问题连接

关键词：

问题连接（精选十篇）

问题连接篇1

电化学装置主要有原电池、电解池两大类, 电解池又包括电镀池和电解精炼池。多种电化学装置连接在一起, 考查知识的综合性大大增强。因此, 成为近几年高考电化学部分的重点和难点。本文将对多种电化学装置连接在一起的问题进行归类分析, 以突破考生的解题瓶颈。

类型一:无外接电源的多池连接问题

1. 判断原电池策略:

简单方法是寻找最活泼金属, 确定最活泼金属所在装置为原电池, 其余为电解池。还可以通过反应趋势的大小判断, 反应趋势大的为原电池, 如Zn+2Ag+Zn2++2Ag比Fe+2H+Fe2++H2↑容易进行。

2.确定电极策略:

一池为原电池, 其余为电解池, 与原电池负极相连的为阴极, 串联装置中电极是交替出现的, 即相邻电解装置的电极为阴阳相连。

3.计算转移电子策略:

多池串联时, 相同时间内电极通过电子的物质的量是相等的。

例1.请判断下图所示的装置中, A、B、C各是什么装置。

A_______;B_______;C_______。

解析:图中装置无外接电源, A、B、C三个装置中Zn最活泼, Zn所在装置A为原电池, B、C为电解池。Zn为负极则C装置中Cu为阴极, Ag为阳极, 电解质溶液为AgNO3溶液, 可确定C是特殊的电解装置 (即电镀池) 。由串联装置中电极交替原则知, B装置中C1为阳极、C2为阴极。整个装置是一个原电池串联着一个电解池和一个电镀池。

答案:原电池电解池电镀池

例2.如下图装置所示, 闭合电键K时, 电流计A的指针将发生偏转。

试回答下列问题:

(1) 丙装置是_______ (填“原电池”或“电解池”) , 甲中a极电极名称是_______, 丙中c极电极名称是_______。

(2) 乙装置中Cu极的电极反应是_______, 若电路中有0.02mol电子通过, 则甲装置中a电极溶解的质量为_______g。

(3) 闭合电键K一段时间后, 丙装置中生成两种气体和一种碱, 则丙中发生反应总的化学方程式是_______。

(4) 丙装置中反应进行较长时间后, 收集到标准状况下氢气2.24L, 此时测得丙装置溶液质量实际减少4.23g, 含有碱0.100mol (不考虑气体在水中的溶解) , 则实际放出气体的物质的量是_______mol。

(5) 如果要给丙装置中铁片镀上一层Cu, 则丙应作何改进?_______。

答案: (1) 电解池负极阳极

(4) 0.165

(5) 将“C”换成“Cu”、将“NaCl溶液”换成“CuSO4或其他含Cu2+的溶液”

类型二:有外接电源的多池连接问题

1. 装置扩展策略:

有外接电源时全部为电解池、电镀池或精炼池, 包括滤纸等有毛细管能使离子流通的材料。

2. 确定电极策略:

电源负极所连的电极为阴极, 根据“电解池串联时阴阳电极交替出现”原则正推电极, 还可以通过装置中某极发生的现象反推电极。

3.计算电子转移策略:

不同电解装置连接方式有两种:串联和并联。多池串联, 则相同时间内通过各电解池的电量相同, 多池并联时并联各电解池的电量和等于总电量。

例3.甲、乙、丙三个电解池如下图所示 (其中电极的大小、形状、间距均相同) , 乙、丙中溶液的浓度和体积相同。当通电一段时间后, 若甲中铜电极的质量增加0.128g, 则乙中电极上银的质量增加 ()

A.0.054g B.0.108g

C.0.216gD.0.432g

答案:C

例4.已知A、B、C三种强电解质, 它们在水中电离出的离子如下表所示:

下图所示装置中, 甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液, 电极均为石墨电极。

接通电源, 经过一段时间后, 测得乙中c电极质量增加了16g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的变化关系如上图。据此回答下列问题:

(1) M为电源的_______ (填“正”或“负”) 极, 电极b上发生的电极反应为_______。

(2) 计算电极e上生成的气体在标准状况下的体积:_______。

(3) 写出乙烧杯的电解池反应:_______。

(4) 若经过一段时间后, 测得乙中c电极质量增加了16g, 要使丙恢复到原来的状态, 需进行的操作是_______。

类型三:多池连接方式控制问题

通过电键的闭合与断开, 使问题回归到前边的两种类型中。

例5.在下图均用石墨作电极的电解池中, 甲装置中为500mL含某一溶质的蓝色溶液, 乙装置中为500mL稀硫酸, 闭合K1, 断开K2进行电解, 观察到A电极表面有红色的固态物质生成, B电极有无色气体生成;当溶液中的原有溶质完全电解后, 停止电解, 取出A电极, 洗涤、干燥、称量, 电极增重6.4g。

请回答下列问题:

(1) B电极发生的电极反应为_______;C电极发生的电极反应为_______。

(2) 甲装置电解时发生反应的离子方程式为_______。

(3) 甲装置电解后溶液的c (H+) 为_______, 要使电解后溶液恢复到电解前的状态, 则需加入_______ (填化学式) , 其质量为_______g。 (假设电解前后溶液的体积不变)

(4) 请你设计实验确定甲装置原溶液中可能含有的酸根离子 (要求:提出两种可能的假设, 分别写出论证这两种假设的操作步骤、实验现象和实验结论) 。

(1) 假设一:_______。

(2) 假设二:_______。

(5) 若再将K1断开, K2闭合, 灵敏电流计G中指针是否会发生偏转?理由是什么?

跟踪训练:

1.如下图所示, 将两烧杯用导线按下图所示相连, Pt、Cu、Zn、C分别为四个电极, 当闭合开关后, 以下叙述正确的是 ()

A.Cu极附近OH-浓度增大

B.Cu极为原电池负极

C.电子流向是由C极流向Pt极

D.当C极上有4mol电子转移时, Pt极上有1molO2生成

2. 将下图所示实验装置的K闭合, 下列判断正确的是 ()

A.Cu电极上发生还原反应

B.电子沿Zn→a→b→Cu路径流动

C.片刻后甲池中c (SO42-) 增大

D.片刻后可观察到滤纸b点变红色

3. 如下图所示, a、b是石墨电极, 通电一段时间后, b极附近溶液显红色。下列说法正确的是 ()

A.X极是电源负极, Y极是电源正极

C.电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大

D.Pt极上有6.4gCu析出时, b极产生2.24L (标准状况) 气体

4. 下图是一个电化学过程的示意图。

请回答下列问题:

(1) 图中甲装置的名称为_______ (填“原电池”、“电解池”或“电镀池”) 。

(2) 写出通入CH3OH的电极的电极反应:_______。

(3) 乙装置中反应的化学方程式为_______;当乙装置中B极的质量增加5.4g时, 甲装置中理论上消耗O2的体积为_______L (标准状况下) , 此时丙装置中_______ (填“C”或“D”) 电极析出0.6g某金属, 则丙装置的某盐溶液可能是_______ (填序号)

A.MgSO4溶液B.CuSO4溶液

C.NaCl溶液D.AgNO3溶液

参考答案

1.A 2.A 3.B

4. (1) 原电池

解决幼小衔接的连接问题篇2

解决幼小衔接的连接问题

1990年至1994年间，联合国儿童基金会和原国家教委幼教处联合进行了“幼儿园与小学衔接的研究”，结果表明，如果学前期为幼儿作好社会适应性与抽象逻辑思维的准备，在小学中又不在这两方面对儿童提出过高要求，则幼儿入小学后面临的学习适应困难和社会适应困难均可克服。

德国的哈克教授认为，从幼儿园到小学，不仅是学习环境的转换，也包括教师、朋友、行为规范和角色期望等因素的变化。他根据观察和研究指出，处于幼儿园和小学衔接阶段的儿童，通常存在着下列六个方面的断层问题：①关系人的断层。孩子入学后，必须离开“第二个母亲”角色的关系人──幼儿园教师，而去接受严格要求、学习期望高的小学教师，这使孩子感到压力和负担。②学习方式的断层。小学中正规的科目学习方式与幼儿园的自由游戏、探索学习和发现学习方式有较大区别，孩子必须有适当的时间加以适应。③行为规范的断层。通常在幼儿园被认为是理所当然的个人要求，在小学不再被重视，孩子入小学后，必须学会正确地认识自己，融入集体，他们以往的感性将渐渐被理性和规则所控制。④社会结构的断层。孩子入小学后与幼儿园的友伴分离，重新建立新的人际关系，结交新朋友，寻找自己在团体中的位置并为班级所认同。⑤期望水平的`断层。家长和教师都会对上了学的孩子给予新的期望和压力，为了学业而减少了孩子游戏、看电视的时间等。⑥学习环境的断层。幼儿期的自由、活泼、自发的学习环境转换成为分科学习、有作业、受教师支配的学习环境，孩子容易陷入不注意状态或学习障碍。以上断层使德国30％的小学生有不适应现象，导致学习兴趣低落、恐惧、焦虑以及攻击性强等行为发生。因此，解决好这六个断层的连接问题，是做好幼小衔接的关键。哈克教授的研究对我们具有借鉴意义。

弹簧类连接体问题赏析篇3

一、与轻弹簧有关的瞬时性问题

例1 如图1所示，吊篮P悬挂在天花板下面，与吊篮P质量相等的物体Q被固定在吊篮中的轻弹簧托住，当悬挂吊篮的细绳烧断的瞬间，吊篮P和物体Q的加速度大小是

（）

A.ap =aQ=g

B.ap=2g，aQ=g

C.aP =g，aQ=2g D.ap=2g，aQ=0

解析细绳烧断的瞬间，吊篮P在竖直方向受自身重力的作用和弹簧弹力的作用，而在细绳烧断的瞬间弹簧的弹力并没有变化，仍然等于物体Q的重力，所以ap=对物体Q的合力在这一瞬间仍为零，故aQ=0，答案是D.

点拨：分析此类问题，一是要注意对物体进行准确的受力分析，二要注意弹簧弹力不能发生突变.

例2 水平面上静止放置一个质量为M的木箱，箱顶部和底部用细线分别拴住质量均为m的两个小球，两球间有一根处于拉伸状态的轻弹簧，使两根细线均处于拉紧状态，如图2所示.现在突然剪断下端的细线，则从剪断细线开始到弹簧恢复原长以前，箱对地面的压力变化情况，下列判断正确的是

（）

A.刚剪断细线瞬间，压力突然变大，以后箱对地面压力逐渐减小

B.刚剪断细线瞬间，压力突然变大，以后箱对地面压力逐渐增大

C.刚剪断细线瞬间，压力突然变小，以后箱对地面压力逐渐减小

D.刚剪断细线瞬间，压力突然变小，以后箱对地面压力逐渐增大

解析刚剪断细线的瞬间，弹簧来不及形变，弹簧弹力大小暂时不变，下面的小球因断线而产生向上的加速度，地面对木箱的支持力会适应这种变化而给木箱、两球及弹簧组成的整体提供竖直向上的加速度，发生超重现象，故木箱对地面的压力会突然变大，随后在弹簧伸长量减小的过程中，向上的加速度会减小，所以木箱对地面的压力也会减小，答案为A.

点拨：此问题最好用系统的牛顿第二定律ΕFy=m1a1y+m2a2理解，在竖直方向上，系统应满足N-Mg-2mg=ma，式中N指系统所受的支持力，即地面给木箱的支持力，等号左侧为系统在竖直方向受到的合力，等号右边是下面小球的质量与其加速度的乘积，a减小，故N也减小.

二、与轻弹簧有关的临界问题

例3 一根劲度系数为k，质量不计的轻弹簧，上端固定，下端系一质量为m的物体，有一水平板将物体托住，并使弹簧处于自然长度，如图3所示.现让木板由静止开始以加速度a（a

解析下降时，物体受重力mg，弹簧的拉力F= kx和平板的支持力Ⅳ作用，设物体与平板一起向下运动的距离为x，由牛顿第二定律

mg-kx-N=ma，得N=mg-kx-ma

当N=0时，物体与平板分离，所以此时

点拨：分析清楚运动过程后，先列出普适性方程，再结合定性分析找到特殊情况即可，此外本题还应注意动力学方程和运动学的方程的联合运用.

例4 如图4，一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都可以不计，盘内放一个物体P处于静止状态.P的质量为12kg，弹簧的劲度系数k=800N/m.现给P施加一个竖直向上的力F，使P从静止开始向上做匀加速运动.已知在前0.2s内F是变化的，在0.2s以后，F是恒力，则F的最大值是多少？

解析本题的关键在于如何理解“0.2s前F是变力，0.2s后F是恒力”，搞清楚0.2s前物体受力和0.2s以后受力属于两个不同的阶段.

以物体P为研究对象，它在静止时受重力G、秤盘给的支持力Ⅳ，因为物体静止，所以N-G=0①

N=kxo②

设物体向上匀加速运动加速度为a，此时物体P受力如图5所示，受重力G，拉力F和支持力N'.

根据牛顿第二定律，有

F+N'-G=ma ③

当0.2s后物体受拉力F为恒力，显然是因为P与盘脱离，弹簧无形变，设0～0.2s内物体的位移为x0，又因为物体由静止开始运动，有④

将①②式中解得的x0=0.15m代人④，解得a=7.5m/S?

F的最小值由③可以看出，F最小即为N'最大，即初始时刻N'=N=kxo

代人③得Fmin=ma+mg-kxo，解得Fmin=ma=90N

F最大值即N'=0时，Fmin=ma+mg=210N

点拨：本题的关键要能认识到0.2s后物体和秤盘分开，继续以同样的加速度做匀加速运动，而在分离前虽然拉力和弹簧弹力的大小在变化，但物体的合外力的大小是不变的，这样才能全过程做匀加速直线运动.

三、与轻弹簧有关的斜面问题

例5 如图6，在倾角为θ的光滑斜面上，有两个用轻质弹簧相连接的物体A、B.它们的质量分别为mA、mB，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板.系统处于静止状态.现开始用一恒力F沿斜面方向拉物体A，使之沿斜面向上运动，若重力加速度为g，求：

（1）物体B刚离开C时，物体A的加速度a：

（2）从开始到物体B刚要离开C时，物体A的位移d.

解析（1）系统静止时，弹簧处于压缩状态，分析A物体受力可知F1=mAgsinθ，F1为此时弹簧弹力，设此时弹簧压缩量为x1

在恒力作用下，A向上加速运动，弹簧由压缩状态逐渐变为伸长状态.当B刚要离开C时，弹簧的伸长量为x2，分析B的受力有

设此时A的加速度为a，由牛顿第二定律有

（2）4与弹簧是连在一起的，弹簧长度的形变量即A上移的位移，故有d=x1+X2，

点拨：灵活选取研究对象，用隔离的方法逐一考虑，是连接体问题最常用的解法.

例6 如图7，在小车的倾角为30°的光滑斜面上，用劲度系数k=500N/m的弹簧连接一个质量为m=1kg的物体，g=10m/s?.

（1）当小车以的加速度运动时，m与斜面保持相对静止，求弹簧伸长的长度.

（2）若使物体m对斜面无压力，小车的加速度至少多大？

（3）若使弹簧保持原长，小车的加速度大小、方向如何？

解析（1）对小滑块受力分析，受重力、支持力和拉力，如图8所示，加速度水平向右，故合力水平向右，将各个力和加速度都沿斜面方向和垂直斜面方向正交分解，由牛顿第二定律，得到

F-mgsin30°=macos30°

解得F=mgsin30°+macos30°=6.5N

根据胡克定律，有F= kx，代人数据得到x=0.013m

（2）小滑块对斜面体没有压力，则斜面体对小滑块也没有支持力，小滑块受到重力和拉力，物体的加速度水平向右，故合力水平向右，运用平行四边形定则，如图9所示.

（3）弹簧保持原长，弹力为零，小滑块受到重力和支持力，物体沿水平方向运动，合力水平向左，加速度水平向左，运用平行四边形定则，如图10所示。

连接体问题的求解方法篇4

一、整体法与隔离法

这是常规的方法, 也是我们常用的好方法。运用此方法解题我们一般先对系统 (选取合适的几个物体) 整体应用牛顿第二定律, 确定共同加速度, 再对某一部分 (物体) 隔离开来应用牛顿第二定律, 确定系统内部的相互作用力。

例1.如图, 质量为2m的物块A与水平地面的摩擦可忽略不计, 质量为m的物体B与地面的动摩擦因数为μ, 在已知水平力F的作用下, A、B做加速运动, 求A对B的作用力。

解:以A、B为系统整体应用牛顿第二定律研究:

把A隔离开来研究

例2. (2003·辽宁、河南) 如图所示, 一质量为M的楔形木块放在水平桌面上, 它的顶角为90°, 两底角为α和β;a、b为两个位于斜面上质量均为m的小木块。已知所有接触面都是光滑的。现发现a、b沿斜面下滑, 而楔形木块静止不动, 这时楔形木块对水平桌面的压力等于 ( ) 。

A.Mg+mg

B.Mg+2mg

C.Mg+mg (sinα+sinβ)

D.Mg+mg (cosα+cosβ)

解:楔形木块与两小木块没有共同的加速度, 整体法不好分析, 我们把楔形木块、两小木块分别隔离开来, 进行受力分析。

楔形木块处于平衡状态, 竖直方向受力平衡:

a、b都有沿斜面向下的加速度, 垂直斜面上是平衡的, 所以:

选项A正确。

二、利用超重失重知识

超重物体具有竖直向上的加速度 (或竖直向上的加速度分量) , 失重物体具有竖直向下的加速度 (或竖直向下的加速度分量) , 即ay≠0。超重或失重部分为may, 所以弹簧的弹力、绳子的拉力, 以及对支撑物的压力等可以称作为视重 (F) 。

F=mg+may (系统超重时)

F=mg-may (系统失重时)

对于一个系统中有某部分超重和某部分失重, 我们可以用下面的式子来表示视重:

视重=系统总重力+超重部分-失重部分

上面例2我们可以作如下解法。

解:把两木块、楔形木块看成一个系统研究木块a有沿斜面向下的加速度a1=gsinα, 竖直向下的分量为ay1=gsin2α,

木块b有沿斜面向下的加速度a2=gsinβ, 竖直向下的分量为ay2=gsin2β。

故a、b两木块都处于失重状态, 分别失去may1、may2,

∴FN= (M+2m) g-may1-may2= (M+m) g。

三、质点系牛顿第二定律

这一部分内容在高中阶段不作要求, 但应用于解答此类问题很方便, 尤其对系统中各物体加速度不同的问题应用起来简单明了。

质点系牛顿第二定律:对一个质点系 (系统) , 如果这个质点系在任意的一个方向上 (如x方向) 受的合外力 (Fx) , 质点系中的n个物体 (质量分别为m1、m2、…mn) 在所选方向上的加速度分别为a1x、a2x、…anx, 那么有Fx=m1a1x+m2a2x+…+mnanx。

上面例2我们可以作如下解法。

解:把两木块、楔形木块看成一个系统研究:

三菱PLC与变频器连接问题篇5

如何判断用PNP 还是NPN 的个人工作心得

10～30VDC 接近开关与PLC 连接时，如何判断用PNP 还是NPN 的个人工作心得: 对于PLC 的开关量输入回路。我个人感觉日本三菱的要好得多，甚至比西门子等赫赫大名的PLC 都要实用和可*！其主要原因是三菱等日本PLC 从欧美那儿学来技术并优化设计，作到：

1、采用漏输入，输入端本来就设计为对地短路就引发开入有效！不会对电源系统构成危害，也不

会由于电源故障影响其他输入回路的正常工作！

2、采用源输入，是共电源输入端。在工程实际应用中往往有太多的电缆，你可能无法保证电缆的

相互接触、破损，说不定共电源的开关量线路会无意接触到设备地、外壳、其他地电位。因此可能

断路电源供应回路。造成电源损坏或者烧掉保险，从而可能影响其他输入回路的正常工作。除非，每个输入回路加保险„„应用成本较高也容易出现其他故障！可编程控制器与变频器连接时应注意的问题可编程控制器与变频器连接时应注意的问题

摘要：介绍可编程控制器（PLC）与变频器的连接和连接时应注意的问题，以免导致可编程控制器

或变频器的误动作或损坏。

关键词：可编程控制器；变频器；信号；连接引言

可编程控制器（PLC）是一种数字运算与操作的控制装置。PLC 作为传统继电器的替代产品，广泛

应用于工业控制的各个领域。由于PLC 可以用软件来改变控制过程，并有体积小，组装灵活，编程

简单，抗干扰能力强及可*性高等特点，特别适用于恶劣环境下运行。

当利用变频器构成自动控制系统进行控制时，很多情况下是采用PLC 和变频器相配合使用，例如我

厂二催化的自动吹灰系统。PLC 可提供控制信号和指令的通断信号。一个PLC 系统由三部分组成，即中央处理单元、输入输出模块和编程单元。本文介绍变频器和PLC 进行配合时所需注意的事项。

1.开关指令信号的输入

变频器的输入信号中包括对运行/停止、正转/反转、微动等运行状态进行操作的开关型指令信号。

变频器通常利用继电器接点或具有继电器接点开关特性的元器件（如晶体管）与PLC）相连，得到运行状态指令，如图1 所示。

在使用继电器接点时，常常因为接触不良而带来误动作；使用晶体管进行连接时，则需考虑晶体管本身的电压、电流容量等因素，保证系统的可*性。

在设计变频器的输入信号电路时还应该注意，当输入信号电路连接不当时有时也会造成变频器的误动作。例如，当输入信号电路采用继电器等感性负载时，继电器开闭产生的浪涌电流带来的噪音有可能引起变频器的误动作，应尽量避免。图2 与图3 给出了正确与错误的接线例子。当输入开关信号进入变频器时，有时会发生外部电源和变频器控制电源（DC24V）之间的串扰。正确的连接是利用PLC 电源，将外部晶体管的集电极经过二极管接到PLC。如图4 所示。2.数值信号的输入

图1 运行信号的连接方式图2 变频器输入信号接入方式图3 输入信号的错误接法输入信号防干扰的接法

变频器中也存在一些数值型（如频率、电压等）指令信号的输入，可分为数字输入和模拟输入两种。

数字输入多采用变频器面板上的键盘操作和串行接口来给定；模拟输入则通过接线端子由外部给

定，通常通过0～10V/5V 的电压信号或0/4～20ｍＡ的电流信号输入。由于接口电路因输入信号而

异，因此必须根据变频器的输入阻抗选择PLC 的输出模块。图5 为PLC 与变频器之间的信号连接图。

当变频器和PLC 的电压信号范围不同时，如变频器的输入信号为0～10V，而PLC 的输出电压信号

范围为0～5V时；或PLC 的一侧的输出信号电压范围为0～10V 而变频器的输入电压信号范围为0～

5V 时，由于变频器和晶体管的允许电压、电流等因素的限制，需用串联的方式接入限流电阻及分

压方式，以保证进行开闭时不超过PLC 和变频器相应的容量。此外，在连线时还应注意将布线分开，保证主电路一侧的噪音不传到控制电路。

通常变频器也通过接线端子向外部输出相应的监测模拟信号。电信号的范围通常为0～10V/5V 及

0/4～20ｍＡ电流信号。无论哪种情况，都应注意：PLC 一侧的输入阻抗的大小要保证电路中电压

和电流不超过电路的允许值，以保证系统的可*性和减少误差。另外，由于这些监测系统的组成互

不相同，有不清楚的地方应向厂家咨询。

另外，在使用PLC 进行顺序控制时，由于CPU 进行数据处理需要时间，存在一定的时间延迟，故

在较精确的控制时应予以考虑。

因为变频器在运行中会产生较强的电磁干扰，为保证PLC 不因为变频器主电路断路器及开关器件等

产生的噪音而出现故障，将变频器与PLC 相连接时应该注意以下几点：

（1）对PLC 本身应按规定的接线标准和接地条件进行接地，而且应注意避免和变频器使用共同的

接地线，且在接地时使二者尽可能分开。

（2）当电源条件不太好时，应在PLC 的电源模块及输入/输出模块的电源线上接入噪音滤波器和降

低噪音用的变压器等，另外，若有必要，在变频器一侧也应采取相应的措施。

（3）当把变频器和PLC 安装于同一操作柜中时，应尽可能使与变频器有关的电线和与PLC 有关的

电线分开。

（4）通过使用屏蔽线和双绞线达到提高噪音干扰的水平。3 结束语

PLC 和变频器连接应用时，由于二者涉及到用弱电控制强电，因此，应该注意连接时出现的干扰，避免由于干扰造成变频器的误动作，或者由于连接不当导致PLC 或变频器的损坏。电机的无速度传感器控制

无论是矢量控制系统，还是直接转矩控制系统，都需要转速闭环控制，所需的转速反馈信号来自与

电机同轴的速度传感器，对于高性能系统一般都用光电码盘，其成本、安装、可*性都有问题。如

果能取消光电码盘而保持良好的控制性能，显然会大受欢迎，这就是无速度传感器的高性能调速系

统。作为高性能的通用变频器都希望采用无速度传感器控制。

这时，可以通过容易测量的定子电压和电流信号间接求得转速。常用的方法有:(1)利用电机模型推导出转速方程式，从而计算转速;(2)利用电机模型计算转差频率，进行补偿;(3)根据模型参考自适应控制理论，选择合适的参考模型和可调整模型，同时辨识转速和转子磁链;(4)利用其它辨识或估计方法求得转速;(5)利用电机的齿谐波电势计算转速;等等。

但是，无论哪一种方法，计算或辨识精度都有限，动态转速的准确度更有限，因此目前实用的无速

度传感器调速系统只能实现一般的动态性能，其高精度调速范围达到10 就算不错的了。目前，已

有若干品种的无速度传感器高性能通用变频器问世，但研究工作仍在继续。PLC 在小型专用设备自动化控制中的应用 PLC 在小型专用设备自动化控制中的应用

摘要：介绍了小型PLC 在自动化控制中的应用，给出了PLC 与各控制对象的方框连接方法。关键词：设备.PLC.驱动.自动控制

1、概述

在小型专用设备中，经常参与控制的对象除感知元件、开关量外，一般是伺服电机、步进电机、直流电机、交流电机。而一般小型专用设备则大多是单轴或者是双轴系统，即上述单电机的开环、闭环系统或者双电机的相互配合运动系统。在这些系统中，只要解决了PLC 和电机驱动系统的连接，就解决了这个系统的控制部分。

2、硬件系统构成

随着现代科技的发展，PLC 已具备两路PIO（方波脉冲输出）或PWM（占空比调节），这就为整个系统的控制提供方便。

对于一般伺服电机、步进电机，它们的驱动系统接收的是PIO 信号，对于伺服电机、步进电机的速度或定位，仅需改变单位时间的脉冲个数。硬件连接框图如下：对于小功率交流电机的驱动系统即变频器，现在有许多厂商开发了具有接收PWM 信号功能的变频器，这样交流电机的控制就迎刃而解。硬件连接框图如下：此主题相关图片如下：

一般直流电机的控制有两种方法：移相法和PWM 法。因此可用PLC 所提供的PWM 信号，自行设计一种PWM 方法的驱动系统来控制直流电机。硬件连接框图如下：

解决了控制部分，监控部分又怎么解决？我们可采用单片机、触摸屏、PC 等上位机与PLC 的通讯

来解决整机的监控部分。并对应于不同的专用设备，仅须改变上位机及PLC 的软件部分。从而使整

机的设计周期就得到缩短，同时使整机的可*性得到了提高。

3、应用

由于小型PLC 具备两路PIO 或PWM 输出，四路高速计数输入，所以对于二轴系统，可用高速计数

输入口定时采样当前电机码盘运行的速度，通过PLC 内部强大的数字处理及PID 调节功能，使二

轴间以一定的运动关系相互配合，以完成整机的要求。对于许多三轴控制系统，如果对这种方法加

以变形使用，也会很方便解决。此主题相关图片如下：

PLC 在数控车床的侧面加工中的应用 PLC 在数控车床的侧面加工中的应用

车床CincomB12 型是一种轻型，高精密数控车床。主要适用于钟表精密零件的加工，但它只能进

行外圆的车削加工，从而限制了它的加工范围。

我公司现有此种型号的数控车床几十台，如果对其进行改造增加一些配制，就可以加大其加工范

围，那么将会提升公司的经济效益。

我们现在机床刀板的右下则有一定的空间，加装一台小型马达进行侧面加工是可行的。而且在其

电器说明书中可以看到其机床的控制系统有空余开关量输出，分别是M61.M62.M63.M64.M65，那么我们可以利用这些输出来控制侧面加工。为了配合机床本身的高精密度我们选择了三菱的伺服马

达，其型号为HC-KSF23 及伺服驱动器，其型号为MR-J2S20A。

用PLC 构成的控制系统可以把主要精力用于软件编程，实现系统的控制功能。现在市面上的各种

PLC 都有比较强的软件功能，尤其是各类功能指令，其功能更为丰富。三菱FX 系列用以替代继电

器控制系统的基本逻辑指令有20 条，但其功能指令就有100 条之多，可以直接进行各种数据的算

术运算，逻辑运算，传送比较，移位，循环等，还有一些直接的外部I/O 指令。编程的灵活性不比

单片机逊色，而且由于采用梯形编程，程序的编制，检查，调试极为方便。在本系统中我们采用了

型号为FX1S-20MR 的PLC。其梯形图如下：（见另一附加文件）说明： X0 ALM X1 M61 速度1 X2 M62 速度2 X3 M63 速度3 X4 M64 马达反转 X5 M65 马达停止

Y 1 OVER 外部准备完了 Y 2 机台内部过载保护 Y 3 伺服开启 Y 4 SP1 Y 5 SP2 Y 6 ST1 正向启动 Y 7 ST2 反向启动由于空间有限，本系统用一台伺服马达带动两把NSK 小型高速主轴，两轴同时运转，及两把铣刀

只能同时旋转，其缺点是降低了主轴的使用寿命，但相对于能够加大机床的加工范围还是利大于弊的。我们设定M61.M62.M63 为伺服马达的三段速度，M64 为反转，M65 为马达停止。经过试运行

三段速度可以满足加工的要求。

PLC 因其性能可*，操作方便，程序修改简单等特点，深受控制行业和维护人员的青睐。变频器选型注意事项

1.负载类型和变频器的选择：变频器不是在任何情况下都能正常使用，因此用户有必要对负载、环

境要求和变频器有更多了解,电动机所带动的负载不一样，对变频器的要求也不一样。

A:风机和水泵是最普通的负载：对变频器的要求最为简单，只要变频器容量等于电动机容量即可（空压机、深水泵、泥沙泵、快速变化的音乐喷泉需加大容量）。

B:起重机类负载：这类负载的特点是启动时冲击很大，因此要求变频器有一定余量。同时，在重物下放肘，会有能量回馈，因此要使用制动单元或采用共用母线方式。

C:不均行负载：有的负载有时轻，有时重，此时应按照重负载的情况来选择变频器容量，例如轧钢机机械、粉碎机械、搅拌机等。

D:大惯性负载：如离心机、冲床、水泥厂的旋转窑，此类负载惯性很大，因此启动时可能会振荡，电动机减速时有能量回馈。应该用容量稍大的变频器来加快启动，避免振荡。配合制动单元消

除回馈电能。

2.长期低速动转，由于电机发热量较高，风扇冷却能力降低，因此必须采用加大减速比的方式或改用6 级电机，使电机运转在较高频率附近。

3.变频器安装地点必需符合标准环境的要求，否则易引起故障或缩短使用寿命；变频器与驱动马达之间的距离一般不超过50 米，若需更长的距离则需降低载波频率或增加输出电抗器选件才能

正常运转。电机节能的方法

要电机节能的最好方法是采用目前国际上己广泛运用于风机节能和恒压供水领域的先进变频调速技术和智能控制技术变频器：多电平直接高压变频器、模糊控制器。

1、多电平直接高压变频器有如下优点：高质量的功率输入、高功率因数、高效率、高质量的功率输出和最大限度的不间断运行。

2、采用模糊控制器有如下优点：最大限度地适应被控对象的复杂性、控制精度高、响应快、超调小、控制规律简单。

国内外多项应用实例证明采用上述技术后与原系统相比节电20—60%： 3、1600kw 锅炉供水水泵应用上述技术后，经测算年节电13824036kwh,节电效率为36%，以每度电0.45 元计，年效益为220 万元人民币。

4、高炉400kw 除尘风机应用上述技术后，经测算年节电1175040kwh,节电效率为34%，以每度电0.45 元计，年效益为53 万元人民币。

由于变频器每千瓦的成本随着其功率增大而减少，变频调速装置的经济性也随着电机功率的增大而提高。变频调速装置投资回收期为一年左右，使用寿命约10 年。总之交流变频调速技术，具

有十分显著的经济效益和社会效益，应用变频调速技术不仅是当前推进企业节能降耗的重要技术手

段，也是实现经济增长方式转变的重要途径。要节能用变频目前，我国的风机、水泵在运行中普遍存在以下三个问题：

1、单机效率低，国内产品比国外的效率约低5%～10%。这是市场竞争条件下制造厂应提高产品技术质量的问题。

2、系统运行效率低。这是因为系统单机选型匹配不当、系数裕度过大和不合理的调节方式所造成。参数裕度过大由两方面造成：一是设计规范的裕度系数过大，“宽打窄用”；另一是系统中单

机选型过大，向上*档、宁大勿小。最终造成整套系统“大马拉小车”欠载运行的不合理匹配状况。

3、由于第2 项原因，多数风机、水泵都要*风门或闸阀来节流，人为地增加管网阻力以减小流量，因此阻力损失相应增加，而此时风机和水泵的特性曲线不变，叶片转速不变，系统输入功率并

无减少，而是白白地损失在节流过程中。所以当风量变化时，就风机系统而言，会浪费大量的电能。

另外，在节流调节方式中，电动机、风机、水泵等长期处于高速、大负载下运行，造成维护工作量

大，设备寿命低，并且运行现场噪声大，影响环境。

经测算，当机泵的流量由100%降到50%时，若分别采用出口和入口阀门的节流调节方式，则此时电机的输入功率分别为额定功率的84%和60%，而此时机泵的轴功率仅为12.5%，即损失功率分别为71.5%和47.5%，这说明即使机泵的设计效率为100%，在不采用先进的调节措施时，其实际的运行效率可能只有百分之十几或更低。

改变这种状况的最好方法是采用目前国际上己广泛运用于风机节能和恒压供水领域的先进变频调速技术和智能控制技术变频器：多电平直接高压变频器、模糊控制器。矢量变频器之应用

一、变频器在恒压供水自动控制系统中的应用：

变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，使供水行业的技术装备水平从90 年代初开始经历了一次飞跃。恒压供水调速系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变

化自动调节系统的运行参数，在用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持

水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。变频恒压供水自动控制系统工作原理如下：

系统正常运行时，用户用水管网上的压力传感器对用户的用水水压进行数据采样，并将压力信号转换为电信号，传输至PID 调节器，然后与用户设定的压力值进行比较和运算，并将比较和运算的结果转换为频率调节信号和水泵启动台数信号分别送至变频器和可编程控制器（PLC）；变频器据

以调节水泵电机的电源频率，进而调整水泵的转速；可编程控制器械根据PID 调节器传输过来的水

泵启动台数信号控制水泵的运转。通过对水泵的启动和停止台数及其中变频泵转速的调节，将用户

管网中的水压恒移稳于用户预先设计的压力值，使供水泵组“提升”的水量与用户管网不断变化的用

水量保持一致，达到“变量恒压供水”的目的。

以下威科矢量变频器在某市市政供水工程中的应用系统由可编程控制器，威科变频器和电动机组成，采用可编程序控制器（PLC）控制变频调速器，具有控制水泵恒压供水的功能。通过安装在

管网上的压力传感器，把水压转换成4～20mA 的模拟信号，通过PLC 内置的PID 控制器，来改变

电动水泵转速。当用户用水量增大，管网压力低于设定压力时，变频调速的输出频率将增大，水泵

转速提高，供水量加大，当达到设定压力时，电动水泵的转速不在变化，使管网压力恒定在设定压

力上；反之亦然。这样通过闭环PID 控制就达到恒压供水的目的。

当电机出现故障（即：过压、过流、过载、电机过热保护）后，系统会自动停止运行，当系统恢复后，再重新按操作步骤进行操作。

二、变频器在纺织机械中的应用

棉纺织设备的大部分机器采用了变频调速技术、可编程控器(PLC)技术，也已有相当一部分的产品采用了工控机、单片机、交流伺服系统、触摸屏人机界面以及现场总线技术，实现了纺机产品的机电一体化，变频器在纺织设备上应用很普及，从清花、梳棉、并条、粗纱、细纱、络筒、整经、浆纱、无梭织机等均已采用。按使用情况可分为三种类型：

第一类：一台主机选用一台变频器控制一台电动机，如并条机、粗纱机、细纱机等。

第二类：一台主机选用一台变频器控制多台电动机，如并纱机、气流纺机(单锭单电机传动型)等。

第三类：一台主机用多台变频器分别控制多台电动机，并由计算机控制多电机协调同步，和实现卷绕成形功能，如取消锥轮的新型粗纱机、取消长边轴传动和无级变速器的新型浆纱机，分条整经机等。

纺织设备上应用的变频器的容量范围：

0.37KW～500KW，90%以上为0.37KW～37KW。威科矢量变频器在梳棉机中的应用。

某棉纺厂使用的梳棉机老机在设计方面由于受到当时的技术条件、设备制造成本，市场需要等因素的限制不可避免的存在着一些缺陷。如A186D 型梳棉机道传动系统中的电磁离合器由于故障

较高，经常造成停机，不时出火警，给生产效率与产品质量造成一定的损失，要保持与维护需投入

大量的人力与物力。惯性轮电磁离合器被弃用。这样在由慢转快的过程中产生细条，严重时出现破

边，棉网拉断的现象影响生产质量。为避免这种现象，操作工用不当的操作办法来弥补以上设备缺

陷，但要造成大量的废条，同样是不可取的。

使用威科矢量变频器改善梳棉机运行状态的过程：A186D 梳棉机为了使道夫达到升、降速平滑，在机械传动中设计双速电机，惯性轮、电磁离合器，用电气加机械的手段来实现。A186E、A186F、FA201 梳棉机设计中又增加了电动机的星-三角转换这一控制环节，从而进一步改善了升、降速频率。

FA201B、FA212 梳棉机采用了威科矢量变频器调速，从而实现了道夫升速斜率的任意调节，道夫工

艺转速的任意可变的功能。为老机改造提供一个好的范例。

对A186D 老机进行矢量变频器调速改造，不但提高设备性能，降低故障停机。还能提高生产效率与生产质量。

三、变频器在提升设备中的应用

威科变频调速器以32 位微处理器为核心，内部包括控制和驱动两大部分。变频器可通过其外部控制端子实现启停、正反转、S 曲线加减速及多段速度控制。矢量控制运算中要用到的电机本身的一些参数，可由变频器自动测出。此外，该变频器还具有过流、过载、电动机过热、过压及欠压，超速及失速等保护功能。变频器还能提供运行停止信号，零速信号，速度到达信号及运行准备信号

等，可编程控制器综合外部信号和变频器给出的控制信号，经分析及逻辑运算向外部设备及变频器

给出控制命令。电梯调速控制的关键是启动加速和减速平层，对其控制时要掌握以下几点：

1、启动控制

为使电梯启动时平稳无冲击，无反向溜车，启动控制应按以下顺序：

（1）首先向变频器发出预励磁命令，给电动机建立磁场(此时速度给定为零)；（2）经第一级延时后发出打开抱闸指令；

（3）再经第二级延时确认抱闸打开后给出速度指令。

2、减速平层控制

电梯减速按照距离直接停车平层，即要求各层站的减速距离完全一致。减速到平层时无爬行过程，由运行速度直接向零速减速。为保证停车时的舒适感，应确认电梯到达零速时(此信号由变频器

给出)才给出合抱闸命令，再经一级延时，给出停止励磁指令。若停车后电梯没有平层，应进行再平层控制。

3、再平层控制

若电梯停车后没有准确平层，或平层后因钢丝绳形变使轿厢移位，应进行再平层。再平层应在较低的速度下进行(通常为运行速度的1%)，且应在电梯门打开，电梯处在平层区内的情况下进行。

变频器有很好的低频转矩扭力，我们测得电梯在110%额定载重下仍能可*地进行再平层。

由于控制系统采用了脉冲编码定位控制技术，故井道内省略了减速感应器，只在轿顶留下了一套平层感应装置，并具有再平层功能。

实践证明，改造后的电梯运行舒适感好，启动、减速、平层的舒适感不因轿厢负载的变化而变化，取得了令人满意的效果。改造中应注意的几个问题

电梯技术改造并没有固定模式，一切应根据现场实际情况来定。但我们在将旧式交流双速梯和调压调速梯改造成变频调速电梯过程中觉得以下几个常遇到的问题应特别引起注意，以确保改造后

电梯的安全使用。

1、货梯改全自动集选控制方式时，应补装安全触板或光电保护装置，无测重装置的应设法补装。

2、保持原额定载重量，额定速度不变，保持钢丝绳原曳引比方式不变。

3、应用线路或软件保证轿顶行慢车时，轿内和机房不能走车，以确保轿顶操作人员的安全。

4、层门无自动关闭装置的应在每层层门上增设可*的层门自动关闭装置。

5、层门门扇是由绳、链联接时，被动门扇应补设电气安全装置。

6、检查测试限速器、安全钳及其联动情况，不合格的限速器必须更换。

7、制动器应作全面分解，闸带上不允许有油垢，电磁铁可动铁芯与铜套间要干净，并用石墨粉润滑。

四、变频器在水泥机械中的应用

变频调速技术在我国水泥行业的应用日趋广泛。在生产工艺需要调速的许多环节，如回转窑、单冷机、喂料机、配料系统、风机、水泵等，以交流变频调速取代调压调速、滑差调速以及直流调

速已成为一种必然趋势。

在水泥粉磨工艺中，球磨机入磨物料粒度的大小，对其台时产量影响较大，预破碎工艺作为提高磨机台时产量、降低粉磨电耗的重要途径，引起了许多水泥企业的重视。根据工艺要求，水泥立

窑放料每次持续2～3 min，间隔2～3 min，但目前几乎所有水泥企业中破碎机处于工频恒速运行状态，24 h 连续运转，造成电能的巨大浪费，并影响电机和破碎机的使用寿命。另一方面，由于破碎

机具有十分大的惯性，不易频繁启停，所以即使使用变频器也难以解决系统制动时产生的泵升电压

引起保护电路动作，使系统无法正常工作。

针对系统的以上特点，利用系列变频器实现破碎机的变频调速和软启动；利用再生能量回馈单元克服破碎机制动过程中产生的过高的泵升电压；利用PLC 实现系统的逻辑闭环控制，使破碎机的

工作与立窑放料同步，实现间歇运行。从而在改善工艺控制质量的同时，最大限度地节约了电能，降低了生产成本。现场调试和运行结果表明，系统运行可*，节电率可达60%以上。

上述系统已在某水泥厂投入实际运行。系统根据送料信号自动实现启制动运行，破碎机运行速度连续可调。电机可以实现频繁软启动，基本无启动电流冲击，启动力矩足够。系统在变频运行条

件下，若变频器突然故障，则自动切换至“工频”状态继续运行，同时发出声光报警信号(内部可选)。

根据现场工况需要，将有放料信号时变频运行给定频率设为43 Hz，系统运行电流为27 A，运行电压280 V，改造后的系统平均每年耗电5.7 万度。根据现场记录，系统在改造前工作频率为工频50 Hz，运行电流为32 A，运行电压400 V，平均每年耗电19.42 万度。改造后的节电率为70.6%。该系统的突出优点如下：

1、利用变频调速技术改造了水泥熟料破碎机的拖动系统，满足了破碎机的低速、间歇运行特点，保证了工艺控制质量，节能效果明显，并有利于延长破碎机和电机的使用寿命。

2、利用能量回馈控制技术克服破碎机大惯性引起的泵升电压，有效地保证了变频器的安全运行。系统除了变频器和能量回馈装置所具有的20 余种保护功能和故障自诊断功能外，还增设了电

机过热、控制回路保护及报警。

3、利用可编程控制器PLC 实现了各种逻辑控制、变频器启制动自动控制及手动/自动、工频/ 变频转换和故障自切换等功能，使系统控制灵活方便，功能齐全。

五、系列变频器在物流机械中的应用

调速皮带秤是一种用于测量和控制皮带输送机的速度和物料流量的实时连续计量装置，广泛应用散装固态原料的计量控制和输送。

当电机驱动时，物料随着皮带的运动输出，经荷重传感器Ｗ检测并将其转换成电信号，送入控制器中；同时速度传感器也将检测的电动机转速信号送入控制器中。速度信号和荷重信号经控

制器进行变换和处理，计算出物料的瞬时流量和累计流量等，并与设定值进行比较后，通过ＰＩＤ

等方式调节输出控制信号，以控制电动机转速，使物料的流量稳定在设定值上。由于皮带秤是一个集控制、计量与输送为一体的设备，采用变频器可以确保其在工业环境下的稳定、可*的工作。

实践证明，在工业环境比较恶劣的情况下，采用滑差电机调速时，由于滑差离合器密封性不好，离合器容易被灰尘或异物堵死而造成飞车(失控)现象。滑差调速电动机的低速性能很差，当皮带秤

在低速运行时，皮带机的速度往往处于一种不稳定状态，严重时会影响到皮带秤的正常工作和计量

精度。另外，当要求皮带秤的设定值变化范围较大时，滑差调速电动机的调速范围就显得不够。采用变频器除了能很好的解决上述问题外，还可以利用变频器调速时机械特性很硬、转差率小的特点。通过对皮带秤的荷重信号检测，采用预置控制与ＰＩＤ控制相结合的控制方法，大大提高

系统的响应时间。这对于皮带秤上物料忽然变化很大时，确保皮带秤的控制和计量精度是非常重要的。

应用变频器在节能方面应用效果亦十分显著。它在水泵和风机上的应用，与传统的阀门、档板相比可节电约40%。以１个100kW 的风机为例，按年工作时间8000h 计算，一年可节省32 万kWh。

六、变频器其余应用实例

1、中央空调变频调速：

采用变频器对中央空调系统中的冷冻水泵组、冷却水泵组进行调速，可实现一台变频器同时控制多台水泵，高效节能，避免了“大马拉小车”现象，节电率30%~60%。同时能实现多点温、湿度检测及集中监控、达到最佳舒适度控制。

2、注塑机变频调速控制：

注塑过程一般分为以下步骤：锁模→注射保压→熔胶加料→冷却定型→开模顶针。每个步骤的负荷是不同的，采用变频器对油泵进行控制，可以对应每个步骤输出相应功率，从而显著节约电能，节电率30%~60%

3、行车电机变频调速控制：

行车一般有多台电机，分别控制大车、小车及吊钩上下，这几台电机都可用变频器加以改造。改造后具有以下明显优点：

（1）.电机启动电流小，转矩大，避免了大电流冲击，节电显著。（2）.节约备件，无需更换接触器等低压电器。（3）.无需人工维护，可*性极高。

4、风机，水泵变频调速改造：

传统的风机、水泵是通过风门档板或阀门来调节流量，由于流量与转速成正比、功率与转速的3 次方成正比。因此采用变频器通过调节转速来调节流量，其功率（耗电量）会呈3 次方下降，节能效果非常明显，节电率可达30--70%.5、在绕线机、拉丝机上应用变频器：

有启动平稳、启动力矩大、无级调速的特点，能提高产量、降低故障率。

6、锅炉风机变频调速：

锅炉风机包括引风机及鼓风机，一般是通过调节风门档板改变送风量、采用变频器后，可将风门档板调节至最大，通过变频器进行调速。一般节电率都在40%以上。

7、空压机变频调速：

通过一台变频器能同时控制多台空压机，避免电机空转耗能，无需专人值守，自动实现恒压供气，高效节能。

用三菱编成的一个小程序

我于这个月参加了本市维修电工技术比武，其中有练习题，选拔题，竞赛题。而难度却是由难至易，竞赛题是一星---三角启动，就这一要求编制控制程序并不难，难的是整个工程你都要尽善尽美，符

合电器控制要求，从选材到安装，直到远转正常，意义是在工人当中普及PLC，以考PLC 为主，50 分，兼顾其他，50 分。其间必要的外部保护也必须考虑周到，进入PLC 内部进行连锁保护，选

材和安装不是我们这里主要讨论的，我把我编制的程序上传，大方之家见教，或对大家有抛砖引玉

之用。我只能用文本，梯形图无法上传，我将语句表传上来，给大家添麻烦了，后面再将选拔题和

练习题的语句表传上，LD X000 OR Y001 ANI X001 ANI X002 OUT Y001 输出至（KM1）主电源接触器 LD Y001 OUT T0 K50 LD Y001 ANI T0 ANI Y003(PLC 内部互锁)ANI X003 外部互锁输入点,来自三角形接触器常开触点.OUT Y002 输出至(KM2)星形接触器 LD T0 ANI Y002(PLC 内部连锁)ANI X004 外部互锁输入点, 来自星形接触器常开触点.OUT Y003 END 这个程序本身一点不难,要考虑的是外部的两个连锁输入,否则会发生当外部接触器烧粘住,内部PLC 照样远转.其他如何选材这里就不赘述了.就这题我要强调的是,PLC 内部的软接触器的动作不是我们常规的理解,同时动作,而是从上到下的动

作.在比赛是就出现了一例,他把三角形放在星形前面,由一个T0 控制,工作的顺序是先上三角形,后切

星形,造成主电路短路,应该是先切星形,再上三角形,这还是对PLC 不是很了解.给大家提个醒,下次再

把那两个的语句表传上来.變頻器基礎知識------供初學者參考

1、什麼是變頻器？

變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。

2、PWM 和PAM 的不同點是什麼？

PWM 是英文Pulse Width Modulation(脈衝寬度調製)縮寫，按一定規律改變脈衝列的脈衝寬度，以調

節輸出量和波形的一種調值方式。PAM 是英文Pulse Amplitude Modulation(脈衝幅度調製)縮寫，是

按一定規律改變脈衝列的脈衝幅度，以調節輸出量值和波形的一種調製方式。

3、電壓型與電流型有什麼不同？

變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波

是電容;電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波石電感。

4、為什麼變頻器的電壓與電流成比例的改變？

非同步電動機的轉矩是電機的磁通與轉子內流過電流之間相互作用而產生的，在額定頻率下，如果

電壓一定而只降低頻率，那麼磁通就過大，磁回路飽和，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓要

成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁

飽和現象的產生。這種控制方式多用於風機、泵類節能型變頻器。

5、電動機使用工頻電源驅動時,電壓下降則電流增加;對於變頻器驅動,如果頻率下降時電壓也下降，那麼電流是否增加？

頻率下降(低速)時,如果輸出相同的功率,則電流增加,但在轉矩一定的條件下,電流幾乎不變。

6、採用變頻器運轉時，電機的起動電流、起動轉矩怎樣？

採用變頻器運轉，隨著電機的加速相應提高頻率和電壓，起動電流被限制在150%額定電流以下(根

據機種不同，為125%~200%)。用工頻電源直接起動時，起動電流為6~7 倍，因此，將產生機械電

氣上的衝擊。採用變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.2~1.5 倍，起動轉矩為70%~120%額定轉矩；對於帶有轉矩自動增強功能的變頻器，起動轉矩為100%以上，可以帶全負載起動。

7、V/f 模式是什麼意思？

頻率下降時電壓V 也成比例下降，這個問題已在回答4 說明。V 與f 的比例關係是考慮了電機特性

而預先決定的，通常在控制器的存儲裝置(ROM)中存有幾種特性，可以用開關或標度盤進行選擇。

8、按比例地改V 和f 時，電機的轉矩如何變化？頻率下降時完全成比例地降低電壓，那麼由於交流阻抗變小而直流電阻不變,將造成在低速下產生地

轉矩有減小的傾向。因此，在低頻時給定V/f,要使輸出電壓提高一些,以便獲得一定地起動轉矩,這種

補償稱增強起動。可以採用各種方法實現,有自動進行的方法、選擇V/f 模式或調整電位器等方法。

9、在說明書上寫著變速範圍60~6Hz，即10:1，那麼在6Hz 以下就沒有輸出功率嗎？

在6Hz 以下仍可輸出功率，但根據電機溫升和起動轉矩的大小等條件，最低使用頻率取6Hz 左右，此時電動機可輸出額定轉矩而不會引起嚴重的發熱問題。變頻器實際輸出頻率(起動頻率)根據機種

為0.5~3Hz.10、對於一般電機的組合是在60Hz 以上也要求轉矩一定，是否可以？

通常情況下時不可以的。在60Hz 以上(也有50Hz 以上的模式)電壓不變，大體為恒功率特性，在高

速下要求相同轉矩時，必須注意電機與變頻器容量的選擇。

11、所謂開環是什麼意思？給所使用的電機裝置設速度檢出器(PG)，將實際轉速反饋給控制裝置進行控制的，稱為“閉環”，不

用PG 運轉的就叫作“開環”。通用變頻器多為開環方式，也有的機種利用選件可進行PG 反饋。

12、實際轉速對於給定速度有偏差時如何辦？

開環時，變頻器即使輸出給定頻率，電機在帶負載運行時，電機的轉速在額定轉差率的範圍內(1%~5%)變動。對於要求調速精度比較高，即使負載變動也要求在近於給定速度下運轉的場合，可

採用具有PG 反饋功能的變頻器(選用件)。

13、如果用帶有PG 的電機，進行反饋後速度精度能提高嗎？

具有ＰＧ反饋功能的變頻器，精度有提高。但速度精度的植取決於ＰＧ本身的精度和變頻器輸出頻

率的解析度。

14、失速防止功能是什麼意思？

如果給定的加速時間過短，變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉速(電角頻率)的變化，變頻器將因流

過過電流而跳閘，運轉停止，這就叫作失速。為了防止失速使電機繼續運轉，就要檢出電流的大小

進行頻率控制。當加速電流過大時適當放慢加速速率。減速時也是如此。兩者結合起來就是失速功能。

15、有加速時間與減速時間可以分別給定的機種，和加減速時間共同給定的機種，這有什麼意義？

加減速可以分別給定的機種，對於短時間加速、緩慢減速場合，或者對於小型機床需要嚴格給定生

產節拍時間的場合是適宜的，但對於風機傳動等場合，加減速時間都較長，加速時間和減速時間可

以共同給定。

16、什麼是再生制動？

電動機在運轉中如果降低指令頻率，則電動機變為非同步發電機狀態運行，作為制動器而工作，這

就叫作再生（電氣）制動。、是否能得到更大的制動力？

從電機再生出來的能量貯積在變頻器的濾波電容器中，由於電容器的容量和耐壓的關係，通用變頻

器的再生制動力約為額定轉矩的10%~20%。如採用選用件制動單元，可以達到50%~100%。18、轉矩提升問題

自控系統的設定信號可通過變頻器靈活自如地指揮頻率變化，控制工藝指標，如在煙草行業的糖料、香料工序，可由皮帶稱的流量信號來控制變頻器頻率，使泵的轉速隨流量信號自動變化，調節加料

量，均勻地加入香精、糖料。也可利用生產線起停信號通過正、反端子控制變頻器的起、停及正、反轉，成為自動流水線的一部分。此外在流水生產線上，當前方設備有故障時後方設備應自動停機。

變頻器的緊急停止端可以實現這一功能。在SANKEN、MF、FUT 和FVT 系列變頻器中可以預先設定三四個甚至多達七個頻率，在有些設備上可據此設置自動生產流程。設定好工作頻率及時間後，變頻器可使電機按順序在不同的時間以不同的轉速運行，形成一個自動的生產流程。简述FX2N 系列PLC 在玻管生产中的应用(网友“肖岩”的文章)简述FX2N 系列PLC 在玻管生产中的应用

本公司现有拉管机系统为80 年代的技术，随着时代的发展已经不能适应生产的需要。对于生产中

所需要调节的拉速、旋转管转速、拉管长度的调整，原来都采用机械变速的方式来调整。现采用

FX2N 系列PLC 根据生产中的不同需要进行电气化改造。

1.对于旋转管转速的调整：由于生产操作人员在机尾（牵引机处）随时要根据生产情况调整旋转管的转速，两地相距约40 米必须对旋转管电机采用变频器远程控制。将FX2N 主机+2DA 模块同变频器安置于机头控制柜内，用模拟量输出模块的电压输出（0~10V）控制变频器的转速。通过

导线将PLC 输入信号引到机尾控制柜内用按钮给PLC 输入信号，通过程序将输入信号转变成数字量的增加或减少从而改变模拟量输出模块输出电压的大小。达到远程控制的目的。同时将变频器的FM 频率输出信号输入到显示仪表经过转换以后用来观察旋转管的转速。

2.对于拉速和拉管长度的调整：同样采用FX2N+4DA 模块+ 变频器（控制拉速）+ 伺服放大器（控制切割机）。拉速的调整可以类似于旋转管转速的调整，通过按钮来调整模拟量输出模块数值的增减，改变4DA 通道1 输出电压输入到变频器从而改变拉管机转速。将增量型编码器（1000p/r 开路集电极型）安装于一定的位置测量拉管机电机的转速，将此信号（A 相脉冲）输入到FX2NPLC 的高速输入端子，利用FNC56 SPD 指令来检测牵引机速度（调整拉管长度计算用）；将B 相脉冲

输入到频率计用以显示拉速。对于拉管长度的调整可将上述输入到PLC 的拉速信号（经过计算转

换成单位为毫米/ 秒的数值），与通过按钮输入到PLC 的长度信号数字值（单位毫米）相除，得

到切割机割刀每转的时间（单位秒/ 转）。然后计算出割刀的转速，根据割刀与割刀电机传动比计

算出割刀电机的转速。通过电机转速与伺服放大器输出频率的对应关系，以及伺服放大器输出频率

与输入电压的对应关系计算出PLC 输出电压数字量。此计算的数值为伺服电机的初始速度，由于

计算时可能存在误差以及电压波动等原因的影响此时的速度并不能精确的控制切割长度，还需要通

过与伺服放大器集电极开路输出脉冲数值（根据要求通过参数设定脉冲输出数）输入到PLC 高速

技术端子进行比较，将其差值乘以系数放大后叠加到初始速度数值上，不断地通过偏差调整以达到

精确控制拉管长度的目的。最后将此数字量输出到4DA 通道2，作为伺服放大器转速控制的输入电压（0~10V）。将切割长度数值输出到4DA 通道3，用数显表显示拉管长度设定值。这样，不管操作者改变拉管长度设定值，或者改变拉速，PLC 都可以随时调整伺服电机的转速保证切割

长度的精确控制。

FX2NPLC 在单级同步系统中的应用(网友“肖岩”的文章)利用FX2NPLC+2DA 模块+ 变频器+ 增量型编码器（1000P/R 三相开路集电极型）可以方便的在由两个不同的动力驱动的系统中实现同步。具体应用时根据所要实现的同步要求在合适的位置安装主、从编码器，以方便主、从编码器信号比较，即在需同步的每个单位主、从编码器转1 圈。当安装好编码器以后，分别将主、从编码器的三相脉冲用双绞屏蔽线引到FX2NPLC 的6 个高速计数器端子上。输入端子X0 作为速度检测（FNC56）的指定端口，X1~X5 分别对应 C236~C240 ； X1 C236 主编码器B 相码道脉冲（比较用）X2 C237 主编码器Z 相零点脉冲 X3 C238 从编码器A 相码道脉冲（比较用）X4 C239 从编码器Z 相零点脉冲 X5 C240 从编码器B 相码道脉冲（调整相位用）

在程序中，首先用速度检测指令（FNC56）检测主编码器在单位时间内的脉冲数，然后根据前级

速度推算后一级的速度给定值。同时用主、从编码器（C236、C238）的比较脉冲进行比较（C237、C239 分别用于复位C236、C238），将他们的差值乘以一定的系数放大以后在叠加到速度给定值上（用以消除累积误差）。然后通过2DA 输出0~10V 电压到变频器的速度控制输入

端子上。此时即可实现主、从编码器的零点同步，由于机械零点与电气零点会不同步。此时就必须

调整相位即调整电气零点。在调整相位时，将C240 的设定值用数据寄存器设定为一定的值（数值

大小可调整），用零点脉冲首先复位调整相位用的高速计数器C240，再用C240 复位比较用的高

速计数器C238 即可。

网友liaoleo 的文章:变频器维修变频器：

最近维修一台三菱A540-55K 变频器，是一位维修新手维修不好才拿到我们这里来，这台机本来是坏了一个模块，换好模块后，这位新手想测量驱动是否正常，把模块触发线拨掉，结果一通电

就跳闸，检查后发现又烧掉一个模块！他想很久都弄不明白为什么会这样！原来IGBT 模块的触发

端在触发线拨掉后有可能留有小量电压，此时模块处于半导通状态，一通电就因短路而烧坏，GTR 模块没有这特性，才可这样测试！最近维修不少三菱A240-22K 变频器，都是坏模块！原因是保养不好，如散热器尘多堵塞、电路板太脏、散热硅脂失效等，这变频器的输出模块（PM100CSM120）是一体化模块，就是坏一路也要整个换掉，维修价格高！好的模块也难找！如果你的变频器还没坏，则要多加小心保养！特别是这几天天气炎热！

最近维修一台安川616G5-55KW 变频器，损坏严重，其原来是有一个快熔断了（三相各有一个快熔），电工可能是没有经验，没有检查模块是否有问题，又一时找不到快熔，就用一条铜线代替，开机后发出一声巨响，两个模块炸裂，吸收回路坏，推动板也无法维修，换新板，造成重大损失！

按我们经验，如果快熔断则模块大多有问题，但模块坏快熔不一定断！铜线代替快熔的做法我们

已见过不少次！

我们发现经常有人在把三菱A240-5.5KW 变频器换成A540-5.5KW 时把A540-5.5KW“N”线接地！一送电变频器就发出巨响！变频器损坏严重！一方面是A540-5.5KW 的“N”线与A240-5.5KW 变频器的地线的位置相似！有的电工没看清楚就把地线接上去；有的电工则误认为“N”线就是地线！

请三菱变频器用户小心接线！

很多人打来电话问到外观一样的模块怎样测出其电流的大小，其实很简单，只要用电容表，测出模块G-E 或C-E 结的电容量，电流大的电容量也大！注意要在同类型的模块中比较！今天有一位电工打来电话，说他在给变频器试机时发现变频器输出电压有1000 多伏（输入 380V），问是否是变频器故障？是否会烧电机？他还不明白变频器只会降压，不会升压！原来他是

用数字万用表测量，由于变频器输出电压是高频载波，普通没防干扰的数字表在这里测量是很不准！

有此粗心的电工在给三菱A540 变频器的辅助电源（R1、T1）接线时没有拿掉短接片，结果在把变频器烧掉后还弄不明白其道理，原来当短接片没拿掉时，变频器内部R 与R1、T 与T1 是已连

在一起，电工以为从R、T 引来两条线没有分别，结果把R 接到S1、T 接到R1，造成相间短路，由于R 与R1、T 与T1 的连线是通过电源板的中间层，结果把电源板烧掉，爆开成两层！一般情况

下没必要接辅助电源（R1、T1）！

有的维修新手在维修变频器时不懂利用假负载，一当驱动有故障，烧掉模块后就说模块质量不好！假负载就是用一个几百欧的电阻（电灯炮也可以），串在主回路上，如有快熔就把它拿掉，装

上电阻；没有快熔则可在主回上任何地方断开，串上这电阻！这个电阻起到限流作用，当模块有

短路时也不会把模块烧掉，等开机后测量变频器输出正常，才把这假负载撤掉！

很多工厂供电是发电机发电，当发电机有故障时，输出高压电常把变频器及电子仪器烧坏！这种情况是我们经常见过的，去年深圳就有一家拉丝厂一次就坏了二十几台30KW 变频器，停产十

几天，造成重大损失，工厂在发电机搞了很多保护方法可效果不太明显！

后来我们想了一个被动的保护方法，就是在变频器或仪器的输入端的空气开关上加了压敏电阻（380V 用821K，220V471K），这样当有高压电时压敏就会短路，空气开关跳闸，保护了变频器，变频器故障率大大减小，压敏电阻很便宜，这个方法可说是花小钱办大事！FX2 系列PLC 构成电梯控制系统特性分析电梯 2004-3-15 摘要；文中分析了电梯的负载特性，阐述了采用梯形加速曲线的电梯理想速度曲线，结合变频器和PLC 的性能，论述了电梯控制系统的构成和工作特性。阐述了电梯速度曲线产生的方法，归纳

了由PLC 构成的控制系统软件设计的特点。

关键词：负载特性理想速度曲线控制系统软件设计

1.概述随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。

电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。实际上电梯是根据外部呼

叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。

目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运

行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种

控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种

方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制

造微机控制装置成本较高；而PLC 可*性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、运行稳定可*等特

点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。

2.电梯理想运行曲线根据大量的研究和实验表明,人可接受的最大加速度为am≤1.5m/s2, 加速度

变化率ρm≤3m/s3,电梯的理想运行曲线按加速度可划分为三角形、梯形和正弦波形，由于正弦波形

加速度曲线实现较为困难，而三角形曲线最大加速度和在启动及制动段的转折点处的加速度变化率

均大于梯形曲线，即+ρm 跳变到-ρm 或由-ρm 跳变到+ρm 的加速度变化率，故很少采用，因梯形曲

线容易实现并且有良好加速度变化率频繁指标，故被广泛采用，采用梯形加速度曲线电梯的理想运

行曲线如图1 所示：

智能变频器是为电梯的灵活调速、控制及高精度平层等要求而专门设计的电梯专用变频器，可配用

通用的三相异步电动机，并具有智能化软件、标准接口、菜单提示、输入电梯曲线及其它关键参数

等功能。其具有调试方便快捷，而且能自动实现单多层功能，并具有自动优化减速曲线的功能，由

其组成的调速系统的爬行时间少，平层距离短，不论是双绕组电动机，还是单绕组电动机均可适用，其最高设计速度可达4m/s，其独特的电脑监控软件，可选择串行接口实现输入/输出信号的无触点

控制。变频器构成的电梯系统，当变频器接收到控制器发出的呼梯方向信号，变频器依据设定的

速度及加速度值，启动电动机，达到最大速度后，匀速运行，在到达目的层的减速点时，控制器发

出切断高速度信号，变频器以设定的减速度将最大速度减至爬行速度，在减速运行过程中，变频器的能够自动计算出减速点到平层点之间的距离，并计算出优化曲线，从而能够按优化曲线运行，使

低速爬行时间缩短至0.3s,在电梯的平层过程中变频器通过调整平层速度或制动斜坡来调整平层精

度。即当电梯停得太早时，变频器增大低速度值或减少制动斜坡值，反之则减少低速度值或增大制

动斜坡值，在电梯到距平层位置4—10cm 时，有平层开关自动断开低速信号，系统按优化曲线实现

高精度的平层，从而达到平层的准确可*。

3.电梯速度曲线电梯运行的舒适性取决于其运行过程中加速度a 和加速度变化率p 的大小，过大的加速度或加速度变化率会造成乘客的不适感。同时，为保证电梯的运行效率，a、p 的值不宜过小。

能保证a、p 最佳取值的电梯运行曲线称为电梯的理想运行曲线。电梯运行的理想曲线应是抛物线-直线综合速度曲线，即电梯的加、减过程由抛物线和直线构成。电梯给定曲线是否理想，直接影响

实际的运行曲线。

3.1 速度曲线产生方法采用的FX2-64MR PLC，并考虑输入输出点要求增加了FX-8EYT、FX-16EYR、FX-8EYR 三个扩展模块和FX2-40AW 双绞线通信适配器，FX2-40AW 用于系统串行通信。利用PLC 扩展功能模块D/A 模块实现速度理想曲线输出，事先将数字化的理想速度曲线存入

PLC 寄存器，程序运行时，通过查表方式写入D/A，由D/A 转换成模拟量后将速度理想曲线输出。3.2 加速给定曲线的产生8 位D/A 输出0～5V/0～10V，对应数字值为16 进制数00～FF，共255 级。若电梯加速时间在2.5～3 秒之间。按保守值计算，电梯加速过程中每次查表的时间间隔不宜超

过10ms。由于电梯逻辑控制部分程序最大，而PLC 运行采用周期扫描机制，因而采用通常的查表方法，每次查表的指令时间间隔过长，不能满足给定曲线的精度要求。在PLC 运行过程中，其

CPU 与各设备之间的信息交换、用户程序的执行、信号采集、控制量的输出等操作都是按照固定的

顺序以循环扫描的方式进行的，每个循环都要对所有功能进行查询、判断和操作。这种顺序和格式

不能人为改变。通常一个扫描周期，基本要完成六个步骤的工作，包括运行监视、与编程器交换信

息、与数字处理器交换信息、与通讯处理器交换信息、执行用户程序和输入输出接口服务等。在一

个周期内，CPU 对整个用户程序只执行一遍。这种机制有其方便的一面，但实时性差。过长的扫描

时间，直接影响系统对信号响应的效果，在保证控制功能的前提下，最大限度地缩短CPU 的周期

扫描时间是一个很复杂的问题。一般只能从用户程序执行时间最短采取方法。电梯逻辑控制部分的

程序扫描时间已超过10ms，尽管采取了一些减少程序扫描时间的办法，但仍无法将扫描时间降到

10ms 以下。同时，制动段曲线采用按距离原则，每段距离到的响应时间也不宜超过10ms。为满足

系统的实时性要求，在速度曲线的产生方式中，采用中断方法，从而有效地克服了PLC 扫描机制的

限制。起动加速运行由定周期中断服务程序完成。这种中断不能由程序进行开关，一旦设定，就

一直按设定时间间隔循环中断，所以，起动运行条件需放在中断服务程序中，在不满足运行条件时，中断即返回。

3.3 减速制动曲线的产生为保证制动过程的完成，需在主程序中进行制动条件判断和减速点确定。

在减速点确定之前，电梯一直处于加速或稳速运行过程中。加速过程由固定周期中断完成，加速到

对应模式的最大值之后，加速程序运行条件不再满足，每次中断后，不再执行加速程序，直接从中

断返回。电梯以对应模式的最大值运行，在该模式减速点到后，产生高速计数中断，执行减速服务

程序。在该中断服务程序中修改计数器设定值的条件，保证下次中断执行。在PLC 的内部寄存器

中，减速曲线表的数值由大到小排列，每次中断都执行一次“表指针加1”操作，则下一次中断的查

表值将小于本次中断的查表值。门区和平层区的判断均由外部信号给出，以保证减速过程的可* 性。

4.电梯控制系统

4.1 电梯控制系统特性在电梯运行曲线中的启动段是关系到电梯运行舒适感指标的主要环节,而舒

适感又与加速度直接相关,根据控制理论,要使某个量按预定规律变化必须对其进行直接控制,对于电

梯控制系统来说,要使加速度按理想曲线变化就必须采用加速度反馈,根据电动机的力矩方程式:M—MZ=ΔM=J（dn/dt），可见加速度的变化率反映了系统动态转距的变化，控制加速度就控制系

统的动态转距ΔM=M—MZ。故在此段采用加速度的时间控制原则，当启动上升段速度达到稳态值的90%时，将系统由加速度控制切换到速度控制，因为在稳速段，速度为恒值控制波动较小，加速

度变化不大，且采用速度闭环控制可以使稳态速度保持一定的精度，为制动段的精确平层创造条件。

在系统的速度上升段和稳速段虽都采用PI 调节器控制，但两段的PI 参数是不同的，以提高系统的

动态响应指标。在系统的制动段，即要对减速度进行必要的控制，以保证舒适感，又要严格地按

电梯运行的速度和距离的关系来控制，以保证平层的精度。在系统的转速降至120r/min 之前，为了

使两者得到兼顾，采取以加速度对时间控制为主，同时根据在每一制动距离上实际转速与理论转速的偏差来修正加速度给定曲线的方法。例如在距离平层点的某一距离L 处，速度应降为Vm/s，而

实际转速高为V′m/s，则说明所加的制动转距不够，因此计算出此处的给定减速度值-ag 后，使其再

加上一个负偏差ε，即使此处的减速度给定值修正为-（ag+ε）使给定减速度与实际速度负偏差加大，从而加大了制动转距，使速度很快降到标准值，当电动机的转速降到120r/min 以后，此时轿厢距

平层只有十几厘米，电梯的运行速度很低，为防止未到平层区就停车的现象出现，以使电梯能较快

地进入平层区，在此段采用比例调节，并采用时间优化控制，以保证电梯准确及时地进入平层区，以达到准确可*平层。

4.2 电梯控制构成由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号、行程信号进行控制，而楼层和

轿厢的呼叫是随机的，因此，系统控制采用随机逻辑控制。即在以顺序逻辑控制实现电梯的基本控

制要求的基础上，根据随机的输入信号，以及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行。另外，轿厢的位置是由脉冲编码器的脉冲数确定，并送PLC 的计数器来进行控制。同时，每层楼设置一个接近

开关用于检测系统的楼层信号。为便于观察，对电梯的运行方向以及电梯所在的楼层进行显示，采用LED 和发光管显示，而对楼层和轿厢的呼叫信号以指示灯显示(开关上带有指示灯)。为了提

高电梯的运行效率和平层的精度，系统要求PLC 能对轿厢的加、减速以及制动进行有效的控制。根

据轿厢的实际位置以及交流调速系统的控制算法来实现。为了电梯的运行安全，系统应设置可*的

故障保护和相应的显示。采用PLC 实现的电梯控制系统由以下几个主要部分构成。

4.2.1PLC 控制电路；PLC 接收来自操纵盘和每层呼梯的召唤信号、轿厢和门系统的功能信号以及井

道和变频器的状态信号，经程序判断与运算实现电梯的集选控制。PLC 在输出显示和监控信号的同

时，向变频器发出运行方向、启动、加/减速运行和制动停梯等信号。

4.2.2 电流、速度双闭环电路；变频器本身设有电流检测装置，由此构成电流闭环；通过和电机同轴

联接的旋转编码器，产生a、b 两相脉冲进入变频器，在确认方向的同时，利用脉冲计数构成速度闭环。

4.2.3 位移控制电路；电梯作为一种载人工具，在位势负载状态下，除要求安全可*外，还要求运行

平稳，乘坐舒适，停*准确。采用变频调速双环控制可基本满足要求，利用现有旋转编码器构成速

度环的同时，通过变频器的PG 卡输出与电机速度及电梯位移成比例的脉冲数，将其引入PLC 的高

速计数输入端口，通过累计脉冲数，经式（1）计算出脉冲当量，由此确定电梯位置。电梯位移h=SI 式中I—累计脉冲数；S—脉冲当量；S=plD/(pr)（1）l—减速比；D—牵引轮直径；P—旋转编码器每

转对应的脉冲数； r—PG 卡分频比。

4.2.4 端站保护；当电梯定向上行时，上行方向继电器、快车辅助接触器、快车运行接触器、门锁继

电器、上行接触器均得电吸合，抱闸打开，电梯上行。当轿厢碰到上强迫换速开关时，PLC 内部锁

存继电器得电吸合，定时器Tim10、Tim11 开始定时，其定时的时间长短可视端站层距和梯速设定。

上强迫换速开关动作后，电梯由快车运行转为慢车运行，正常情况下，上行平层时电梯应停车。如

果轿厢未停而继续上行，当Tim10 设定值减到零时，其常闭点断开，慢车接触器和上行接触器失电，电梯停止运行。在骄厢碰到上强迫换速开关后，由于某些原因电梯未能转为慢车运行，及快车运行

接触器未能释放，当Tim11 设定值减到零时，其常闭点断开，快车运行接触器和上行接触器均失

电，电梯停止运行。因此，不管是慢车运行还是快车运行，只要上强迫换速开关发出信号，不论端

站其他保护开关是否动作，借助Tim10 和Tim11 均能使电梯停止运行，从而使电梯端站保护更加可 *。

当电梯需要下行，只要有了选梯指令，下行方向继电器得电其常开点闭合，锁存继电器被复位，Tim10 和Tim11 均失电，其常闭点闭合为电梯正常下行做好了准备。下端站的保护原理与上端站保护类似

不再重复。

4.2.5 楼层计数；楼层计数采用相对计数方式。运行前通过自学习方式，测出相应楼层高度脉冲数，对应17 层电梯分别存入16 个内存单元DM06～DM21。楼层计数器（CNT46）为一双向计数器，当到达各层的楼层计数点时，根据运行方向进行加1 或减1 计数。运行中，高速计数器累计值实

时与楼层计数点对应的脉冲数进行比较，相等时发出楼层计数信号，上行加1，下行减1。为防止

计数器在计数脉冲高电平期间重复计数，采用楼层计数信号上沿触发楼层计数器。

4.2.6 快速换速；当高速计数器值与快速换速点对应的脉冲数相等时，若电梯处于快速运行且本层有

选层信号，发快速换速信号。若电梯中速运行或虽快速运行但本层无选层信号，则不发换速信号。

4.2.7 门区信号；当高速计数器CNT47 数值在门区所对应脉冲数范围内时，发门区信号。4.2.8 脉冲信号故障检测；脉冲信号的准确采集和传输在系统中显得尤为重要，为检测旋转编码器和

脉冲传输电路故障，设计了有无脉冲信号和错漏脉冲检测电路，通过实时检测确保系统正常运行。

为消除脉冲计数累计误差，在基站设置复位开关，接入PLC 高速计数器CNT47 的复位端。5.软件设计特点

5.1 采用优先级队列根据电梯所处的位置和运行方向，在编程中，采用了四个优先级队列，即上

行优先级队列、上行次优先级队列、下行优先级队列、下行次优先级队列。其中，上行优先级队列

为电梯向上运行时，在电梯所处位置以上楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的

楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的阵列。上行次优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所

处位置以下楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄

存器所构成的队列。控制系统在电梯运行中实时排列的四个优先级陈列，为实现随机逻辑控制提供了基础。

5.2 采用先进先出队列根据电梯的运行方向，将同向的优先级队列中的非零单元(有呼叫时此单元

为七零单元，无呼叫时则此单元为零)送入寄存器队列(先进先出队列FIFO)，利用先进先出读出指

令SFRDP 指令，将FIFO 第一个单元中的数据送入比较寄存器。

5.3 采用随机逻辑控制当电梯以某一运行方向接近某楼层的减速位置时，判别该楼层是否有同向的呼叫信号(上行呼叫标志寄存器、下行呼叫标志寄存器、有呼叫请求时，相应寄存器为l，否则为

0)，如有，将相应的寄存器的脉冲数与比较寄存器进行比较，如相同，则在该楼层减速停车：如果

不相同，则将该寄存器数据送入比较寄存器，并将原比较寄存器数据保存，执行该楼层的减速停车。

该动作完毕后，将被保存的数据重新送入比较寄存器，以实现随机逻辑控制。

5.4 采用软件显示系统利用行程判断楼层，并转化成BCD 码输出，通过硬件接口电路以LED 显示。

5.5 对变频器的控制PLC 根据随机逻辑控制的要求，可向变频器发出正向运行、反向运行、减速

以及制动信号，再由变频器根据一定的控制规律和控制算法来控制电机。同时，当系统出现故障时，PLC 向变频器发出信号。

6.结束语采用MIC340 电梯专用变频器构成的电梯控制系统，可实现电梯控制的智能化，但由于候梯和电梯轿内的人到达各层的人数是智能电梯无法确定的，即使采用AITP 人工智能系统，传输的交通客流信息也是模糊的，为解决电梯这一垂直交通控制系统的两大不可知因素，需要我们在今

后的工作中去不断的研究和探索。

CC-Link 现场总线的通信初始化设置方法和应用比较分析 2004-3-15 CC-Link 现场总线是日本三菱电机公司主推的一种基于PLC 系统的现场总线，这是目前在世界现

场总线市场上唯一的源于亚洲、又占有一定市场份额的现场总线。它在实际工程中显示出强大的生

命力，特别是在制造业得到广泛的应用。在CC-Link 现场总线的应用过程中，最为重要的一部分便是对系统进行通信初始化设置。目前CC-Link 通信初始化设置的方法有三种，本文将对这三种不

同的初始化设置方法进行比较和分析，以期寻求在不同的情况下如何来选择最简单有效的通信初始

化设置方法。这对CC-Link 现场总线在实际工程中的使用具有重要的现实意义，一则为设计人员在

保证设计质量的前提下减少工作量和节省时间，二则也试图探索一下是否可以进一步发挥和挖掘

CC-Link 的潜力。实验系统简述为了便于比较通信初始化设置方法，我们首先在实验室中建立了这样一个小型的CC-Link 现场总线系统.整个系统的配置如图1 所示。图1 系统配置

在硬件连接设置无误之后，就可开始进行通信初始化设置。三种设置方法的使用

图2 通信初始化程序的流程

首先采用的是最基本的方法,即通过编程来设置通信初始化参数。编制通信初始化程序的流程如图2 所示。首先在参数设定部分，将整个系统连接的模块数，重试次数，自动返回模块数以及当CPU 瘫痪时的运行规定（停止）以及各站的信息写入到存储器相应的地址中。在执行刷新指令之后缓冲

存储器内的参数送入内部寄存区，从而启动数据链接。如果缓冲存储器内参数能正常启动数据链接，这说明通信参数设置无误，这时就可通过寄存指令将参数寄存到E²PROM。这是因为一旦断电内部寄存区的参数是不会保存的，而E²PROM 中的参数即使断电仍然保存。同时通信参数

必须一次性地写入E²PROM，即仅在初始化时才予以执行。此后CPU 运行就通过将

E²PROM 内的参数送入内部寄存区去启动数据链接。值得注意的是，如果通信参数设置有误

（如参数与系统所采用的硬件不一致，或参数与硬件上的设置不一致），数据链接将无法正常启动，但通常并不显示何处出错，要纠正只有*自己细心而又耐心地检查，别无它法。反过来，如果通信

参数设置正确而硬件上的设置有错，CC-Link 通信控制组件会提供出错信息，一般可通过编程软件

包的诊断功能发现错误的类型和错在哪里。第二种通信初试化设置的方法是使用CC-Link 通信配置的组态软件GX-Configurator for CC-Link。该组态软件可以对A 系列和QnA 系列的PLC 进行组态，实现通信参数的设置。整个组态的过程十分简单，在选择好主站型号之后就可以进行主

站的设置，此后再陆续添加所连接的从站，并进行从站的设置，包括从站的型号和其所占用站的个

数。最后组态完成的画面如图3 所示。

在组态过程中的各个模块的基本信息都会显示在组态完成的画面上，整个画面简单直观，系统配置

一目了然。然而在组态完成后启动数据链接时出现了问题。图3 组态完成画面

当选择“Download master parameter file”之后，弹出一对话框，要求选择是将参数写到 E²PROM 还是缓冲存储器。无论选择其中任何一种，软件都会提示“是否现在执行数据链接?”，如果选择“是”，各站点的LED 灯指示正常。然而当把此时运行正常的PLC 复位后重新运行，各站

点均出错。这种情况说明组态文件并未能真正写入到E²PROM 中，也就是说该组态软件并不

具备将参数写入E²PROM 这部分功能。因此在这种情况下为了能使用E²PROM 启动数据链接，就必须在主站中再写入“参数寄存到E²PROM”这段程序，*组态和编程共同作用来正

常启动数据链接。显而易见，这种方法是利用组态软件包设置通信参数，再利用编程将这些参数写

E²PROM，这才得以完成数据链接所必须的最后步骤。当然这在实际使用时会带来某些不便，但它毕竟可以省略将通信参数写入缓冲寄存区的一段程序，在这个意义上也给CC-Link 的使用者带

来许多便利。最后一种方法是通过CC-Link 网络参数来实现通信参数设定。由于这是小Q 系列的

PLC 新增的功能，而A 系列和QnA 系列PLC 并不具备这项功能。因而在进行这种设置方法的实验

就必须将原先使用的主站模块换成Q 系列的PLC。整个设置的过程相当方便。只要在GPPW 软件的网络配置菜单中，设置相应的网络参数，远程I/O 信号就可自动刷新到CPU 内存，还能自动设

置CC-Link 远程元件的初始参数。如下图所示。如果整个CC-Link 现场总线系统是由小Q 系列和

个远程I/O 模块构成的，甚至不须设置网络参数即可自动完成通信设置的初试化。比较和分析

在使用过这三种不同的方法之后，对它们的优点和弊端都有了一个更为全面地认识和理解。编制

传统的梯形图顺控程序来设置通信参数最为复杂，编程时耗费的时间长。并且在调试时一旦发现错

误，就需要一条条指令校对，寻找出错误所在，因此有着很大的工作量。然而它仍然有着其他方法

所没有的优势。首先，在编完整个设置的程序之后就能非常清晰的了解整个设置过程，掌握PLC 是如何运作，启动数据链接的。其次，整个编程的思路非常清晰，而且要编制正确的程序必须建立

在熟练的掌握各种软元件的使用条件的基础之上，因而在这个过程中能够对各个软元件的功能，接

通条件都能有非常好的理解，并能熟练使用。对初学且有志牢固掌握CC-Link 通信设计者最好从这里入手。

采用的组态软件进行设置的最大的优势就在于简单直观，在画面上能够明了地看到整个系统的配

置，包括主站所连接的从站个数，各从站的规格和性能，一目了然。而且一旦发生错误或是要更改

参数，都能够很快地完成，节省了很多时间和工作量。然而它也有一个最大的缺陷，就是无法将参

数寄存到E²PROM 中，在复位之后，刚写入的组态内容将不复存在。倘若在实际的应用中，现场的情况错综复杂，会遇到很多预想不到的问题，如果中途需要复位，那么组态软件将无能为力，必需重新设置再写入，这样会影响工作进度。因此，在这种情况下采用组态软件，并辅以将通信参

数从缓冲积存区写入E²PROM 的程序，就能完成整个系统的初始化设置。此外，组态软件目

前还不支持小Q 系列的PLC。最后，利用网络参数设置的方法简单有效，只要按规定填写一定量的参数之后就能够很好的取代繁冗复杂的顺控程序。在发生错误或是需要修改参数时，同组态软件

一样，也能很快地完成，减少设置时间。然而它的不足之处，在于设置过程中跳过了很多重要的细

节，从而无法真正掌握PLC 的内部的运作过程，比较抽象。例如在填写了众多参数之后，虽然各站的数据链路能正常执行，但是却无法理解这些参数之间是如何联系的，如何作用的，如何使得各站的数据链接得以正常完成。

小结总之，三种方法各有千秋，适用于在不同的目的和不同的情况下（譬如不同的PLC 系列）供

使用者灵活选用。如果旨在清晰地了解PLC 内部的运作，可以用编程的方法；如果旨在节省设计人

员的工作量，减少设计调试时间，可以用网络参数的方法。组态软件的方法可以算是这两种的结合。

在实际的应用中，通过网络参数来进行通信初始化设置的方法不失为一种最为优越的方法，方便、可*、功能全面这三点就已经很好的满足了系统的需求，缩短了CC-Link 现场总线在应用于各种不

同的工控场合时设计和调试的时间，降低了工作的难度，更方便了以后的故障检修和维护。遗憾的

用机械能守恒定律求解连接体问题篇6

■ 一、机械能守恒定律应用中研究对象系统的选取

机械能守恒定律的研究对象必须是一个系统. 应用机械能守恒定律必须准确的选择系统. 系统选择得当，机械能守恒；系统选择不得当，机械能不守恒. 对机械能不守恒的系统应用机械能守恒定律必然得出错误的结果.

■ 例1 如图1所示，长为2 L的轻杆OB，O端装有转轴，B端固定一个质量为m的小球B，OB中点A固定一个质量为m的小球A，若OB杆从水平位置静止开始释放转到竖直位置的过程中，求：

（1） A、B球摆到最低点的速度大小各是多少？

（2）轻杆对A、B球各做功多少？

（3）轻杆对A、B球所做的总功为多少？

■ 解析有学生分别选A、B球及地球为一系统，有机械能守恒定律得到：

mgl=■mv2A，mg2l=■mv2B

由上两式得：vA=■，vB=■

上述解法其实是不对的，错在何处呢？是系统选择错误. 事实上，小球A（或B）与地球单独组成的系统机械能并不守恒，这是因为轻杆往下摆的过程中，轻杆分别对A、B两球做了功（注意轻杆可以产生切向力，不象轻绳，只能产生法向力）. 对机械能不守恒的系统应用守恒定律求解，当然出错. 那么，应该选择什么系统呢？应选A、B球及地球所组成的系统，机械能是守恒的.

（1）选A、B及地球为研究系统，此系统中只有动能和重力势能发生转化，系统机械能守恒，有：■mv′2A+■mv′2B=mgl+mg2l vB=2vA

由上面两式可得：

v′A=■，v′B=■

（2）由（1）不难得到：v′AvB

即A、B间的轻杆对B球做正功，对A球做负功.

轻杆对A球做功为：

WA=■mv′2A-■mv2A=-0.4mgl

同理可得，轻杆对B球做功为：WB=0.4mgl

（3）轻杆对A、B所做总功为0.

■ 分析从（2）不难看出轻杆对小球B做了正功，对A球做了负功. 从（3）可得到，A、B两球及轻杆这一系统，并没有机械能与其他形式能量的转化，故机械能守恒. A、B间轻杆的作用之一是实现了A球与B球之间机械能的传递.

■ 二、机械能守恒定律应用中物理过程的选取

机械能守恒定律也是一条过程规律，在使用时必须选取具体的物理过程，确定初、末状态. 选取物理过程必须遵循两个基本原则，一要符合求解要求，二要尽量使求解过程简化. 可选全过程，有时则必须将全过程分解成几个阶段，然后再分别应用机械能守恒定律求解.

■ 例2 如图2所示，质量均为m的小球A、B、C，用两条长均为L的细线相连，置于高为h的光滑水平桌面上. L>h，A球刚跨过桌面. 若A球、B球下落着地后均不再反弹，则C球离开桌边缘时的速度大小是多少？

■ 解析本题描述的物理过程是：A球下落带动B、C球运动. A球着地前瞬间，A、B、C三球速率相等，且B、C球均在桌面上. 因A球着地后不反弹，故A、B两球间线松弛，B球继续运动并下落，带动小球C，在B球着地前瞬间，B、C两球速率相等. 故本题的物理过程应划分为两个阶段：从A球开始下落到A球着地瞬间；第二个阶段，从A球着地后到B球着地瞬间.

在第一个阶段，选三个球及地球为系统，机械能守恒，则有：mgh=■（3m）v21

第二个阶段，选B、C两球及地球为系统，机械能守恒，则有：

mgh=■（2m）v22-■（2m）v21

由上面两式求解得：v2=■

在A球撞地后受到冲击力，将A球速度瞬间减为0，之后就需要换取研究对象和过程，才能正确求解.

■ 三、利用机械能守恒定律的另一表达式ΔEk+ΔEp=0解题

在运用机械能守恒定律Ek1+Ep1=Ek2+Ep2时，必须选取零势能参考面，而且在同一问题中必须选取同一零势能参考面. 但在某些机械能守恒的问题中，运用Ek1+Ep1=Ek2+Ep2求解不太方便，而运用ΔEK+ΔEP=0较为简单. 运用ΔEK+ΔEP=0的一个最大优点是不必选取零势能参考面，只要弄清楚过程中物体重力势能的变化即可.

■ 例3 如图3所示，一固定的斜面，θ=30°，另一边与地面垂直，顶上有一定滑轮，一软弱的细线跨过定滑轮，两边分别与A、B连接，A的质量为4m，B的质量为m，开始时将B按在地面上不动，然后放开手，让A沿斜面下滑而B上升，物块A与斜面间无摩擦，设当A沿斜面下滑s距离后，细线突然断了，求物块B上升的最大距离H.

■ 解析取A、B及地球为系统：

ΔEK=-ΔEP

■（4m+m）v2=4mg·s·sin30°-mgs①

对B：0-v2=2（-g）h②

H=s+h③

由①②③得：H=1.2s

对半刚性连接钢框架若干问题的探讨篇7

半刚性连接, 将理想刚接和铰接这两者的特点结合起来, 在承受一定弯矩的同时, 也产生一定的转角。所以, 半刚性连接钢框架具有其自身的特点, 不能简单地将其简化为理想刚接或铰接。本文将从以下不同方面来对半刚性连接钢框架的性能进行探讨。

1 半刚性连接节点的耗能能力

1994年的美国加州北岭地震 (Northridge Earthquake) 和1995年的日本阪神地震 (Hyogoken Nanbu Earthquake) 灾害造成数百栋钢框架建筑的严重破坏, 采用焊接节点的房屋因节点的延性较差而发生严重的脆性破坏, 而相比之下, 梁柱螺栓连接的半刚性钢框架破坏程度较轻[1]。

此前, 对于半刚性连接钢框架整体性能的研究大部分集中在静力方面, 正是从美国和日本的这两次大地震后, 半刚性连接节点具有较强的耗能能力能使框架抵抗一定的地震荷载而得到各国学者的重视, 对其在动力荷载作用下的性能展开了研究。

图1所表示的是各种常用的半刚性连接的弯矩-转角 (M-θr) 特性[2]。

不同于普通钢框架结构, 半刚性连接钢框架梁柱连接的弯矩转角关系具有非线性性质, 这种特性来自多种因素, 而其中的一些重要因素如下[3]:

⑴连接节点材料自身的不连续性;

⑵连接组合中的一些组合构件产生局部屈曲。这是引起连接非线性的主要因素;

⑶连接组合构件中存在着应力和应变集中;

⑷连接处梁柱翼缘或腹板的局部屈曲;

⑸外荷载作用下的整体几何变形。

半刚性连接的这种非线性性质使得半刚性连接钢框架具有类似于耗能结构的耗能能力。耗能装置的耗能能力可以用其在力 (或弯矩) 作用下发生位移 (或转动) 时所做的功来衡量, 也就是可以用力 (或弯矩) 与位移 (或转角) 的关系曲线所包络的面积来表示, 包络的面积越大, 耗能的能力就越大, 减震的效果就越明显[4]。半刚性连接的滞回模型呈椭圆形, 具有很好的耗能性能, 它能同时提供刚度和阻尼。在结构振动时, 由于阻尼的存在, 消耗结构振动的能量, 各种响应较无阻尼结构小, 有时甚至小几倍乃至几十倍。这也意味着半刚性连接钢框架具有附加阻尼比, 若仍按照《建筑抗震设计规范》 (GB50011) 中关于钢结构阻尼比的取值方法, 显然与实际情况不符, 有必要合理地确定半刚性连接钢框架的阻尼比[7]。文献[5]、[6]的研究表明, 基于设计的合理性, 半刚性连接的附加有效阻尼比一般不小于0.5%, 为设计简便, 不超过12层的半刚性连接钢框架的总阻尼比可偏保守地取为0.04。

文献[8]还指出, 在动力荷载作用下, 框架结构的能量耗散主要来源除了滞后行为 (连接非线性产生) 外, 还有梁柱连接安装件之间的摩擦。这两种类型的能量耗散是:由于半刚性连接非线性性质而产生的滞后阻尼和连接处的粘弹性阻尼。通常这两种阻尼是相联系的。研究还指出粘弹性阻尼 (连接处) 对连接较弱的框架类型影响更为显著。但是对于粘弹性阻尼的具体取值, 文中并没有给出确切的方法。

相比刚性连接钢框架, 半刚性连接节点的耗能能力给钢框架带来了类似耗能装置的能量消耗机理, 使框架能更好地承受动力荷载。但是, 目前多数实验和理论研究主要局限在半刚性连接钢框架静力分析。虽然能量消耗对结构的动力性能有很大的影响, 但有关这方面研究的文献不多。在半刚性连接钢框架动力性能的研究中, 多数文献均只是考虑连接非线性性能而产生的能量耗散, 对于连接处摩擦产生的粘弹性阻尼鲜有涉及。

2 半刚性连接节点对钢框架结构响应的影响

半刚性连接钢框架结构在动力荷载作用下, 表现出和刚性连接钢框架完全不同的性能。开展半刚性连接钢框架结构的动力性能研究和分析对半刚性连接钢框架结构在地震区的推广使用具有十分重要的意义。

在与半刚性连接有关的文献中, 研究结果均比较一致地认为:半刚性连接节点会改变框架的内力响应, 它会增大梁的跨中弯矩、柱脚弯矩, 减小柱顶弯矩、梁端弯矩和建立, 同时还会改变结构的基本自振周期, 从而影响结构在地震作用下的动力反应。

对于半刚性连接钢框架在动力荷载作用下的结构位移反应, K.S.Sivakumaran在文献[10]中研究了静、动力作用下节点半刚性对层间位移、结构整体刚度和强度、结构整体变形情况的影响, 指出结构在动力荷载作用下的位移反应比静力大。文献[11]、[12]中, Marwan N.Nager通过对半刚性连接钢框架进行振动台试验, 指出半刚性连接钢框架在地震作用下的水平位移和受损伤程度未必比刚性连接框架严重。文献[8]中, Miodrag Sokulovic通过半刚性和刚性框架在地震运动中反应的对比发现:半刚性钢框架与刚接框架相比, 侧向位移和剪力都相对减少。另外, 粘弹性阻尼 (连接处) 对框架的位移有显著影响, 特别是连接较弱的类型。

国内, 文献[9]提到半刚性连接可以减少水平地震作用效应, 但同时也增加了结构的侧向位移。文献[13]中, 王燕指出半刚性连接钢框架动、静力性能并不同, 结构框架的顶层位移并不一定随节点刚度的减小而增大, 合理的设计甚至可以使半刚性连接钢框架的侧移小于刚性框架的侧移。文献[14]提到节点刚度对结构在地震作用下的动力响应影响很大, 多层钢框架所受底部剪力随节点刚度的减小而减小, 但顶部位移的影响不能确定。文献[15]指出相对于刚性钢框架, 半刚性连接节点刚度较低, 从而导致其结构水平侧移增大。

从上述国内外文献可以发现:半刚性连接钢框架在动力荷载作用下的位移响应情况存在不确定性。对于不同的动力加载状态, 其位移响应情况存在着变化。半刚性连接节点相比刚性节点, 刚度有所降低, 但是其耗能能力要比刚性节点框架好, 使得半刚性连接钢框架的位移响应存在变数。另外, 不同类型的半刚性连接节点、结构的自振频率以及其它相关因素都会影响着结构的位移响应情况。因此, 如何认识半刚性连接钢框架中各种因素对位移响应的影响, 以及综合各种因素从整体上分析结构的位移情况是今后研究的一个重要内容。

3 半刚性连接节点对钢框架二阶效应 (P-Δ效应) 的影响

二阶效应是指结构变形对力的效应, 其中P-Δ效应是指结构水平位移对竖向力的效应。在钢结构设计中, 结构稳定是关键, 而P-Δ效应的影响则可能会导致整个结构的失稳。将半刚性简化为刚性进行分析将导致: (1) 减弱了P-Δ效应的影响; (2) 高估了梁柱连接的刚度, 使得柱稳定极限承载力理论值偏高而偏与不安全。如果将半刚性连接简化为铰接, 则结果相反。

就框架而言, 只要存在侧移 (不论是荷载产生还是初始倾斜) , 就必然有P-Δ效应, 对框架稳定必然有不利影响。虽然这一效应对一、二层框架的影响并不显著, 甚至在设计中忽略, 但对于层数较多的框架, 其对内力和位移的影响都比较明显, 不应予以忽视。

文献[17]、[18]中均提到, 我国规范提供的考虑二阶效应的近似方法没有考虑节点连接类型, 不能精确反映半刚性框架的受力状态, 并进一步指出采用规范中的方法来分析, 会使框架的内力偏小, 侧移量也偏小。文献[19]指出相比传统的刚性连接, 半刚性连接将使框架的二阶效应和剪切变形有所放大。

对于半刚性连接钢框架的稳定问题, 目前多数文献都集中在静力分析。关于动力荷载作用下, 半刚性连接节点对框架P-Δ效应影响的研究比较少。承受静力荷载时, 框架关键看最大荷载的量值。地震作用时, 结构P-Δ曲线中下降段的斜率大意味着耗能能力低, 抗震性能差[16]。在地震作用下框架经常承受反向循环荷载作用, 曲线下降段斜率过大会使P-Δ效应大的框架倒向一侧并可能产生倒塌。文献[20]中指出, 柱的轴向压力较小 (≤0.4Py) 时, 其对半刚性连接的性能影响不显著, 只有当轴压比达到一定数值后, 连接滞回性能才会发生剧烈变化, 并随着轴向压力的增大, 连接的强度、刚度和延性将显著下降。

抗震设计中, 对于如何限制P-Δ效应的不利影响还缺少公认准则。目前, 较普遍的做法是从限制轴压比和楼层位移着手减少P-Δ效应。

4 半刚性连接钢框架的结构分析与设计

对于半刚性连接钢框架性能的研究, 最终目的在于将研究成果付诸实施, 应用在工程实际中。其实, 工程中所有连接在荷载作用下都会展现出一定的柔性, 钢框架本质上都是属于半刚性的。在框架分析中假设为理想刚性连接或铰接模型, 目的是为了简化分析设计的过程与复杂性, 并不代表它就是结构真实性能的表现。将半刚性节点应用于结构分析中, 就是要加强对结构设计的重视, 使其能够更接近真实情况。因为很多情况下, 理想假设既不合理也不符合结构真实情况, 容易造成较大差异, 使设计过于保守或偏不安全[21]。

半刚性连接的结构, 必须对正常使用极限状态和承载力极限状态进行分析。结构在正常使用极限状态的分析前提是小变形, 而从图1可知, 结构连接所表现出来的非线性特性并不是很明显, 故节点M-θr关系曲线模型可用线性模型来模拟, 这样既合理又大大简化节点的复杂性。而在极限承载力状态下, 连接均为非线性, 因此必须用非线性模型来对结构承载力做可靠合理的分析。对于这两个状态, 节点转动刚度的取值是关键。节点转动刚度在连接M-θr关系曲线中表现为斜率。研究表明, 连接柔性对弹性阶段时框架的内力与位移有较大影响, 而对极限弯矩承载力的影响并不明显。文献[22]中, Goto等人针对正常使用和承载力两种极限状态, 对半刚性连接进行了研究, 分析表明节点的初始刚度对框架的正常使用极限状态有很大的影响。文献[23]中, 李国强考虑半刚性节点刚度对框架内力的影响, 提出相应的极限承载力设计方法。尽管有文献针对半刚性连接节点提出设计方法, 但因为其复杂性和对设计人员专业知识要求较高, 在我国工程设计中应用比较少。

对于半刚性连接钢框架的抗震性能设计, 结构的基本自振周期是一个重要的考虑因素。文献[24]中, 胡习兵指出半刚性连接对于结构的动力性能影响很大, 随着梁端连接转动刚度的增大, 结构自振周期变大, 反之则变化较小。文献[9]、[10]、[25]、[26]也指出半刚性连接节点使框架的自振周期显著增大, 但同时也意味这自振周期变化范围的增大。这样结构能从地震激励的不同区段得到最大响应, 甚至产生共振, 这样不利于结构的设计。所以如何考虑自振周期和建筑场地卓越周期之间的关系, 是结构抗震设计的关键。

5 结论

浅析电气施工中导线连接的若干问题篇8

关键词：电气施工,导线连接,绝缘摇测

在工程施工中, 导线的连接往往被忽视, 其实不然, 很多电气故障是由于导线连接不规范、不可靠引起导线发热、线路压降过大, 甚至断路。因此, 杜绝线路隐患, 保障线路流畅与导线的连接工艺和质量有非常密切的关系。基于这一点, 本文将对导线各种连接方式以及若干问题加以讨论, 仅供参考。

1 导线连接应具备的条件

首先, 导线连接应具备以下条件:第一, 导线接头不能增加电阻值。第二, 受力导线不能降低原机械强度。第三, 不能降低原绝缘强度。

2 导线剥削方法

为了满足上述要求, 在导线做电气连接时, 必须剥去绝缘层, 除掉氧化膜, 再进行连接、施焊、包缠绝缘。剥削绝缘时, 由于各种导线截面、绝缘层厚薄程度、分层多少等不同, 使用的剥削工具也不同, 常用的工具有电工刀、克丝钳和剥线钳, 可进行削、勒及剥削绝缘层。一般4 mm2以下的导线原则上使用剥线钳, 使用电工刀时, 不允许用刀在导线周围转圈剥削, 以免在线芯上留下连续伤口。剥削方法主要有以下三种:

2.1 单层剥法:用剥线钳剥线。

2.2 分段剥法:

一般适用于多层绝缘导线的剥削, 如编织橡皮绝缘线, 用电工刀先剥去外层编织层, 并留下约12mm的绝缘层, 线芯长度根据接线方法和要求的机械长度而定。

2.3 斜削法:

用电工刀以45°角切入绝缘层, 当切进线芯时停止用力, 接着应使刀面的倾斜角度改为15°左右, 沿着线芯表面向线头端部推出, 然后把残余的绝缘层剥离线芯, 用刀口插入背部以45°角削断。

3 导线截面为4mm2及以下导线并头的连接方法

导线截面为4mm2及以下的导线并头, 采取瓷接头连接、压接帽压接和焊锡后包缠绝缘带三种方法。

3.1 瓷接头连接, 仅局限于电源线与灯具之间的连接, 对并联灯具不能用瓷接头并头, 否则连接会不可靠。

3.2 采用压接帽压接, 目前市场上有一些价廉的压接帽, 未经

有关部门鉴定, 外壳不阻燃, 且极易压破, 抗拉强度差, 稍一用力, 内管与外壳就分离。而且由于各家压接帽制造厂生产的压接帽, 铜管内径有差异, 因此使用哪一家厂生产的压接帽, 就必须使用该厂配套的压接钳。压接时, 压接帽必须放入相应的钳口内压到底, 如有导线未插到底而引起松动, 形成虚接, 有时冒出电火花, 给供电带来巨大安全隐患, 在潮湿等环境下铜导线又容易氧化, 产生铜绿, 导致导线之间不能正常连通, 影响正常供电。

3.3 采用焊锡后包缠绝缘带, 由于导线的线径及敷设场所不

同, 因此焊锡的方法有电烙铁加焊、电阻加热焊、喷灯加热三种方法。电烙铁加焊适用于线径较小的导线连接及用其他工具焊接困难的场所。具体操作方法是导线连接处加焊剂, 用电烙铁进行锡焊。电阻加热焊适用于接头较大、使用锡锅不方便的场所。具体操作方法是将接线处理好后加上焊剂, 用电阻焊机的两电阻极夹住焊接点, 开启电源, 待焊接点温度达到后, 将焊锡丝熔于焊接点。

喷灯加热法在大多数情况下适用, 具体的操作方法如下:将焊锡放在锡勺或锡锅内, 用喷灯加热, 焊锡熔化后即可进行焊接, 加热时要把握好温度, 温度过高焊锡不饱满, 温度过低焊锡不均匀, 因此要根据焊锡的成分、质量及外界环境温度等诸多因素, 随时掌握好适宜的温度进行焊锡。

焊锡完后包缠绝缘带就显得至关重要, 首先用橡胶 (或粘塑料) 绝缘带从导线接口处始端的完好绝缘层开始, 缠绕1~2个绝缘带副宽度, 再以半幅宽度重叠进行缠绕, 在包扎过程中应尽可能地拉紧绝缘带, 最后在绝缘层上缠绕1~2圈后, 再进行回缠。采用橡胶绝缘带包扎时, 应将其拉长2倍后再进行缠绕, 然后再用黑胶布包扎, 包扎时衔接好, 以半幅宽度边压边进行缠绕, 同时在包扎过程中拉紧胶布, 导线接线处两端应用黑胶布封严密, 包扎后应成枣核形。

4 导线连接后必须进行线路检查及绝缘摇测

a.线路检查:接、焊、包全部完成后, 应进行自检和互检。检查导线接、焊、包是否符合施工验收规范及质量验评标准的规定。不符合规定时应立即纠正, 检查无误后再进行绝缘摇测。b.绝缘摇测:电线的绝缘摇测应选用1000V兆欧表。测量线路绝缘电阻时, 兆欧表上有三个分别标有接地 (E) 、线路 (L) 、保护环 (G) 的端钮, 可将被测两端分别接于E和L两个端钮上。

一般线路绝缘摇测有以下两种情况:a.电气器具未安装前进行线路绝缘摇测时, 首先将灯头盒内导线分开, 开关盒内导线连通。摇测应将干线和支线分开, 一人摇测, 一人应及时读数并记录。摇测速度应保持在120r/min左右, 读数应采用1min后的读数为宜。b.电气器具全部安装完在送电前进行摇测, 应先将线路上的开关、刀闸、仪表、设备等用电开关全部置于断开位置, 摇测方法同上所述, 确认绝缘摇测无误后再送电试运行。

本人在南京市国税大夏, 建筑面积4.6万m2;南京二桥开发区管委会办公楼, 建筑面积3.5万m2;中信通讯研发中心大楼, 建筑面积4.8万m2;南通综艺集团研发中心、厂房, 建筑面积3.6万m2;北京武警总医院综合住宅楼, 建筑面积4.7万m2;北京南营房危改小区丁区2#楼单体项目23万m2等工程项目上导线连接均采用喷灯焊锡方法, 此方法施工灵活方便, 最大程度上既提高了工效, 又保证了质量。通过实际安装施工及使用效果来看, 运行效果良好, 没有出现任何质量问题, 值得广泛推广。

工程实践证明:焊锡后包缠绝缘带, 质量能得到保证。焊锡后接头必须用绝缘带包缠, 包缠前必须把接头部位的焊剂揩干净, 否则易产生铜绿, 绝缘带可用PVC粘胶带。工程中禁止用黑包布直接包缠, 若用黑色布则应先包无粘性的黄蜡带或塑料带, 再包黑包布。

结束语

以上这些只是笔者在实际的施工中的几点思考, 希望能为广大读者提供参考借鉴之用。我们必须在工程实践中不断地提高知识和技能, 才能确保工程质量。

参考文献

[1]李洪伟.浅谈建筑电气施工质量的影响因素及质量控制[J].民营科技, 2010, 2.

[2]赵利, 任平.浅析建筑电气施工中影响安全使用的几个问题[A].2009年全国失效分析学术会议论文集[C], 2009.

[3]张小红.浅议加强电气安全管理与措施[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2010, 2.

八轴机车连接渡板变形问题分析篇9

随着我国货运的需求, 在大秦线上进行了万吨重载牵引, 而南车株机公司的八轴机车是大秦线上重载牵引的主力军。自2007年运行以来, 整体情况良好, 不过部分机车的渡板及相关的辅助结构 (支撑架) 出现一定程度的变形损坏。在2007年底进行了一次段改, 情况有所缓解, 最近段方又反映这一类现象层出不穷, 为此特地进行一次车载监控设备进行跟踪调查, 通过多方面分析, 最后总结出机车在过弯道和重载坡道两种运行情况中, 会出现渡板产生变形的撞击。因此, 将这两点进行重点分析并提出相应方案。

1渡板结构分析

如图1是现有八轴机车渡板。

基本参数:

车钩缓冲器最大工作行程A=83 mm

车钩间隙为B=19.5 mm

转向架横向偏移量为C=35 mm

最小曲线半径R=250 m

在自由状态下, 车钩中心线到后端墙的距离为170 mm, 渡板前端到后墙的距离为254 mm, 无压缩拉伸状态渡板搭接量:L1= (254-170) ×2=168 mm。在最大拉伸状态缓冲器的总工作行程为2A=83×2=166 mm, 车钩间隙B=19.5 mm, 最大拉伸状态下L2=166+19.5=185.5 mm, 从以上数据可以看出在直道最大拉伸状态下渡板的间隙为L2-L1=185.5-168=17.5 mm。由此可见其搭接量的数据设计并不是很合理, 这也是渡板变形的一个关键因素, 在后面会进行具体分析。

2运动仿真分析

根据基本参数进行以下几种状态的运动分析。

2.1 直道最大压缩情况分析

在这种工况下, 两渡板根本不会出现与对面的车体后墙相撞, 所以渡板在这种运行情况中是不会出现碰撞的, 安全可靠。

2.2 直道最大拉伸情况分析

由于机车在重载运行下, 缓冲器的工作行程容易达到最大值, 所以和第一部分分析的那样, 两渡板间会出现搭接量不足而出现某段时间的分离 (如图2 ) , 所以并不会在直道上出现碰撞现象, 不过对机车乘务员的安全存在着威胁, 所以也值得重视。

2.3 直道最大压缩外加车体最大偏移情况分析

车体随转向架横向偏移量为35 mm, 第一次改进后的渡板去掉了安装在后墙的两个支撑架 (如图3) , 所以避免了支撑架被损坏的现象, 不管两节车体偏移方向是否相同, 两块渡板彼此之间以及与后墙均没有出现碰撞。但是, 这一优化设计降低了渡板搭接处的强度, 随着运行时间的推移, 渡板还是会出现不同程度的变形。可见, 如何优化这方面的设计, 值得去探索。

2.4 最小弯道最大压缩情况分析

处于前一节车体上的渡板会与后一节的后墙提出现轻微碰撞 (如图4) 。设计在大秦线上的最小弯道半径是250 m, 在这样的情况下进行模拟, 机车渡板与后墙之间会出现碰撞, 这也是渡板变形的一个关键原因。

2.5 在坡道上重载最大拉伸情况分析

在这种运行中渡板会出现上下分离, 水平分离 (如图5) , 当出现这样的情况时, 如果渡板再恢复到原来的相互搭接状态时, 渡板就会出现迎面碰撞, 此时由于机车是重载, 瞬时能量是很大的, 所以渡板会产生很大的变形, 这也是造成渡板变形的又一原因。所以渡板的搭接量设计问题也需要进一步论证。

3原因分析

经过赴段现场调研以及运动仿真说明造成渡板出现坏损的两个工况是:重载坡道拉伸采取制动时和最小弯道半径制动时, 而造成在这2种情况下出现坏损的直接原因也有几个方面:钩缓系统的缓冲器行程及缓冲器运行情况, 渡板自身的结构设计不足等等。

3.1 缓冲器方面原因

缓冲器的缓冲行程是影响渡板变形的一个重要原因, 特别是缓冲器出现胶泥泄露影响更大, 因为此时缓冲器行程会超过理论值, 机车渡板在此影响下, 渡板相对运行和反向运行的行程都会随之增大, 这样出现撞损的几率也会增加。

3.2 过弯道时的碰撞

由于受到两节车体自身空间的制约, 后墙间的距离只有340 mm左右, 所以在最小转弯半径轨道运动时渡板出现碰撞的现象也有发生。这说明渡板在结构设计方面还有待完善之处。

3.3 第一次段改渡板结构的合理性

根据现场调研的部分机车结果显示, 大部分的机车渡板结构并没有应用改进后的结构, 有的后墙上支撑渡板的支架依然存在, 另外, 有些更换的还是老式渡板, 在一定程度上都影响了渡板的变形。这样也影响了对第一次段改渡板结构设计的合理性的判断, 不过去掉两个支撑架对渡板本身是否有影响, 根据Ansys分析可以看出, 结论是有影响的, 所以结构上还是可能存在一定的问题。 (设定参数70 kg的重量放在渡板上来观察渡板的变形量, 图6是改进后的, 变形量为6.49 mm, 图7为改进前的, 变形量为2.05 mm。)

4建议方案

结合以上几种渡板碰撞的情况进行分析, 提出建议方案。

4.1 优化渡板结构

机车在重载运行时, 渡板容易拉开, 从第一部分数据分析中可以看出, 是与机车车钩缓冲器的自身工作行程和车钩的预留间隙有关, 渡板的移动距离为185.5 mm, 所以最初设计搭接量为168 mm是不符合要求的。但是机车两后端墙距离是一定的, 那么就需要对结构进行理论性完善。经测量安装渡板的总长度为612 mm, 为避免拉开, 初定渡板搭接量为190 mm (如图8) , 则渡板的单个长度为 (612+190) /2=401 mm, 未搭接量为401-190=211 mm, 同样可以避免最大压缩时渡板碰撞, 虽然加长了渡板的长度, 但是同样减小了两侧面的面积, 所以在过弯道上时相对来说也会减少碰撞可能性 (不过根据3.3中分析得出:更改侧面结构会使渡板的整体强度降低, 将原设计的渡板厚度更改为8 mm) , 当机车在大秦线上过250 m的最小弯道半径时, 考虑两节车的后端墙正好处于同一点的极限情况 (如图9) , 结合转向架自身的横向偏移量为35 mm, 所以可以看出当渡板上下错开时, 原先没有改进的渡板和另一节车体有干涉, 干涉深度约34 mm。结合这一点我们也将渡板的两侧弯边进一步改进, 理论上是可行的, 但是为了完全可靠, 需要设计一种主动转化撞击的机构, 而不是怎么避免撞击这一被动设计思路。

4.2 选取缓冲式渡板或者类似结构渡板

现有一种新型的缓冲式渡板 (如图10) , 正在某种车型上进行运行试验, 这种渡板利用弹簧和转轴来转化碰撞时的能量, 上端的柱销和中间的弹簧导柱都可以进行水平移动, 铰链可以进行左右转动, 这样就很好地应对了渡板处复杂的运动情况。结构理论上是可靠的, 实际效果待完成试验时就会知晓, 如果这一方案得到了很好的认可, 届时将可以在后面的车型上安装运用。但是, 不管最终结果如何, 这样一种渡板的诞生, 对设计思路是很有帮助的, 毕竟这是一种较为主动的设计思路, 而不是前期的避免碰撞的被动设计思路。

参考文献

[1]王璐科.HXD1型机车渡板碰撞问题研究[J].机车电传动, 2009 (2) .

问题连接篇10

关键词：高速数位传输连接器,电磁兼容性设计,端子传输性设计

1 概述

我们知道当信号传输由集总模型进入分布模型时, 我们称之为进入了高频传输。电路是否进入离散模型取决于以下三点:

(1) 通路长度。 (2) 信号上升时间Tr。 (3) 传输速度。

对于印刷板电路, 当Tr<10n S时, 进入分布模型。依据公式:频宽=0.35/上升时间Tr, 则0.35/10-8=35MHz即当传播频宽超过35MHz时, 进入高频传输。

2 高速数位传输设计中遇到的问题

对于低频传输的电路而言, 通过的电容和电感值不是频率的函数, 即不会随频率的变化而变化;但对于高频传输的电路而言, 必需处理传输线效应以外, 考量信号反射/串音/接地反弹/时脉不对称等等。

3 电磁兼容性设计

3.1 芯片等有源器件的选用和印制电路板设计是关键

首先器件有两种电磁干扰源:传输和辐射干扰源。瞬态电流是传导和辐射干扰的初始源, 减少瞬态电流必须减小印制电路板接地阻抗和使用去耦电容;其次, 在设计印制电路板时, 应优选多层板, 将数字电路和模拟电路安排在不通的层内。印制电路板设计应遵循以下的基本原则:

(1) 20-H原则:H是两层面的距离, 即元、器件平面应比接地层平面小20倍H, 才能减少辐射。 (2) 2-W原则:W是导线宽度, 即导线间距离不小于两倍导线宽度;导线应短、宽、均匀、直。导线宽度和拐角不要突变, 转弯处应使用圆角。 (3) 信号线, 电源线应尽可能靠近地线或回线, 以减少差模辐射的环面积。 (4) 各信号线中间用地线隔开, 有助于减少干扰。

3.2 地线设计是最重要的设计

所谓“地”一般定义为电路或系统零电位参考点, 它可以是产品金属外壳或接地平面。接地类型有悬浮式、单点式、多点式、以及混合式。接地方式最好采用一点接地。减小接地电流首先可将信号地线与机壳地线绝缘, 使地环路阻抗大大增加, 将地电压的大部分降在该绝缘电阻上, 减小加到导线上。其次, 还可以用切断地环路的方法, 抑制地环路干扰。如在两个电路之间插入隔离变压器、共模扼流圈或光电耦合器等, 均可取得良好效果。为了抑制共模干扰可以把印制电路板的接地层分割出一块, 作为专用“干净”地。

3.3 屏蔽技术用来抑制电磁干扰沿着空间传播

电磁干扰沿着空间的传播是以电磁场和电磁波的方式进行的。屏蔽原理:当高频磁场穿过金属板时将产生很大的涡流, 涡流产生的反磁场会抵消原来的磁场。此外, 高频电流具有集肤效应, 涡流只在金属表面流过, 所以金属薄层就能起到良好的高频磁场屏蔽作用。屏蔽分为电场屏蔽、磁场屏蔽、电磁场屏蔽。高频磁场屏蔽可采用金属良导体, 例如铜, 铝等。由于必须同时屏蔽电场和磁场, 应采用良导体材料, 实际应用中采取以下方式进行相关屏蔽。

(1) 连接器外壳采用铜板, 铁板等, 厚度约为0.20~0.40mm。 (2) 采用封闭式设计, 减少孔, 洞和缝隙对电磁波的泄漏。 (3) 外壳设计弹片结构, 使外壳与屏蔽机壳紧密相连, 使屏蔽成为屏蔽机箱延伸。RJ45系列某产品为例说明以上电磁兼容性设计之应用 (见如下图1) :

已考量处: (1) 去耦电容减少瞬态地电流。 (2) 采取单点接地方式, 通过端脚接地。 (3) 外壳采用良导体铜材料C2680R-H, 薄层0.20mm。

4 端子传输性设计

在高频连接器中弹性端子的设计中, 除了端子弹性之考量外, 需增加高频传输之考量。可初步归纳为以下几点: (1) 端子弹性应可靠, 保证信号顺畅传输。 (2) 端子间距/形体设计需进行电性分析, 满足高频传输要求。 (3) 端子需考量如何提升诸如耐电压等可靠性能。

据此, 在某高频连接器设计中, 针对网络端子做以下优化: (1) 端子降伏改善。客户有屡次反映旧结构端子降伏, 经设计折弯结构提高弹性, 改善了降伏状况, 并经工程分析及正压力试验, 功能OK。见如下图2。

正压力验证结果 (mgf) :

(2) 端子耐电压之性能提升。客户HP新机种要求产品信号间承受2150VDC电压。经对打火处分析主要是端子和PCB孔焊接处易出现打火失效。采用新结构, 将端子做成上下两排可以解决该问题。信号端子间耐电压可以达到2400VDC以上。见如下图3和高压对比测试数据。

高压对比测试数据:

(3) 制程能力之提升。现制程中, 由于端子和PCB为焊接固持, 经常出现虚焊、短路等质量问题, 导致不良PPM很难降低。见图3旧结构示意图。为改善该问题, RJ端子和PCB结合部分采用上下两排式, 且为鱼眼结构弹性接触, 取消焊接。见图3新结构示意图。

采用新结构方式设计重点在于: (1) 端子弹性部位需接触可靠且易压入。 (2) 端子分排式排步对高频性能传输之影响。

下表反映某端子分排式排布后, 电性分析得出信号对与信号对之间串音之影响程度。

从以上表中可以看出信号对相互影响比较小, 推荐较佳设计方案。