ANXBXMDS系列选插编程能源凸轮光磁扫描众多回路换序控制方法及装置。采用了机械、光、磁、电气、液压等综合方式,可以弥补各种单一形式控制系统的不足。主要提供了光隔离扫描众多光效应元件如光电池或光导纤维,去控制大、中、小功率的可控硅或光控可控硅最佳控制方案。如果根据控制对象,场合和规模还可称为ANXBSMDS系列调速装置,“数”控装置,微处理机,工业控制机等。适用于每个邻域的机械自动化和过程自动化控制,可进行散控,集控,多机床分级群控生产线等大、中、小规模自动控制。可以预见特大、大、中、小交流电动机调速将代替直流电动机调速,在机床电气控制设备和电气自动控制邻域中是一个非常重要的突破。它解决了模/数转换后还要数/模转换课题,功率变换课题,高压与低压回路电隔离和抗干扰课题,高压元件的均压均流课题,各种电器的选定和保护协调等技术课题。 现在仪表编程控制装置对具有自销功能的执行元件如接触器等有线圈多地控制如按钮,温度、压力、流量等控制回路就无能为力了。更谈不上对可控硅的控制。而且体积和功耗大、速度慢、寿命短、仅使用于小规模控制的缺点。体积和功耗大是结构设计问题,速度慢和寿命短是因为其输出有触点,控制规模小是由于其时间控制向步进控制转换过程中输出时轴只有一个所至或改进的更复杂,是因为没从根本上对钟表变速结构形式在输出量上的改进。这些就是人们对仪表自动控制装置不能进行大规模控制偏见所在。
CB3463-1型自动转塔车床是用插销板进行程序预选,而程序转换则是利用工作部件的位移量大小由行程开关来控制的,即不能自控。插销板上有许多插销孔,各个孔内有两片相互绝缘的铜片,它们分别与程序步进器的触头和工作部件相连。如果在孔中插入销子,两片铜片就相通,继电器通电,电磁换向阀动作,相应的工作部件运动,就起到选择工作程序的作用,即销子只起接通作用,销子本身不能编逻辑门电路。
现在机床电气控制设备和电气自动控制领域中国内外最先进的电子式可编程序控制器,数控装置,微处理机和工业控制机等,这四类自动控制装置均是数字电路,数字电路的基本型式是“与”、“或”“非”构成的逻辑门电路,其它各种逻辑功能的数字电路都可由这些基本逻辑门电路结合而成,这些逻辑门都是由二、三极管,电容和电阻等构成的集成电路又是利用材料层的相继淀积和腐蚀,显出电路图案的。其控制方式是将模似量经换能器变换为电量电压或电流,然后再把电量转换为数字量,即高电平“1”和低电平“0”等不连续量,这是因为数字电路只能对数字量进行运算,而且由于其计算结果也是数字量,困此还必须把其数字输出转换为模似量去改变待控制量。从表面上看它们的功能已达尽善尽美的地步。但任何事物都有二重性,它们共同的缺点和不足之处如下;除模/数转换后还要数/模转换问题外,还有功率变换问题,高压与低压回路电隔离和抗干扰问题,高压元件的均压均流问题,各种电器的选定和保护协调问题等。由此造成电路复杂而价格高,使编程调试和维修技术要求高,占地面积大,抗干扰能力弱,需专辟控制室,投资大,不利于推广和应用。
电子式JCSK-7510,JCK-8和BCKI-20型程序控制器,其设定插孔板;主要有动作设定,复位设定,时基动作次数设定,动作完成设定或循环设定和跳序设定等四组或六组插孔组成。即设定板多。这些设定是根据生产过程的工艺需要,将带有二极管插塞选插相应插孔来达到地。在每一根程序输出线与各动作线的“交点”处装上插口,平时各程序输出线与各动作线间并不接通,在需要时用二极管插塞将某一程序输出线与动作线中的一根或几根接通。二极管直接装在插塞内,仅起隔离和接通的作用。
本发明的目的是根据能源N(微型电动机或弹簧)扫描S(凸轮,光或磁)众多回路D换序和选插X编程B两种控制方法,设计出适合这两种方法所对应的装置。去解决机床电气控制设备和电气自动控制领域中;模/数转换后还要数/模转换去改变待控制量课题,功率变换课题,高压元件的均压流课题,各种电器的选定和保护协调课题,高压与低压回路电隔离和抗干扰等技术课题。
本发明由低压380伏时标插孔板(简称低压时板)或高压万伏以上时板,能源扫描众多回路换序控制装置和盒盖叁大部分组成。
能源扫描众多回路换序控制方法;能源扫描众多回路,而每路都要实现在动态壮态下自动动断后还要自动动合换序动合后还要自动动断的方法。还遵循系统动态工程设计方法;选择恰当的典型模型,详细分析其参数与动态性能指标的关系,根据要求的性能指标,利用现成公式,表格或曲线进行查找,这此参数是在满足性能指标条件下选定的。
能源扫描众多回路换序控制装置;它由时间控制器和能源扫描众多回路换序控制装置两大部分组成。根据能源扫描众多回路过程中改变指令的量和质分别称为;凸轮扫描众多动触头推杆换序控制装置,光扫描众多光效应元件换序控制装置和磁扫描众多磁效应元件换序控制装置。
选插编程控制方法,用多只用导线73连接两只以上插头71的插件或光导纤维74,根据“三图一表”和输出位置、速度、加速度随时间的变化规律在低压时板或高压时板不同位置分别选插相应时标脉冲(简称时冲)单位小时h、分钟min、秒s和毫秒ms的常开或常闭逻辑“与”、“或”、“非”门插孔编程为所需“自销”、“禁止”“跳选”、“计忆”、“计数”、“位移”、“转角”、“调速”等不同功能逻辑门电路设定的方法。程序可以嵌套程序,根据逻辑数组的不同排列组合,就可以使程序的功能大大增加。三图一表是指加工零件工序图,加工示意图,自动线总联系尺寸图,零件或自动线工作循环周期表。
在实际系统中,输出可能是位置、速度、温度、流量、压力等各种物理量。然而在理论分析中,输出是何种物理量并不重要,重要的则是输出位置、速度、加速度随时间变化的规律。
选插编程控制装置,它由用于编程的许多插件和选插低压时板或高压时板组成。
本发明与现有技术相比具有突出的实质性特点和显著的进步。
高压与低压回路电隔离和抗干扰问题;交流与直流或直流与交流电压的隔离是采用变压器做隔离器的,转换直流与交流电压的方法是用半导体二极管或三极管组成各种形式的电子交流开关来达到这一目的。采用脉冲变压器是为了隔离触发电路和可控硅主电路在电路上的联系,并因此获得合适的触发电压。用电容抗干扰。
本发明通过光与光效应元件隔离后,再加,高压时板和低压时板双调节予以保证的。
可控硅对触发电路的要求;可控硅由关断状态变为导通状态的外部条件有二个,第一电路阳极电位高于阴极电位;第二控制极与阴极之间加上适当的正向触发电压及电流信号。要改变整流电压大小,还应改变可控硅的开通时间,即改变触发信号的相位,这些都是触发电路应完成的任务。1.控制极特性参数,触发电压(V)0.15~5,触发电流(mA)0.4~400。2.触发脉冲波形,前沿强触发与触发平台两个部分。3.有足够的移相范围,它与整流电路接法有关。4.脉冲发出的时间与主电路电压波形变化应有一定的对应关系,称之为“同步”。每个可控硅元件有各自的触发器,还有各自的同步电压。触发器输入是控制电压,输出是脉冲移相角a。同步环节的作用是使可控硅在电源的每个周期都能在相同的a角触发,同步也就是要求触发的频率与主电路电源的频率相同。
本发明是以光电池开路电压(V)0.45~0.65,工作电压(V)0.31~0.42,短路电流(mA)2~140,频率1014~1015Hz作触发电源,移相范围和相位“同步”由低压时板调节和光电池的频率予以保证。
直流电动机的电源电压频率50Hz较底,经变换后可控硅整流电源含有更多的输出脉动,并且脉动量随可控硅整流装置的接线型式及使用方式有极大的变化。为了改善这种情况和加快信号的反应速度,常采用增加整流相数的方法,12相、24相或36相,采用1000Hz到5000Hz的高频电源。再有、可控硅电源电流变化迅速,具有快速的暂态变化。这些特点对直流电动机增加了机械的,热的和电气方面的负担,尤其是增加了换向的困难。由此对直流电动机产生一些设计上和使用上的问题,电动机必须设计得适应谐波电流的危害及快速的暂态变化。直流电动机在单机看来,电压等级和提高转速等方面渐于极限。由于换向的限制,直流电动机最高电压只能达1000V,而交流电动机是它10倍以上。由于交流电动机的结构简单、制造方便、价格便宜、维护费用低、体积小、重量轻、节省运行费用等方面,而这些都是直流调速传动的薄弱环节,但是尽管如此,推广交流调速传动仍有较大难度,是由于控制设备造价高,运行效率低等问题。
而造价高主要是功率变换即开关元件换流问题;变频装置为调速系统提供可变频率和可变电压的电源。而给交流电动机供电的交一直一交变频器,除了输入交流与直流和输出直流与交流两方面用变压器隔离外,直流中问回路采用强迫换流,要求在变流器内部采用专门的换流线路强迫可控硅关断。它对所用可控硅元件有较高的要求,同时线路复杂,造价高等缺点。
本发明是这样解决功率变换问题的;变频调速采用自控式和可控硅自然换流方式,即交一交变频调速。把交流电源直接变成可变频率和电压的电源,因之也称之为直接变频装置或周期变换装置,仅用一次变换来改变电能的形式。因供电电源本身具有低阻抗,使它具有电压源的性质,因此,负载电动机的无功能量(呈电感性)直接由供电电源来缓冲。其换流能力与输出电压之间无依赖关系,加上低压时板和高压时板双调节作用,可对电动机进行宽调频、调压、相位、矢量变换控制。可以预见大、中、小功率交流电动机调速将代替直流电动机调速,在机床电气控制设备和电气自动控制领域中是一个非常重要的突破。
下面结合附图遂一详述本发明的实施:
图1.是根据本发明结构对称性整体结构半剖视图的主视图和俯视图。
图2.是图1编码67低压时板的俯视图。
图3.是图2局部剖视图半视图的主视图。
图4是图2局部剖视图的左视图。
图1.编码69是本发明的盒盖。每块低压时板67由两块凹形槽68限制其前后左右的自由度,一般情况用左右两块低压时板即可。编码65'65即是一个回路四根或二根连接导线,还是众多连接导线的总编码。齿轮47是许多传动齿轮或变速齿轮总编码。编码46和49是在单机或双机情况作调速手柄用。
图2、3、4插头71上有绝缘套72,每两个以上插头用导线73连接成一套插件,71是许多插件总编码。74是光导纤维。编码66是众多插孔铜片的总编码,而每个插孔内有一片铜片。字母K'是常开逻辑“与”、“或”门,字母K是常闭逻辑“非”门,它们是分别所指两横行区域众多插孔数字编码的总数字编码。而且每个数字编码代表两个插孔即逻辑门,这众多插孔总数字编码的铜片66与图1各种扫描众多回路相应数字编码的元件用导线总编码65'65一一对号连接。纵向时冲单位h,s,min和ms与时间控制器各级循环周期时轴45、46、50有关和众多回路相应无件即数字编码有一一对应导线连接关系。字母E和元件74所指两横行区域的插孔是适量二极管、电阻、电容和电感等总编码,根据工艺需求选插编入控制回路里,这里低压时板起着对电压、电流、电阻和感生电动势等的调节作用。它相当于中等功率的集成电路板,但程序可由使用者根据需求很方便的随时改变。字母F所指两横行区域是输入和输出插孔。
为了更好解决高压与低压回路的电隔离和抗干扰课题,高压元件的均压均流课题,各种电器的选定和保护协调课题,功率变换等技术课题。需要有块与图2、3、4结构和用法类似而用高压类绝缘材料作成高压时板。所不同的是K'K区是大功率开关元件如可控硅或光控可控硅等。E区元件74是相应的高压元件。
图1时间控制器由编码43至50组成,其动作源理如下:微型电动机作动力源,经钟表齿轮变速箱43齿轮47一级变速后的时轴45,又经齿轮47二级变速后的时轴48,再经齿轮47三极变速后的时轴50,分别让这些时轴伸出齿轮变速箱体,按照人们预定的逻辑顺序进行运算传递控制。时轴旋转一周叫一个循环时间周期S,单位小时h、分钟min,秒s和毫秒ms。使它在对外控制上有量的改变,为大规模自动控制打下了基础。当然这三个时轴也可布置成三角形,本图有三个时轴叫多机。钟表齿轮变速箱安装结构A也可以做成有一个或二个时轴的时间控制器,分别简称单机或双机。单机与单机也可以联机和扩展使用,程序可以嵌套程序。单机用于一般设备和家用电器的自动控制,双机用于精蜜机床和小规模自动控制,多机用于大、中规模自动控制。如果根据控制对象,场合和规模分本发明名称M还可称为ANXBSMDS系列;调节器、调速装置、“数”控装置、微处理机、工业控制机、降压起动制动器、自动控制装置、烘道控制节电器、电梯控制装置等。
无论采用那中如集中、集散、适应和柔性加工等控制系统来实现机床的自动循环,各个工作部件和辅助机构必须依照一定的时间和顺序进行工作。
图1凸轮扫描众多触头推杆换序控制装置由编码33至38和51至56组成。其动作原理如下;时轴50转动带动凸轮51扫描,挤压推杆52带着动触头触桥54向外移动挤压复位弹簧55,推杆上凹形口通过触桥平面瞬间,触桥就跳动,从而使常闭触头33打开,常开触头33'闭合,去控制有自销功能的线圈。快速动作是由两换序弹簧53储存的能量(有防振、防电弧功能)将作用力传到动触头的触桥上得到的。推杆回程与上反向,至静止状态。凸轮在时轴带动下扫描下一路动作换序以次类推完成循环同期的控制。许多常开常闭触头镶嵌在园环形固定架56里。它有效地对具有自销功能的执行元件如;接触器、电磁铁、电磁阀、电磁离合器等有线圈而多地控制如;按纽、温度、压力、流量等回路的控制。
现在各种电器控制线路都有一个共同的规律;这就是电动机或其它用电设备的起动和停止是由接触器主触点的闭合和断开来实现的,而主触点的动作是由控制回路中接触器线圈的“通”电和“断”电来决定的。线圈的“通”电和“断”电则是由线圈所在控制回路中一些常开、常闭触点组成的“与”、“或”、“非”条件,即生产工艺所决定的。
图1光扫描众多光效应元件换序控制装置由编码17至24和57至62组成。其动作原理如下;时轴48转动带动竖直光通道57光源凹镜(没画出)会聚光束,从中央上方正入射光导纤维58或全反射棱镜59的角是45°-90°-45°的一个较短的面上,以45°的入射角投射到斜面上。这个角大于临界角,所以光束作全反射,在偏转90°后与斜面以45°的出射角从第二个较短的面出射,经与其联结的水平光通道60射入光效应元件如光电池17或光导纤维61;光电池通过吸收光子的能量转换为内能感生电动势,使电子获得足以克服表面势垒的能量就从导体逸出,光电流就触发大功率开关元件如可控硅。而光导纤维是把光束因全内反射而传送图象光束或光电池带光源去触发光控可控硅。光束在时轴的带动下扫描下一路动作换序以次类推完成循环周期的控制。光效应元件还有:光阀、光开关、光电管、光电二、三极管,光敏电阻和硒化镉交流液晶光阀等。众多光效应元件安装在园环形固定架62上。光通道57、60由空心玻璃棒或空心有机玻璃棒的外表面涂上“无反射”薄膜组成。
光电效应的机理在于光子的能量转移给电子。当光波从一种媒质进入另一种媒质时,若两媒质中光速不同,波长就变化,但其频率不变,即是光的频率特性。它与控制系统频率特性类似;控制系统的输出经过充分长的时间后,是一个与输入信号同频率的正弦信号,但是,输出信号的幅值与相位和输入信号是不同的,光是由波长极短的电磁波组成,可见光波长在380nm至780nm之间,频率在1014-1015Hz之间,远远高于通常电子设备如L-C谐振电路中产生的频率为108Hz所能达到的最高频率。而现在变频调速,在于变流器对电动机绕组电流或电压进行切换是由外加振荡器进行控制的。而每个可控硅元件有各自的触发器,还有各自的同步电压。
图1磁扫描众多磁效应元件换序控制装置由编码63至65和1至8组成,其动作原理如下;时轴45转动带动固定轮63和磁钢64扫描磁效应元件如导线1”切割磁力线与可控硅1'1的控制极和阴极组成闭合回路瞬时感生电动势触发可控硅导通,去控制大功率可控硅。磁钢在时轴带动下扫描下一路动作换序以次类推完成循环周期的控制。磁效应元件还有;矩磁铁氧体开关元件和干簧管等。众多磁效应元件安装在圆环形固定架65上。
一个随时间变化的磁场,在静止不动的回路中感生出一非静电性质的电场,因而感应出一电动势。因此一运动变化的磁场起着一电场源的作用。所有原子会显示磁效应,物质的磁性质来源于微小的原子电流的可能性。
以上三种扫描装置直接进行模似量到模似量的运算、传递和控制作用,而且均有互换性,每种扫描装置圆环形固定架上可以安装12、30、60、100只等系列相应元件,即众多回路。安装时可以是青一色,也可以是混合的,由被控制对象决定。
本发明根据需求,选用金属及有色金属或非金属材料做成。如:钢、铝、铜、钛等及其合金,高分子材料,陶瓷和复合材料等。
可以看出本发明具有直观、迅速、准确、可靠、优化、制造工艺简便、结构简单、体积小、重量轻、效率高、安全可靠、价格低;对温度、湿度、电场、磁场、放谢线等环境景响的抗干扰能力强。选插编程简便易学,改变程序容易,易于现场编程,便于推广和应用,质高价廉堪称“小电脑”。这一切是电子式可编程序控制(PC机),数控装置(CNC)、微处理机(MP),中央处理装置(CPU),工业控制机(DDC、SCC和SPC)望尘莫及的。