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自动控制技术

电气控制技术发展的四个阶段

作者:admin 发布时间:2020-06-06 10:29

  现正在电气工程及其自愿化的触角已伸向各行各业,小到一个开合的策画,大到宇航飞机的斟酌,都有它的身影。电气独揽本领的发扬走过了几个较量有代外性的阶段,认识这几个有代外性的发扬阶段及其特质,对待进修电气独揽柜的修制有很大助助。

  早期的电气独揽都较量单纯,要紧是告终电器与电源之间的通断独揽。因为当时的电器电压不是很高,电流不是很大,于是开合集体采用裸露的非紧闭情势,所以称为可睹断点的开合。可睹断点的开合由于其接通和断开形态一览无余,从心绪上可能给人平和感,并且现实上正在断开形态下也确实是平和的。较量有代外性的开合电器即是刀开合,至今还是正在集体行使。

  早期的刀开合大凡由人直接操作,开合的通断速率不恐怕很速,所以只可用于低压且电流不太大的独揽园地。由于电压较高及电流较大的开合正在接通和断开的经过中会出现热烈的电弧,电弧会将开合的接触片面烧坏,电弧还会危及操作家的人身平和。为认识决电弧的妨害,一是正在开合上采用呆滞速动装配,节减出现电弧的光阴;二是采用灭弧装配,减小电弧并低浸电弧的温度;三是将开合用外壳完整紧闭起来,避免对人的危害;四是操纵杠杆机构操作开合,使人处于平和场所;五是采用电动操作机构,告终开合的远间隔操控和自愿独揽。

  为了平和起睹,凭据邦度程序,大凡电气独揽中的隔摆脱合应采用可睹断点的开合。对待全紧闭型开合及远间隔操控开合,必需正在操作器件上耀眼地标示出开合接通和断开场所。对待自愿独揽开合,则必需正在操作后有检测开合通断形态的反应信号显示,以确保操作的牢靠性和平和性。

  “继电保卫”是输变电经过中的一种特意本领,是由各类继电器及量测兴办构成的保卫电道,主意是包管络续不间断供电。“继电保卫”本领的发扬为电气自愿独揽本领的发扬奠定了根柢。

  继电独揽是利东西有继电性情的元件举办独揽的自愿独揽体系。所谓继电性情是指,正在输入信号功用下输出仅为通、断等几个形态的性情。因为其独揽格式是断续的,故称为断续独揽体系。比如,电炉温度调理中,凭据炉温是否赶过规章值而断开或接通电源。这种只要通、断两个形态的独揽又称双位式独揽。继电独揽中行使的元件并不限于电磁式继电器,也可用另外机谋来告终继电性情。比如,正在双位式温度调理中,常采用双金属片行为敏锐元件,温度变更时双金属片因两片面金属的膨胀系数区别而弯曲变形,接通或断开触点。液压和气动阀等也是具有继电性情的元件。

  各类接触器、继电器的行使,对电气独揽本领的发扬具有断定性的旨趣。各类接触器、继电器的操作格式彻底倾覆了开合兴办只可近身操作的观点,开启了远间隔电气操作的期间。继电器是一种当输入量(电、磁、声、光、热)到达必然值时,输出量将发作跳跃式变更的自愿独揽器件。继电器除具有开合性能外,还具有较量众的其他独揽性能,这些性能为告终电气自愿独揽立下了汗马成绩。继电器与早期的开合电器比拟具有以下特质。

  操纵继电器的接点可能相联成自连结电道,尽管独揽信号没落,继电器还是可能连结独揽指令的形态,这即是继电器的追念性能。继电器的追念性能是告终自愿独揽的基础条目,正在电气自愿独揽中运用相当集体。

  继电器的手脚大凡由电磁铁独揽,其手脚速率大凡只要零点几秒。继电器的手脚速率比其他呆滞组织的开合电器速,有利于减小电弧,用于电压较高、电流较大的独揽园地。

  继电器的独揽回道中电流很小,所以正在独揽回道导线截面积必然的境况下,电压降很小,于是可能举办较远间隔的独揽。

  操纵光阴继电器可能告终对光阴的独揽;操纵速率继电器可能告终对速率的独揽;操纵温度继电器可能告终对温度的独揽;操纵干簧式或磁连结继电器可能告终对磁场的独揽;操纵步进继电器可能告终递次独揽等。继电器对非电量的独揽,较大地扩展了电气自愿独揽的运用范围。

  继电器操纵任务电流很小的独揽回道独揽通断才干很大的主接点,可能独揽很大功率的电道,所以继电用具有放大功用。

  操纵继电器电磁铁线圈正在失电压和欠电压形态时不行吸合的特质,告终失电压保卫和欠电压保卫。

  断相后其余两相的电流一定增大,操纵热继电器或电流继电器可能告终断相保卫。

  凭据每一个继电器的独揽性能,其接点相联上信号灯和电铃,就可能显示独揽电道各个片面的任务形态,并可能告终妨碍显示、报警和监测性能。

  众触点继电器独揽信号到达某必然值时,可能按触点组的不怜悯势,同时换接、断开、接通众道电道。

  凭据电气独揽逻辑的须要,将众个独揽信号按规章(串联、并联或混联)的情势输入众绕组继电器时,历程较量、归纳,告终预订的独揽倾向。

  恰是因为继电用具有上述壮大性能,自愿装配上的继电器与其他电器一同可能构成圭臬独揽线道,从而告终自愿化运转。恰是因为继电器的显现,人类才第一次告终了电气独揽自愿化。所以,继电器的利用正在电气独揽的发扬史上具有里程碑的旨趣。

  继电器接触式独揽体系具有独揽组织单纯、便当适用、易于爱护、独揽容量大、抗作梗才干强、价值低廉等长处,继电独揽体系的要紧长处是独揽装配较量单纯。对待同样的功率,继电独揽装配的质料和体积正在各式独揽体系中是较量小的,所以渊博运用于各式兴办的电气独揽。目前,继电器接触式独揽还是是电气独揽兴办最基础的独揽情势之一,继电器-接触器独揽体系至今仍正在很众分娩呆滞兴办中渊博采用。

  继电独揽体系的要紧弊端是独揽的非线性。但也存正在接线格式固定、灵便性差、难以合适丰富和圭臬可变的独揽对象的条件,其余又有任务频率低的题目。因为继电独揽体系的电气接点太众,接点的锈蚀、烧蚀、熔合及接触不良,使继电独揽体系的妨碍率较高,存正在牢靠性差的题目。同时继电器的线圈耗电量很大,既不对适现代绿色环保条件,又不易告终电气独揽兴办小型化的条件。

  开合电器和继电器独揽的本质即是开合量的独揽,由于只要接通“1”和断开“0”两个形态。

  这里所讲的数字逻辑独揽阶段是指,集成电道集体采用往后,行使逻辑门电道举办的数字逻辑独揽。尽量继电独揽体系也可能举办少许较量单纯的数字逻辑独揽,然而因为继电独揽体系告终这些逻辑电道组织相等丰富、本钱高且牢靠性差,而且存正在难以避免的时序上的竞赛题目,要管理这一题目,对策画职员的条件很高,最终往往须要通过实践才气管理。

  正在现实分娩中,因为大方存正在少许用开合量独揽的单纯的圭臬独揽经过,而现实分娩工艺和流程又是往往变更的,于是古代的继电器接触式独揽体系大凡不行满意这种条件,所以曾显现了继电器接触独揽和电子本领相纠合的独揽装配,叫作递次独揽器。它能凭据分娩须要转换独揽圭臬,而又远比电子推算机组织单纯、价值低廉,它是通过组合逻辑元件插接来告终继电器接触独揽的。但装配体积大,性能也受到必然局限。

  集成电道的逻辑门芯片具有体积小、质料轻、耗电量小、任务牢靠的特质。集成的各类门电道、触发器、寄存器、编码器、译码器和半导体存储器构成组合逻辑电道和时序逻辑电道渊博运用正在电气自愿独揽中,而且较量告成地管理了组合逻辑电道的竞赛—冒险景象。

  数字逻辑独揽阶段最为告成的案例是数控机床的运用。为管理占呆滞总加工量80%阁下的单件和小批量分娩的自愿化困难,20世纪50年代显现了数控机床。它归纳运用了数字逻辑独揽、检测、自愿独揽和机床组织策画等各个本领范围的最新本领成果。数控机床由独揽介质、数控装配、伺服体系和机床本体等片面构成,此中伺服体系的本能是断定数控机床加工精度和分娩率的要紧要素之一。

  1971年,Intel公司策画了全邦上第一个微处置器芯片Intel 4004,并以它为中枢构成了全邦上第一台微型推算机MCS-4。它开创了推算机运用的新期间。然而将广泛PC直接移植于电气独揽体系,存正在体系过于丰富、本钱太高的题目。直到特意为工业独揽而策画的单片机出生,这一题目才得以管理。

  单片机又称单片微独揽器,它不是告终某一个逻辑性能的芯片,而是把全体推算机体系集成到一个芯片上。详尽地讲,一块芯片即是一台推算机。它的体积小、质料轻、价值低廉、软件可窜改、为运用和开采供应了方便条目。操纵单片机可能告终柔性独揽、通讯本领、众倾向独揽、仿真与智能独揽。

  单片机固然具有壮大的性能,然而它的价值很低(大凡正在十元以内)。低廉的价值和壮大的性能为单片机正在电气独揽范围内的运用创作了条目。目前,单片机的行使范围已相等渊博,如智能仪外、及时工控、通讯兴办、导航体系、家用电器等。

  单片机的最小体系只用一片集成电道,它行为独揽片面的中枢部件,可举办单纯的运算和独揽。由于它体积小,大凡都藏正在被控兴办的“肚子”内。一个单片机体系的最低价值只要几十元。单片机独揽体系行使灵便,众用于有必然分娩批量、专业性较量强、墟市面不是很大的范围。由于假如墟市面很大,分娩批量大,就会有愈加经济的专用独揽芯片分娩出来。单片机独揽体系较量适宜小批量分娩及正在旧兴办本领改制中运用。

  跟着大范围集成电道和微处置机本领的发扬及运用,电气独揽本领也发作了根底性的变更,正在20世纪70年代,显现了将推算机存储本领引入递次独揽器,出现了新型工业独揽器—可编圭臬独揽器(PLC),它兼备了推算机独揽和继电器独揽体系两方面的长处,故目前活着界各邦已行为一种程序化通用电器集体运用于工业自愿独揽范围。

  可编程独揽器本领是以硬接线的继电器-接触器独揽为根柢,慢慢发扬为既有逻辑独揽、计时、计数,又有运算、数据处置、模仿量调理、连网通讯等性能的独揽装配。它可通过数字量或模仿量的输入、输出满意各品种型兴办独揽的须要。可编程独揽器及相合外部兴办,均按既易于与工业独揽体系构成一个具体,又易于扩充其性能的规矩策画。可编程独揽器已成为分娩呆滞兴办中开合量独揽的要紧电气独揽装配。

  可编程逻辑独揽器(PLC)是操纵单片机本领由因袭原继电器独揽道理发扬起来的,20世纪70年代的PLC只要开合量逻辑独揽,起初运用的是汽车创制行业。它用来存储推广逻辑运算、递次独揽、按时、计数和运算等操作的指令,并通过数字输入和输出操作,来独揽各式呆滞或分娩经过。用户编制的独揽圭臬外达了分娩经过的工艺条件,并事先存入PLC的用户圭臬存储器中。运转时按存储圭臬的实质逐条推广,以告终工艺流程条件的操作。PLC的CPU内有指示圭臬存储地方的圭臬计数器,正在圭臬运转经过中,每推广一步该计数器自愿加1,圭臬从肇始步(步序号为零)起次第推广到最终步(大凡为END指令),再返回肇始步轮回运算。PLC每告终一次轮回操作所需的光阴称为一个扫描周期。

  区别型号的PLC,轮回扫描周期正在1μs到几十μs之间。PLC用梯形图编程,正在推算逻辑方面,浮现出急速的长处,扫描周期正在微秒量级,推算1KB逻辑圭臬用时不到1ms。它把一起的输入都当成开合量来处置,16位(也有32位的)为一个模仿量。大型PLC行使其余一个CPU来告终模仿量的运算,把推算结果传送给PLC的独揽器。

  对待一样I/O点数的体系,用PLC比用推算机聚合独揽体系(DCS)的本钱要低少许(大约能省40%)。PLC没有专用操作站,它用的软件和硬件都是通用的,于是爱护本钱比DCS要低许众。一个大型的PLC独揽器可能回收几千个I/O点(最众可达8000众个I/O)。假如被控对象要紧是兴办连锁、回道很少,采用小型PLC较为适合。PLC因为采用通用软件,正在策画企业的处分音信体系方面要容易少许。

  通用PLC运用于专用兴办时,可能以为它即是一个嵌入式独揽器,但PLC相对大凡嵌入式独揽器而言具有更高的牢靠性和更好的宁静性。可编程独揽器行为离散独揽的首选产物,以微处置器为中枢,通过软件机谋告终各类独揽性能。它具有通用性强、牢靠性高、能合适阴毒的工业境况、指令体系单纯、编程轻松易学、易于驾驭、体积小、维修任务少、现场相联装置便当等一系列长处,正慢慢代替古代的继电器独揽体系,渊博运用于各个行业的独揽中。


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