PLC和变频器在中央空调系统中的节能应用摘要:介绍一种以PLC作为总控制部件,采用变频器控制中央空调冷冻水循环泵,构成恒压循环供水;变频调速循环供水,以及用PLC控制一台软起动器分别起动4台井水泵的控制系统。从而实现节能的目的,提高系统的可靠性,确保设备的安全运行。关键词:PLC;变频器;软起动器;节能1引言晶澳太阳能有限公司采用3台设备制冷机组用于生产设备制冷,设备冷冻水循环泵2台,额定功率30kW,一备一用。另采用2台空调制冷机组用于环境制冷,空调冷冻水循环泵3台,额定功率37kW,二用一备。两种循环水泵均为工频全速运转,由于设备冷冻水采用传统的固定节流方式来满足生产设备恒压供水要求和空调冷冻水采用固定节流的方式实现调节室内温度的目的,造成了大量电能的浪费,减短了水泵和阀门的使用寿命。现改造为由PLC作为核心控制部件,由变频器和设备冷冻水泵组成恒压供水系统。空调冷冻水根据温差△T控制原理,由变频器,PID温差控制器,温度变送器,循环泵组成温差△T控制变频调速系统。现公司有4口水井,井水泵额定功率为75kW,采用工频恒速运行。井水统一供给两种制冷机组冷却水、其他车间用水、消防用水等。由于井水泵的自耦降压起动方式控制机构宠大,故障率高。现改造为由PLC控制一台软起动器分别起动4台井水泵的起动方式。2硬件配置设计选用一台PLC作为核心控制部件,控制井水泵的软起动,设备冷冻水恒压供水和空调冷冻水的变频调速。其中,PLC选用Siemens公司的s7-200,CPU选用S7-222,电源模块一块,数字扩展模块选用EM223 24VDC 16输入/16输出。共24个输入点,22个输出点。数字量输入主要有循环泵手/自动运行方式的切换,循环水泵和井水泵的手动启/停操作和井水流量反馈。数字输出点用于19点继电器输出和两个冷冻水系统故障报警和井水流量报警。变频器选用MicroMaster430系列2台,一台额定功率30kW,用于控制设备冷冻水循环泵,另一台额定功率37kW,用于控制空调冷冻水循环泵。MicroMaster430系列变频器是风机类和水泵类的专用变频器,它拥有内置PID调节器,可以提高供水压力的控制精度,改善系统的动态响应。软起动器选用SIRIUS 3RW40系列一台,额定功率75kW,用于软起动井水泵。PID温差控制器一台,选用Transmit(全仕)G-2508系列PID双路温差控制器,用于设定温差,并将PID处理后的4~20mA的模拟信号送至变频器。压力变送器一个,用于检测设备冷冻水的管网压力,并将压力信号反馈给变频器。温度变送器两个,用于检测蒸发器两端的温度,并将温度信号送至PID温差控制器。3控制方案设计设备冷冻水恒压供水控制方案设计控制原理如图2所示,设备冷冻水循环系统是一个密闭的系统,由1#,2#循环泵供水,供水压力要求在±。正常情况下,一台循环泵工频全速运转时,出水压力可达 Mbar。具有很大的裕量,为避免电能的浪费,将设备冷冻水循环系统设计为恒压供水系统。方案设计有手动/自动两种工作方式。在手动方式下,工作人员可以根据实际情况现场决定起/停水泵的变频运行,并设最高优先控制级,不受PLC的自动控制,以保证检修或出现故障时的安全使用。自动方式控制过程:将控制面板上设备冷冻水泵的手动/自动开关,打到“自动”档,由井水泵的运行给定PLC设备冷冻水泵的起动信号,PLC控制KM11吸合,并与变频器通信,由变频器1F软起动1#循环泵。压力变送器检测设备冷冻水管网压力,转化为4~20mA的模拟信号反馈至变频器1F,变频器1F通过内置的PID将检测压力与压力给定值进行比较优化计算,输出运行频率调节1#循环泵的转速。当压力变送器检测到的管网压力低于给定压力时,变频器输出频率上升,增加1#泵的转速,提高管网压力;反之,则频率下降,降低1#水泵的转速。为防止备用泵在备用期间发生锈蚀现象,在自动控制方式下,将1#、2#循环泵设置起始/停止周期,使其自动定时循环使用。为避免在水泵切换时,管网压力变化过大,应采取必要的起/停时间协调措施,以尽量保证水压的稳定,并在切换过程中,对压力检测信号进行一定延时的“屏蔽”,防止变频器在较高的压力信号下不起动。切换过程为:当设定的循环周期已到时,屏蔽压力检测信号。将正在运行的水泵的频率升至50Hz后切换为工频运行,之后将备用泵变频起动(备用泵与运行泵不固定),在频率升至30Hz时,切除工频泵,并取消对压力信号的屏蔽,恢复正常运行,如此循环。在水泵切换时为了防止KM11与KM12、KM21与KM22、KM11与KM22误动作同时吸合发生故障,须将它们电气互锁和程序互锁。当工作泵发生故障时,则立即停止工作泵,将备用泵投入变频运行,并输出声光报警,提示工作人员及时检修,当变频器发生故障时则停止水泵运行立即输出报警。空调冷冻水系统循环泵变频调速控制方案设计控制原理如图3所示,空调冷冻水系统的供回水温度之差反映了冷冻水从室内携带热量的情况。温差大,说明室内温度高,应提高冷冻水泵的转速,加快冷冻水循环;反之,温差小,说明室内温度低,可以适当降低冷冻水泵的转速,减缓冷冻水循环。一般中央空调冷冻水系统设计温差为5oC~7oC。通过温差△T控制,控制冷冻水系统的循环状态,可以降低能源损耗,延长水泵的寿命。此外,空调冷冻水系统是一个密闭的系统不必考虑恒压问题。差控制器和循环泵温差闭环变频调速系统,控制冷冻水泵的转速随着室内热负载的变化而变化。工作过程为:温度变送器1、2分别在空调机组蒸发器输入和输出端测得温度后,转换为4~20mA的标准信号送入PID温差控制器,经PID与给定温差值比较处理后,输出4~20mA的标准信号到变频器2F的模拟量输入端,变频器2F输出相应频率,调节循环水泵的转速,达到控制温度的目的,形成一个完整的闭环控制系统。系统设计为手动和自动两种控制方式手动方式工作过程与设备冷冻水泵手动工作方式类似自动控制过程为:将控制面板上的空调冷冻水循环泵手动/自动控制开关打到“自动”档,系统将在自动方式下运行,由井水泵的运行给定PLC空调冷冻水泵起动指令后,首先控制KM31吸合投入3#循环泵变频运行,由温度变送器1、2检测蒸发器两端的温度,并将温度信号送到PID温差控制器,PID温差控制器将检测到的温差与给定温差比较处理后的标准信号反馈给变频器2F。若检测到的温差大于温差给定值时,变频器2F提升输出频率,提高水泵的转速,加快冷冻水的循环;反之,则降低频率,降低水泵转速。在自动运行方式下,将3台水泵设定自动循环周期,定时自动循环使用。3台水泵的开闭顺序为“先开先关”的顺序,当室内热负荷加大时,若变频器2F的输出频率已升至50Hz,经一定延时(如20min),当检测温差值仍大于温差给定值时,通过PLC程序控制,把3#水泵切换为工频运行,再投入4#水泵变频运行,如此循环,直到变频运行5#水泵。当3台水泵被全部投入运行,且变频泵频率已至50Hz,经延时若频率仍没下降,则由PLC输出报警,提醒工作人员及时修改空调机组设定值;相反,当室内热负荷减小时,变频器2F降低输出频率,降低5#泵的转速,当频率降到20Hz时,若检测温差值仍低于温差给定值时,经延时(如20min),停止3#泵,依此类推。为保证变频器2F只控制一台水泵,将KM31、KM41和KM51电气互锁和程序互锁,同时须将KM31与KM32、KM41与KM42、KM51与KM52电气互锁。当变频器2F或水泵发生故障时,由PLC输出声光报警,提示工作人员及时检修。井水泵软起动控制方案设计如图1所示,利用PLC控制一台软起动器,即可分别起动4台井水泵.将井水泵的运行方式设计为手动方式。具体控制过程为:按下控制面板上相应的起动按钮,如按下6#泵起动按钮,PLC控制KM61吸合并运行软起动器,软起动6#井水泵。当软起动器起动完毕后利用其辅助触点反馈信号给PLC,PLC断开KM61并立即闭合KM62,将6#井水泵切入工频运行,并停止运行软起动器,依此类推。为防止软起动器同时起动两台以上的井水泵,须将KM61、KM71、KM81、KM91电气互锁和程序互锁,另须将KM61与KM62、KM71与KM72、KM81与KM82、KM91与KM92电气互锁,4 S7-200与MM430变频器的通信设置S7-200PLC作为核心控制部件,它有总线访问权,可以读取或改写变频器的状态,控制软起动器的运行状态,从而达到控制和监视设备运行状态的目的。系统采用总线式拓扑结构,两台变频器采用总线接插件连入总线。S7-200选用S7-222CPU,软件采用。采用西门子Profibus屏蔽电缆及9针D形网络连接头。利用S7-222的自由通信口功能,即RS485通信口。由用户程序实现USS协议与两台MM430变频器通信。在硬件连接完毕后,需要对两台MM430变频器的通信参数进行设置,如表1所示。5软件设计在应用设计中,PLC起到“总监总控”的角色,可以对两台变频器的状态进行查询和控制。程序首先将S7-222的通信口初始化为自由通信口方式,然后程序进入一个顺序控制逻辑功能块。控制顺序为:手动起动井水泵,在井水流量满足要求的情况下,自动运行设备冷冻水循环泵和空调冷冻水循环泵。在PLC的程序中设计了井水泵的手动软起动井水泵控制、设备冷冻水循环泵和空调冷冻水循环泵自动定时循环程序;同时设计了设备冷冻水循环泵和空调冷冻水循环泵的手动控制程序。在本系统中采用了变频器自身控制的方法,这样就省去了对PLC的PID算法的编程。6结论本系统设计实际应用运行一个夏季后,得出与上个季度循环水泵电能消耗数据及故障次数如表2所示。数据显示,系统改造后节能达30%以上,并且在春,秋、冬季节空调冷冻水循环泵的节能效果会更加明显,并且故障发生次数大幅下降。因此采用调速调节流量的方式,可以大幅度降低截流能量的损耗,具有显著的节能效果,并能延长水泵的寿命,提高系统运行的稳定性,降低生产成本,提高生产效率。参考文献[1]王仁祥,王小曼.变频器在中央空调中的应用.通用变频器选型,应用与维护.北京:人民邮电出版社,2002:176-202.[2]西门子有限公司.MM430通信设置.MICROMASTER430使用大全..[3]蔡行健.S7-200模块.深入浅出西门子S7-200PLC.北京:北京航空航天出版社,2003:95-125.[4]原魁,刘伟强.变频器基础及应用.北京:冶金工业出版社,2006.[5]罗宇航.流行PLC实用程序及设计(西门子S7-200系列).西安:西安电子科技大学出版社,2004.叮叮猫进士 回答采纳率: 2010-03-24 20:38 随着我国经济的高速发展,交流变频调速技术已经进入一个崭新的时代,其应用越来越广泛。而电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具,与人们的生活紧密相关。随着人们对其要求的提高,电梯得到了快速的发展,其拖动技术已经发展到了变压变频调速,其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。通过对变频器和PLC的合理选择和设计,大大提高了电梯的控制水平,并改善了电梯运行的舒适感,使电梯得到了较为理想的控制和运行效果。并利用旋转编码器发出的脉冲信号构成位置反馈,实现电梯的精确位移控制。通过PLC程序设计实现楼层计数、换速信号、开门控制和平层信号的数字控制,取代井道位置检测装置,提高了系统的可靠性和平层精度。该系统具有先进、可靠、经济的特色。该电梯控制系统具有司机运行和无司机运行的功能,并且具有指层、厅召唤、选层、选向等功能和具有集选控制的特点。关键词: 电梯; PLC; 变频调速; 旋转编码器ABSTRACTAs China's rapid economic development, exchange of VVVF technology has entered a new era, its application more widely. The elevator as a modern high-rise building the vertical transport, and is closely related to people's lives, as people raise their requirements, the lift has been the rapid development of its technology has developed to drag the PSA Frequency Control, the logic control Also by the PLC to replace the original control the PLC chip and a reasonable choice and design, Greatly improving the control of the elevator, the elevator and to improve the operation of comfort, so that the lift has been better control and operation results. And using a rotary encoder pulse a position feedback, and lift the precise control of displacement. PLC program designed to achieve through the floor count, for speed signal, to open the door of peace control of the digital control signals to replace Wells Road location detection devices, improving the reliability of the system accuracy of the peace. The system has advanced, reliable and economic elevator control system has run drivers and drivers operating without that manual and automatic features, and with that layer, called the Office for the election of the Commission to function, with election-control : lift ; PLC; VVVF; rotary encoder目 录1 绪论 PLC控制交流变频电梯的简介 电梯控制的国内外发展现状 题目选择的来源与意义 本文所做的主要工作 32 电梯设备的介绍 电梯设备 电梯的分类 电梯的主要参数 电梯的安全保护装置 53 变频器的选择及其参数计算 变频器的分类 变频器的选择 变频器品牌型号的选择 变频器规格的选择 选择变频器应满足的条件 VS-616G5型通用型变频器 变频器有关参数的计算 变频器容量的计算 变频器制动电阻的计算 114 PLC的选择及硬件开发 PLC简介 控制器件的选择 PLC的选择 轿厢位置的检测元件 PLC硬件系统的设计 设计思路 I/O点数的分配及机型的选择 215 系统软件开发 电梯的三个工作状态 电梯的自检状态 电梯的正常工作状态 电梯的强制工作状态 系统的软件开发方法确定 软件设计特点 软件流程 模块化编程 系统的软件开发 电路的开关门运行回路 电梯的外召唤信号的登记消除及显示回路 利用旋转编码器获取楼层信息 呼梯铃控制与故障报警 电梯的消防运行回路 36结 论 38致 谢 39参考文献 40附录 Ⅰ VS-616G5型变频器的常用参数 41附录 Ⅱ VS-616G5变频器主要参数设置表 42附录 Ⅲ 梯形图 43
1、它是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计。2、目前PLC已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通等方面。
plc及其有关设备,都应按照易于与工业控制形成一个整体,易于扩充其功能的原则来设计。下面是我为大家精心推荐的plc毕业设计论文,希望能够对您有所帮助。
浅谈PLC的应用
【摘 要】可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计的。可编程控制器采用可编程序的存储器,用来在其内部执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令,并通过数字式、模拟式的输入或输出,控制各类型的机械或生产过程。可编程控制器在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位,在可预见的将来,是无法取代的。
【关键词】可编程控制器;模拟量
可编程控制器是可编程序控制器(Programmable Controller)的简称,通常缩写为PC。但它不是个人计算机的PC(Personal Computer)。也不仅是(但包括)早期的可编程逻辑控制器PLC(Programmable Logic Controller)、可编程顺序控制器PSC(Programmable Sequenec Controller)及可编程矩阵控制器PMC(Programmable Matrix Controller)。
可编程控制器及其有关设备,都应按照易于与工业控制形成一个整体,易于扩充其功能的原则来设计。目前 ,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、 交通 运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况主要分为如下几类:
1.开关量逻辑控制
取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
2.工业过程控制
在工业生产过程当中,存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量(即模拟量),PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量,完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节 方法 。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
3.运动控制
可编程控制器可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块,如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
4.数据处理
可编程控制器具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
5.通信及联网
可编程控制器通信含可编程控制器间的通信及可编程控制器与其它智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展,现在的PLC都具有通信接口,通信非常方便。
可编程控制器是一种用于工业生产自动化控制的设备,一般不需要采取什么措施,就可以直接在工业环境中使用。然而,尽管有如上所述的可靠性较高,抗干扰能力较强,但当生产环境过于恶劣,电磁干扰特别强烈,或安装使用不当,就可能造成程序错误或运算错误,从而产生误输入并引起误输出,这将会造成设备的失控和误动作,从而不能保证可编程控制器的正常运行,要提高可编程控制器控制系统可靠性,一方面要求可编程控制器生产厂家提高设备的抗干扰能力;另一方面,要求设计、安装和使用维护中引起高度重视,多方配合才能完善解决问题,有效地增强系统的抗干扰性能。
当今时代是一个自动化时代,交通灯控制等很多行业的设备都与计算机密切相关。因此,一个好的交通灯控制系统,将给道路拥挤、违章控制等方面给予技术革新。随着大规模集成电路及计算机技术的迅速发展,以及人工智能在控制技术方面的广泛运用,智能设备有了很大的发展,是现代科技发展的主流方向。本文介绍了一个智能交通灯系统的设计。该智能交通灯控制系统可以实现的功能有:对某市区的四个主要交通路口进行监控;各路口有固定的工作周期,并且在道路拥挤时中控中心能改变其周期;对路口违章的机动车能够即时拍照,并提取车牌号。在世界范围内,一个以微电子技术,计算机和通信技术为先导的,以信息技术和信息产业为中心的信息革命方兴未艾。而计算机技术怎样与实际应用更有效的结合并有效的发挥其作用是科学界最热门的话题,也是当今计算机应用中空前活跃的领域。本文主要从单片机的应用上来实现十字路口交通灯智能化的管理,用以控制过往车辆的正常运作。
随着城市和经济的发展,交通信号灯发挥的作用越来越大,正因为有了交通信号灯,才使车流、人流有了规范,同时,减少了交通事故发生的概率。然而,交通信号灯不合理使用或设置,也会影响交通的顺畅。
交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行,绿灯表示准许通行,黄灯表示警示。交通信号灯分为机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯、闪光警告信号灯、道路与铁路平面交叉道口信号灯。交通信号灯用于道路平面交叉路口,通过对车辆、行人发出行进或停止的指令,使各同时到达的人、车交通流尽可能减少相互干扰,从而提高路口的通行能力,保障路口畅通和安全。
十字路口交通信号灯现场示意图如图1所示,南北和东西每个方向各有红、绿、黄三种信号灯,为确保交通安全,要求如下。
1)采用PLC构成十字路口的南北向和东西向交通信号灯的电气控制。系统上电后,交通指挥信号控制系统由由一个3位转换开关SA1控制。SA1手柄指向左45°时,接点SA1-1接通,交通指挥系统开始按常规正常控制功能工作,按照如图2所示工作时序周而复始,循环往复工作。SA1手柄指向中间0°时,接点SA1-2接通,交通指挥系统南北向绿灯常亮,东西向红灯常亮,。SA1手柄指向右45°时,接点SA1-3接通,交通指挥系统东西向绿灯常亮,南北向红灯常亮。
2)正常控制时
①当东西方向允许通行(绿灯)时,南北方向应禁止通行(红灯);同样,当南北方向允许通行(绿灯)时,东西方向应禁止通行(红灯)。②在绿灯信号要切换为红灯信号之前,为提醒司机提前减速并刹车,应有明显的提示信号:绿灯闪烁同时黄灯亮。③信号灯控制系统启动后应能自动循环动作。
信号灯动作的时序图如图2所示,它是按信号灯置1与置0两种状态绘制的,置1表示信号灯点亮。
3)输入/输出信号分配
随着微处理器、网络通信、人―机界面技术的迅速发展,工业自动化技术日新月异,各种产品竞争激烈,新产品不断涌现。PLC也由最初的只能处理开关量而发展到可以处理模拟量和数据,加之与DCS、pid调节器、工业pc等技术相结合,使之不再是一种简单的控制设备,而且必将随着自动控制技术的不断发展而发展生存下去。可编程控制器在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位,在可预见的将来,是无法取代的。
PLC工程应用分析
摘要:文章针对PLC工程应用开发过程中的使用特点,研究了PLC硬件组成、软件结构,分析了PLC控制使用的工作过程,最后探讨了PLC编程语言语句,对PLC在控制系统的应用有一定指导意义。
关键词:PLC工程;硬件系统;软件系统;编程语言语句;控制系统 文献标识码:A
中图分类号:TP27 文章编号:1009-2374(2015)34-0033-03 DOI:
可编程序控制器(Programmable Logical Controller,PLC)是一种新型的工业自动化装置,PLC的核心是微处理器,由自动化、通信、计算机技术三者融合而成。PLC的特征是具有简单灵活的可编程性、能够抵抗恶劣工作环境的高抗压能力以及适应性能强。PLC凭借体积小、价格便宜、重量轻等优势,广泛应用于工业控制上,在热电厂自动化工程的应用也日益广泛。
1 PLC的结构研究
不同型号可编程逻辑控制器的结构及组成基本原理相同,研究可编程控制原理应该从硬件结构与软件开发入手。
PLC的硬件组成部分
PLC的硬件系统组成部分包括CPU板、输入和输出电路、存储器扩展接口等。
CPU板:PLC的核心系统就是CPU板,CPU板中包含中央处理器、只读存储器、随机存储器、并行接口及串行接口等等组成部件。CPU板在PLC的作用是运算和控制程序,对不同的逻辑运算、算术运算以及系统整体的部件起到管理、控制的作用。随机存储器和只读存储器配备在PLC程序内部,具有存储各种系统程序的作用。并行接口和串行接口实现中央处理器与每一个接口电路之间的信息交换。
输入/输出电路:输入电路包括直流输入和交流输入两种电路。输入电路能够对现场输入设备所提示的控制信号程序进行接收,接收后光电耦合器可将控制信号隔离进行程序编码,从而转换为PLC程序中的标准使用的信号格式,再经过CPU实现信号读入,从而传输至存储器内。
输出电路在PLC中,主要作用是实现输出信号,在PLC系统中的控制信号输出时,输出电路负责将控制信号传送至其他外部输出设备中,实现输出电路的工作。输出电路的形式分为三种:(1)继电器形式的输出电路,该形式的输出电路对继电器的线圈进行控制,使继电器的触点发生通断,从而达到电气隔离的目的;(2)晶体管输出型电路,该电路运用光电耦合器达到电路开关晶体管出现通断的目的,以此来对输出设备进行控制;(3)可控硅输出型,以可控硅为媒介对输出设备进行控制,当触发可控硅,即可出现电路通断。
存储器扩展接口:是只读存储器与随机存储器所运用的扩展卡盒。扩展卡盒常用的类型有三种:(1)COMS ROM,COMS可由主板上的锂电池提供备用电量,该卡盒的优点在于停电或断电故障下确保数据及程序不会丢失;(2)可擦除可编程ROM卡盒,该卡盒在写入时需要运用专门的编程器,才能将调试好的ROM内的资料进行写入,在擦写时,透过紫外线照射可见内部芯片,从而擦除其内的数据,且在写入时,需具备一定的编程电压,可以重复进行擦除和编程;(3)EEPROM卡盒,电可擦可编程只读存储器,是一种断电情况下也不会出现数据丢失,实施编程与擦除操作时运用专用编程器即可实现。
输入/输出扩展接口:CPU与输入、输出扩展接口之间通过总线连接法进行连接,它对所有的扩展单元均可连接,从而让信号点数规模具备更强的灵活性。输入/输出扩展接口也可与模拟量、高速脉冲等其他适配器进行连接,从而扩展、增强PLC的作用。
编程器及其接口:编程器在PLC中的作用是对数据和信息的输入进行调试、编辑以及检测输入数据的安全性。正常运行状态下的PLC不需要编程器进行编程数据,所以编程器作为PLC部件中独立设计的存在。PLC上通常设有一个编程器专用接口,该接口适应于连接不同类型的编程器,以便完成对PLC程序的写入及调试。
对可编程控制的研究分析
一个控制系统如要实现自身的控制功能,必须借助相应的控制程序才能得以实现。控制程序分为以下两种类型:
固定布线程序控制。在旧模式下的继电器中,如果要对各种程序进行控制,继电器的电路连接需为布线形式,输入设备的作用是将控制信号送入控制系统,如按钮开关、传感器等。输出设备的作用是将被控制者的动作进行控制。该设备对输出的控制信号的控制方式是由连线来完成的。接线完成后,控制程序也随之确定,如需要重新对控制程序改动时,需要将原先控制程序的整个连线重新布线连接,制定新的连接方式。在复杂的控制系统中,该类型的程序控制难度较大,编程可行性不高。
可编程序控制。可编程序控制对系统进行控制时,只需运用专用编程器,通过相应的程序语言实现编程,将控制程序下装至存储器中,最后借助可编程序控制器对编程实施各项操作。如要改动可编程系统,只需将程序存储器中的程序语言进行相应改动,通过编程器即可完成,无需改动电路连接重新布线。通俗地说就是使用特定的软件程序语言编写程序代码实现被控对象的各种动作控制。
2 PLC工程的工作原理
PLC的核心电子部件是微处理器,也可视为由继电器、定时器、状态器等的综合组成部件。PLC中,输入继电器通过外部开关进行驱动,输出继电器则安装有许多触点。PLC开展工作,其实就是执行程序。PLC在工作状态下,CPU以分时操作为工作原理,在一个周期内执行相应的操作,即CPU的程序扫描。CPU在对程序进行运算处理时速度很快,因此从宏观角度看其数据结果可发现CPU的程序运算似乎是在极短时间内完成。PLC对程序的执行过程分为以下三个部分:
输入处理 PLC在执行程序过程中,运用重复扫描来完成。执行前,CPU将所有的输入信号以地址中出现的编码顺序为标准编程至输入存储器中,随后开始开展程序执行。在CPU执行程序时,即使输入状态发生了变化,但输入寄存器中的数据内容不会随着输入状态的变化而发生变化,直至扫描周期结束CPU才对输入状态进行重新读取。
程序执行
PLC在执行程序时,依据顺序对用户程序进行扫描。完成一条程序的执行后,所需信息将经过寄存器由程序读出,并参与程序运算,接着再将程序执行的数据结果编程到相关的寄存器中。
输出处理
当PLC将所有指令全部执行结束后,PLC会把所有程序结果输入到输出锁存寄存器中,最终传送至程序执行终端。
3 PLC的软件系统组成部分
一个完整的PLC控制系统由硬件系统和软件组成,两者结合构成复杂的控制功能。在PLC软件系统中,分为系统程序和用户程序。
系统程序在PLC中的作用是管理、服务和翻译用户程序,可将其视为一个软件平台。系统程序的质量与PLC的性能具有直接联系,系统程序质量好,则PLC的性能强,反之性能弱。系统软件是固定存在于程序中的,无法自行修改或存取。用户程序即应用程序,是用户根据控制系统的要求运用程序语言进行编制的应用,其存放于系统程序指定的存储位置。
4 PLC的编程语言
运用面向顺序和面向过程对程序进行控制的“自然语言”,即为PLC的编程语言,PLC的编程语言有很多,如梯形图、逻辑方程式、语名表或布尔代数式等语言种类。下面对常用的PLC编程语言进行介绍。
PLC的基本指令(如三菱FX2系列为例)如下所示:
逻辑联取及输出(LD/LDI/OUT)指令
LD/LDI指令用于取常开触点/常闭触点于母线相连。另外,在分支开始处,这些指令与后述的ANB(块与)指令组合使用;OUT指令用于驱动输出继电器,辅助继电器、状态器、定时器及计数器的线圈,但不能用来驱动输入继电器的线圈。对于定时器、计数器的线圈,在输出指令(OUT)后必须设定适当的常数。
触点串联指令
AND(与),ANI(非)指令,AND为常开触点串联连接,ANI即常闭触点串联连接,AND与ANI均可用于对触电进行串联连接,同时运算于逻辑。对串联触点并不限制其个数,是可以重复使用的程序指令。
触点并联指令
OR(或),ORI(或非)指令,OR常开触点并联连接,ORI常闭触点并联连接,两者可对触点进行并联连接或使用于逻辑运算。对并联触点的设置并不限制其个数,是可以重复使用的程序指令。当两个以上触点的串联电路块进行并联连接时,应使用后述的ORB(块或)指令。
串联电路块的并联指令(ORB)块
串联电路块是指将两个以上的触点电路进行串联连接,一般情况下,一个串联电路块就是一条线路分支。在对串联电路块实施并联连接的形式时,各分支的始端用LD或LDI指令,在分支的终点用ORB指令。在多重并联电路中,若每个串联电路块的终点分别使用ORB指令,则并联的串联电路块的数量不受限制。ORB指令与后述的ANB指令一样都是无操作元件号的独立指令。
并联电路块的串联指令
ANB(块与)并联电路块的串联连接两个以上的触点并联接的电路称为并联电路块,通常每一个并联电路块称为一条分支。在进行并联电路块的串联连接时,各分支的始端用LD或LDI指令,并联电路块结束后,使用ANB指令,实现与前面的电路串联。
ANB指令与前述的ORB指令一样,都是无操作元件号的独立指令。若多个并联电路块依次与前一电路串联,则ANB指令的使用数量不受限制。
主控触点指令
MC(主控),MCR(主控复位),MC主控电路块起点,MCR主控电路块终点。
在编程过程中,经常会遇到几个逻辑行同时受一个触点或一组触点的控制,受到一个公共条件的控制,叫做主控,这时就可以使用MC/MCR指令进行编辑。当主控条件满足时,执行MC和MCR之间的指令。执行MC指令后,使母线移至MC主控触点之后,执行MCR指令后,母线又返回到原来的位置上。MC和MCR指令必须配对使用。
置位和复位指令
SET(置位),RST(复位),SET令元件自保持ON,令元件自保持OFF,清除数据寄存器。当执行SET指令时,将对应的操作元件(Y,M,S)置位,并具有自保持功能。当执行RST指令时,将对应的操作元件(Y,M,S)置位,并具有自保功能。使用RST指令还可以数据寄存器D、变址寄存器V和Z清零。
END(程序结束)指令
END输入输出处理程序回到第“0”步。
5 结语
在使用PLC系统设计时,要求输入点数很多。尤其对于需要进行多个位置、多点控制的热电厂系统,对输入点数要求较为突出。所以,能够有效地减少系统的输入点,有效地降低PLC的成本。在进行PLC控制系统的设计时,要求运用以下的技巧和要点:(1)在设计时,根据软件的控制功能不同进行相应设计,如果是梯形图,则设计方式应采用模块化形式;(2)在使用循环扫描时,应保持指令与指令、模块与模块之间的时序关系不变,使程序在设计功能基础上正常运行;(3)对于自动关门、换速、自动切换时间等需要进行调节的参数项目,使其与程序分离。因此,在需要进行调整参数时,无需将程序进行改动,方便快捷、便于调试,同时能够使软件的可靠性有效提高;(4)对于串联开关、联动开关,比如层门之间的连锁开关、轿顶和轿厢之间,可将其设置为一个输入点;(5)对于具备相同作用的开关信号,如安全触板的开关以及大门开关,可将其采用并联的形式输入PLC内;(6)采用组合式按钮输入法,应用该方法时应使用两个输入点数,把按钮键进行组合,再由程序自动对组合信号进行识别和复原;(7)进行编码的输入:运用二进制编码,在按钮开关中输入识别信号,再自动转接到PLC程序进行复原、识别,可以非常有效地减少PLC输入点数。
参考文献
[1] 朱善君,等.可编程序控制系统原理、应用、维护[M].北京:清华大学出版社,1992.
[2] 王兆义.可编成控制器教程[M].北京:机械工业出版社,2000.
作者简介:王琼(1980-),男,浙江嵊州人,上虞杭协热电有限公司热控工程师,研究方向:电厂自动化控制系统管理与维护、硬件的日常维护及软件编程。
参考下: 进入21世纪后,特别在我国加入WTO后,国内产品面临巨大挑战。各行业特别是传统产业都急切需要应用电子技术、自动控制技术进行改造和提升。例如纺织行业,温湿度是影响纺织品质量的重要因素,但纺织企业对温湿度的测控手段仍很粗糙,十分落后,绝大多数仍在使用干湿球湿度计,采用人工观测,人工调节阀门、风机的方法,其控制效果可想而知。制药行业里也基本如此。而在食品行业里,则基本上凭经验,很少有人使用湿度传感器。值得一提的是,随着农业向产业化发展,许多农民意识到必需摆脱落后的传统耕作、养殖方式,采用现代科学技术来应付进口农产品的挑战,并打进国外市场。各地建立了越来越多的新型温室大棚,种植反季节蔬菜,花卉;养殖业对环境的测控也日感迫切;调温冷库的大量兴建都给温湿度测控技术提供了广阔的市场。我国已引进荷兰、以色列等国家较先进的大型温室四十多座,自动化程度较高,成本也高。国内正在逐步消化吸收有关技术,一般先搞调温、调光照,控通风;第二步搞温湿度自动控制及CO2测控。此外,国家粮食储备工程的大量兴建,对温湿度测控技术提也提出了要求。 但目前,在湿度测试领域大部分湿敏元件性能还只能使用在通常温度环境下。在需要特殊环境下测湿的应用场合大部分国内包括许多国外湿度传感器都会“皱起眉头”!例如在上面提到纺织印染行业,食品行业,耐高温材料行业等,都需要在高温情况下测量湿度。一般情况下,印染行业在纱锭烘干中,温度能达到120摄氏度或更高温度;在食品行业中,食物的烘烤温度能达到80-200摄氏度左右;耐高温材料,如陶瓷过滤器的烘干等能达到200摄氏度以上。在这些情况下,普通的湿度传感器是很难测量的。 高分子电容式湿度传感器通常都是在绝缘的基片诸如玻璃、陶瓷、硅等材料上,用丝网漏印或真空镀膜工艺做出电极,再用浸渍或其它办法将感湿胶涂覆在电极上做成电容元件。湿敏元件在不同相对湿度的大气环境中,因感湿膜吸附水分子而使电容值呈现规律性变化,此即为湿度传感器的基本机理。影响高分子电容型元件的温度特性,除作为介质的高分子聚合物的介质常数ε及所吸附水分子的介电常数ε受温度影响产生变化外,还有元件的几何尺寸受热膨胀系数影响而产生变化等因素。根据德拜理论的观点,液体的介电常数ε是一个与温度和频率有关的无量纲常数。水分子的ε在T=5℃时为,在T=20℃时为。有机物ε与温度的关系因材料而异,且不完全遵从正比关系。在某些温区ε随T呈上升趋势,某些温区ε随T增加而下降。多数文献在对高分子湿敏电容元件感湿机理的分析中认为:高分子聚合物具有较小的介电常数,如聚酰亚胺在低湿时介电常数为一。而水分子介电常数是高分子ε的几十倍。因此高分子介质在吸湿后,由于水分子偶极距的存在,大大提高了吸水异质层的介电常数,这是多相介质的复合介电常数具有加和性决定的。由于ε的变 化,使湿敏电容元件的电容量C与相对湿度成正比。在设计和制作工艺中很难组到感湿特性全湿程线性。作为电容器,高分子介质膜的厚度d和平板电容的效面积S也和温度有关。温度变化所引起的介质几何尺寸的变化将影响C值。高分子聚合物的平均热线胀系数可达到 的量级。例如硝酸纤维素的平均热线胀系数为108x10-5/℃。随着温度上升,介质膜厚d增加,对C呈负贡献值;但感湿膜的膨胀又使介质对水的吸附量增加,即对C呈正值贡献。可见湿敏电容的温度特性受多种因素支配,在不同的湿度范围温漂不同;在不同的温区呈不同的温度系数;不同的感湿材料温度特性不同。总之,高分子湿度传感器的温度系数并非常数,而是个变量。所以通常传感器生产厂家能在-10-60摄氏度范围内是传感器线性化减小温度对湿敏元件的影响。 国外厂家比较优质的产品主要使用聚酰胺树脂,产品结构概要为在硼硅玻璃或蓝宝石衬底上真空蒸发制作金电极,再喷镀感湿介质材料(如前所述)形式平整的感湿膜,再在薄膜上蒸发上金电极.湿敏元件的电容值与相对湿度成正比关系,线性度约±2%。虽然,测湿性能还算可以但其耐温性、耐腐蚀性都不太理想,在工业领域使用,寿命、耐温性和稳定性、抗腐蚀能力都有待于进一步提高。 陶瓷湿敏传感器是近年来大力发展的一种新型传感器。优点在于能耐高温,湿度滞后,响应速度快,体积小,便于批量生产,但由于多孔型材质,对尘埃影响很大,日常维护频繁,时常需要电加热加以清洗易影响产品质量,易受湿度影响,在低湿高温环境下线性度差,特别是使用寿命短,长期可靠性差,是此类湿敏传感器迫切解决的问题。 当前在湿敏元件的开发和研究中,电阻式湿度传感器应当最适用于湿度控制领域,其代表产品氯化锂湿度传感器具有稳定性、耐温性和使用寿命长多项重要的优点,氯化锂湿敏传感器已有了五十年以上的生产和研究的历史,有着多种多样的产品型式和制作方法,都应用了氯化锂感湿液具备的各种优点尤其是稳定性最强。 氯化锂湿敏器件属于电解质感湿性材料,在众多的感湿材料之中,首先被人们所注意并应用于制造湿敏器件,氯化锂电解质感湿液依据当量电导随着溶液浓度的增加而下降。电解质溶解于水中降低水面上的水蒸气压的原理而实现感湿。 氯化锂湿敏器件的衬底结构分柱状和梳妆,以氯化锂聚乙烯醇涂覆为主要成份的感湿液和制作金质电极是氯化锂湿敏器件的三个组成部分。多年来产品制作不断改进提高,产品性能不断得到改善,氯化锂感湿传感器其特有的长期稳定性是其它感湿材料不可替代的,也是湿度传感器最重要的性能。在产品制作过程中,经过感湿混合液的配制和工艺上的严格控制是保持和发挥这一特性的关键。 在国内九纯健科技依托于国家计量科学研究院、中科院自动化研究所、化工研究院等大型科研单位从事温湿度传感器产品的研制、生产。选用氯化锂感湿材料作为主攻方向,生产氯化锂湿敏传感器及相关变送器,自动化仪表等产品,在吸取了国内外此项技术的成功经验的同时,努力克服传统产品存在的各项弱点,取得实质性进展。产品选用了Al2O3及SiO2陶瓷基片为衬底,基片面积大大缩小,采用特殊的工艺处理,耐湿性和粘覆性均大大提高。使用烧结工艺,在衬底集片上烧结5个9的工业纯金制成的梳妆电极,氯化锂感湿混合液使用新产品添加剂和固有成份混合经过特殊的老化和涂覆工艺后,湿敏基片的使用寿命和长期稳定性大大提高,特别是耐温性达到了-40℃-120℃,以多片湿敏元件组合的独特工艺,是传感器感湿范围为1%RH-98%RH,具备了15%RH范围以下的测量性能,漂移曲线和感湿曲线均实现了较好的线性化水平,使湿度补偿得以方便实施并较容易地保证了宽温区的测湿精度。采用循环降温装置封闭系统,先对对被测气体采样,然后降温检测并确保绝对湿度的恒定,使探头耐温范围提高到600℃左右,大大增强了高温下测湿的功能。成功解决了“高温湿度测量”这一湿度测量领域难题。现在,不采用任何装置直接测量150度以内环境中的湿度的分体式高温型温湿度传感器JCJ200W已成功应用在木材烘干,高低温试验箱等系统中。同时,JCJ200Y产品能耐温高达600度,也已成功应用在印染行业纱锭自动烘干系统、食品自动烘烤系统、特殊陶瓷材料的自动烘干系统、出口大型烘干机械等方面,并表现出良好的效果,为国内自动化控制域填补了高温湿度测量的空白,为我国工业化进程奠定了一定基础。传感器论文: 低温下压阻式压力传感器性能的实验研究 Experimental Study On Performance Of Pressure Transducer At Low Temperature .... 灌区水位测量记录设备及安装技术 摘要:水位测量施测简单直观,易于为广大用水户所接受而且便于自动观测,因而在灌区水量计量乃至在整个灌区信息化建设中都占有十分重要的地位。目前我国灌区中水位监测采用的传感器依据输出量的不同主要分为模拟传感.... 主成分分析在空调系统传感器故障检测与诊断中的应用研究 摘要 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按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性,后者是检测受检对象上人为设置的磁场,用这个磁场来作被检测的信息的载体,通过它,将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等,转变成电量来进行检测和控制。 一 霍尔器件的工作原理 在磁场作用下,通有电流的金属片上产生一横向电位差如图1所示: 这个电压和磁场及控制电流成正比: VH=K╳|H╳IC| 式中VH为霍尔电压,H为磁场,IC为控制电流,K为霍尔系数。 在半导体中霍尔效应比金属中显著,故一般霍尔器件是采用半导体材料制作的。 用霍尔器件,可以进行非接触式电流测量,众所周知,当电流通过一根长的直导线时,在导线周围产生磁场,磁场的大小与流过导线的电流成正比,这一磁场可以通过软磁材料来聚集,然后用霍尔器件进行检测,由于磁场与霍尔器件的输出有良好的线性关系,因此可利用霍尔器件测得的讯号大小,直接反应出电流的大小,即: I∞B∞VH 其中I为通过导线的电流,B为导线通电流后产生的磁场,VH为霍尔器件在磁场B中产生的霍尔电压、当选用适当比例系数时,可以表示为等式。霍尔传感器就是根据这种工作原理制成的。 二 霍尔传感器的应用 1 霍尔接近传感器和接近开关 在霍尔器件背后偏置一块永久磁体,并将它们和相应的处理电路装在一个壳体内,做成一个探头,将霍尔器件的输入引线和处理电路的输出引线用电缆连接起来,构成如图1所示的接近传感器。它们的功能框见图19。(a)为霍尔线性接近传感器,(b)为霍尔接近开关。 图1 霍尔接近传感器的外形图 a)霍尔线性接近传感器 (b)霍尔接近开关 图2 霍尔接近传感器的功能框图 霍尔线性接近传感器主要用于黑色金属的自控计数,黑色金属的厚度检测、距离检测、齿轮数齿、转速检测、测速调速、缺口传感、张力检测、棉条均匀检测、电磁量检测、角度检测等。 霍尔接近开关主要用于各种自动控制装置,完成所需的位置控制,加工尺寸控制、自动计数、各种计数、各种流程的自动衔接、液位控制、转速检测等等。霍尔翼片开关 霍尔翼片开关就是利用遮断工作方式的一种产品,它的外形如图20所示,其内部结构及工作原理示于图21。 图3 霍尔翼片开关的外形图 2 霍尔齿轮传感器 如图4所示,新一代的霍尔齿轮转速传感器,广泛用于新一代的汽车智能发动机,作为点火定时用的速度传感器,用于ABS(汽车防抱死制动系统)作为车速传感器等。 在ABS中,速度传感器是十分重要的部件。ABS的工作原理示意图如图23所示。图中,1是车速齿轮传感器;2是压力调节器;3是控制器。在制动过程中,控制器3不断接收来自车速齿轮传感器1和车轮转速相对应的脉冲信号并进行处理,得到车辆的滑移率和减速信号,按其控制逻辑及时准确地向制动压力调节器2发出指令,调节器及时准确地作出响应,使制动气室执行充气、保持或放气指令,调节制动器的制动压力,以防止车轮抱死,达到抗侧滑、甩尾,提高制动安全及制动过程中的可驾驭性。在这个系统中,霍尔传感器作为车轮转速传感器,是制动过程中的实时速度采集器,是ABS中的关键部件之一。 在汽车的新一代智能发动机中,用霍尔齿轮传感器来检测曲轴位置和活塞在汽缸中的运动速度,以提供更准确的点火时间,其作用是别的速度传感器难以代替的,它具有如下许多新的优点。 (1)相位精度高,可满足°曲轴角的要求,不需采用相位补偿。 (2)可满足度曲轴角的熄火检测要求。 (3)输出为矩形波,幅度与车辆转速无关。在电子控制单元中作进一步的传感器信号调整时,会降低成本。 用齿轮传感器,除可检测转速外,还可测出角度、角速度、流量、流速、旋转方向等等。 图4 霍尔速度传感器的内部结构 1. 车轮速度传感器2.压力调节器3.电子控制器 2. 图4 ABS气制动系统的工作原理示意图 3 旋转传感器 按图5所示的各种方法设置磁体,将它们和霍尔开关电路组合起来可以构成各种旋转传感器。霍尔电路通电后,磁体每经过霍尔电路一次,便输出一个电压脉冲。 (a)径向磁极(b)轴向磁极(c)遮断式 图5 旋转传感器磁体设置 由此,可对转动物体实施转数、转速、角度、角速度等物理量的检测。在转轴上固定一个叶轮和磁体,用流体(气体、液体)去推动叶轮转动,便可构成流速、流量传感器。在车轮转轴上装上磁体,在靠近磁体的位置上装上霍尔开关电路,可制成车速表,里程表等等,这些应用的实例如图25所示。 图6的壳体内装有一个带磁体的叶轮,磁体旁装有霍尔开关电路,被测流体从管道一端通入,推动叶轮带动与之相连的磁体转动,经过霍尔器件时,电路输出脉冲电压,由脉冲的数目,可以得到流体的流速。若知管道的内径,可由流速和管径求得流量。霍尔电路由电缆35来供电和输出。 图6 霍尔流量计 由图7可见,经过简单的信号转换,便可得到数字显示的车速。 利用锁定型霍尔电路,不仅可检测转速,还可辨别旋转方向,如图27所示。 曲线1对应结构图(a),曲线2对应结构图(b),曲线3对应结构图(c)。 图7 霍尔车速表的框图 图8 利用霍尔开关锁定器进行方向和转速测定 4 在大电流检测中的应用 在冶金、化工、超导体的应用以及高能物理(例如可控核聚变)试验装置中都有许多超大型电流用电设备。用多霍尔探头制成的电流传感器来进行大电流的测量和控制,既可满足测量准确的要求,又不引入插入损耗,还免除了像使用罗果勘斯基线圈法中需用的昂贵的测试装置。图9示出一种用于DⅢ-D托卡马克中的霍尔电流传感器装置。采用这种霍尔电流传感器,可检测高达到300kA的电流。 图9(a)为G-10安装结构,中心为电流汇流排,(b)为电缆型多霍尔探头,(c)为霍尔电压放大电路。 (a)G�10安装结构(b)电缆型多霍尔探头(c)霍尔电压放大电路 图9 多霍尔探头大电流传感器 图10霍尔钳形数字电流表线路示意图 图11霍尔功率计原理图 (a)霍尔控制电路 (b)霍尔磁场电路 图12霍尔三相功率变送器中的霍尔乘法器 图13霍尔电度表功能框图 图14霍尔隔离放大器的功能框图 5 霍尔位移传感器 若令霍尔元件的工作电流保持不变,而使其在一个均匀梯度磁场中移动,它输出的霍尔电压VH值只由它在该磁场中的位移量Z来决定。图15示出3种产生梯度磁场的磁系统及其与霍尔器件组成的位移传感器的输出特性曲线,将它们固定在被测系统上,可构成霍尔微位移传感器。从曲线可见,结构(b)在Z<2mm时,VH与Z有良好的线性关系,且分辨力可达1μm,结构(C)的灵敏度高,但工作距离较小。 图15 几种产生梯度磁场的磁系统和几种霍尔位移传感器的静态特性 用霍尔元件测量位移的优点很多:惯性小、频响快、工作可靠、寿命长。 以微位移检测为基础,可以构成压力、应力、应变、机械振动、加速度、重量、称重等霍尔传感器。 6 霍尔压力传感器 霍尔压力传感器由弹性元件,磁系统和霍尔元件等部分组成,如图16所示。在图16中,(a)的弹性元件为膜盒,(b)为弹簧片,(c)为波纹管。磁系统最好用能构成均匀梯度磁场的复合系统,如图29中的(a)、(b),也可采用单一磁体,如(c)。加上压力后,使磁系统和霍尔元件间产生相对位移,改变作用到霍尔元件上的磁场,从而改变它的输出电压VH。由事先校准的p~f(VH)曲线即可得到被测压力p的值。 图16 几种霍尔压力传感器的构成原理 7 霍尔加速度传感器 图17示出霍尔加速度传感器的结构原理和静态特性曲线。在盒体的O点上固定均质弹簧片S,片S的中部U处装一惯性块M,片S的末端b处固定测量位移的霍尔元件H,H的上下方装上一对永磁体,它们同极性相对安装。盒体固定在被测对象上,当它们与被测对象一起作垂直向上的加速运动时,惯性块在惯性力的作用下使霍尔元件H产生一个相对盒体的位移,产生霍尔电压VH的变化。可从VH与加速度的关系曲线上求得加速度。 图17 霍尔加速度传感器的结构及其静态特性 三 小结 目前霍尔传感器已从分立元件发展到了集成电路的阶段,正越来越受到人们的重视,应用日益广泛。
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