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【中國制造2025】自動化工廠10大不可或缺的工控產品(一)

發布日期:2017-10-19 11:37:25 點擊次數:

發布時間:2015-08-14 17:18???

一.控制器自動化工廠的大腦

控制器(英文名稱:controller)是指按照預定順序改變主電路或控制電路的接線和改變電路中電阻值來控制電動機的啟動、調速、制動和反向的主令裝置。由程序計數器、指令寄存器、指令譯碼器、時序產生器和操作控制器組成,它是發布命令的“決策機構”,即完成協調和指揮整個計算機系統的操作。

自動化工廠中常用的控制器有PLC、工控機等。

可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController,PLC),它采用一類可編程的存儲器,用于其內部存儲程序,執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令,并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。

工控機(IndustrialPersonalComputer,IPC)即工業控制計算機,是一種采用總線結構,對生產過程及機電設備、工藝裝備進行檢測與控制的工具總稱。工控機具有重要的計算機屬性和特征,如具有計算機CPU、硬盤、內存、外設及接口,并有操作系統、控制網絡和協議、計算能力、友好的人機界面。工控行業的產品和技術非常特殊,屬于中間產品,是為其他各行業提供可靠、嵌入式、智能化的工業計算機。

二.變頻器自動化工廠節能器

變頻器(Variable-frequencyDrive,VFD)是應用變頻技術與微電子技術,通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內部IGBT的開斷來調整輸出電源的電壓和頻率,根據電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓,進而達到節能、調速的目的,另外,變頻器還有很多的保護功能,如過流、過壓、過載保護等等。

變頻器輸出為PWM波, ?含有較多的高次諧波。變頻功率傳感器通過對輸入的電壓、電流信號進行交流采樣,再將采樣值通過電纜、光纖等傳輸系統與數字量輸入變頻功率分析儀,數字量輸 ? 入變頻功率分析儀對電壓、電流的采樣值進行運算,可以獲取電壓有效值、電流有效值、基波電壓、基波電流、諧波電壓、諧波電流、有功功率、基波功率、諧波功 ?率等參數。

就國內變頻器市場格局而言,業內人士將其概括為,變頻器通用領域內資企業占據80%以上的市場份額,競爭激烈導致10年價格大幅下滑;高 ? 性能市場仍以外資品牌為主,未來將成為國內變頻器企業的主攻方向。是國內智能化電氣研發、生產和銷售的為一體的高新技術企業。生產變頻調速器、電機軟起動 ? 器等工業自動化控制的廠家,產品采用重載型設計,過載能力強,具有超大起動和運行容量、完善的自動檢測、保護和控制性能,可以起動和控制任何類型的重型負 ?載電動機,產品已廣泛應用于冶金、礦山、造紙、化工、建材、機械、電力、以及建筑系統等所有工業傳動領域。

三.伺服電機自動化工廠提供動力的肌肉

伺服電機(servomotor)是 ?指在伺服系統中控制機械元件運轉的發動機,是一種補助馬達間接變速裝置。伺服電機可使控制速度,位置精度非常準確,可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動 ? 控制對象。伺服電機轉子轉速受輸入信號控制,并能快速反應,在自動控制系統中,用作執行元件,且具有機電時間常數小、線性度高、始動電壓等特性,可把所收 ? 到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類,其主要特點是,當信號電壓為零時無自轉現象,轉速隨著轉矩的增加而勻 ?速下降。

伺服系統(servomechanism)是使物體的位置、方位、狀態等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(或給定值)的任意變化的自動控制系統。伺服主要靠脈沖來定位,基本上可以這樣理解,伺服電機接收到1個脈沖,就會旋轉1個 ? 脈沖對應的角度,從而實現位移,因為,伺服電機本身具備發出脈沖的功能,所以伺服電機每旋轉一個角度,都會發出對應數量的脈沖,這樣,和伺服電機接受的脈 ? 沖形成了呼應,或者叫閉環,如此一來,系統就會知道發了多少脈沖給伺服電機,同時又收了多少脈沖回來,這樣,就能夠很精確的控制電機的轉動,從而實現精確 ?的定位,可以達到0.001mm。直流伺服電機分為有刷和無刷電機。有刷電機成本低,結構簡單,啟動轉矩大,調速范圍寬,控制容易,需要維護,但維護不方便(換碳刷),產生電磁干擾,對環境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業和民用場合。

無刷電機體積小,重量輕,出力大,響應快,速度高,慣量小,轉動平滑,力矩穩定??刂茝碗s,容易實現智能化,其電子換相方式靈活,可以方波換相或正弦波換相。電機免維護,效率很高,運行溫度低,電磁輻射很小,長壽命,可用于各種環境。

交流伺服電機也是無刷電機,分為同步和異步電機,目前運動控制中一般都用同步電機,它的功率范圍大,可以做到很大的功率。大慣量,最高轉動速度低,且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩運行的應用。

伺服電機內部的轉子是永磁鐵,驅動器控制的U/V/W三相電形成電磁場,轉子在此磁場的作用下轉動,同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器,驅動器根據反饋值與目標值進行比較,調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度(線數)。

交流伺服電機和無刷直流伺服電機在功能上的區別:交流伺服要好一些,因為是正弦波控制,轉矩脈動小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡單,便宜。

未完待續:【中國制造2025】自動化工廠10大不可或缺的工控產品(二)


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