电子电气设备设计复习(3)

计数器指令——计数器的输入输出 参数
参数 CU、CD R ( CTU、CTUD )
数据类型 BOOL BOOL
说明
加计数或减计数，按加或减 一计数
将计数值重置为零
LOAD (CTD、CTUD) BOOL
PV
SInt、Int、DInt、 USInt、UInt、UDInt
Q、QU
BOOL
预设值的装载控制 预设计数值 CV >= PV 时为真
产品服从指数分布情况下，若设计赋予各单元的故障率为λi 求：1）可靠度Rs(t)
2）当工作时间 t= MTBF（平均寿命），Rs(t)值 计算：
可靠度： R s(t)e i(t)te s(t)t MTsBFs1(t)1i(t)
t= MTBF时：
可靠度： Rs(t)e1
串联模型计算示列： 例1：已知振荡器的电感和电容故障率λL = λC= 10-6/h,振荡器寿命 服从指数分布，求振荡器的故障率λS；MTBF S及可靠度R S（t）。 参考答案：λS =2×10-6/h；MTBFS =5×10 5 h；RS（t） =e -2×10-6 t
I0.0— 传送带停 机按钮
I0.1—传送带起动 按钮
I0.2— 产品通过 检测器PH
Q0.0—传送带电机 KM1
Q0.1—机械手 KM2
定时器,定时2秒
计数器，设定值24
测到一个产品，I0.2产生一个正 脉冲，使计一个数。
C10每计24个数，机械手动作一次
机械手动作后，延时2秒， 机械手的电磁铁切断
360 180 120
3000(转/分） 1500(转/分） 1000(转/分）
五、三相异步电动机的调速
s n1 n n1
n1sn11s6p0f1
调速方法：
1. 改变极对数 p 有级调速。 2. 改变转差率 s无级调速
3. 改变电源频率 (变频调速) f1 无级调速
n1sn11s6p0f1
可靠度函数与累计故障分布函数的关系为： R（t）+ F（t）=1 由于F(t)=1-R(t),因此，累积故障分布函数通常也成为不可靠度。
第一节 可靠性的基本概念及常用度量——可靠度
可靠度： R(t) N0 r(t) N0
N0为产品总数，r(t)为工作到t时刻产品发生的故障数。
可靠度计算示例： 例：设t=0时，投入工作的10000只灯泡，当t=365天时，发现有 300只灯泡坏了，求一年时的工作可靠度。 参考答案：R（年）=0.97
例：抢答器的设计
抢答器有三个输入，分别为I0.0、I0.1和I0.2，输出 分别为Q4.0、Q4.1和Q4.2，复位输入是I0.4。要求 ：三人中任意抢答，谁先按按钮，谁的指示灯优先亮 ，且只能亮一盏灯，进行下一问题时主持人按复位按 钮，抢答重新开始。
抢答器程序
定时器
使用定时器指令可创建编程的时间延迟，S7-1200 PLC有4种定 时器：
KA FR
KM
FR
SB
M
控制 SB：点动
3~
关系 SB2：连续运行
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电机的正反转控制— 加互锁
SB1
KMR SBF
FR KMF
ABC QS FU
KMF KMR
FR
M 3~
KMF KMF
KMR
SBR
KMR
互锁
互锁作用：正转时，SBR不起作用；反转 时，SBF不起作用。从而避免两触发器 同时工作造成主回路短路。
转矩自动调整，以实现新的平衡。
一、调速原理
n n0 n
U K EΦ
KT
Ra KEΦ
2
T
其中： =K If
If
Ia
Uf M U
他励
由上式可知：
（1）在 U 一定的情况下，改变 可改变 n；
（2）在电枢回路中串电阻Ra1，可以调速； （3）改变U的大小，可以调速。
旋转磁场的转速大小
一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°
20
如图，某产品一接口电路进行电压为 500V的涌浪试验，接口工作不
正常，测试后不能自行恢复，经检查，磁珠损坏。磁珠直流电阻为 1.3 ,10MHz时10-20 之间，100MHz时达到600 。分析磁珠损坏原因， 并改进电路，要求能通过涌浪试验。
1 a1
2 a2
3 a3
4 a4
0 Vcc1
5 b1
可靠性是随时间的递减函数（不能理解为成反比）。
规定功能是指产品规格书中给出了正常工作的性能指标。
八.可靠度函数 九.累计故障(失效)分布函数
可靠度：产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率。
可靠度是可靠性的度量指标， 是随时间变化的函数，用R(t)来表示 R(t) 。可靠度函数的表达式：
R（t）= P（T＞t） T 是产品发生故障（失效）时间 ，当产品失效时，T 也称寿命。 t 为规定的时间。
产品通过检测器
PH
传送带电机 KM1
机械手 KM2
计数器应用举例：产品数量检测
产品通过检测器
PH
传送带电机 KM1
（每24个产品 机械手动作1次）
机械手 KM2
PLC的I/O分配： I0.0— 传送带停机按钮 I0.1—传送带起动按钮 I0.2— 产品通过检测器PH
Q0.0—传送带电机KM1 Q0.1—机械手KM2 定时器,定时2秒 计数器，设定值24
QD
BOOL
CV <= 0 时为真
CV
SInt、Int、DInt、 USInt、UInt、UDInt
当前计数值
• 通过传送带电机KM1带动传送带传送物品，通过产品检 测器PH检测产品通过的数量，传送带每传送24个产品机 械手KM2动作1次，进行包装，机械手动作后，延时2秒， 机械手的电磁铁切断。通过传送带起动按钮、传送带停 机按钮控制传送带的运动。
B
维护后故 障率下降
耗损故障期 t
1、产品使用很 长时间以后。 2、故障迅速上 升，直至极度。 3、主要由老化 ，废劳、磨损、 腐蚀引起。 4、可通过试验 数据分析确定耗 损起始点，并通 过预防维修延长 产品的寿命。
1、产品使用初期，故障容易暴露出来。 2、故障率较高，且呈迅速下降趋势。 3、由设计和制造缺陷引起。如设计不当、 材料缺陷、加工缺陷、安装调整不当等。 4、可以通过加强质量管理及采取环境应力 筛选加以减少。
●TP： 脉冲定时器可生成具有预设宽度时间的脉冲。
●TON：接通延迟定时器输出Q在预设的延时过后设置为 ON。
●TOF：关断延迟定时器输出 Q 在预设的延时过后重置为 OFF 。
●TONR：保持型接通延迟定时器输出在预设的延时过后设置 为ON。在使用 R 输入重置经过的时间之前，会跨越多个定时时 段一直累加经过的时间。
） 由转矩公式可知：
(1)产生转矩的条件：必须有励磁磁通和电枢电流。 (2)改变电机旋转的方向：改变电枢电流的方向或者
改变磁通的方向。
二、 转矩平衡关系
电磁转矩T为驱动转矩，在电机运行时，必须和外 加负载和空载损耗的阻转矩相平衡，即
T TL T0
TL： 负载转矩 T0 ：空载转矩
转矩平衡过程：当负载转矩（TL）发生变化时， 通过电机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁
● RT：通过清除存储在指定定时器背景数据块中的时间数据 来重置定时器。
每个定时器都使用一个存储在数据块中的结构来保存定时器数 据。 在编辑器中放置定时器指令时可分配该数据块。
练习
按下瞬时启动按钮I0.0，5秒后电动机启动， 按下瞬时停止按钮I0.1，10秒后电动机停止。
两条运输带顺序相连，为避免运送的物料在1号运输带上堆积， 按下起动按钮I0.3，1号带开始运行，8s后2号带自动起动。停机 的顺序与起动的顺序相反，按了停止按钮I0.2后，先停2号带，8s 后停1号带。Q1.1和Q0.6控制两台电动机M1和M2。
高质量电子产品其故障率曲线在其寿命 内基本是一条平稳的直线。
质量低劣产品要么存在大量早期故障要 么很快进入耗损故障阶段。
产品的使用寿命与产品规定条件 和规定的可接受故障有关。
规定的允许故障率越高，产品使 用寿命越长，反之寿命越短。
λ(t)
规定的 故障率
产品典型的故障率曲线
使用寿命
A
早期 故障期
偶然故障期
随时间递减的函数
可靠度函数
t
累计故障（失效）分布函数是 F(t) 不可靠度 故障的度量指标，也是随时间变化
的函数，通常用F（t）表示。 累计故障（失效）分布函数数
随时间递增的函数
学表示为：
F（t）= P（T≤t）
累计故障（失效）分布函数 t
假定产品要么处于正常工作状态，要么处于故障状态，可靠性与故 障可以表述为两个对立的事件。
F(t)=1-0.97=0.03
第一节 可靠性的基本概念及常用度量——故障（失效）率
（二）故障（失效）率 产品工作到某时刻尚未发生故障，在该时刻后一个单位时间发生故 障的概率，称为产品故障（失效）率（或瞬时故障率） 。 产品故障率一般用λ(t)表示。
(t) r(t)
Ns (t)t
Δr(t)— t 时刻后，Δt 时间内发生故障的产品数 Δt—所取时间间隔 NS(t)—在t 时刻没有发生故障的产品数
50Hz
f ,U 可变
变频电源
此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主 要环节是研制变频电源（常由整流器、逆变器等组 成）。
思考
以下控制电路能否实现即能点动、
又能连续运行
No KM
SB1 SB2
Image FR
KM
SB
不能点动！
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加中间继电器（KA）。
A BC FU KM
SB1 SB2