转炉倾动系统的电气控制
转炉倾动系统的电气控制
摘要：本文介绍了倾动交流电机交流调速系统在转炉倾动装置中的应用及注意事项，转炉倾动电机的同步控制方法。阐述了转动倾动自动控制系统的主要设计思路，及自动控制系统的实现。
关键词：转炉交流调速控制方法
前言：
随着交流变频控制技术的不断发展，交流传动系统得到了广泛应用，并逐步取代直流传动系统。特别是在120t转炉倾动装置传动系统中，该级别转炉的倾动装置，国内外一直采用直流电动机传动控制系统。日照钢铁二炼钢120t转炉倾动装置采用的就是交流变频传动系统并取得成功。本系统通过计算机控制多电机变频调速同步方法，是由计算机通过网络通讯设定变频器运行控制参数，实现的多电机变频调速同步运行的。
1．转炉倾动工艺设备概况
日钢120t转炉炉壳为全焊接式固定炉底结构，转炉托圈为焊接箱形结构,其内通循环水冷却，转炉炉壳与托圈的连接,采用三点支承方式，此结构既能有效地在360o范围内支承炉壳又可适应炉壳的热膨胀。倾动装置采用全悬挂扭力杆平衡型式。由以下几部分组成:驱动电动机、一次减速机、二次减速机、扭力杆平衡装置和润滑装置等。扭力杆平衡装置是平衡转炉倾动时引起悬挂减速机(二次减速机)壳体旋转的旋转力矩平衡装置，通过扭力杆扭转来吸收扭矩并将扭矩转化为垂直的拉力和压力，通过扭力杆轴的固定轴承座和浮动轴承座传递到基础上,由于拉力和压力使扭力杆形成相反的扭矩,从而导致产生了吸收倾动力矩的效果。转炉倾动采用全正力矩方式,即转炉倾动到任一角度时都保证是正力矩，确保转炉在360o回转过程中都是正力矩,事故断电时,转炉能够以自身重力自动返回垂直位置,从而排除翻炉泼钢事故的发生。
转炉倾动驱动系统主要工艺设备参数:
转炉容量：125t 最大：135t
最大倾动力矩：300T.m
转炉折算到电动机轴上的最大转动惯量：675kg.m2
机械齿轮速比：523
额定转矩：1700N.m
最大力矩倍数：Mcr/Me = 2.9
倾动速度： 0.13—1.3 r/min
倾动角度： 0—360?
加速时间：4S
变频电动机：4台 132KW YZP355S-8 AC380V 735r/min
变频器：4台 ABB矢量型 ACS800
电动机冷却方式：强迫风冷
倾动电动机附编码器： 1024P/R DC24V
倾动位置接近开关：4个
倾动装置制动器：YTD-2000/60
制动器电动机：4台
转炉托圈耳轴端部编码器: 3600P/R DC24V，
2．工艺控制要求
120t转炉倾动机械设备采用4台交流变频电动机驱动，4台电动机采用4点啮合全悬挂形式，通过扭力杆装置进行力矩平衡。
转炉倾动控制系统的基本要求为:
(1)4台电动机同步启动、制动及同步运行,根据要求转炉可以在0.13～1.3r/min 之间进行倾动速度调节,转炉可以做±360°旋转。转炉倾动时4台电动机负载应相同。
(2)当一台电动机发生故障,而转炉正处于吹炼状态,则剩余3台电动机降速运行维持该炉钢炼完,此时转炉速度控制在0.14～0.8r/min。
(3)当转炉正在出钢、出渣时,交流电源系统发生停电故障,此时利用UPS电源将4台制动器打开,转炉依靠自重复位, 转炉处于安全位置。
(4)当转炉出现塌炉等事故时,倾动机械的机电设备能短时过载,转炉以
0.13r/min速度旋转,倾动转炉倒出炉内装盛物,然后进行事故处理。
(5)转炉为全正力矩设计,即在整个工作倾动角度内由0°～士180°方向倾动均为正力矩。
(6)电力系统应能记忆炼上一炉钢时,转炉转动0～180°的电动机参数,如电压、电流转矩等,本炉次转炉冶炼时,应将电动机当前参数与上一炉钢转炉转动时的电动机参数进行对比,如果误差超过10%则报警,操作工人应立即检查设备是否故障。
(7)为防止电动机突然启动对设备的冲击,转炉开始倾动时电动机转速应从零开始逐渐加速,从零到正常速度的加速时间是4S。
(8)由于制动器制动力矩较大,为了防止制动时对设备的冲击,转炉制动时应先通过能耗制动将电动机减速,当转炉倾动速度接近零时,制动器失电制动,制动时间为4S。
(9)在现场操作台和CRT上设置故障报警灯,显示转炉稀油润滑系统是否正常,稀油站的故障信号包括油位低、油压低及油温高,三种故障信号合成一个"给油异常"信号,当此信号灯亮时,操作工人应立即检查及排除稀油站故障。
(10)转炉在零位时如果电动机的驱动力矩大于700Nm,则报警,操作工人应及时检查制动器是否出现故障。
(11)如果电动机最大驱动力矩大于1800Nm10秒以上则报警,此时表示电动机超负荷工作,检查机械系统,有故障立即排除。
(12)转炉正常操作时,电动机驱动力矩不得大于2290Nm。
(13)转炉倾动时必需选择3台以上电动机工作才能操作,如果选择2台及以下时则报警。
3．转动倾动自动控制系统的主要设计思路
变频器由于其应用简便和性能可靠, 已成为工业传动装置中首选的电机控制器。考虑到转炉倾动的负载性质和变频器的过载系数,本系统选用4台ABB 矢量型变频器ACS800来分别驱动4 台电动机。根据转炉工作特点，4台电动机必须同步启动、制动及同步运行。如何实现这一要求，是该系统的关键。该方案中，4套变频器对应4台电动机, 正常情况下采用一主三从的控制方式,通过通讯方式调节一个速度环一个电流环来控制4台电动机同步启动、制动及同步运行。
变频器与PLC系统之间采用Prof ibus网络进行通讯,采用S7- 400控制系统, 上位机画面为W INCC6. 0。根据炼钢工艺的要求本系统4台电动机采用变频器1对1控制的主从控制方式, 首先在程序内指定4台变频器中的1台为主变频器(接
受PLC 指令)进行速度控制,另外3台为从变频器,主变频器的内部转矩输出作为从变频器的转矩给定进行转矩控制。当其中1台从变频器发生故障时,主变频器内部转矩输出信号给另外2台从变频器的转矩给定,进行转矩控制; 当主变频器发生故障时, PLC 系统会通过PROFIBUS通讯网络自动给从变频器中的1台进行赋值,使其变为速度控制(即变为主变频器) , 其内部转矩输出信号作为另外2 台从变频器的转矩给定,进行转矩控制。为了抑制电源侧过电压,减少电流畸变,在变频器输入侧配有共模扼流圈、进线电抗器。为了抑制变频器对其它设备的高频干扰, 在变频器输出侧配有输出电抗器。根据炼钢工艺的要求, 本倾动系统的控制采用主令控制器操作, 操作地点有4处:主控室操作台、炉前兑铁操作台，出渣侧(炉前)操作台和出钢侧(炉后)操作台,在主控室操作台上设有权限选择开关以方便在不同地点操作。当在不同地点操作主令控制器时, PLC 会发出转炉正反转、速度给定、抱闸打开等指令。
4．自动控制系统的实现
(1) Prof ibus是一种开放式串行通讯标准,该标准可以实现数据在各类自动化元件之间互相交换,总线的物理传输媒介是双绞型电缆(符合RS - 485标准) ,电缆的最大长度在100～1 200 m 范围内(取决于所选的传输速率) 。在同一个Profibus 网络段上最多可以有31 个节点,在本系统中由于各节点相距较远且比较分散故选用Profibus网络(图1) 。
图1 转炉倾动自动化部分示意图
(2) 本系统选用ABB 变频器以及与之配套的RPBA - 01 Prof ibus D P 适配器模块, 它可以将变频连接到一个Prof ibus网络, RPBA - 01 Prof ibus D P 配器模块支持Prof ibus - D P ( + K454) 协议。在用本模块前应首先安装RPBA - 01 GSD 文件(就是ABB _0812. GSD ) 。在进行设备通讯之前,须对变频器的相关参数进行设置, 首先设置好网节点地址,且必须要与step7硬件组态中设置的地完全一致,其次要设置好PPO 类型、波特率等。(3)过程数据对象PPO ( Param eter Process Ob2ject)包含有用的用户数据,可用的数据结构分为两部分过程通道PZD 部分、参数通道PKW 部分。实现了转炉倾动系统网络自动控制。
系统自投运以来，运行非常稳定，性能可靠，现场操作人员非常满意，从
备考复习资料《机械电气控制及自动化》及参考答案
机械电气控制及自动化 一、单项选择题（本大题共30分，共 10 小题，每小题 3 分） 1. 对转速负反馈调速系统，其反馈电压（） A. 正比于电机功率 B. 正比于 电机转矩 C. 正比于电机的电枢电压 D. 正比于电机转速 2. PLC不宜用于以下（）场合。 A. 运动控制 B. 系统集成 C. 数据处理 D. 通讯 3. 已知某电机的理想空载转速为3000r/min，在额定负载下的转速为 2700r/min，该电机调速的静差度值S为（） A. 12 B. 0.1 C. 0.2 D. 1 4. RST的作用是（） A. 用于计数器、移位寄存器的复位 B. 实现电路块的 串联连接 C. 移位寄存器移位输入指令 D. 使该步序作空操作 5. 在未来的工业生产中，机器人、CAD/CAM将成为实现工业自动化的三大支 柱。（） A. CIMS B. 自动控制 C. 继电接触器控制 D. PLC 6. 以下关于调压调速，说法错误的是( ) A. 机械特性的斜率不变 B. 可实现 无极调速 C. 平滑性好 D. 调速范围较窄 7. 以下反馈方式中，属于软反馈的是（） A. 电流截止负反馈 B. 转速负反 馈 C. 电压微分负反馈 D. 电压负反馈 8. 低压电器是指工作电压在交流( )以下或直流1200V以下的各种电器。 A. 1500V B. 800V C. 1000V D. 2000V 9. 变频调速是以一个频率及( )可变的电源，向异步（或）同步电机供电，从 而调节电动机转速的方法。 A. 频率 B. 电流 C. 相序 D. 电位 10. 以下关于机械电气控制特点说法错误的是( ) A. 控制功能多、灵活性强 B. 设备制造周期短 C. 维护困难、成本高 D. 占用空间少、操作方便 二、多项选择题（本大题共30分，共 6 小题，每小题 5 分） 1. 下图中，有关说法正确的是（） A. 该移位寄存器的代号为M302 B. 该移位寄存器的代号为M300 C. 输入由接 在输入端的X400的状态决定 D. 输入由接在输入端的X402的状态决定 2. 关于输出继电器说法正确的是（）。 A. 有16个点输出 B. 有12个点输 出 C. 是用来专门将输出信号传送给外界负载 D. 每一输出继电器有多对常开 触头供外部使用 3. 降压起动的方法通常有（） A. 转子串电阻 B. 定子串电阻降压起动 C. 串自耦变压器 D. 星三角形换接起动 4. CNC系统软件中的数据处理一般进行（）处理 A. 刀具半径补偿 B. 速度 计算 C. 换刀 D. 主轴启停 5. 以下关于电压负反馈和电流正反馈调速系统说法正确的是（） A. 性能接 近于转速负反馈调速系统 B. 反馈电压与转速近似成正比 C. 机械性能优于电 压负反馈调速系统 D. 比转速负反馈调速更经济 6. 以下关于行程开关说法正确的是（） A. 又称限位开关 B. 额定电压交流 可达500V C. 额定电流5Ａ D. 主要用于控制线路中
2013年9月份考试机械电气控制及自动化第三次作业
2013年9月份考试机械电气控制及自动化第三次作业 一、填空题（本大题共30分，共 10 小题，每小题 3 分） 1. 在转速负反馈调速系统中，控制角α越小，则导通角越 ______ ，可控整流器的输出电压越 ______ ，电机的转速越 ______ 。 2. 基本的逻辑代数关系有： ______ 、 ______ 、 ______ 三种。 3. 调压调速属于 ______ 调速，调磁调速属于 ______ 调速。 4. 常用的时间继电器有电子式时间继电器、电动式时间继电器、 ______ 时间继电器、 ______ 时间继电器。 5. 对于一般无特殊调速指标要求的机床，应优先采用 ______ 电动机作电力拖动，当调速范围D=2~3时，调速级数小于2~4时，可采用 ______ 鼠笼式异步电动机。对于调速范围、调速精度、调速平滑性要求较高以及起、制动频繁的机床，则采用 ______ 调速系统。 6. PLC的选型主要从 ______ 、 ______ 、 ______ 三个方面考虑。 7. 电动机降压起动的方式有： ______ 降压起动、 ______ 降压起动、 ______ 降压起动和 ______ 降压起动。 8. 异步电机的制动方式有 ______ 制动、 ______ 制动和 ______ 制动。 9. 复位指令RST的作用是 ______ ，移位指令SFT的作用是 ______ 10. 下图所示曲线表示直流电机的几种调速方式，其中：1为 ______ 调速系统、2为 ______ 调速系统、3为 ______ 调速系统、4为 ______ 调速系统。 二、计算题（本大题共12分，共 1 小题，每小题 12 分） 若某直流他激电机的（n max ）M N =2000rpm，△n N =150rpm，试求：（1）电机调速 范围的含义是什么？（2）S≤0.1时的调速范围D及（n min ）M N 等于多少？ 三、简答题（本大题共20分，共 4 小题，每小题 5 分） 1. 分析图1电路有什么问题？并进行修改。在图2中要求实现：KM2得电后，KM1和KT线圈失电，以免造成电能的浪费，按要求对图2电路进行修改。
探讨电气自动化控制系统发展趋势
探讨电气自动化控制系统发展趋势 文章通过介绍电气综合自动化系统的功能，展望了将来电气自动化控制系統的发展趋势。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。 标签：电气自动化；电气工程；控制系统；设计思想；系统功能 一、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220kV/500kV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。 4.220kV/500kV开关自动同期并网及手动同期并网。 5.6kV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。 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。 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。 二、电气自动化控制系统设计的一般原则和设计思想 （一）设计原则 1、最大限度满足生产机械和工艺对电气控制的要求。生产机械和工艺对电气控制系统的要求是电气设计的依据，这些要求常常以工作循环图、执行原件动
(完整word版)电气传动与调速系统
电气传动与调速系统课程总复习2011.7 一、教材信息： 《机电传动控制》，邓星钟主编，华中科技大学出版社 二、考试题型 客观题（单项选择、判断题） 主观题（填空、简答、分析和计算） 三、总的复习题 一、选择题 1、电动机所产生的转矩在任何情况下，总是由轴上的负载转矩和_________之和所平衡。 （ D ）A．静态转矩B．加速转矩C．减速转矩D．动态转矩 2、机电传动系统稳定工作时中如果T M>T L，电动机旋转方向与T M相同，转速将产生的变化是。（ B ）A．减速B．加速 C．匀速D．停止 3、机电传动系统中如果T M 建筑电气主配电室的简要概况 1、变电和配电系统 变电和配电系统380伏,但输电线路一般电压为10千伏、35千伏或以上。因此，独立的建筑物需设自备变压设备，并装设低压配电装置。这种变电、配电的设备和装置组成变电和配电系统。 2、动力设备系统 建筑物内有很多动力设备，如水泵、锅炉、空气调节设备、送风和排风机、电梯、试验装置等。这些设备及其供电线路、控制电器、保护继电器等，组成动力设备系统。 3、照明系统 包括电光源、灯具和照明线路。根据建筑物的不同用途，对电光源和灯具有不同的要求。照明线路应供电可靠、安全，电压稳定。 4、防雷和接地装置 建筑防雷装置能将雷电引泄入地，使建筑物免遭雷击。另外，从安全考虑，建筑物内用电设备的不应带电的金属部分都需要接地，因此要有统一的接地装置（接地极，接地母线、接闪器、引下线、均压环、等电位；等电位可以将静电安全导入地下，防止电击伤，这是漏电保护和短路保护装置无法做到的。等电位的运作原理，是将卫生间内金属给排水管、金属淋浴杆、金属采暖管、金属浴盆以及建筑钢筋网和卫生间电源插座的PE线联结到等电位装置上，形成一个相对独立的整体，做了卫生间局部等电位联结后，整个卫生间没有电位差，即使卫生间发生漏电、雷电，也不会有电流产生，等电位联结就是在卫生间中构造一个这样的电位相等的空间。没有电位差就形成不了电流，人体发生触电死亡是因为人体高电阻像一个用电设备，等电位联结导致电流处于静止状态没有流动，没有电流通过人体也就不会发生触电。 5、弱电系统 主要用于传输信号。有电话系统、有线广播系统、消防监测系统、闭路监视系统，共用电视天线系统、对建筑物中各种设备进行统一管理和控制的计算机管理系统等 变电和配电系统 配电室高压主要设备有 1、高压柜五防概念（防止带负荷合刀闸、防止带负荷拉刀闸、防止带电挂接地线、防止带接地线合闸、防止误入带电间隔）、开关间隔；母线间隔；电缆间隔；操作机构间隔；控制保护间隔；二次仪表室；母线室；断路器手车室；电缆室 2高压断路器 3、高压负荷开关 高压负荷开关具有简单的灭弧装置，能通断一定的负荷电流和过负荷电流，但是它不能断开短路电流，所以它一般与高压熔断器串联使用，借助熔断器来进行短路保护。 4、10kV电流互感器 环氧树脂真空浇注支柱式结构电流互感器用于电流、电能测量和继电保护用。 5、10kV电压互感器 环氧树脂浇注式电压互感器把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置使用。高压柜内电压互感器常规将10kV变为100V。 6、零序电流互感器 当电路中发生触电或漏电故障时，互感器二次侧输出零序电流，使所接二次线路上的设备保护动作使配电柜自动断开。 7、氧化锌避雷器 电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋势邹文1 发表时间：2018-08-21T15:38:09.953Z 来源：《电力设备》2018年第13期作者：邹文1 张科2 [导读] 摘要：随着时代不断发展，我国工业化水平不断提升，从根本上带动了工业经济发展。 （1四川岷江港航电开发有限责任公司四川南充 637000；2四川嘉陵江新政航电开发有限公司四川南充 637000） 摘要：随着时代不断发展，我国工业化水平不断提升，从根本上带动了工业经济发展。同时，受经济全球化影响，市场竞争激烈，企业想要在当前的市场占据主导地位，必须提升自身的竞争能力，因此，当前时代对于企业的生产提出更高的要求，加强对电气自动化工程控制系统的应用至关重要，从而提升企业的生产效率。 关键词：电气自动化；控制系统；现状；发展 1概述电气自动化工程控制系统发展中存在的问题 1.1控制系统在监控方式方面存在的问题 电气自动化工程控制系统在运行的过程中会采用一种监控系统，通过这种监控系统对控制系统进行集中操作。现阶段，我国在电气自动化控制系统方面的监控方式主要有两种：一种是集中监控方式，可以简单理解为将各种信息控制集中在一个处理器上并对其进行操作,进而实现整个机器系统处理。目前采用最多的是隔离刀闸和断路器联锁设备控制系统进行集中控制系统管理。另外一种是远程监控方式，顾名思义就是通过计算机网络技术实现其远程操控。远程监控方式相对于传统的集中监控方式具有安装过程比较简单、价格相对低廉、可靠性颇高等特点，但是，却受到使用场合的局限，对于小型的电气自动化工程控制系统来说更适用一些。 1.2控制系统在控制方式方面存在的问题 根据当前我国电气自动化控制系统的控制方式进行分类,发现主要分为两种方式:第一种是集散控制系统,主要是将控制、计算机、显示、通讯等技术手段相结合的方式,对各行各业的化工制作流程进行控制。根据集散控制系统理论可以将其分为集散控制、集中控制、分级控制、组态控制等方式,在控制过程中存在可靠性高、开放性、灵活性、协调性、控制功能齐全等特点。因此,适用于各行各业的发展中;第二种是指可编制控制系统。可编制控制系统主要是指利用机械控制的原理对数字量进行控制的一种控制方式,也是电气自动化工程控制系统的主要控制方式。其工作原理主要是采用可编程的存储器,对其内部存储和执行功能等进行逻辑运算、顺序操作、定时、计数等计数指令的编程,从而通过数字模拟的形式运用于工作过程中。该种电气自动化工程控制系统的控制方式主要具有设计简单、安装方便、可调式、维护方便等特点。 1.3控制系统在语言规范方式方面存在的问题 Windows NT和IE这两种语言规范方式是目前我国在电气自动化工程控制系统语言规范方式方面的两种分类。将计算机系统语言规范方式和电气自动化工程控制系统语言方式有机的结合在一起，真正意义的实现了电气自动化工程控制系统在人机语言方面的灵活转变，大大的提升了其在生产和生活中的应用范围和实用性能。另外，运用Windows NT和IE两种语言还有助于提高相关人员对于系统的合理维护，并有利的促进了人类对于电气自动化操作系统的改革和创新。 2电气自动化工程控制系统的发展趋势 2.1电气工程控制系统实现统一 随着不断发展，电气自动化工程系统逐渐实现统一，从根本上提升相关产品的测试、设计、调试以及维修等工作效率，降低企业的成本支出，缩短相关设计周期，保证企业稳定发展。同时，电气自动化工程控制系统的统一对于自动化产品的各功能的有效发挥具有积极的促进作用，例如，产品的调试、产品的运行维护以及开机运转等，促使电气自动化控制开发系统逐渐与运行系统分离，从根本上满足当前时代的需求。相对而言，统一化还可以实现自动化系统的通用化，利用相关的网络结构，保证企业工程管理间的数据交流工作有效进行，同时促进相关的自动化与控制元件间的整体通讯畅通。接口标准化的实现，实现了远程控制操作，例如，对相关策划方案的远程操控等，但需要以相关的计算机为基础，将二者进行有效的连接，利用标准化与统一化保证数据顺利的转化。 2.2相关电气自动化工程控制系统技术的创新 现阶段，随着不断的发展，我国已经制定了完善的电气工程自动化控制系统的发战略与计划，在当前开放的市场背景下，利用创新技术，提升电气自动化工程系统的创造能力、集成能力以及工作能力，从整体上提升我国电气自动化工程控制水平。不断对相关的技术与产品进行创新研究，拓宽控制系统的发展空间，明确电气自动化控制系统创新的重要性与地位，利用完善的机制，为相关技术的创新营造良好的创新环境，以此来保证创新工作顺利开展。在当前的时代背景下，电气自动化工程控制的应用发展必须依靠先进的科学技术创新，以此来满足当前市场竞争的需求，提升企业自身的竞争能力，提升我国工业化的整体水平。 2.3加大对电气自动化工程的安全性重视力度 当前，随着人们安全意识的提升，电气自动化工程控制系统逐渐向安全性与可靠性方向发展，以此来保证生产的安全，满足当前时代的需求。工业生产的现代化与自动化，能有效的提升生产效率，推动工业经济飞速发展。通过提升电气自动化工程产品的安全性，可以促使用户利用最少的成本，选择出最合理的安全方案，以满足当前时代的需求。从广泛的角度来分析，提升电气自动化工程系统的安全性也是当前我国电气行业未来发展的重要方向与趋势，改变传统的安全级别较低现状，提升系统的安全性能系数，从整体升上提升行业的安全，最终实现电气工程的安全化。同时，电气自动化工程控制系统逐渐专业化，例如，在系统的设计过程、安装过程以及调试过程等，需要相关的专业人员进行，以满足当前的时代需求。 2.4智能化发展 电气自动化控制领域的发展，人工智能是未来主要的发展方向之一，利用系统控制的智能化，有效解决传统控制难以解决的问题，提升工作效率，满足当前时代的需求。例如，当前的智能型技术已经逐渐应用，相关的分布式集成与液化式集成均属于智能系统模式。智能化具有较强的感知力与分析能力，可以根据实际情况，做出相关的决策，以人类智能相似的思维进行控制，以满足当前时代的需求。随着时代的发展，人工智能理论与控制技术不断融合，促进了电气工程控制领域的革新，促使系统可以针对不同的环境与实际情况，做出最有效的调节，更加智能化与人性化. 2.5电气自动化控制系统的安全化得到提高 现阶段，电气自动化技术在工业经济发展过程中的作用日益凸显出来。我国的工业经济正处于新的发展阶段，有趋于成熟的电气自动 课程设计报告书 题目：电气传动自动控制系统 报告人：王宗禹 学号：1043031325 班级：2010级34班 指导教师：肖勇 完成时间：2013年7月日 同组人：王大松 秦缘 龚剑 电气信息学院专业实验中心 一．设计任务 1．设计目标： （1）系统基本功能：该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，系统在工作范围内能稳定工作 （2）已知条件： （3）稳态/动态指标:静态：s% ≤ 5% D = 3 动态：σi% ≤ 5% σn% ≤ 10% (4)期望调速性能示意说明:静差率小于5%，调速范围D=3. （5）系统电路结构示意图： 2.客观条件： （1）使用设备列表清单及主要设备功能描述： 二．系统建模（系统固有参数测定实验内容） 1.实验原理 （1）变流电源内阻Rn的测定： a.电路示意图如下： 可以等效如下： b.利用伏安法可以测出内阻R n的大小，方法是在电机静止，电枢回路外串限流电阻，固定控制信号 Uct 大小，0.5A≤Id ≤1A的条件下用伏安法测量Ud1，Id1和Ud2，Id2；利用公式可以求得Rn。 （2）电枢内阻 Ra、平波电感内阻 Rd的测定： a.电路示意图如下： b.实验方法步骤： ◆电机静止，电枢回路外串限流电阻 ◆固定控制信号Uct 大小，Id ≈1A(额定负载热效点) ◆使电枢处于三个不同位置（如上图约120o对称）进行三次测量(Ura，Urd，Id)，求 Ra ， Rd 的平均值. (3)电动机电势转速系数 Ce的测定： a.实验原理： 由公式 可以推导出Ce的测定公式： b.实验方法步骤： ◆空载启动电机并稳定运行（I d0大小基本恒定） ◆给定两个大小不同的控制信号Uct ，测量两组稳定运行时的Ud、n数据 (4)整流电源放大系数 Ks的测定： a.实验原理： Ks可以根据公式Ud0=Ks*Uct可知Ks就是以Uct为横坐标Ud0为纵坐标的如下图曲线中线性段的斜率。故可以通过公式测定Ks. 答案+我名字 2020年春季学期课程作业机械电气控制及自动化第1次 机械电气控制及自动化 题号一二三合计 已做/题量20 / 2010 / 1010 / 1040 / 40 得分/分值32 / 4028 / 4016 / 2076 / 100 一、单项选择题(共20 题、32 / 40 分) 1、当元件用于通、断功率较大的动力电路时，应选( )。 正确! 收藏该题展开该题 2、LDP指令的含义是( )。 正确! 收藏该题展开该题 3、空气阻尼式时间继电器的延时范围为( )。 正确! 收藏该题展开该题 4、速度继电器的符号是（）。 正确! 收藏该题展开该题 5、热继电器的热元件应接在（）中。 正确! 收藏该题展开该题 6、AND指令表示( )。 正确! 收藏该题展开该题 7、为了实现电动机的正、反向控制，接入主电路的接触器KM1和KM2应该实现（）。正确! 收藏该题展开该题 8、采用（）和按钮控制的起动、停止电路，具有失电压保护作用。 正确! 收藏该题展开该题 9、图中，起过载保护作用的元件是( )。 正确! 收藏该题展开该题 10、速度继电器一般用作笼型异步电机的（）。 正确! 收藏该题展开该题 11、绕线式电动机的降压启动与笼型异步电动机的降压起动的主要区别在于绕线式电动机的降压启动是采用( )。 正确! 收藏该题展开该题 12、计算机数控系统可以用（）的方式与其他计算机系统或其他数控装置进行信息的交换。正确! 收藏该题展开该题 13、双速电机定子绕组△/YY接法连接适合于（）场合。 正确! 收藏该题展开该题 14、 以下电器中，不属于低压电器的是( )。 正确! 收藏该题展开该题 15、某控制电路，需要控制的时间为15分钟，可选择下面( )时间继电器符合要求。正确! 收藏该题展开该题 16、以下( )调速方式最不经济，很少采用。 A、调压调速 B、调磁调速 C、调阻调速 D、调电枢电流调速 收藏该题 17、转子串频敏变阻器启动控制，可（）起动电压，从而实现电动机顺利启动。 A、降低 B、提高 C、成倍提高 D、保持 收藏该题 18、把从交流电转换成直流电的过程称为（）。 A、逆变 B、换流 浅谈电气自动化控制系统及设计 发表时间：2018-08-13T17:23:35.390Z 来源：《电力设备》2018年第12期作者：张健 [导读] 摘要：随着社会的进步和电力技术的发展，电气自动化技术在今后的使用会越来越广泛，为了更好了将控制模块应用于各行各业，在自动化模块设计上要充分实现规范化设计，总结典型的设计思路，从而使典型设计起到部分标准和规范性的作用。 （13063819880924xxxx） 摘要：随着社会的进步和电力技术的发展，电气自动化技术在今后的使用会越来越广泛，为了更好了将控制模块应用于各行各业，在自动化模块设计上要充分实现规范化设计，总结典型的设计思路，从而使典型设计起到部分标准和规范性的作用。 关键词：电气自动化水电站设计应用 工程建设的关键环节是工程设计工作，它是工程建设的灵魂，在工程建设中起主导作用。设计工作对项目的工期、工程质量、施工安全、竣工后的安全运行起着决定性作用。嵌入式控制系统的发展和现场总线技术的应用，对从事电气、自动化工程技术工作者提出了更高的要求。不但要对传统专业电气知识掌握纯熟，还要掌握学习不断发展的自动化网络知识，对计算机软件运用娴熟。随着互联网信息时代的到来，供应商、项目工程设计工作者或企业管理的所有电气设备可通过互联网实现远程技术支持和调试。 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电气自动化控制系统的设计 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（OIJEforProcess 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。 4 提高控制设备可靠性的方法 4.1保护电子设备的环境 潮湿、霉菌、灰尘、气压、盐雾和污染气体等恶劣环境都对正在使用的电子设备有很大的影响，较轻的表现为电子设备的灵敏度降低，严重的会使电子设备报废。在这些因素中，潮湿的影响最严重，特别是在湿度高、温度低的情况下，达到湿度饱和的情况下导致设备内部的元器件和印制电路板上出现凝露和产色现象，降低设备性能，致使设备不能使用；除此之外，当店子设备遭到潮湿空气后，材料会有一层水膜凝聚在表面，并且渐渐渗透到材料的内部，增加了绝缘材料的导电能力，降低体积电阻率，增加介质消耗导致电气漏电、短路甚至击穿，引发设备故障。 4.2切合实际开发控制 设备控制设备设计的开发阶段的关键是设备的可靠性，在设计的科学和切合实际才能产出实用的产品。所以在这个阶段，要认真研究设备、零部件、元器件的技术环境、技术条件，在这个基础上分析出设备的设计参数，从而制定使用的设计方案；然后在掌握了 第一章电气系统概述 脱硫电气系统通常包括：供配电系统、电气控制与保护、照明及检修系统、接地防雷系统、通讯系统、电缆和电缆构筑物、电气设备布置等系统。 一、供配电系统 脱硫10kV设备电源分别取自主厂房10kV公用A段、B段。 脱硫系统低压采用380/220V供电方式，按炉分段，设有脱硫PC A、B段，两段之间设联络开关，每段分别由一台干式低压脱硫变压器供电，2台脱硫变互为备用，负担脱硫岛内全部低压负荷。脱硫PCA、B段之间设联络开关，手动切换。 低压380/220V系统采用PC<动力中心），MCC<电动机控制中心）两级供电方式。除设置脱硫PC A、B段外，在本项目中负荷比较集中的地方设置了脱硫工艺楼公用MCC段。MCC段采用双电源供电，电源分别引自脱硫PC A、B段，两电源手动切换。 380/220V厂用电系统为中性点直接接地系统，75kW及以上的电动机回路、所有MCC电源回路、100kW及以上的馈线回路、热工电源及I类电动机由PC供电，其余负荷由就近的MCC供电。75kW及以上的电动机回路、接于PC上的馈线回路采用空气断路器，75kW以下的电动机回路、MCC 上的馈线回路采用塑壳断路器。 为了使机组安全停机，本项目380V保安段采用双电源供电方式，正常情况下脱硫保安电源由本岛380V PC A，B段供电，PC段失电后由，由主机保安段继续供电。 为满足热工自动化装置对交流电的特殊要求，独立设置一套交流不停电电源系统 电气控制系统故障及维修技巧与方法 电气控制系统的应用起到不可或缺的作用，其既可以有效控制电气设备的运行状况，又可以促使相关生产活动中产品生产效率的提升。但在实际应用过程中，其时常会发生系统故障，影响电气设备的正常运行。 1.电气控制系统常见故障分析 1.1 线路接触不良 在电气控制系统运行中，线路接触不良属于常见的故障，例如开关位置或是回路接触不良等，都会致使控制系统停止工作，从而给电气设备的稳定运行形成严重影响。通常而言，导致接触不良情况出现的因素是，安装操作不当或是系统老化严重，造成内部电流受阻、联通的结点出现问题，进而给整个系统的稳定运行形成负面影响。若是，线路接触不良的情况得不到及时处理，则会出现系统断路、漏电、短路的现象，从而给设备和操作人员的安全造成威胁。 1.2 电气过载 所谓电气过载，指的是电力控制系统通过的加载电压或是电流过大，进而致使系统停止工作，给系统的运行形成严重影响，损害了设备。通常，出现电气过载的原因是，电气控制系统并联 的电气设备过多或是电源电压不稳定，进而升高了通过系统的电压或电流，产生了巨大的热量，从而损害了系统。 1.3 短路故障 短路故障指的是，在电路运行过程中，某一部分出现短接的現象，电源和原件直接串联，致使通过原件的电流过大，进而破坏了系统内的原件，如此一来不仅会造成经济损失，严重时还可能引发火灾，威胁到相关人员的人身安全。通常导致系统短路的因素是，未合理设计和安装造成系统的绝缘装置损坏，或是系统内部装置老化而引起的，并且，接线不正确也可能出现短路。 2.电气控制系统故障的维修技巧探讨 2.1 采用排查法进行维修 当前，电路控制系统维修中最常使用的方法，就是排查法。它主要包含有短路法、仪表排除法、系统自排、故障代码分析。 短路排查法：在确定了发生故障的工作环节后，使用导线短接相应的线路，若故障消除，则说明故障点推测正确，遂展开维修。 仪表排除法：此处的仪表是指万用表，通过万用表能够将电气控制系统中过电流、电源缺相等障碍检测出来，从而进行故障 《机械电气控制及自动化》实验报告 实验一：低压电器的认识 （一）实验目的 1.了解实验室环境及实验室实验设备。 2.认识常用低压电器，了解低压电器的结构、型号等，熟悉电器型号的意义。 （二）实验设备 实验室实验设备及各种低压电器元件。 （三）实验步骤与内容 1.熟悉实验室环境和实验室电源与设备的布置，听实验指导教师讲解实验的安全注意事项。 2.教师讲解电气控制实验部分所用的各种低压电器的结构、型号、工作原理、使用及调整方法，学生记录各种低压电器的型号。 （四）实验报告 1．实验记录：记录整理实验中的各种低压电器的型号、规格和铭牌数据，查阅资料说明它们的具体含义。 2.回答问题： （1）请画出你所学过的各种低压电器的图形符号及文字符号，并说明它们各自的用途。 （2）熔断器与热继电器用于保护交流三相笼型异步电动机时，能不能互相取代？为什么？ （3）谈谈本次实验你的收获。 实验二C650普通车床模拟操作实验 （一）实验目的 1.识别C650普通车床实验设备中的电器元件。 2.掌握普通车床的运动形式及电气控制线路。 3.学会排除电气控制线路中的故障。 （二）实验设备 C650普通车床实验台装置，万用表等。 （三）实验步骤与内容 1.分析C650卧式车床的电气原理图，包括起动线路、正反转线路、制动线路、照明线路等。 2.在教师指导下进行通电试车操作，观察电机和指示灯的工作情况。 3.教师设置故障点，指导学生如何从故障现象着手进行分析，逐步引导学生采用正确的检查步骤和检修方法。 4.教师设置人为故障点，由学生检修并记录。 （四）实验报告 1．实验记录：记录本次实验过程中的故障现象，故障点及排除方法。 2.回答问题（要求将电气原理图打印出来附在实验报告后）： （1）分析C650车床电气原理图中采用的联锁与保护环节。 （2）分析主电机点动、正转起动和制动控制过程。 （3）分析在电气原理图中，电流互感器和时间继电器各自有何作用？ 一、填空题（每空1分，共30分） 1、传统观点认为，机械设备由原动机、 部分组成。 2、调速包含两个方面的含义，它们分别是和 速。 3、熔断器通常用来进行护，而热继电器则用来进行 护。 4、交流调速的方法有三种，它们是速 速、速。其中速是有极调速。 5、P L C的选型主要从个方面考虑。 6、P L C的周期工作方式包括三个阶段，它们是 7、三相单三拍的通电顺序是“三相”指 “单”指“三拍”指 8、逐点比较法中每走一步要完成四个工作节拍： 9、数控机床由控制介质、 个部分组成。 10、常用的时间继电器有电子式时间继电器、电动式时间继电 器、间继电器、间继电器。 二、判断题（10分，共10题，每题1分） 1、在只有一个工作机构的生产机械上有时也可采用多电机拖动系统。（） 对错 2、电力拖动系统的发展历程中，最初是F-D系统，接下来是交磁放大机-直流电动机系统，再接下来是继电器-接触式系统。（） 对错 3、直流电机因具有良好的起、制动特性，在很宽的调速范围能实现平滑调速等优点，一直被认为是工业调速的原动机。（） 对错 4、交流电机调速方法中，改变极对数的方法调速属于有极调速。（） 对错 5、在电机调速闭环控制系统中，为保证系统的稳定性，当负载增加引起转速下降时，要求闭环系统能调节电机转速回升到原来的 数值或略高于原来的数值。（） 对错 6、在电器控制线路图中，同一电器元件的不同部位可画在不同地方。（） 对错 7、自动开关具有过载保护、欠压保护及短路功能，因而在一定情况下它可以取代熔断器、热继电器等。（） 对错 8、接触器具有短路保护功能。（） 对错 9、对中小型普通车床的主电机必须采用降压起动控制线路。（） 对错 10、为实现多地点起动控制，需将分散在各操作站的起动按钮引线串联连接。（） 对错 三、选择题（20分，共10题，每题2分） 1、L D I指令的含义是（）。 A、取与母线相连的常开触点 B、取与母线相连的常闭触点 C、常开触点串联连接指令 D、驱动输出指令 2、关于梯形图设计规则中，以下说法错误的是：（）。 A、梯形图按从上到下，从左到右的顺序排列 B、不允许在同一触点上有双向电流通过 电力传动自动控制系统 2019-06-16 第2章 直流电动机传动基础 直流电动机是电力传动系统的主要传动元件之一，它具有良好的起动和调速性能。直流电动机按励磁方式可分为：他励(Separately excited)、并励(Shunt)、串励(Series)、复励(Compound)(积复励、差复励)。本章主要研究直流他励电动机的运行问题，诸如机械特性及其计算；各种工作状态及其计算；调速特性及其计算等。 2.1 直流他励电动机的机械特性 在“电机学”中，注重电机的结构与原理，主要研究的是电机在进行能量转换时其内部的电磁过程；而“电力传动”，则注重的是电动机的使用，主要研究的是电机的外特性。在电动机的各类工作特性中首要的是机械特性。 电动机的机械特性(Speed-Torque Characteristics)，是电动机产生的转矩(电磁转矩)T 与其转速n 之间的关系，即n =f (T )。 电动机的机械特性是电动机性能的主要表现，只有掌握好电动机的机械特性，才能正确选择和使用电动机。电动机的机械特性在很大程度上决定了电力传动系统的稳态运行和过渡过程的性质和特点。因而，电动机机械特性的研究是“电力传动”课程的核心内容。 2.1.1 直流他励电动机的机械特性方程式 直流他励电动机的基本接线图如图2-1所示。 电枢回路 励磁回路 图2-1 直流他励电动机的接线图 电枢回路包括电枢绕组、电刷、换向极绕组和补偿绕组(若存在的话)，其总电阻称为电枢内阻r a 。电枢回路还串有附加电阻R ad ，则电枢回路电阻总值为R a =r a +R ad 。励磁回路的电源U f 与U 无关(他励)，励磁回路包括励磁绕组，其电阻为r f ，还有附加电阻R fad 。 假设：电源电压为恒值，磁通为恒值，即励磁电流不变，认为无电枢反应，电枢回路电阻为恒值。对大多数电机，在机械特性的工作范围内，以上假设所带来的误差是不大的。 电枢回路的电压平衡方程式为： U =E +IR a (2-1) 式中： U ——电动机的电枢电压(V)； E ——电动机电枢绕组的感应电势(电枢电势)(V)； I ——电枢电流(A)； R a ——电枢回路总电阻(Ω)，R a =r a +R ad 。 直流电机的电枢电势公式为： E =C e Φn (2-2) 电气系统概述 新疆石河子天河热电厂一期工程配备两台330MW水水空冷汽轮发电机，均由上海电气集团股份有限公司生产。发电机出口电压为20KV，每台发电机与一台容量为400000KVA升压两圈变压器组成发电机－变压器组，接入220KV母线，发电机励磁方式采用机端自并励静态励磁。两台厂高变及启备变为分裂变压器 一．电气主接线及厂用电系统概况 1．电气主接线 本厂通过是220KV线路与系统相连接的，共有八回出线，一回线为天北一线，另一回线为天北二线，其余六条出线为备用出线。 220KV系统的接线方式为双母线接线方式。中性点采用接地和不接地两种方式。 2．厂用电系统 6KV系统的接线方式为单负荷接线方式。 厂用电系统正常由发电机自带，即1#厂高变带6KVIA段和6KVIB段，当1#机组停运时或启动前由启备变20B带1#发电机厂用电。当机组启动带负荷30﹪时，倒至发电机自带， 厂用电系统主要有6KV、380/220V和直流220V、110V等系统 厂用直流系统有110V、220V两个电压等级，220V系统有两段母线、110V系统每台机各两段母线，为了监督直流系统的电压及绝缘水平，每段直流母线上均连接有电压监察装置和绝缘监察装置。 每台机组装设一台柴油发电机，每台机组的柴油发电机为独立供电系统。柴油发电机只作为厂用0.4KV 系统的紧急备用电源，即在机组厂用交流电源全部消失后自动启动并接带负荷投入运行。柴油发电机的设备主要有柴油机、发电机、空压机、润滑油泵、燃油泵、及控制柜等。 二．发电机概述 1．发电机冷却系统 本厂同步发电机，型号为QFS2-330-2，容量为330MW，冷却方式为水-水-空。即定子绕组及转子绕组为水冷却方式，铁芯为空气冷却方式。 2．发电机励磁系统 发电机励磁系统及控制系统包括：发电机转子、可控硅整流器、自动励磁调节器及其相应的控制系统。励磁方式为机端自并励静态励磁。 三．变压器概述 我厂共装有下列变压器 1)#1、#2主变型号为SFP10-400000／220三圈变压器，容量为400000KVA，电压等级为220KV，冷去方 式为强迫油循环风冷。 2)#21、#22高压厂用变型号为SFF10-50000／20，容量为50000KVA，电压等级为20KV，其为分裂式调 压变压器，冷却方式为油循环风冷。 3)#20启备变为SFFZ10-50000／220，容量为50000KVA，电压等级为220KV，其为分裂式有载调压变压建筑电气各系统概述
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