《机电控制系统》要点整理

《机电控制系统》要点整理第1章机电控制系统与机电控制技术概论＞机电控制系统的构成：控制部分、执行部分、检测部分、机械部分；＞岸边集装箱起重机主要由金属结构、四大机构（起升机构、小车行走机构、大车行走机构、俯仰机构）、吊具、机房、司机室等组成；＞桥吊电气控制系统的五个子系统：控制系统、管理系统、辅助系统、供电系统、驱动系统。第2章电力电子器件＞电子开关的分类：半控型/全控型、电流控制/电压控制；♦不可控器件：电力二极管；电流半控双极型器件：晶闸管（SCR）；电流全控双极型器件：电力晶体管，即三极管（GTR/BJT）；♦电压全控单极型器件：功率场效应晶体管（PowerMOSFET）；电压全控复合型器件：绝缘栅晶体管IGBT（输入级MOSFET+输出级GTR）；GTR（BJT）的特点：双极型，电流驱动，通流能力很强，开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂。MOSFET的优点：单极型，电压驱动，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单♦电压全控混合型器件：智能功率模块IPM；＞通用变频器对电力电子开关器件的基本要求：在截止状态时能承受高电压（高阻断电压）；♦在导通状态时，具有大电流和很低的压降；♦在开关转换时，具有短的开、关时间（高开关频率）能承受高的电流变化率di/dt和电压变化率dv/dt；♦具有截止、导通全控功能。第3章通用变频器原理及功能＞变频器不能用以驱动直流电动机；＞变频器的主电路：变流器（即整流器），平波回路，逆变器；＞180°导电型逆变器；120°导电型逆变器；＞变频的同时还需改变电压的大小，以免造成过电流；＞逆变器的输出不是正弦波，是SPWM，其幅值不变、宽度变化、周期变化；＞逆变电路上的快速恢复二极管作用：（1）反向保护作用，防止反电势和反电压损坏功率电子开关；（2）为逆变器再生制动时提供整流通道。＞电压正弦波脉宽调制法的工作原理：改变参考信号Ur幅值，脉宽随之改变，逆变器输出电压大小改变；改变Ur频率，输出电压频率随之改变。＞变频器调速系统：♦V/f控制方式：基频及以下变频调速，当频率fs从额定值向下调节时，必须同时降低Es，保证恒磁通（恒转矩控制）；基频以上只能保持电压不变，磁通随着频率fs的升高而反比例下降，恒压弱磁升速（恒功率控制）。ES=4.44fsNsKs气保证中m=ConstE/f=cO=C，但在fs较小时，Es也较小，定子阻抗压降比重增大：不能忽略，采取的补偿措施称为转矩提升；转矩提升欠补偿，磁通量下降，低频时电动机会有堵转现象（电压过小，磁通量过小，转矩过小）；过补偿，磁通量上升，电动机有过电流的危险（电压过大，电流过大）。♦矢量控制：解决V/f控制方式动态特性差的缺点。有速度反馈：旋转编码器；无速度反馈：转速推算器；＞变频器主电路输入端子连接时不必考虑相序，因为输出电源的相序受控于输入控制信号，与三相输入电源的相序无关；＞变频器的频率给定方式：面板给定、外接模拟量给定、外接数字量给定（直接选择型&二进制编码选择型）、外接脉冲给定、通信给定；＞变频器的升速方式：直线形、S形、半S形；＞对拖动系统来说，升速时间长一点可以减小起动电流，减少机械冲击，但过长又浪费时间；＞变频器的降速时间过短，可能造成过电流、过电压（在直流母线上产生泵生电压）；＞变频器起动前的制动：♦直流制动：采用PWM技术控制逆变器电子开关的通断，实现对直流制动电流的控制；两个主要参数：制动电流大小，直流制动的时间。♦捕捉再启动功能＞泵升电压解决方案：电阻能耗制动、多台逆变器共用直流母线、交流回馈制动（主动前端）、超级电容；＞变频器的保护功能：过电流保护，过电压保护，过载保护，其他保护功能。第4章工业控制现场总线＞串行通信方式：单工通信方式、半双工通信方式、全双工通信方式；＞异步传输也称起止式传输，它是利用起止法来达到收发同步的。＞异步通信协议，是指通信中两个字符之间的时间间隔是不固定的，而在一个字符内各位的时间间隔是固定的。＞起止式异步通信格式：起始位、数据位、奇偶校验位、停止位；第个字符数据奇偶校验停:位空闲起始位 第”个字符 数据奇偶校验停:位起始位一第”+1个字符数据0/10/10/1()/110/10/10/1()/10/10/10/1()/11IV10/1(1/10/1MSB LSB MSB LSB＞网络拓扑结构：星形结构、树形结构、环形结构、总线型结构、网状结构；＞波特率，是指单位时间内传输的码元数，即每秒钟传送的二进制位数。接收方的接收波特率必须与发送方的发送波特率相同。字符速率和波特率是两种概念。＞RS485特点：（1）正逻辑；（2）接口信号较低，且与TTL电平兼容；（3）传输速率较高，距离较远，具有多站能力；（4）采用差分传输方式，抗干扰性能好；（5）接线较少；第5章Modbus通信协议＞Modbus是单主多从、查询方式的控制网络;＞消息帧格式：从机地址、功能码、数据段、差错校验码；＞串行网络采用两种差错检测方法：位校验（奇偶校验）和帧校验（LRC或CRC）；＞LRC基本算法：将消息中的地址信息（1字节）、功能码信息（1字节）、数据信息（n字节）连续累加，丢弃超出8位的部分，只保留一个字节，再取其补码。第6章基于PLC的控制系统设计＞PLC的程序设计方法有逻辑设计法（解析法）、经验设计法（翻译法）、功能转移图设计法（顺序功能图法）等及模块化设计法。＞紧急分段电路设计；＞用于设备紧停的按钮、超程保护开关等，只能使用“常闭”触点，而且必须具有“自锁”功能。＞一般情况，启动按钮常开、停止按钮常闭的控制电路，其安全性较好；＞设备状态反馈信号开关类型选择方法：（1）对触点开关通/断表示的状态评估，分出安全状态和非安全状态；（2）“接通”表示安全状态，“断开”表示非安全状态；＞系统故障自我诊断第7章PLC和变频器在起重机控制系统设计中的应用＞凸轮行程开关，是指安装在卷筒轴上，根据卷筒转过的圈数间接检测出起升高度，并以触点信号形式输出的传感器。＞PLC控制变频器实例：♦凸轮式主令控制器♦逻辑公式：M0.0=10.0-70H-70龙-703-104-703♦设定小车所经过的由限位开关信号划定的区域标志：非限速区标志M4.0二71.1-71.2•71.3•71.4；手柄档位小车区域f3f2fl0rlr2r3M0.3M0.2M0.1M0.0M1.1M1.2M1.3前进禁速区M4.20档0档0档0档R1R2R3前进限速区M4.1F1F1F10档R1R2R3非限速区M4.0F3F2F10档R1R2R3后退限速区M4.3F3F2F10档R1R1R1后退禁速区M4.4F3F2F10档0档0档0档♦前进1档：M2.1=M4.1・(M0.3+M0.2+M0.1)+M0.1・(M4.0+M4.3+M4.4)♦0档的逻辑函数是：M2.0=M2.1•M2.2•M2.3•M3.1•M3.2•M3.3；Q0.1，DIN2Q0.2,DIN3速度对应标志位000档M2.0=1011档M2.1+M3.1=1102档M2.2+M3.2=1113档M2.3+M3.3=1Q0.1=M2.1+M3.1+M2.3+M3.3；Q0.2=M2.2+M3.2+M2.3+M3.3；♦报警信号:Q03=(M4.1+M4.3)