庄站联网 戴玉线与戴河站联网 带本站负荷 10kV 出 线 6 条 主要负担开发区工业生产及市政供电任务 年平均负荷 7kW 最大负荷 8kW 二 变电站设备简介 玉皇庙变电站为综合自动化变电站 全站设备除主变压器外 其他均为室内设备 1 玉皇庙变电站主变压器为无载调压变压器 冷却方式为油浸风冷 10kV 电容器 2 组 单台容量 334kvar 每组容量 4008kvar 采用双星形接线方式 2 110kV 系统断路器选用 SF6断路器 为液压操作机构 10kV 系统断路器选用真空断路器 为弹簧 操作机构 3 电抗器选用干式电抗器 三 玉皇庙 110kV 变电站一次接线图 4 戴玉线 徐玉线预留 2 3 预留1 6回出线4回出线8回出线 12回出线7回出线 3主变 2主变 1主变 四 各电压等级进出线回数及其在电网中的受送关系 1 110kV 进线两回 由 220kV 徐庄变电站出 110kV 徐玉线之本站 由 220kV 戴河变电站出 110kV 戴玉线至本站 均为 线路 变压器组单元接线 2 10kV 进线 16 回 按单母线四分段接线 每台主变压器带 12 路出线 近期上 II III IV 段母线 22 预留 I 段母线 五 调度范围的划分 1 此站 110kV 10kV 电气设备均属秦皇岛地区调度管辖 一切与之配置的继电保护 自动装置投入 与退出均按照区调命令执行 2 此站 10kV 站用变压器及 380V 电气设备的运行方式由现场人员自行掌握 3 电容器的投入与退出归集控站掌握 六 设备的运行和操作注意事项 1 单人值守变电站设备运行监视和维护应按照规定严格执行 值守人员在岗期间不准单人进行倒闸操 作 不得单独从事任何电气设备上的检修工作 2 设备巡视发现严重缺陷时 应按缺陷的程度划分进行处理 3 正常情况下 站内所有运行或备用上的开关 就遥手把 必须置于 遥控位置 由集控站进行 遥控 操作 4 设备停电操作时 由现场操作员将需要停电的设备间隔 就遥手把 切至 就地 位置 按调度命令进 行就地操作 5 设备检修过程中 集控站需作 遥控 传动实验时 应通知现场操作人员将 就遥手把 切至 遥控 位 置 试验后立即恢复 6 事故处理时 现场操作人员应把 就遥手把 切至 就地 位置 按调度命令进行操作 处理完毕切至 遥控 位置 7 停用 PT 时 要考虑对二次回路所带的保护 自动装置及表计的影响 8 倒闸操作必须有两人进行 要认真执行操作 六把关 十不操作 十不准 的规定 除事故处理外 均应填写操作票 操作票应适用公司统一的操作术语 9 倒闸操作应使用合格的安全用具 10 所内电压器低压侧不许合环运行 七 继电保护 自动装置及直流系统得有关规定 1 继电保护的投入与退出均应按调度命令执行 2 值班人员调整直流操作母线电压时 不应超过额定电压的 5 3 保护跳闸压板及出口压板投入前 均需用高阻万用表测试压板端无电压后方可投入运行 4 新投或保护定值变更后应与区调核对无误后方可投入 5 对于集成电路保护和微机保护在寻找直流接地时 应向区调申请 退出全部保护后方可拉开装置直 流 6 对于继承电路保护和微机保护在装置直流消失后 现场值班人员应向区调申请 退出全部保护后 允许给全部装置重上电一次 装置如恢复正常 则投入全部保护 如仍未恢复正常 则报告生产调度 由生产调度通知保护班处理 八 站用电系统 本站设两台站用变压器 每台容量 250kVA 分别介于 10kV II 段母线及 10kV III 段母线 站用变压 23 器低压侧位单母线分段 动力与照明共用一个系统 为保证安全运行在 380V 侧分段开关设置了备用电源 自投装置 九 对运行人员的要求 1 应熟悉本站的防误装置的结构和工作原理 掌握装置的使用方法 注意事项和一般异常情况处理 2 做好防误闭锁装置的巡视 检查工作 每月由队长负责组织一次全面检查并做好记录 发现问题及 时处理 上报 3 防误装置应与新设备同时投入运行 运行人员严格做好验收工作 4 室外机械挂锁应定期 根据室内 室外和天气情况而定 进行检查 锁具不应有进水 锈蚀的情况 不允许发生因锁具锈蚀等原因而进行的解锁操作 5 电脑钥匙要及时充电 保持电力充足 不允许因电力不足而进行的解锁操作 6 确因故障处理或检修等工作需要 而使用解锁工具时 应由运行人员执行 不得将解锁钥匙交给检 修人员 二 发电厂部分 同和热电厂属于凝气式电厂 共有 2 个汽机 3 个锅炉 为热电联产 其中一抽供热 二抽供电 它 由输煤 化学水 除尘 锅炉 汽机 主控六个部分组成 共有员工 231 人 发电厂容量 24000kW 单 机容量为 12MW 一 输煤部分 输煤部分原理图如下所示 犁煤机 三角漏斗 除尘器除尘器除尘器 圆振动筛 原煤斗原煤斗原煤斗 振动给煤机石灰石给料机 盘式除铁器 带式除铁器 碎煤机 除尘器 除尘器 1 原理及煤的要求 同和热电厂所用煤为次煤 锅炉要求煤的颗粒直径在 8mm 以下 通常 5mm 以下占 80 8mm 占 10 为了满足所需煤的要求 在输煤环节 通过振动给煤机将煤输送到圆振动筛上 在此过程中 在煤 24 中加入石灰石 以便在锅炉中燃烧时除去 SO2 并经过盘式除铁器 除去煤中的铁磁物质 当煤到达圆振 动筛后 一些较小的煤颗粒通过圆振动筛后经碎煤机粉碎达到直径在 8mm 以下的要求 之后将其送到三 通漏斗 经过传动带和犁煤机将其放到原煤斗后送出 二 化学水部分 汽水系统所需水要求硬度不超过 0 15mg 且不能腐蚀管内壁 不能在管内结垢 通常蒸汽温度为 450 压力为 50MPa 三 除尘部分 1 原理 经锅炉燃烧后的煤的烟雾粒子经电场被吸附在极板上 然后经敲打落入灰仓 利用压力差将灰仓中 的灰输出达到除尘目的 2 除尘设备 同和热电厂所使用的是静电除尘器 除尘率高达 99 从而减小了对空气的污染 达到了环保的目 的 四 锅炉部分 锅炉部分原理图如下所示 汽包 水在汽包中保持一半 过热器进口集箱 饱和蒸汽 含水 减温箱 过热器出口集箱 汽轮机 自给水 给水电动门水位调节 旁路 备用 混合给水箱 省煤器出口 集箱 省煤器进口 集箱 连排 扩容器 紧急 放水 排汽包水 中杂质 生火排气 25 1 汽水系统原理 汽