發(fā)布時間:2023-02-14 12:18:28
序言:寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁,我們?yōu)槟x了8篇的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計論文樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā),請盡情閱讀。
【關(guān)鍵字】屏蔽門控制系統(tǒng)功能設(shè)計技術(shù)
中圖分類號:TM921.5文獻標(biāo)識碼: A 文章編號:
一、地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)、基本構(gòu)成以及運行模式
1、地鐵控制門系統(tǒng)
地鐵屏蔽門系統(tǒng)是一個典型的機電一體化產(chǎn)品,包塊機械和電氣控制部分,其沿站臺邊緣布置,將車站站臺與行車隧道區(qū)域隔離開,降低車站空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的運行能耗。同時減少了列車運行噪音和活塞風(fēng)對車站的影響,防止人員跌落軌道產(chǎn)生意外事故,為乘客提供了舒適、安全的候車環(huán)境,提高了地鐵的服務(wù)水平。
2、地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成
地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)的基本組成包括硬件組成和軟件組成。其硬件組成主要包括就地控制盤LCB、中央接口盤PSC、車站緊急控制盤PEC、配電屏、驅(qū)動ups、控制ups、蓄電池屏、、屏蔽門狀態(tài)報警盤、屏蔽門操作控制開關(guān)等。軟件組成主要包括電機控制、門寬參數(shù)自學(xué)習(xí)系統(tǒng)、障礙物檢測系統(tǒng)、防擠壓系統(tǒng)、開門程序控制系統(tǒng)、關(guān)門程序控制系統(tǒng)、總線控制系統(tǒng)等。如圖:
3、屏蔽門控制系統(tǒng)運行模式
正常運行模式分為兩種:
(1)在列車配備自動駕駛系統(tǒng)的情況下,來自系統(tǒng)級(列車信號系統(tǒng))的控制。
(2)在列車無自動駕駛系統(tǒng)的情況下,信號系統(tǒng)發(fā)出“列車占位”信號,由授權(quán)的操作人員在站臺控制面板(PSL)上控制屏蔽門的操作為站臺級控制的正常運行模式。
3.2非正常運行模式
(1)故障運行模式
在以下故障情況發(fā)生時,進入故障運行模式:
a.滑動門關(guān)閉時探測到障礙物。
b.列車超過允許停車精度,列車門與滑動門錯位。
c.個別滑動門不能打開。
d.控制系統(tǒng)發(fā)生故障。
(2)緊急工作模式
在以下故障情況發(fā)生時,進入緊急工作模式:
a.列車在隧道罩發(fā)生火災(zāi)。
b.車站內(nèi)發(fā)生火災(zāi)。
c.其它以外突況。
(3)測試工作模式
當(dāng)系統(tǒng)安裝或維修時采用的工作模式。
二、地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)功能及其作用
電氣設(shè)計中采用控制部分和監(jiān)視部分分開,其中控制部分采用硬線連接,監(jiān)視部分采用總線連接。
1、控制功能。在任何運行模式中,接收上級發(fā)來的各種命令,上報信息以及對各屏蔽門單元進行自動控制,完成相應(yīng)的動作。
2、監(jiān)視功能。具有監(jiān)視功能的設(shè)備包括兩部分:中央接口盤(PSC)和遠(yuǎn)方報警盤(PSA)。主要完成站臺每側(cè)屏蔽門單元相關(guān)信息的集成,主要有以下功能:(1)收集系統(tǒng)測試(PST)、手動解鎖、就地控制(LCB)、車站緊急操作裝置(PEC)、站臺控制PSL的狀態(tài)信息;(2)通過現(xiàn)場總線通信收集全部門控單元(DCU)信息;(3)允許對DCU參數(shù)進行修改;(4)存儲屏蔽門故障診斷信息以及正常系統(tǒng)運行記錄;(5)收集驅(qū)動電源信息。
3、屏蔽門控制系統(tǒng)作用
從屏蔽門控制系統(tǒng)的作用的角度來講,屏蔽門系統(tǒng)的控制分就地級控制、站臺級控制、列車信號系統(tǒng)級控制、火災(zāi)模式級控制。就地級控制是每個活動門模塊可以獨自機械,電氣操作;站臺級控制,列車信號系統(tǒng)級控制,火災(zāi)模式級控制都是通過PSC里的繼電器控制活動門模塊的運行,PSC是根據(jù)各級控制發(fā)出的命令對活動門模塊進行操作、監(jiān)視,是各級控制的集合體。優(yōu)先級是就地級,其次是火災(zāi)模式級,然后是站臺級,最后是列車信號系統(tǒng)級。火災(zāi)模式級是在車控室操作屏蔽門系統(tǒng),支鏈打開屏蔽門。
現(xiàn)在有兩種PSC設(shè)計方法,一種是把電氣系統(tǒng)(主要是處理硬線命令的繼電器組)和監(jiān)控通訊系統(tǒng)組合在一個模塊里,成為一個黑盒子。黑盒子的輸出輸入接口有電源,現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)(監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)),各級控制的命令、狀態(tài)的硬線端口,門單元的命令、狀態(tài)的硬線端口??梢约瓤刂破帘伍T運行,也監(jiān)控屏蔽門狀態(tài)、故障,并把相關(guān)信息存貯起來。一種是電氣系統(tǒng)和監(jiān)控通訊系統(tǒng)各自獨立,把電源,各級控制的命令、狀態(tài)的硬線端口,門單元的命令、狀態(tài)的硬線端口集合一起,把現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)(監(jiān)視網(wǎng)絡(luò))獨自成一體,與各門單元,PSC里各重要繼電器組有接口,從而全面監(jiān)控系統(tǒng),電氣系統(tǒng)和監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)收集的若干重要狀態(tài)如“開門”狀態(tài),若干重要故障如“系統(tǒng)故障”通過PSC的指示燈面板反映。首先這樣電氣和監(jiān)控通訊兩個系統(tǒng)不會相互影響,獨立開來以后維修、改造方便。其次減低維修成本,一個部件損壞不必整個PSC更換。
三、制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
1、伺服驅(qū)動系統(tǒng)
門機是屏蔽門系統(tǒng)的核心設(shè)備之一,門控單元(DCU)是門機的重要組成部分,向.門控單元的豐要部分是服伺驅(qū)動系統(tǒng),包括電機和伺服驅(qū)動器。從成本來考慮,伺服驅(qū)動系統(tǒng)約占門機的l/2,約占屏蔽門系統(tǒng)每單元的1/6。目前,屏蔽門行業(yè)國內(nèi)的生產(chǎn)廠商所采用的是大都是外購?fù)ㄓ眉δ荦R全,性能很好,相成地價格很高;有的還需要另外配置控制器,使得系統(tǒng)累贅和不可靠。相比之下,國外的屏蔽門廠商就有很大的優(yōu)勢,因為他們掌握了伺服驅(qū)動的核心技術(shù),擁有他們自己的電機和驅(qū)動器,他們以最少的硬件投資成本,獲得了最大化的利潤,他們賣的是技術(shù)。岡此,如果能夠自己研制伺服驅(qū)動系統(tǒng),節(jié)省的成本將相當(dāng)可觀。
2、監(jiān)控軟件
運行于中央接口盤(PSC)上的MMS和遠(yuǎn)方報警盤(PSA)上的監(jiān)視軟件系統(tǒng),它能夠?qū)崟r臨測系統(tǒng)運行狀態(tài)。編程語言的選擇多為VB(Visual Basic),從軟件的功能實現(xiàn)和系統(tǒng)的大小來說,VB也完全能夠勝任,不過,已經(jīng)有不少客戶為了追求更好的性能,要求采用VC(Visual C++)。
3、現(xiàn)場總線
DCU的狀態(tài)信息是通過通信網(wǎng)絡(luò)傳遞到PSC的,對于通信網(wǎng)絡(luò)的選擇有多種,常見的有RS485、CAN總線、Profibus以及LonWorks等。由于地鐵站臺的距離一般較長,有的將近200米,為了通信的實時、穩(wěn)定,現(xiàn)在多采用現(xiàn)場總線。每個DCU單元作為一個從設(shè)備(節(jié)點)掛在總線上,總線豐設(shè)備放在屏蔽門系統(tǒng)設(shè)備室,上設(shè)備收集到DCU的狀態(tài)信息后發(fā)到PSC,完成通信。
四、控制系統(tǒng)設(shè)計特點
所有控制線路通過硬線連接,保證了控制系統(tǒng)的高可靠性,成本較低. 監(jiān)控系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的國際工業(yè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)總線進行鏈接,傳輸大量信息. 采用這種方式保證了系統(tǒng)操作的高可靠性、良好的功能和設(shè)備擴展,除門控器需要進口外,其他控制部件和軟件都能由國內(nèi)的專業(yè)公司提供。
總結(jié)
地鐵屏蔽門是地鐵環(huán)控系統(tǒng)的重要部件,其活動門數(shù)量多,運營中平均每2 min 就須開關(guān)門一次,其控制系統(tǒng)必須十分安全可靠. 地鐵屏蔽門是一復(fù)雜的分布參數(shù)控制系統(tǒng),它集建筑、機械、電子和控制等科學(xué)于一體,其信息傳遞速率、同步性、系統(tǒng)可靠性和電磁兼容性等要求十分嚴(yán)格. 本文在經(jīng)過2 年多屏蔽門樣品研制,參照國外屏蔽門工程實例,結(jié)合國內(nèi)研究的基礎(chǔ)上,較深入地研究了屏蔽門的控制原理。.
【參考文獻】
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[2] 饒美婉.地鐵屏蔽門直法流系統(tǒng)設(shè)計[期刊論文]-都市快軌交通2009,22(4)
[3] 趙成光 廣州地鐵屏蔽門系統(tǒng)與現(xiàn)場總線技術(shù)[期刊論文]-工業(yè)控制計算機2001(4)
本篇文章介紹了自動鏜床PLC控制系統(tǒng)設(shè)計方案,并且敘述了鏜床運行的基本原理、PLC的基本原理、PLC的工程設(shè)計步驟。整個系統(tǒng)采用了一臺PLC控制,整個控制系統(tǒng)設(shè)一個控制室。利用PLC控制鏜床運行,實現(xiàn)了鏜床啟動、停止、故障停止、緊急停止的功能,并且有手動控制和自動控制兩種控制方式,從而實現(xiàn)了銑床運行的自動化功能。PLC控制的特點使原機床控制大大的簡單化,并且維修方便,易于檢查。節(jié)省大量的繼電器元件,使機床的工作效率更高。 關(guān)鍵詞:可編程序控制器; 鏜床; 電氣控制系統(tǒng);
ABSTRACT:This page has introduced the design plan of theautomatic boring machine PLC control system, and has narrated thebasic principles of the boring machine’s operation, the basicprinciples of PLC and the engineering design step of PLC. the whole system has adopted aPLC to control, the whole control system sets up a control room andutilize a PLC control boring machine to run. It realized thefunction of boring machine’s start , stop , trouble stop , stoppromptly. And it has two kinds of control methods the manuallycontrol and automatically control, thus realized the automaticfunction of the boring machine’s operation.
KEYWORDS: PLC;boring machine;control system
目錄
【摘要】 1
目錄 2
1.緒論 4
1.1 選題的目的和意義 4 1.3PLC的概述及構(gòu)成 5
1.31PLC的定義 5 1.3.3 PLC的特點 6
1.3.4 PLC的基本組成 7
2 車鏜專機的概況 8
2.1車鏜專機概述 8
2.1.1車鏜專機的功用及組成 8 2.2車鏜專機的電氣控制 10
2.2.1概述 10
2.2.2電氣控制線路工作原理 10
3車鏜專機電力拖動電動機的選擇 14
3.1電動機選擇的基本知識 14
3.2.1連續(xù)工作制電動機容量的選擇 14
3.2.2長期變化負(fù)載下電動機容量的選擇 15
3.3車鏜專機用電動機容量的選擇 15
3.3.1車鏜專機主軸和油泵電動機容量的選擇 15
3.3.2快速移動電動機容量的選擇 16
4車鏜專機電氣控制用低壓電器的選擇 17
4.1低壓電器的定義 17
4.2低壓電器的選擇 17
4.2.1低壓斷路器的選擇 17
4.2.2交流接觸器的選擇 17
4.2.3熔斷器的選擇 18
4.2.4熱繼電器的選擇 18
4.2.5行程開關(guān)與刀開關(guān)的選擇 19
4.2.6組合開關(guān)與萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇 19
4.2.7主令控制電器的選擇 19
4.2.8指示燈的選擇 19
5車鏜專機PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計 20 5.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步驟 20 5.2.2車鏜專機PLC的I/O接線圖 21
5.2.3其他硬件配置 22
5.2.4車鏜專機梯形圖的設(shè)計 22
5.2.5程序調(diào)試過程 24
5.2.6列寫電器元件一覽表 24
結(jié)束語 26
謝 辭 27
文 獻 28
1.緒論
1.1 選題的目的和意義
由于現(xiàn)代加工技術(shù)的益提高,對加工機床特別是工作母機的要求也越來越高,數(shù)控技術(shù)是計算機技術(shù)、信息技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)等發(fā)展的產(chǎn)物,他的出現(xiàn)極大的推動了制造業(yè)的進步。機床的控制系統(tǒng)的優(yōu)劣與機床的加工精度息息相關(guān),特別是PLC廣泛應(yīng)用于控制領(lǐng)域后,已經(jīng)顯現(xiàn)出它的優(yōu)越性??删幊炭刂破鱌LC已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的自動控制。在機械加工領(lǐng)域,機床的控制上更顯示出其優(yōu)點。由于鏜床的運動很多、控制邏輯復(fù)雜、相互連鎖繁多,采用傳統(tǒng)的繼電器控制時,需要的繼電器多、接線復(fù)雜,因此故障多維修困難,費工費時,不僅加大了維修成本,而且影響設(shè)備的功效。采用PLC控制可使接線大為簡化,不但安裝十分方便而且工作可靠、降低了故障率、減小。 現(xiàn)代化生產(chǎn)的水平、產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟效益等各項指標(biāo),在很大程度上取決于生產(chǎn)設(shè)備的先進性和電氣自動化程度。機電一體化技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求而迅速發(fā)展的。在控制方法上主要是從手動到自動;在控制功能上,是從簡單到復(fù)雜;在操作上,是由笨重到輕巧。隨著新的控制理論和新型電器及電子器件的出現(xiàn),又為電氣控制技術(shù)的發(fā)展開拓了新的途徑。 傳統(tǒng)的機床電氣控制是繼電器接觸式控制系統(tǒng),由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等組成,實現(xiàn)對機床的啟動、停車、有極調(diào)速等控制。繼電器接觸式控制系統(tǒng)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、抗干擾強、價格低,因此廣泛應(yīng)用于各類機床和機械設(shè)備。目前,在我國繼電器接觸式控制仍然是機床和其他機械設(shè)備最基本的電氣控制形式之一。 在實際生產(chǎn)中,由于大量存在用開關(guān)量控制的簡單的程序控制過程,而實際生產(chǎn)工藝和流程又是經(jīng)常變化的,因而傳統(tǒng)的繼電器接觸式控制系統(tǒng)常不能滿足這種要求,因此曾出現(xiàn)了繼電器接觸控制和電子技術(shù)相結(jié)合的控制裝置,叫做順序控制器。它能夠根據(jù)生產(chǎn)的需要改變控制程序,而又遠(yuǎn)比電子計算機結(jié)構(gòu)簡單,價格低廉,它是通過組合邏輯元件插接或編程來實現(xiàn)繼電器接觸控制的。但它的裝置體積大,功能也受到一定限制。隨著大規(guī)模集成電路和微處理機技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用,上述控制技術(shù)也發(fā)生了根本性的變化,在70年代出現(xiàn)了將計算機的存儲技術(shù)引入順序控制器,產(chǎn)生了新型工業(yè)控制器——可編程序控制器(PLC),它兼?zhèn)淞擞嬎銠C控制和繼電器 控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點,故目前在世界各國已作為一種標(biāo)準(zhǔn)化通用裝置普遍應(yīng)用于工業(yè)控制。為解決占機械總加工量80%左右的單件和小批量生產(chǎn)的自動化的難題,50年代出現(xiàn)了數(shù)控機床。它綜合應(yīng)用了電子技術(shù)、計算機技術(shù)、檢測技術(shù)、自動控制和機床結(jié)構(gòu)設(shè)計等各個技術(shù)領(lǐng)域的最新技術(shù)成就,它是典型的機電一體化產(chǎn)品。數(shù)控機床經(jīng)過40年來的發(fā)展,品種日益增多,性能不斷完善,其中以輪廓控制的數(shù)控機床和帶有自動換刀裝置和工作臺能自動轉(zhuǎn)位的數(shù)控加工中心發(fā)展更為迅速。數(shù)控機床由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機床本體等部分組成,其中伺服系統(tǒng)的性能是決定數(shù)控機床加工精度和生產(chǎn)率的主要因素之一。
1.3PLC的概述及構(gòu)成
1.31PLC的定義
20世紀(jì)是人類科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的一個世紀(jì),電氣控制技術(shù)也由繼電控制過渡到計算機控制系統(tǒng)。各種工業(yè)用計算機控制產(chǎn)品的出現(xiàn),對提高機械設(shè)備自動控制性能起到了關(guān)鍵的做用。進入20世紀(jì),各種自動控制產(chǎn)品正在向著控制可靠,操作簡單,通用性強,價格低廉的方向發(fā)展,使自動控制的實現(xiàn)越來越容易。 “可編程邏輯控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的一種數(shù)字運算操作的電子裝置,是帶有存儲器、可以編制程序的控制器。它能夠存儲和執(zhí)行命令,進行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作,并通過數(shù)字式和模擬式的輸入、輸出,控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程??删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備,都應(yīng)按易于工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴展其功能的原則設(shè)計?!?雖然PLC 問世時間不長,但是隨著微處理器的出現(xiàn),大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進步,PLC也迅速發(fā)展,其發(fā)展過程大致可分三個階段: 1.早期的PLC(60 年代末—70 年代中期) 早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這時的PLC多少有點繼電器控制裝置的替代物的含義,其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時等。它在硬件上以準(zhǔn)計算機的形式出現(xiàn),在I/O 接口電路上作了改進以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路,存儲器采用磁芯存儲器。另外還采取了一些措施,以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上,采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式—梯形圖。因此,早期的PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置,其優(yōu)點包括簡單易懂,便于安裝,體積小,能耗低,有故障指使,能重復(fù)使用等。其中PLC特有的編程語言—梯形圖一直沿用至今。 2.中期的PLC(70 年代中期—80 年代中后期) 在70年代微處理器的出現(xiàn)使PLC 發(fā)生了巨大的變化。美國,日本,德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC 的中央處理單元(CPU)。這樣,使PLC得功能大大增強。在軟件方面,除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數(shù)等功能以外,還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面,除了保持其原有的開關(guān)模塊以外,還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴大了存儲器的容量,使各種邏輯線圈的數(shù)量增加,還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器,使PLC得應(yīng)用范圍得以擴大。 3.近期的PLC(80 年代中后期至今) 進入80年代中、后期,由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展,微處理器的市場價格大幅度下跌,使得各種類型的PLC所采用的微處理器的當(dāng)次普遍提高。而且,為了進一步提高PLC的處理速度,各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。
1.3.3 PLC的特點 1.3.4 PLC的基本組成
可編程控制器系統(tǒng)由輸入部分、運算控制部分和輸出部分組成。
可編程控制器主機的硬件電路由CPU、存儲器、基本I/O接口電路、外設(shè)接口、電源等五大部分組成,PLC典型硬件系統(tǒng)如圖1-1所示。
圖1-1 可編程控制器主機硬件電路圖
2 車鏜專機的概況
2.1車鏜專機概述
2.1.1車鏜專機的功用及組成
  ;車鏜專機是用來對臺式鉆床的立拄進行鏜孔加工,同時對孔的右端面進行車削加工的一種自動加工設(shè)備。加工工件如圖2-1所示。
圖2-1 工件示意圖
車鏜專機的基本組成 車鏜專機的基本組成如圖2-2所示。左、右機械動力頭各有三臺電動機(快速電動機、工速電動機、主軸電動機),液壓站由一臺電動機拖動。
圖2-2 車鏜專機的基本組成示意圖 1.車鏜專機加工過程
加工過程如圖2-3所示。操作者將要加工的工件放在工作臺上的夾具中,在其他準(zhǔn)備工作就緒后,發(fā)出加工指令(按下按鈕)。工件自動夾緊,壓力繼電器動作,左、右動力頭同時開始鏜削加工。左動力頭快進,工進至終點后,快退回原位;而右動力頭快進、工進至終點后還應(yīng)進行右端面的車削加工(車刀橫進、橫退)后才快退。當(dāng)兩動力頭都退回原位,此時Ⅰ工位的粗加工結(jié)束,工作臺移到Ⅱ工位,開始進行精鏜加工。左、右動力頭重新起動,快進,工進到終點延時后快退回原位,Ⅱ工位加工結(jié)束,工作臺退到Ⅰ工位,松開工件,一個自動工作循環(huán)結(jié)束。
圖2-3 車鏜專機的加工過程
(3)液壓系統(tǒng) 車鏜專機液壓系統(tǒng)元件如表2-1所示。
表2-1 車鏜專機液壓系統(tǒng)元件表
YV1 + 卸荷 SP1 + 油壓到信號
YV2 +(-) 工件松開(夾緊) SP2 + 工件緊信號
YV3 + 向Ⅰ工位 YV5 + 橫 進
YV4 + 向Ⅱ工位 YV6 + 橫 退
注:表中“+”表示得電,“-”表示斷電。
2.車鏜專機的控制要求
1)本系統(tǒng)有七臺電機:油泵電機、右主軸電機、右快速電機、右工速電機、左主軸電機、左快速電機、左工速電機。
2)工作臺有兩個工位,由液壓系統(tǒng)實現(xiàn)兩工位的轉(zhuǎn)換和加工工件的夾緊與松開。
3)有自動和點動兩種工作方式,其中自動工作方式又有三種形式:全自動循環(huán)、Ⅰ工位循環(huán)、Ⅱ工位循環(huán)工作。全自動循環(huán)過程是從Ⅰ工位Ⅱ工位Ⅰ工位,Ⅰ工位循環(huán)、Ⅱ工位循環(huán)工作是指工件只在Ⅰ工位或Ⅱ工位時的加工循環(huán)。
4)手動工作方式包括左、右主軸的點動對刀,左、右動力頭的快進與快退點動,手動松開工件、手動移位等。
5)左、右床身導(dǎo)軌應(yīng)具有自動功能(YV7、YV8)。 7)油泵起動后,液壓系統(tǒng)要有一定的壓力緩沖,才允許開始工作,工作結(jié)束要卸荷。
8)具有電源、油泵工作、原位、工作指令等信號的指示。
9)具有照明和必要的聯(lián)鎖環(huán)節(jié)和保護環(huán)節(jié)。
2.2車鏜專機的電氣控制
2.2.1概述
鏜床是一種精密加工機床,主要用于加工精確的孔和各孔間相互位置要求較高的零件。它的運動由部件多,調(diào)速范圍寬。鏜床主運動與進給運動由一臺主軸電動機拖動,有各自傳動鏈傳動,為縮短輔助時間,鏜頭架的上下運動、工作臺的前后左右運動及鏜軸的進出運動除工作進給外,還應(yīng)有快速移動,由快速移動電動機拖動。
2.2.2電氣控制線路工作原理
(1)主軸的點動控制 (2)主電機的正反向長動 使用高速時,限位開關(guān)XK閉合,按下SB1后,電動機先低速起動,延時5秒后KM6斷開,再經(jīng)0.6秒KM7得電動作。KM7的主觸點使電機的繞組連成雙星形并重新接入電流,從而使主電動機從低速再起動到高速。 (3)主軸或進給變速時主電機的緩轉(zhuǎn)控制 (4)主軸箱、工作臺或主軸的快速移動
機床的各部件的快速移動由限位開關(guān)S2、S6和快速電機M2驅(qū)動。S2被壓動,PLC輸出使KM4得電動作,快速移動電動機M2正轉(zhuǎn)、限位開關(guān)S6被壓動,PLC輸出使接觸器KM5得電動作,快速電動機M2反轉(zhuǎn)。
(5)主電機的反接制動控制
當(dāng)電動機正轉(zhuǎn)時,速度繼電器的正轉(zhuǎn)動合觸點Kn閉合,而正轉(zhuǎn)動斷觸點Kn。圖2-4是鏜床電氣控制系統(tǒng)主電路圖
圖2-4 鏜床電氣控制系統(tǒng)主電路圖
2.2.3車鏜專機接線布置圖設(shè)計
1、控制面板圖的設(shè)計要使整個系統(tǒng)的控制處于方便、快捷、集中、緊湊;
2、在場地允許條件下對發(fā)熱厲害,噪聲振動大的電氣部件放在離操作者較遠(yuǎn)的地方或隔離起來;
3、對于多工位加工的大型設(shè)備,應(yīng)考慮兩地操作的可能;
4、總電源緊急停止控制應(yīng)安放在方便而明顯的位置,圖2-5安裝板電氣元件平面布置圖,圖2-6 控制面板按鈕、行程開關(guān)平面布置圖。
圖2-5 安裝板電氣元件平面布置圖
圖2-6控制面板按鈕、行程開關(guān)平面布置圖
3車鏜專機電力拖動電動機的選擇
3.1電動機選擇的基本知識
要使電力拖動系統(tǒng)經(jīng)濟而可靠地運行,必須正確選擇拖動電動機。這包括電動機的種類、型式、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速和容量﹝功率﹞的選擇。
選擇電動機的種類時,對一般要求的生產(chǎn)機械,優(yōu)先考慮 選用三相籠型異步電動機。對于要求起動轉(zhuǎn)矩大,并且有一定調(diào)速要求的生產(chǎn)機械,可選用繞線轉(zhuǎn)子異步電動機;對拖動功率大,需要補償電網(wǎng)功率因數(shù)以及穩(wěn)定的工作速度時,優(yōu)先考慮選用三相同步電動機;對于調(diào)速性能要求高,在要求快速而平滑的起、制動時,考慮優(yōu)先選用直流電動機。 在選擇電動機的額定轉(zhuǎn)速時,根據(jù)電機設(shè)計知識,當(dāng)電動機功率一定時,則高速電動機教經(jīng)濟。但當(dāng)生產(chǎn)機械的工作速度一定,則電動機轉(zhuǎn)速越高,傳動機構(gòu)的傳速比越大,使傳動機構(gòu)復(fù)雜,整個系統(tǒng)裝置的造價升高。所以選擇電動機額定轉(zhuǎn)速時,必須從電動機與機械裝置兩個方面綜合考慮。
在選擇電動機容量時,必須從生產(chǎn)機械的工藝過程、負(fù)載轉(zhuǎn)矩的性質(zhì)、電動機的工作制及經(jīng)濟性等幾個方面綜合考慮。如果選擇容量太小,電動機將長期過載而使其過早損壞;如果選擇容量過大,不僅電動機容量不能被充分利用,造成設(shè)備投資浪費,而且造成運行效率低及異步電動機的功率因數(shù)低。因此,正確選擇電動機的容量非常重要。
3.2電動機容量選擇的基本方法
3.2.1連續(xù)工作制電動機容量的選擇
長期恒定負(fù)載時指在長期運行過程中,電動機處于連續(xù)工作狀態(tài),負(fù)載大小
恒定或負(fù)載基本恒定不變,工作時能達(dá)到穩(wěn)定溫升τ,其負(fù)載圖Pl=F﹙t﹚與溫
圖3-1連續(xù)工作制時電動機的負(fù)載圖與溫升曲線
升曲線τ=F﹙t﹚如圖3-1所示。這種生產(chǎn)機械所用的電動機容量選擇比較簡單。選擇的原則是使穩(wěn)定溫升τ在電動機絕緣允許的最高溫升限度之內(nèi)選擇的方法是使電動機的額定容量等于生產(chǎn)機械的負(fù)載功率加上拖動系統(tǒng)的能量損耗。
3.2.2長期變化負(fù)載下電動機容量的選擇
圖3-2 長期變化負(fù)載圖
3.3車鏜專機用電動機容量的選擇
3.3.1車鏜專機主軸和油泵電動機容量的選擇
主軸箱和工作臺油泵電動機屬于連續(xù)工作制且長期工作在恒定負(fù)載下的電動機,由于一般電動機是按照常值負(fù)載連續(xù)工作設(shè)計的,電動機設(shè)計及出廠試驗保證是在額定容量下工作時,溫度不超出允許值,而電動機所帶負(fù)載功率小于或等于其額定功率,發(fā)熱自然沒問題,不需發(fā)熱校驗。則主軸電動機和油泵電動機參數(shù)如下:
左右主軸電機的一些參數(shù):交流380V 8.4A 4.0KW
油泵電機的一些參數(shù):交流380V 3.0A 1.1KW
3.3.2快速移動電動機容量的選擇 如果電動機實際暫載率與標(biāo)準(zhǔn)暫載率相同,則可直接按照產(chǎn)品目錄選擇合適電動機,如果電動機實際暫載率與標(biāo)準(zhǔn)暫載率不相等,應(yīng)該把實際功率換算成鄰近的標(biāo)準(zhǔn)暫載率下的功率,在選擇電動機和校驗溫升。則選擇左右快速電機的參數(shù)和左右工速電機的參數(shù)如下:
左右快速電機的參數(shù)為:交流380V 4.9A 2.2KW
左右工速電機的參數(shù)為:交流380V 3.0A 1.1KW
4車鏜專機電氣控制用低壓電器的選擇
4.1低壓電器的定義
低壓電器通常是指在交流額定電壓1200V、直流額定電壓1500V及以下的電路中起通斷、保護、控制或調(diào)節(jié)作用的電器產(chǎn)品。
4.2低壓電器的選擇
4.2.1低壓斷路器的選擇
低壓斷路器又稱自動空氣開關(guān)或自動空氣斷路器,主要用于電力線路中。它相當(dāng)于刀閘開關(guān)、熔斷器、熱繼電器和欠壓繼電器的組合,是一種自動切斷電路故障的保護電器。
(1)低壓斷路器主要由觸電系統(tǒng)、操作機構(gòu)和保護元件三部分組成。
低壓斷路器的選用的技術(shù)原則:
斷路器的額定工作電壓應(yīng)大于或等于線路或設(shè)備的額定工作電壓。對于配電 電路來說應(yīng)注意區(qū)別事電源保護還是負(fù)載保護,電源端電壓比負(fù)載端電壓高出約5%左右。
(2)斷路器主電路額定工作電流大于或等于負(fù)載工作電流。
(3)斷路器的過載脫口征訂電流應(yīng)等于負(fù)載工作電流。
(4)斷路器的額定通斷能力大于或等于電路的最大短路電流。
(5)斷路器的欠電壓脫口器額定電壓等于主電路額定電壓。
(6)斷路器類型的選擇,應(yīng)根據(jù)電路的額定電流及保護的要求來選用。
4.2.2交流接觸器的選擇
交流接觸器主要由觸電系統(tǒng)、電磁機構(gòu)和滅弧裝置等組成。接觸器主觸點的額定電壓選擇事根據(jù)被選用的接觸器主觸點的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載的額定電壓,接觸器主觸點的額定電流選擇是根據(jù)對于電動機負(fù)載,接觸器主觸點額定電流計算可得到。
接觸器的類型應(yīng)根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類來選擇。即交流負(fù)載應(yīng)選用交流接觸器,直流負(fù)載應(yīng)選用直流接觸器。根據(jù)使用類別選用相應(yīng)系列產(chǎn)品,接觸器產(chǎn)品系列是按使用類別設(shè)計的,所以應(yīng)根據(jù)接觸器負(fù)擔(dān)的工作任務(wù)來選擇相應(yīng)的使用類別。 接觸器的圖形符號及文字符號如圖4-1所示
圖4-1 接觸器的圖形符號和文字符號
﹙a﹚ 線圈 ﹙b﹚主觸點 ﹙c﹚ 動和鋪助觸點 ﹙d﹚動斷鋪助觸點
4.2.3熔斷器的選擇
熔斷器是一種廣泛應(yīng)用的最簡單有效的保護電器之一。其主體是低熔點金屬絲和金屬薄片制成的熔體串聯(lián)在被保護的電路中。在選擇熔斷器時應(yīng)該考慮熔體的額定電流以及熔斷器的額定電流與額定電壓。
熔體額定電流的選擇
熔體額定電流與負(fù)載大小、負(fù)載性質(zhì)有關(guān):
(1)對于一般照明電路、電熱電路等負(fù)載可按負(fù)載電流大小來確定熔體的額定電流。 多臺: IN P =(1.5~2.5)INmMax+∑INM
2、熔斷器額定電流與額定電壓的選擇
(1)熔斷器額定電流大于或等于熔體的額定電流;
(2)熔斷器額定電壓大于或等于電路的工作電壓。
4.2.4熱繼電器的選擇
熱繼電器是一種具有反時限過載保護特性的過流繼電器,廣泛應(yīng)用于電動機的過載保護,也可用于其他電氣設(shè)備的過載保護。 4.2.5行程開關(guān)與刀開關(guān)的選擇
刀開關(guān)主要由手柄、觸刀、靜插座和底板組成。刀開關(guān)參數(shù)選擇應(yīng)從:極數(shù),額定電流,額定電壓,通斷能力等進行選擇;
依據(jù)生產(chǎn)機械的行程發(fā)出指令以控制其運行方向和行程長短的主令電器,稱為行程開關(guān)。行程開關(guān)參數(shù)選擇:操作頭的結(jié)構(gòu),自動復(fù)位或非自動復(fù)位,長擋鐵與短擋鐵,觸點的數(shù)量。
4.2.6組合開關(guān)與萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多擋式且能對電路進行多種轉(zhuǎn)換的主令電器。萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)參數(shù)選擇:位數(shù),接線圖編號,額定電流,額定電壓,通斷能力等。
4.2.7主令控制電器的選擇
應(yīng)根據(jù)使用場所,結(jié)構(gòu)型式,觸頭數(shù)及顏色來進行選擇。
4.2.8指示燈的選擇 2.直流 6/12/24/36/48/110/220V 4.形狀:球形/園平頭/方形/長方形
5.顏色:紅、綠、黑、黃、白、藍(lán)等
6.發(fā)光源:LED、白熾燈泡和氖泡
5車鏜專機PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計
5.1PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容
PLC是現(xiàn)代工業(yè)自動控制的一種通用計算機,但其工作方式與微機控制系統(tǒng)不同,與繼電接觸器控制系統(tǒng)也有本質(zhì)的不同。PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個方面。
1.硬件設(shè)計
PLC應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè)計的主要內(nèi)容包括PLC的機型選擇、輸入輸出設(shè)備的選擇、控制柜的設(shè)計和控制系統(tǒng)各種技術(shù)文件的編寫,PLC外部硬件電路的設(shè)計等。
2.軟件設(shè)計
PLC應(yīng)用系統(tǒng)軟件的主要內(nèi)容就是編寫PLC用戶程序,即繪制梯形圖或編寫語句表。
5.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步驟
1.熟悉被控對象,制定控制方案;
2.確定I/O點數(shù);
3.選擇PLC機型;
4.選擇輸入輸出設(shè)備,分配PLC的I/O地址;
5.設(shè)計PLC應(yīng)用系統(tǒng)電氣圖紙;
6.程序設(shè)計;
7.系統(tǒng)調(diào)試;
8.建立文檔。
5.2.1選擇PLC的機型
圖5-1 流程圖
PLC機型的選擇基本原則是在滿足功能要求及保證可靠,維護方便,可擴展,經(jīng)濟的前提下,力爭最佳的性能價格比。選擇時主要考慮以下幾點:
1.I/O點數(shù)在滿足控制要求的前提下力爭使用的I/O點最少,但必須留有一定的裕量(10%~15% );
2.基于本設(shè)計I/O口的要求,需24個輸入16個輸出,因此我們選擇了FX-0N這種型號的PLC;
3.根據(jù)動力頭的工作過程分析,結(jié)合PLC外部電氣控制線路的設(shè)計,可以很方便地設(shè)計出系統(tǒng)的工作流程圖﹙如圖5-1﹚。
5.2.2車鏜專機PLC的I/O接線圖
總共用到22個輸入端,基本功能的實現(xiàn)用22個,另外有2個用于擴展功能.。輸入點采用分組輸入的方法減少輸入點數(shù).將“自動”控制中的“起動”按紐與 5-2 鏜床控制系統(tǒng)PLC外部接線圖
5.2.3其他硬件配置
PLC選型確定以后還要考慮系統(tǒng)中的其他部分,主要有:
① 電源
有的PLC機具有獨立的電源模塊,選擇電源模塊時要使電源模塊的額定輸出電流大于或等于主機、I/O模塊、專用模塊等總的消耗電流之和。為I/O模塊選擇直流電源時必須查閱產(chǎn)品手冊,按其給出的模塊技術(shù)參數(shù)正確選配。
② 大中型系統(tǒng)配置
對大中型的控制系統(tǒng),可能須要配置總監(jiān)控制臺和監(jiān)控模擬屏、PLC輸入輸出二次隔離重動繼電器柜以及系統(tǒng)專用UPS電源等。
5.2.4車鏜專機梯形圖的設(shè)計
根據(jù)鏜床控制系統(tǒng)PLC外部接線圖,來畫梯形圖。畫是應(yīng)該主要每運行一次要線圈復(fù)位一次。 其中手動加工部分有:左主軸對刀SB3、右主軸對刀SB4、左快進SB5、左快退SB6、右快進SB7、右快退SB8、手動松開SA3、手動移位SB9。 判斷油壓是否到位(到T0后如果油壓沒有上升報警)—手/自動選擇(假如是自動加工)—判 斷是否夾緊—原位判斷(假如工作臺不在原位則快退回原位,包括左原點、右原點、橫原點)—當(dāng)工作臺都回到原位的時候原位指示燈HL1亮并進行工位判斷(若工作臺不在Ⅰ工位則YV4得電工作臺回Ⅰ工位)—工作臺松開,當(dāng)工件放上去時,再次手自動判斷—按啟動按鈕,工作臺再次夾緊,工作指示燈亮(當(dāng)工作臺松開時長時間沒有按下啟動按鈕則直接卸荷)—工作循環(huán)方式選擇,判斷是否是Ⅱ工位加工(因為Ⅰ工位加工與全循環(huán)加工的前面部分一樣,
所以只要判斷是否是Ⅱ工位加工)—左右斷機判斷—快進(到工進點)—工進(到終點,假如是右工作臺加工還需進行端面加工)—快退(Ⅰ工位加工退到原點,全循環(huán)加工退到工進點)—判斷是否是Ⅰ工位加工(若不是則進行Ⅱ工位加工)—Ⅱ工位快進、工進、快退(Ⅱ工位加工到終點是還需延時一段時間,去除毛刺)—回Ⅰ工位。 輸出點部分I/O點數(shù)比較少故不要使用減少I/O點數(shù)的措施。圖5-2 鏜床控制系統(tǒng)PLC梯形圖。
圖5-3鏜床控制系統(tǒng)PLC梯形圖
5.2.5程序調(diào)試過程
按功能表圖的流程順序來調(diào)試程序,調(diào)試的過程應(yīng)該符合設(shè)計的控制要求,主要能執(zhí)行全自動、單I、單II、斷左、右機、手動。
5.2.6列寫電器元件一覽表
整理全部電路設(shè)計圖,程序流程框圖,程序清單,元件參數(shù)計算公式、結(jié)果,列出元件清單。表5-1 電氣元件一覽表
表5-1 電氣元件一覽表
符號 數(shù)量 名稱及用途
M1 1 主電動機,拖動主運動和進給運動用
M2 1 快速移動用電機
Q 1 空氣開關(guān),限流、欠壓保護 KM3 1 限流電阻短路用接觸器
KM6 KM7 3 主電動機高低速轉(zhuǎn)換用接觸器
KM4 KM5 2 快速電機正反轉(zhuǎn)用接觸器
SB5 1 主電動機停止用按鈕
Kn 1 主電動機反轉(zhuǎn)制動用速度繼電器 SB3 SB4 2 主電動機正反轉(zhuǎn)點動按鈕 S3 S4 2 進給變速用限位開關(guān)
S 1 接通主電動機高速用限位開關(guān)
S5 S6 2 快速電動機正反轉(zhuǎn)用限位開關(guān)
R 2 點動、高速啟動,制動用限流電阻
FU1~FU8 8 短路保護熔斷器
KR 1 主電動機過載保護用熱繼電器
K1 1 控制PLC用開關(guān)
PLC 1 可編程控制器
結(jié)束語
此次畢業(yè)設(shè)計是我們從大學(xué)畢業(yè)生走向未來工程師重要的一步。從最初的選題,開題到計算、繪圖直到完成設(shè)計。其間,查找資料,老師指導(dǎo),與同學(xué)交流,反復(fù)修改圖紙,每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。通過這次實踐,我了解了車鏜專機PLC控制系統(tǒng)的用途及工作原理,熟悉了車鏜專機PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟,鍛煉了工程設(shè)計實踐能力,培養(yǎng)了自己獨立設(shè)計能力。此次設(shè)計是對我專業(yè)知識和專業(yè)基礎(chǔ)知識一次實際檢驗和鞏固,同時也是走向工作崗位前的一次熱身。此次設(shè)計收獲很多,比如學(xué)會了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),分析數(shù)據(jù),提高了自己的繪圖能力,懂得了許多經(jīng)驗公式的獲得是前人不懈努力的結(jié)果。同時,仍有很多課題需要后輩去努力去完善。 但是此次也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識的能力,對材料的不了解,等等。這次實踐是對自己大學(xué)3年所學(xué)的一次大檢閱,使我明白自己知識還很淺薄,雖然馬上要畢業(yè)了,但是自己的求學(xué)之路還很長,以后更應(yīng)該在工作中學(xué)習(xí),努力使自己成為一個對社會有所貢獻的人,為中國工業(yè)添上自己的微薄之力。
謝 辭
在整個畢業(yè)設(shè)計中,我得到了指導(dǎo)老師王署霞老師的熱心指導(dǎo)和幫助,他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣;他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。
感謝我的室友們,從遙遠(yuǎn)的家來到這個陌生的城市里,是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情,維系著寢室那份家的融洽。三年了,仿佛就在昨天。三年里,我們沒有紅過臉,沒有吵過嘴,沒有發(fā)生上大學(xué)前所擔(dān)心的任何不開心的事情。只是今后大家就難得再聚在一起吃每年元旦那頓飯了吧,沒關(guān)系,各奔前程,大家珍重。我們在一起的日子,我會記一輩子的。
感謝我的爸爸媽媽,焉得諼草,言樹之背,養(yǎng)育之恩,無以回報,你們永遠(yuǎn)健康快樂是我最大的心愿。
在論文完成之際,我的心情無法平靜,從開始進入課題到論文的順利完
成,有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助,在這里請接受我誠摯的
謝意!
文 獻
[1] :胡辛鳴主編.電機及拖動基礎(chǔ).北京:機械工業(yè)出版社,1999
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關(guān)鍵詞:可編程邏輯控制器;PLC技術(shù);邏輯控制;自來水系統(tǒng);工控現(xiàn)場
中圖分類號:TP311
文獻標(biāo)識碼:A
文章編號:1009-2374(2009)14-0055-03
可編程邏輯控制器(Programmable Logical Controller),簡稱PLC,它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。可編程控制器是一種數(shù)字運算操作電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的,它采用一類可編程的存儲器,用于其內(nèi)部存儲程序,執(zhí)行邏輯運算,順序控制,定時,計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令,并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備,都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體,易于擴充其功能的原則設(shè)計的??傊?,可編程控制器是一臺計算機,它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計制造的計算機,在自動控制領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。
一、PLC構(gòu)成及其發(fā)展
(一)PLC的構(gòu)成
用可編程控制器實施控制,其實質(zhì)是按一定算法進行輸入輸出變換,并將這個變換予以物理實現(xiàn)。輸入輸出變換和物理實現(xiàn)可以說是PLC實施控制的兩個基本點,而輸入輸出變換實際上就是信息處理。物理實現(xiàn)要求PLC的輸入應(yīng)當(dāng)排除干擾信號適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場,而輸出應(yīng)放大到工業(yè)控制的水平,能為實際控制系統(tǒng)方便使用。這就要求FO系統(tǒng)電路專門設(shè)計。根據(jù)PLC實施控制的基本點的分析,PLC采用了典型的計算機結(jié)構(gòu),主要是CPU、RAM、ROM和專門設(shè)計的輸入輸出接口電路等組成,如圖1所示:
因為PLC是工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計制造的計算機,它和一般計算機一樣由中央處理器、存儲器、輸入接口電路、輸出接口電路等組成。
(二)PLc的發(fā)展
雖然PLC問世時間不長,但是隨著微處理器的出現(xiàn),大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通迅技術(shù)的不斷進步。PLC也迅速發(fā)展。其發(fā)展過程大致可分為三個階段:
1.早期的PLC(60年代末~70年代中期)。早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這時的PLC多少有點繼電器控制裝置的替代物的含義,其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制,定時等。早期的PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置。其優(yōu)點包括簡單易懂,便于安裝,體積小,能耗低,有故障指使,能重復(fù)使用等。其中PLC特有的編程語言――梯形圖一直沿用至今。
2.中期的PLC(70年代中期~80年代中、后期)。在70年代,微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大變化。美國、日本、德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元(CPU)。這樣,使PLC的功能大大增強。在軟件方面,除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數(shù)等功能以外,還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面,除了保持其原有的開關(guān)模塊以外,還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程FO模塊、各種特殊功能模塊,使PLC的應(yīng)用范圍得以擴大。
3.近期的PLC(80年代中、后期至今)。進入80年代中、后期,由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展,使得各種類型的PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高。而且,為了進一步提高PLC的處理速度,各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。
PLC是一門綜合技術(shù),其發(fā)展與微電子技術(shù)和計算機技術(shù)密切相關(guān)。隨著可編程序控制器應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大,它本身也在不斷發(fā)展。目前PLC主要朝兩個方向發(fā)展:
(1)小型化方向。目前的小型PLC大都局限在開關(guān)量的輸入輸出,而且CPU和FO部件組裝在一個箱體內(nèi),今后的小型PLC也將增加模擬量的處理功能,而且也將有靈活的組態(tài)特性,并且能與其它機型連用。小型PLC的基本特點是價格低廉、經(jīng)濟可靠,適用于回路或設(shè)備的單機控制,便于“機電儀”一體化。但免不了要犧牲一些用戶使用的方便性。既要簡單經(jīng)濟,又要不斷增強功能和使用的方便性是小型PLC的發(fā)展方向。
(2)大型化方向。主要包含以下幾個方面:1)功能不斷加強:不僅具有邏輯運算、計數(shù)、定時等基本功能,還具數(shù)值運算、模擬調(diào)節(jié)、監(jiān)控、記錄、顯示、與計算機接口、通訊等功能;2)網(wǎng)絡(luò)功能是PLC發(fā)展的一個重要特征。各種個人計算機,圖形工作站、小型機等都可以作為PLC的監(jiān)控主機或工作站,這些裝置的結(jié)合能夠提供屏幕顯示、數(shù)據(jù)采集、記錄保持、回路面板顯示等功能。大量的PLC聯(lián)網(wǎng)及不同廠家生產(chǎn)的PLC兼容性增加,使得分散控制或集中管理都能輕易地實現(xiàn);3)應(yīng)用范圍不斷擴大:不僅能進行一般的邏輯控制,還能進行中斷控制、智能控制、過程控制為、遠(yuǎn)程控制等;4)用于過程控制的PLC往往對存貯器容量及速度要求較高,為此,開發(fā)了高速模擬量輸入模塊,專用獨立的PID控制器,多路轉(zhuǎn)換器等,使得數(shù)字技術(shù)和模擬量技術(shù)在可編程序控制器中得到統(tǒng)一;5)編程軟件的多樣化和高級化:采用多種編程語言,有面向順序語言和面向過程控制系統(tǒng)的流程圖語言;還有與計算機兼容的高級語言,如BASIC、C及匯編語一言;另外還有專用的高級語言,例如三菱的MELSAP采用編譯的方法將語句變?yōu)樘菪螆D程序;也有采用布爾邏輯語言的。PLc也將具有數(shù)據(jù)庫,并可實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)庫共享。還將不斷發(fā)展自適應(yīng)控制和專家系統(tǒng);6)構(gòu)成形式的分散化和集散化:PLC與I/O口分散,PLC本身也可分散,分散的PLC可以連用,這樣可將集中控制存在的“危險集中”化為“危險分散”。分散的PLC與上位機結(jié)合構(gòu)成集散系統(tǒng),分散地進行控制,這就便于構(gòu)成多層分布式控制,以實現(xiàn)整個工廠或企業(yè)的自動化控制和管理。
三、PLC在自來水工控現(xiàn)場的應(yīng)用實例
(一)控制需求分析
自動供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成示意圖,如圖2所示。該系統(tǒng)通過2臺抽水泵(另外2臺備用)分別將#1和2#兩口水井中的井水抽到清水池中,加藥處理后由2臺(另外1臺備用)和1臺(另外1臺備用)加壓泵分別向左岸和右岸水塔自動供水,以保證左、右兩岸居民的用水需求。
自動控制供水系統(tǒng)主要是控制4臺抽水泵和5臺加壓泵的啟停,保證用戶供水??刂葡到y(tǒng)設(shè)“手動”和“自動”兩種工作方式。手動方式是一種備用方式,它是在自動方式不能正常運行的情況下啟用。自動方式可以實現(xiàn)無人值班,無需人為干預(yù),正常情況下自動供水,保證用戶有水可用。
自動供水系統(tǒng)控制要求:
1.1#或2#冰井液位低于最低水位時,自動停止相應(yīng)的抽水泵,在操作臺顯示液位值,并向上位機發(fā)出報警信號。
2.清水池水位低于下限水位時,1#和2#兩口水井中的各自 一臺水泵向清水池送水,同時根據(jù)設(shè)定值自動啟動加藥泵進行加藥處理;當(dāng)高于上限水位時,兩臺水泵和加藥泵同時停止。要求各臺備用水泵在相應(yīng)水泵出現(xiàn)故障時,自動投入運行。
3.左岸或右岸水塔水位低于下限水位時,如果清水池中的水位不低于下限水位,各主加壓泵同時向水塔送水;當(dāng)水塔水位高于上限水位時,主加壓泵停止送水。要求各臺備用加壓泵在相應(yīng)加壓泵出現(xiàn)故障時。自動投入運行。
4.通過上位機監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)和報警,并實時顯示水井、清水池、水塔的液位。
5.本系統(tǒng)要求運行安全可靠,手動操作、自動操作轉(zhuǎn)換方便、可行。
(二)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計
本系統(tǒng)采用德國西門子公司57 200系列中的57-226控制器及其STEP7/WNI軟件作為系統(tǒng)的軟硬件設(shè)備。該型號的PLC有良好性價比,同時提供了良好的開發(fā)平臺以及大量的相關(guān)參考資料,在小型PLC控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用,并在WNIDOWS2000完成了系統(tǒng)軟件的編制和調(diào)試。上位機采用北京杰控Fameview5.5實現(xiàn)對PLC的監(jiān)控,上下位機間通信采用MODBUS通信。
根據(jù)控制系統(tǒng)要求,PLC控制器主要是對兩個取水泵站的四臺水泵和兩個液位傳感器、加藥站的加藥泵、加壓站的五臺加壓泵進行控制及向上位監(jiān)控機傳送各種信息。由此,自來水工程PLC控制系統(tǒng)的流程圖,如圖3所示:
由自來水工程PLC自動控制系統(tǒng)原理框圖工藝組成可得:電氣控制系統(tǒng)要求5個液位傳感器分別檢測兩個水井液位、清水池液位、右岸生活水池液位和左岸生活水池液位;5個出水輔助電接點壓力表來控制五臺加壓泵電動閥門的開啟和檢測五臺加壓泵電機運行是否正常,除此之外,電氣控制系統(tǒng)還要求一些水泵電機運行指示燈和按鈕等元器件,由控制系統(tǒng)參數(shù)以及對PLC輸入輸出點數(shù)、性質(zhì)的要求,對控制系統(tǒng)的關(guān)鍵元器件:PLC、液位變送器和變送器傳送屏蔽電纜線,進行必要的選型。
考慮到PLC控制系統(tǒng)的可靠性問題,電源是控制系統(tǒng)引入干擾的主要途徑之一,特別是對于系統(tǒng)中存在大接觸器、大電機等的場合,更易引入干擾信號。在系統(tǒng)設(shè)計過程中,采用了隔離變壓器對PLC供電,并在一次側(cè)采用380VAC供電。對系統(tǒng)中,要求有常用和備用、手動和自動兩種運行狀態(tài)不容許同時運行,由連鎖可靠性要求,除了在PLC內(nèi)部進行軟件連鎖外,同時還利用接觸器的輔助觸點進行了必要的電氣連鎖,以提高系統(tǒng)的可靠性。
從系統(tǒng)要求出發(fā),系統(tǒng)要求在PLC不能正常工作時,能夠利用手動按扭,進行正常供水控制,故在系統(tǒng)設(shè)計時,對手動控制沒有采用PLC控制,而是采用繼電器觸點控制。系統(tǒng)電動閥控制器,由電動閥生產(chǎn)廠家配套生產(chǎn),在此只對其進行改裝,以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
上位機監(jiān)控系統(tǒng)可以監(jiān)測各個點水位變化的實時狀況、各個電機的運行情況、各條管路的狀況、查詢歷史水位的變化和歷史報警信息以及電機歷史運行狀況。
上位機監(jiān)控系統(tǒng)程序采用了Modbus通信協(xié)議的方式完成數(shù)據(jù)采集。采集的內(nèi)容包括模擬輸入AIU、數(shù)字輸入DI口以及保存信息的內(nèi)部字節(jié)信息。根據(jù)PLC控制系統(tǒng)需要,選定系統(tǒng)參數(shù),在第一循環(huán)掃描中初始化Modbus從站協(xié)議,得到初始化梯形圖。
組態(tài)軟件的實現(xiàn)采用FameView5.5軟件,它提供了許多通訊驅(qū)動程序與各種控制設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換,要使用某個驅(qū)動程序,必須要進行安裝,才能被工程使用,可以同時安裝多種驅(qū)動程序;每種驅(qū)動程序都有一個獨立的、與眾不同名稱來標(biāo)識自己。驅(qū)動程序被安裝后,并且選擇驅(qū)動程序,并在系統(tǒng)啟動過程中,啟動驅(qū)動程序。運行數(shù)據(jù)庫提供了A1/AO/ARIDI/DO/DR六種外部變量,與設(shè)備數(shù)據(jù)表進行各種方式的數(shù)據(jù)交換,運行數(shù)據(jù)庫還提供了三種內(nèi)部中間變量VMVD/VT,可以不加限制的使用。本系統(tǒng)使用了8個AR(模擬輸入,出變量),用來讀取和修改設(shè)備數(shù)據(jù)表中的#1井水位儀,2#水位儀,左岸水位儀,右岸水位儀,右岸流量儀,水池水位儀的數(shù)據(jù)。Fame View系統(tǒng)提供了一個被稱為設(shè)備數(shù)據(jù)表的存儲緩沖區(qū),把與外部控制設(shè)備通訊的數(shù)據(jù)經(jīng)過整理存放在其中,通過設(shè)備通訊驅(qū)動程序,設(shè)備數(shù)據(jù)表的內(nèi)容根據(jù)要求進行更新和輸出,運行數(shù)據(jù)庫所需要的過程數(shù)據(jù)都從數(shù)據(jù)表中取得。
關(guān)鍵詞:高職;PLC應(yīng)用技術(shù);教學(xué)改革;項目教學(xué)
中圖分類號:G712 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-5727(2012)11-0039-03
重新定位課程目標(biāo)
PLC應(yīng)用課程的特點是教學(xué)理論與工作實踐聯(lián)系緊密,課程教學(xué)目標(biāo)的定位必須以企業(yè)實際工作環(huán)境為基礎(chǔ)進行。我院課題組根據(jù)調(diào)查研究,分析了典型工作崗位需求和職業(yè)能力目標(biāo),明確了教學(xué)課程總體目標(biāo),落實了學(xué)生學(xué)習(xí)和工作方法,提出了三類課改目標(biāo),即學(xué)生專業(yè)能力目標(biāo)、課程總體目標(biāo)、方法能力目標(biāo),確定了課改的思路和方法。
學(xué)生專業(yè)能力目標(biāo)定位 我院課題組先后對本地區(qū)具有代表性的工業(yè)企業(yè)和其他高職院校進行了深入調(diào)研,設(shè)計制作了《企業(yè)工作中PLC技術(shù)應(yīng)用情況調(diào)查問卷》、《典型企業(yè)調(diào)研訪談提綱》和《畢業(yè)生追蹤調(diào)查問卷》等三種問卷,并對高職院校教師、機電專業(yè)學(xué)生、應(yīng)屆畢業(yè)生(進入工業(yè)企業(yè)工作的)、企業(yè)技術(shù)人員、企業(yè)專家(工程師、車間主任)等五類人群進行了問卷調(diào)查和訪談。在大量企業(yè)調(diào)研的基礎(chǔ)上,對企業(yè)PLC設(shè)備品牌選擇情況(如表1所示)、應(yīng)用PLC技術(shù)的工作崗位(如表2所示)、支撐崗位所需的具體知識進行了分析研究。針對企業(yè)和市場需求提煉總結(jié)出適應(yīng)市場需求的學(xué)生專業(yè)能力培養(yǎng)目標(biāo)。即能夠完成PLC電氣控制系統(tǒng)的電路設(shè)計、安裝、接線、構(gòu)成;能夠進行程序的設(shè)計、編制、傳送;能夠進行系統(tǒng)運行、調(diào)試、檢查、評估。
課程總體目標(biāo)定位 通過對調(diào)查數(shù)據(jù)的匯總分析,結(jié)合教師、企業(yè)人員、畢業(yè)生訪談資料,我們對職業(yè)崗位進行了進一步分析,結(jié)合現(xiàn)代高職教育理念,解構(gòu)了原有的基于知識儲備的課程構(gòu)架,進而確定了《PLC應(yīng)用技術(shù)》課程教學(xué)的總目標(biāo):基于工作過程的教學(xué)實施,引導(dǎo)講授PLC結(jié)構(gòu)、工作原理、邏輯指令、順控指令、功能指令等理論知識;訓(xùn)練學(xué)生基于PLC的電器控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試能力,可控制程序的設(shè)計編制能力,整體控制系統(tǒng)的運行調(diào)試能力。同時,借鑒“機電一體化培訓(xùn)課程及證書”和“高級維修電工證書”等相關(guān)技術(shù)證書培訓(xùn)課程的內(nèi)容,調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,突出實用性。
《畢業(yè)生追蹤調(diào)查問卷》主要針對已經(jīng)畢業(yè)的學(xué)生進行了實際跟蹤調(diào)查,重點了解三個方面的內(nèi)容,即典型工作任務(wù)及工作流程。如表3所示。學(xué)習(xí)PLC課程的滿意度及所需的社會能力。調(diào)查表明,機電一體化技術(shù)專業(yè)的畢業(yè)生從事的崗位工作非常廣泛,涉及機電相關(guān)工作的各個方面。PLC課程涉及微處理器原理、數(shù)字邏輯、電子電路、低壓電器、電器控制等內(nèi)容,由于高職教學(xué)進度和課程安排等各方面的原因,不可能在學(xué)習(xí)PLC課程前開設(shè)上述全部課程,同時,學(xué)生個體在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上存在差異。因此,本課程教學(xué)難度較大,再加上理論教學(xué)與實踐教學(xué)脫節(jié),學(xué)生普遍感到該課程專業(yè)技術(shù)理論性太強,難學(xué)易忘,往往靠死記硬背應(yīng)付考試,厭學(xué)心理普遍。
構(gòu)建科學(xué)的教學(xué)體系
在教學(xué)體系的構(gòu)架上,我們堅持以學(xué)生為中心,緊緊抓住“理論實踐一體”這個關(guān)鍵,結(jié)合我院教學(xué)工作的實際進行科學(xué)的應(yīng)用分析,從教師授課、仿真實訓(xùn)、綜合考評等三個方面入手,進行課程改革研討,形成了“授、訓(xùn)、評”職業(yè)能力培養(yǎng)的課程體系。
基于分層遞進理論的教師授課模式 通過對學(xué)生的調(diào)研,我們發(fā)現(xiàn),教師的授課模式對學(xué)生學(xué)習(xí)的影響很大,傳統(tǒng)的授課模式多采用驗證型教學(xué),往往安排學(xué)生熟悉實驗裝置、針對規(guī)定的控制實例進行程序編寫、下載和使用指示燈模擬調(diào)試。在研究中我們發(fā)現(xiàn),這種授課模式缺少完整的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計和制作,無法保證學(xué)生對完整控制系統(tǒng)的認(rèn)知。因此,結(jié)合我院機電專業(yè)的專業(yè)定位、培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)計劃,課題組提出分層遞進式實踐教學(xué)模式,通過三個層次,即理論由淺入深、技能由低到高、涵蓋技術(shù)由少到多進行遞進式教學(xué)。第一層為課程試驗,通過經(jīng)典控制案例實驗教學(xué),激發(fā)學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣,使其了解PLC控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成,促進其對理論知識的理解。第二層為課程實訓(xùn),培養(yǎng)學(xué)生靈活應(yīng)用PLC構(gòu)建各種機電設(shè)備實物模型的自動控制系統(tǒng),以學(xué)生自主分析、設(shè)計、編程、調(diào)試為主要內(nèi)容,輔以教師答疑,使學(xué)生能夠熟練進行PLC硬件設(shè)計和軟件編程。第三層為專業(yè)綜合實訓(xùn)(設(shè)計)項目,主要內(nèi)容為典型機電設(shè)備控制系統(tǒng)的構(gòu)建,培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)綜合技能及PLC工程應(yīng)用能力,使學(xué)生實現(xiàn)在校訓(xùn)練技能與崗位要求的“無縫”對接,以便在日后工作中能充分應(yīng)用所學(xué)知識,解決工業(yè)生產(chǎn)控制中的實際問題。
一.研究背景:
隨著科技發(fā)展,人們生活水平不斷提高,人們對有關(guān)供配電、照明、消防、防雷接地、通信、有線電視等系統(tǒng)的要求越來越高,使得建筑開始走向高品質(zhì),多功能領(lǐng)域,應(yīng)向綜合應(yīng)用方向發(fā)展。
因此,建筑電氣已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑的一個重要標(biāo)志;而作為一門綜合性的技術(shù)科學(xué),建筑電氣則應(yīng)建立相應(yīng)的理論和技術(shù)體系,以適應(yīng)現(xiàn)代建筑電氣設(shè)計的需要。
二.選題的目的和意義:
本設(shè)計過程能對所學(xué)專業(yè)課知識進行全面、系統(tǒng)的復(fù)習(xí),更好地掌握本專業(yè)的基本理論和基本技能。
掌握建筑電氣工程設(shè)計的步驟、方法、繪圖技能以及建筑電氣的施工程序。
學(xué)會選擇和確定電氣設(shè)備的型號及規(guī)格,學(xué)會查找相關(guān)手冊,開拓視野,提高工程語言表達(dá)能力。
建筑電氣是以電能、電氣設(shè)備和電氣技術(shù)為手段,創(chuàng)造、維持與改善室內(nèi)的電、光、熱、聲環(huán)境的一門科學(xué)。
隨著中國經(jīng)濟的高速增長,能源消耗及所帶來的污染問題日益突出,關(guān)于節(jié)能的技術(shù)也倍受社會關(guān)注。
據(jù)有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,目前我國建筑消耗占社會總消耗的25%,其中建筑電器占14%,今后比例還有可能上升,造成這種局面的一個重要原因是傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)備本身沒有或很少采用有效的節(jié)能措施,另一個重要原因是很多建筑中缺少先進的電氣控制系統(tǒng)對攢同電氣設(shè)備進行有效的控制,從而產(chǎn)生人為和非人為的巨大能源消耗。
在我國城鄉(xiāng)一體化加快,國內(nèi)外倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟的背景下,我國住宅需求量很大,原有建筑電氣已經(jīng)不能滿足設(shè)計要求。
本設(shè)計在完成建筑功能的前提下,減小能源消耗,提高能源利用率。
此類建筑電氣技術(shù)新趨勢:采用現(xiàn)場控制總線技術(shù);融合弱電技術(shù)和強電技術(shù);融合計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù);以弱電的方式控制強電;使用者現(xiàn)場控制方便節(jié)能;管理方便;提高建筑安全性能。
三.設(shè)計內(nèi)容:
本論文主要闡述了該建筑系統(tǒng)電氣設(shè)計依據(jù)、原則和方法以及設(shè)計選擇的結(jié)論等。
主要內(nèi)容有:1.按環(huán)境要求、光源特性、建筑物風(fēng)格,裝飾效果,環(huán)境氛圍材料質(zhì)地及人的生理與心理需求選光源。
按配光需求、燈具特性、照度質(zhì)量、裝飾效果、燈具與建筑配合,與環(huán)境配合、與氣氛配合、并要求要均勻無眩光來選擇燈具。
根據(jù)民用建筑照度規(guī)定,應(yīng)用適當(dāng)?shù)恼斩扔嬎惴椒ú贾脽艟哂嬎惚徽請鏊鵈。
2.按外形、功能、防護要求,控制要求選開關(guān)、按安裝數(shù)目規(guī)定、外形功能,防護要求,選插座。
按走線原則及安全便捷省錢省管、安裝規(guī)范,建筑結(jié)構(gòu)等走線。
按供電可靠、安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟原則及負(fù)荷類別確定整個建筑內(nèi)供電方案。
3.按供電可靠、安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟原則及負(fù)荷類別確定整個建筑內(nèi)供電方案。
按導(dǎo)線選擇原則、各類導(dǎo)線優(yōu)缺點及各種敷設(shè)方式確定設(shè)計供電網(wǎng)。
統(tǒng)計系統(tǒng)理論數(shù)據(jù),為導(dǎo)線設(shè)備選則提供理論依據(jù)。
選擇各部分導(dǎo)線、設(shè)備。
繪制系統(tǒng)圖。
完善各層平面圖。
按本地區(qū)及建筑具體情況確定防雷等級。
進行防雷選擇設(shè)計計算。
完成防雷及接地平面圖。
四.畢業(yè)設(shè)計所采用的研究方法和手段:
1. 認(rèn)真學(xué)習(xí)和消化任務(wù)書,明確設(shè)計題目,任務(wù)和要求,搞清楚已經(jīng)給了哪些數(shù)據(jù),還要收集哪些資料。
2. 借閱相關(guān)書,征求老師意見,擬定大致進程,根據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對供配電、照明、消防電氣系統(tǒng)設(shè)計計算,在CAD中隊整個系統(tǒng)進行模擬細(xì)化。
3. 分析研究資料,并整理資料。
在配電設(shè)計中先根據(jù)手冊確定各個空間的照度值;設(shè)計中以放射式接線,保證供電的可靠性;應(yīng)用需用系數(shù)法計算負(fù)荷,按規(guī)定選擇保護電器,電線電纜,達(dá)到安全用電和節(jié)能的目的。
4.在照明系統(tǒng)中,本著節(jié)能的原則,選擇合適光源,通過照明計算,確定最佳光源數(shù),為人們創(chuàng)造一舒適、明亮休閑的環(huán)境;插座安裝設(shè)計避免拖線板的濫用,滿足增加用電設(shè)備的需求,提高用電安全性。
5.接地防雷中,通過扁鋼與地基鋼筋結(jié)構(gòu)相接,防雷、接地公用接地體,既保障了接地安全,又節(jié)約接地設(shè)備。
6.在消防系統(tǒng)中,通過感煙、感溫探測器,手動火災(zāi)報警按鈕,消防等電氣設(shè)備設(shè)計,實現(xiàn)對防火區(qū)域的監(jiān)控,防止火災(zāi)發(fā)生。
五、進度安排:
第三周~四周:畢業(yè)實習(xí)第五周~七周:選擇光源、選燈具、選開關(guān)插座。
第八~九周:做出初步平面。
第十~十一周:計算各被照物場所照度,確定平面圖中照明布置。
第十二周:統(tǒng)計負(fù)荷量,計算短路電流為系統(tǒng)選擇提供理論依據(jù)。
第十三~十五周:確定系統(tǒng)供電方案---出系統(tǒng)圖、選擇導(dǎo)線設(shè)備。
第十六~十七周:設(shè)計防雷,接地做收尾材料表說明書。
第十八周:答辯。
六.主要參考資料:
《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》《電氣照明設(shè)計手冊》《建筑電氣設(shè)計手冊》《民用建筑電氣設(shè)備手冊》《建筑供配電》《電氣照明技術(shù)》《工廠供電》
電氣照明系統(tǒng)的防火與防爆討相關(guān)畢業(yè)設(shè)計論文 【摘 要】隨著社會市場經(jīng)濟的發(fā)展,電氣照明系統(tǒng)在我們的日常生活中非常的常見,也是日常生產(chǎn)生活中必不可少的一部分,如果在其使用的過程中,出現(xiàn)線纜故障或者是操作不當(dāng),很容易導(dǎo)致火災(zāi)及爆碎故障的發(fā)生,造成嚴(yán)重的影響,這就需要在日常的電氣照明系統(tǒng)的運行過程中,對其運行特點進行分析,采取有效的防火、防爆措施,這對于其安全、穩(wěn)定運行是非常必要的,本文就主要針對此予以簡單分析.
【關(guān) 鍵 詞】電氣照明系統(tǒng);防火;防爆;討論
電氣照明是我們?nèi)粘I钪斜夭豢缮俚慕M成部分,在其運行的過程中,光能的產(chǎn)生主要是由電能轉(zhuǎn)化而來,由于其在運行的過程中會產(chǎn)生大量的熱,倒是其燈座、燈管、燈泡等表面的溫度較高,一旦出現(xiàn)相關(guān)的故障,就很容易導(dǎo)致燈具爆碎、線路短路、過熱、絕緣破壞等故障,一旦出現(xiàn)這些故障,會產(chǎn)生大量的可燃?xì)怏w,容易引發(fā)火災(zāi)、爆炸等事故,造成非常惡劣的影響,本文就主要結(jié)合其運行特點,對其防火防爆進行簡單探討.
1電弧與電火花的產(chǎn)生原理探討
電弧是由大量的電火花匯集所形成的,而電火花的形成主要是由于電極間的擊穿放電,通常情況下電火花的溫度是非常高的,尤其是電弧能夠達(dá)到非常高的溫度,一旦出現(xiàn)電弧與電火花,不僅能夠使相關(guān)的可燃性物質(zhì)燃燒,嚴(yán)重的還會導(dǎo)致出現(xiàn)金屬的熔化與飛濺,造成非常惡劣的影響,在一些具有爆炸危險的場所,電弧及電火花的存在是非常危險的.
事故火花與工作火花是電火花主要的兩種類型,事故火花主要是指由于外部因素的影響導(dǎo)致產(chǎn)生的火花,而工作火花主要是指電氣設(shè)備在正常工作過程中所產(chǎn)生的電火花,絕緣表面出現(xiàn)的閃爍、熔絲熔斷過程中出現(xiàn)的電火花、導(dǎo)線短路或者接地時產(chǎn)生的電火花都屬于事故火花,此外,靜電火花、二次放電火花、雷電直擊放電產(chǎn)生的電火花都屬于事故火花.就電氣設(shè)備自身而言,其在運行過程中,外界熱源導(dǎo)致的火災(zāi)也容易導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸等事故.
2常用照明燈具的火災(zāi)危險性
電氣照明系統(tǒng)的種類是多種多樣的,按照不同的分類方法,可以將其劃分成為各種不同的類型,如果依據(jù)光源的發(fā)光原理來對其進行分類,可以將其劃分為:氣體放電光源與熱輻射光源兩種類型,在各種各樣的電氣照明系統(tǒng)中,常見的、危險性較大的幾種類型主要有:(1)高壓汞燈,又將其稱之為高壓水銀燈,主要有自鎮(zhèn)流式與分鎮(zhèn)流式兩種,其特點是:光色好、用電省、使用壽命長、光效高,其發(fā)光原理類似于熒光燈,當(dāng)主電極間出現(xiàn)弧光放電時,燈泡中的溫度會出現(xiàn)明顯上升,水銀氣化會發(fā)出紫外線與可見光,紫外線在激發(fā)壁內(nèi)的熒光粉之后會使其發(fā)光,由于其功率值較大,在運行的過程中發(fā)出的熱量較大,其表面的溫度升高較快,其出現(xiàn)火災(zāi)的危險程度較高.(2)熒光燈,常用的熒光燈是熱陰極弧光放電型低壓汞燈,其主要由啟動器、整流器、燈管等組成,其在啟動的過程中,鎮(zhèn)流器會在啟輝器的配合之下,產(chǎn)生瞬時的高電壓,是燈管放電,鎮(zhèn)流器發(fā)熱會導(dǎo)致其周圍部分溫度升高,如果有散熱不良等現(xiàn)象的存在,導(dǎo)致其溫度的進一步升高,就會對線圈的絕緣強度值造成破壞,導(dǎo)致電火花、電弧、高溫等現(xiàn)象的出現(xiàn),導(dǎo)致周圍可燃物燃燒,形成火災(zāi).(3)白熾燈,又將其稱之為鎢絲燈泡,當(dāng)電流流過封于玻璃燈泡中的鎢絲時,會使其溫度上升至很高的值,為了延長燈泡的使用壽命,通常會在其中充入惰性氣體,由于該氣體的作用,會導(dǎo)致燈泡表面的溫度升高,功率越大,其溫度上升的速度越快,容易引起火災(zāi).(4)鹵鎢燈,鹵鎢燈的功率通常較大,并且其溫度較大,如果鹵鎢燈在短時間內(nèi)烤燃接觸燈管較近的可燃物,很容易引發(fā)火災(zāi),在以上的幾種燈具中,鹵鎢燈的火災(zāi)危險性最大,在一些公共場所要慎重選用.
3電氣照明系統(tǒng)的防火措施
在實際的應(yīng)用中,電氣照明系統(tǒng)中的各個燈具在運行過程中,將電能轉(zhuǎn)換成為光能,在該過程中都伴隨著能量的消耗,這會導(dǎo)致燈具表明的溫度升高,達(dá)到一個較大的溫度值,在不同場所的照明燈具的選擇過程中,需要充分的考慮其火災(zāi)危險性,并且要使照明裝置與可燃物之間保持一定的距離,相關(guān)的防火措施主要表現(xiàn)為:(1)在燈泡的正下方不能進行可燃物品的堆放,燈泡在設(shè)計安裝的過程中,其安裝高度不能低于兩米,如果根據(jù)實際的應(yīng)用要求,不得不低于兩米,應(yīng)該采取有效的防護措施,如果遇到碰撞場所,應(yīng)該應(yīng)用金屬網(wǎng)罩進行防護;(2)鹵鎢燈燈管附件的導(dǎo)線應(yīng)該應(yīng)用耐熱的絕緣導(dǎo)線,而不能采用可燃性絕緣導(dǎo)線,防止燈管受到高溫破壞而引起短路;(3)室外等特殊場所的照明燈具在實際的應(yīng)用中應(yīng)該具有防濺措施,防止有水滴濺于燈泡的表面,導(dǎo)致燈泡出現(xiàn)炸裂,如果燈泡出現(xiàn)了破碎,應(yīng)該及時的對其進行更換;(4)要保證鎮(zhèn)流器與燈管的容量及電壓相匹配,在其安裝的過程中,
要注意鎮(zhèn)流器的通風(fēng)、散熱,不能直接將鎮(zhèn)流器固定于可燃物上;(5)在可燃吊頂上安裝的燈具的功率應(yīng)該盡量的小,建議采用熒光燈,并且要在燈具的上方保持一定的空間,方便其散熱,否則,需要在可燃材料上刷防火涂料.
4電氣照明系統(tǒng)的電氣線路的防火防爆措施
電氣線路的短路容易導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸等事故的發(fā)生,這主要是由于出現(xiàn)短路故障時,會出現(xiàn)較大的短路電流,在短路的瞬間放電發(fā)熱量非常的大,會導(dǎo)致絕緣的燒壞及金屬導(dǎo)線的熔化,很容易導(dǎo)致周圍易燃易爆物品的引燃引爆,如果發(fā)生較大短路電流時,保險絲迅速熔斷,電路會被切斷,能夠起到一定的保護作用,但是如果保險絲太粗,就難以熔斷,容易引起火災(zāi)、爆炸等事故,這就需要在電氣照明系統(tǒng)設(shè)計的過程中,對其保險絲等裝置進行合理選擇.
另一方面,電氣線路出現(xiàn)過負(fù)荷、導(dǎo)線連接處接觸電阻過大、導(dǎo)線接頭接觸不良、導(dǎo)線接頭連接不牢固等都會導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸的事故的發(fā)生,在電氣照明系統(tǒng),線路設(shè)計的過程中,應(yīng)該充分的考慮各種因素,保證線路敷設(shè)的合理性.一旦出現(xiàn)線路燃燒事故,要及時采取有效的措施,對火災(zāi)予以控制,將事故的破壞程度及破壞范圍降低到最小.
5結(jié)束語
電氣照明系統(tǒng)運行的過程中,出現(xiàn)火災(zāi)與爆炸事故是非常嚴(yán)重的事故,會造成非常嚴(yán)重的影響,本文就對其各種事故的產(chǎn)生機理進行了簡單分析,并提出了相關(guān)的防火防爆措施,對于其運行安全性能的提升具有積極的作用.
參考文獻: