畢業(yè)設(shè)計(jì)論文PLC推鋼機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、天津冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)推鋼機(jī)技術(shù)系 別 電氣工程系專 業(yè) 生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化班 級(jí) 過(guò)控08-1班學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2011年4月20日目錄 摘要·····································

2、83;························前言·························&

3、#183;····································第一章推鋼機(jī)的簡(jiǎn)介···········

4、3;····································1 1.1推鋼機(jī)的種類············

5、;····································1 1.2推鋼機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理···········

6、·························1 1.3設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾點(diǎn)事項(xiàng)······················&#

7、183;···············2 1.3.1推力的計(jì)算································&#

8、183;············2 1.3.2齒輪的選擇···································&#

9、183;·········2 1.3.3推桿的結(jié)構(gòu)······································&#

10、183;······3 1.3.4推鋼速度·········································

11、83;·····3 1.3.5推鋼機(jī)行程··········································

12、83;··3 1.4推鋼機(jī)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)··········································3第二章 電機(jī)電氣控制、啟動(dòng)方式和線路

13、保護(hù)····························42.1電氣控制圖····················&

14、#183;·····························4 2.2異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)線路·················

15、83;···················11 2.2.1定子電路串電阻降壓?jiǎn)?dòng)···························&#

16、183;·······12 2.2.2串自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)控制線路··························12 2.2.3自耦變壓器降壓起動(dòng)控制電路·········&

17、#183;·····················13 2.3停車···························

18、;·························14 2.4線路保護(hù)環(huán)節(jié)·······················

19、;························14 2.4.1短路保護(hù)························

20、;······················14 2.4.2過(guò)載保護(hù)··························

21、;····················14 2.4.3欠壓和失壓保護(hù)···························&#

22、183;············15 第三章 液壓系統(tǒng)···································

23、83;·16 3.1什么是液壓系統(tǒng)··········································16 3.2液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)··&

24、#183;·······································16 3.3液壓系統(tǒng)對(duì)液壓油的基本要求·······

25、·······················16 3.4液壓系統(tǒng)的保養(yǎng)·························

26、;·················16 第四章plc及現(xiàn)場(chǎng)總線······························

27、83;···············18 4.1 plc基本概念································&

28、#183;··············18 4.2 plc的定義·································

29、·················18 4.3 plc的分類·······························

30、;···················184.3.1小型plc·····························

31、;··················184.3.2中型plc ·····························

32、3;················18 4.3.3大型plc ·······························&#

33、183;··············184.4 plc硬件組成·································&

34、#183;··············18 4.4.1 cpu運(yùn)算和控制中心起“心臟“作用·························18 4.4.2存儲(chǔ)器····

35、············································18 4.4.3輸入/輸出接口···

36、83;·····································18 4.4.4編程器··········

37、3;·····································184.5 plc的基本工作原理··········

38、·······························184.6 plc的特點(diǎn)·················

39、································19 4.6.1 plc的主要特點(diǎn)···············&

40、#183;························19 4.6.2 plc的功能······················

41、3;······················194.7 profibus·························&#

42、183;·························204.8推鋼機(jī)的自動(dòng)控制······················&

43、#183;····················20 參考文獻(xiàn)····························

44、·····························22 致謝····················&

45、#183;········································23摘要推鋼機(jī)是冶金軋鋼生產(chǎn)線上將鋼坯推進(jìn)加熱爐內(nèi)進(jìn)行加熱的專用設(shè)備，它充分使用了液壓油缸和液壓系統(tǒng)的出力大，

46、體積小操作方便的優(yōu)點(diǎn)。充分使用了液壓油缸和液壓系統(tǒng)的出力大，體積小操作方便的優(yōu)點(diǎn)。使推料工序得到減化，同時(shí)也降低了設(shè)備成本。推鋼機(jī)以先進(jìn)的自動(dòng)化控制設(shè)備和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，冷軋不銹鋼帶、硅鋼帶、精密合金鋼帶、稀有合金帶、高精度極薄冷軋?zhí)妓劁搸У雀鞣N高精度高品質(zhì)產(chǎn)品的出產(chǎn)，大大地促進(jìn)了軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和競(jìng)爭(zhēng)能力，有力地提升了我國(guó)軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的形象。推鋼機(jī)解決了在高溫、高粉塵下工作油缸的密封、主機(jī)導(dǎo)向部位的密封及磨損問(wèn)題，從根本上解決了液壓系統(tǒng)維護(hù)難、壽命短的問(wèn)題。完全替代了以前的人工作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)推爪同步機(jī)械自動(dòng)化操作，提高了生產(chǎn)的小時(shí)作業(yè)率.推鋼機(jī)是軋鋼車間上料區(qū)主要設(shè)備之一，其作用是

47、將加熱爐前輥道上的鋼坯或爐前上料臺(tái)架上的鋼坯推入加熱爐進(jìn)行二次加熱過(guò)程。本設(shè)計(jì)選用了機(jī)械式推鋼機(jī)，在推鋼機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上主要采用了齒輪齒條的結(jié)構(gòu)形式。該機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整體尺寸適中，傳動(dòng)效率高，維修方便，造價(jià)較低的優(yōu)點(diǎn)。在本設(shè)計(jì)中主要對(duì)推鋼機(jī)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和理論計(jì)算，并著重對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)做了詳細(xì)的分析設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞： plc；plc通信；總線；電機(jī)的星角啟動(dòng)前言我國(guó)鋼鐵工業(yè)近年來(lái)發(fā)展很快，鋼產(chǎn)量己連續(xù)多年突破億噸大關(guān)，鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量也得到了很大的提高，特別是在軋鋼生產(chǎn)方面。各種高精度軋鋼機(jī)械設(shè)備的引進(jìn)和投產(chǎn)，先進(jìn)的自動(dòng)化控制設(shè)備和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，冷軋不銹鋼帶、硅鋼帶、精密合金鋼帶、稀有合金帶、高精度極

48、薄冷軋?zhí)妓劁搸У雀鞣N高精度高品質(zhì)產(chǎn)品的出產(chǎn)，大大地促進(jìn)了軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和競(jìng)爭(zhēng)能力，有力地提升了我國(guó)軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的形象。但是由于科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，新的設(shè)備和新的技術(shù)以驚人的速度不停地改進(jìn)和更新，產(chǎn)品的技術(shù)含量越來(lái)越高，對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備和操作技術(shù)的要求也越來(lái)越高。因而及時(shí)掌握新型軋鋼機(jī)械設(shè)備的性能，熟練掌握新的操作技術(shù)，全面應(yīng)用先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)軋制技術(shù)，是當(dāng)前軋鋼生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低軋鋼生產(chǎn)成本、增強(qiáng)軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的關(guān)鍵所在。本設(shè)計(jì)包括了自動(dòng)化控制系統(tǒng)及推鋼機(jī)的設(shè)計(jì)，并重點(diǎn)針對(duì)程序設(shè)計(jì)。具體包括 ：自動(dòng)化控制簡(jiǎn)介，推鋼機(jī)的分類、結(jié)構(gòu)和工作原理，電動(dòng)機(jī)

49、的選用和啟動(dòng)控制方式。電動(dòng)機(jī)的選定標(biāo)準(zhǔn)是滿足推鋼機(jī)總的功率要求，轉(zhuǎn)速適中，并且應(yīng)具有頻繁快速啟動(dòng)和反轉(zhuǎn)能力以帶動(dòng)推鋼機(jī)推桿做往復(fù)運(yùn)動(dòng)?？刂瓶偩€選擇了profibus，其應(yīng)用了iec標(biāo)準(zhǔn)的物理層，從而可以在爆炸危險(xiǎn)的區(qū)域內(nèi)連接本質(zhì)安全型通過(guò)總線饋電的現(xiàn)場(chǎng)儀表。編程工具我們選擇了西門(mén)子的s7200，它結(jié)構(gòu)緊湊、擴(kuò)展性能良好、指令功能強(qiáng)大、價(jià)格低廉成為當(dāng)代各種小型控制工程的理想控制器。電機(jī)的啟動(dòng)方式選擇了星角降壓?jiǎn)?dòng)，因?yàn)檫@種方式能降低啟動(dòng)時(shí)的電壓，限制啟動(dòng)電流，所以特別適用容量較大的電動(dòng)機(jī)。電機(jī)控制電路選擇的是時(shí)間繼電器自動(dòng)控制星角降壓?jiǎn)?dòng)控制路線，時(shí)間繼電器kt做控制電動(dòng)機(jī)y形降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)間和完成

50、星角自動(dòng)切換。第一章 推鋼機(jī)的簡(jiǎn)介1.1 推鋼機(jī)的種類推鋼機(jī)主要用于爐前坯料，通過(guò)推鋼機(jī)輸出動(dòng)力，逐步向爐內(nèi)推移，進(jìn)行加熱處理。推鋼機(jī)的種類很多，常見(jiàn)的有齒輪齒條式、絲杠螺母式、曲柄連桿式、液壓式等，還有的推鋼機(jī)把齒輪齒條傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)相結(jié)合，形成了液壓齒條式。它們各自有自身的特點(diǎn)，在不同的加熱爐上發(fā)揮著各自的作用。齒輪齒條式推鋼機(jī)通過(guò)齒輪齒條的嚙合傳動(dòng)把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)辇X條的直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)推桿進(jìn)行推鋼工作。其工作可靠，傳動(dòng)效率高，推力和行程大，但設(shè)備自身重量大。目前齒輪齒條式推鋼機(jī)應(yīng)用比較廣泛。絲杠螺母式和曲柄連桿式工作效率低，行程和推力較小，一般用于小型加熱爐，新上加熱爐一般很少采用。

51、液壓式推鋼機(jī)由液壓缸直接推動(dòng)推桿工作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，推力大， 自重輕，速度、行程易控制，但行程不宜太大，且液壓系統(tǒng)制作、維護(hù)較困難。根據(jù)鋼車間使用的經(jīng)驗(yàn)，推力在0.2mn以上時(shí)，一般采用齒條式推鋼機(jī)較適宜。因?yàn)辇X條式推鋼機(jī)傳動(dòng)效率高，使用可靠，這是螺旋式推鋼機(jī)無(wú)法比擬的。1.2推鋼機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理推鋼機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：機(jī)械型推鋼機(jī)由電機(jī)、減速機(jī)及機(jī)械傳動(dòng)部分、殼體等組成，其主要特點(diǎn)是推行平穩(wěn)，推力大，可推進(jìn)雙排坯料。液壓型推鋼機(jī)由液壓油缸、液壓泵站、平衡推桿及底座等組成。液壓推鋼機(jī)的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、推力大、造價(jià)低，也可推進(jìn)雙排坯料。機(jī)械式（齒輪齒條）推鋼機(jī)制作成本及復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于液壓推鋼機(jī)，并

52、且體積龐大笨重，噪音大，隨機(jī)控制性能差；機(jī)械推鋼機(jī)維護(hù)要比液壓推鋼機(jī)麻煩，一但出現(xiàn)故障必須停機(jī)待修；維護(hù)工作量及維護(hù)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于液壓推鋼機(jī)。液壓推鋼機(jī)在推力上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于機(jī)械式推鋼機(jī)：同樣功率的情況下兩者的推鋼能力要差好多倍，如果同樣推動(dòng)250噸鋼坯，液壓推鋼機(jī)只需要55千瓦的驅(qū)動(dòng)功率即可滿足要求，但機(jī)械推鋼機(jī)要達(dá)到200千瓦以上的驅(qū)動(dòng)功率才能正常工作。1.3設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾點(diǎn)事項(xiàng)1.3.1推力的計(jì)算 推力、推速、行程是推鋼機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，尤其是最大推力。推力計(jì)算的正確與否關(guān)系著推鋼機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和使用壽命。推力計(jì)算公式為： （1-1）式中：g為鋼坯質(zhì)量，單位是kg；g為重力加速度，一般來(lái)說(shuō)；為考慮

53、到加熱爐軌道不平，受熱變形等因素的影響系數(shù)，=1.11.3。f為滑動(dòng)摩擦系數(shù)，f=0.21；摩擦系數(shù)的大小對(duì)推力產(chǎn)生直接的影響，而摩擦系數(shù)的大小主要取決于鋼坯溫度，鋼坯溫度對(duì)摩擦系數(shù)的影響為：常溫時(shí)，f=0.2；300°c時(shí)，f=0.3； 400°c一500°c時(shí)， f=0.40.5； 600°c一800°c時(shí)，f=0.60.8；大于800°c時(shí)，f=0.8-1.0。可見(jiàn)，鋼坯溫度越高，摩擦系數(shù)愈大。一般來(lái)說(shuō)，加熱爐分為預(yù)熱段、加熱段和均熱段，各段溫度不盡相同，應(yīng)根據(jù)每段溫度、鋼坯質(zhì)量計(jì)算出各段所需推力，最后相加。對(duì)于有些加熱爐來(lái)說(shuō)，

54、爐底是傾斜的，這時(shí)還應(yīng)考慮到鋼坯重力的分力對(duì)推力的影響。1.3.2齒輪選擇 推鋼機(jī)屬于低速重載，繁忙使用，齒輪齒條屬于重點(diǎn)零件。要通過(guò)計(jì)算，選擇合理的模數(shù)和材質(zhì)，進(jìn)行合理的熱處理，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要優(yōu)化，避免出現(xiàn)膠合、點(diǎn)蝕，甚至斷齒等現(xiàn)象。1.3.3推桿結(jié)構(gòu)推桿工作中會(huì)受到齒條推力、鋼板阻力、壓輪壓力等復(fù)雜力系的作用，強(qiáng)度、剛度要高，結(jié)構(gòu)要可靠，一般采用箱型梁鋼板焊接結(jié)構(gòu)。1.3.4推鋼速度 一般來(lái)說(shuō)，影響推鋼機(jī)生產(chǎn)率的主要因素是推桿返回時(shí)的空載時(shí)間。為了提高生產(chǎn)率，推鋼機(jī)的返回速度可以取得比推速大，一般返回速度比推速大50%至數(shù)倍。實(shí)際使用表明，返回速度比推速大一倍左右比較合適。有的推鋼機(jī)設(shè)有慢速推

55、鋼電動(dòng)機(jī)和快速返回電動(dòng)機(jī)，用以調(diào)節(jié)速度。采用液壓推鋼機(jī)，可以方便地調(diào)節(jié)推鋼速度。1.3.5推鋼機(jī)行程 推鋼機(jī)行程一般為1.5-5.5m,這取決與所推爐料的尺寸及爐臺(tái)寬度。用吊車上料時(shí)，行程應(yīng)大于每次填料總寬度，并大于輥道的寬度；用輥道上料時(shí)，除了考慮大于輥道寬度外，還應(yīng)根據(jù)檢修要求（要求推頭能退到輥道外側(cè)）所需長(zhǎng)度來(lái)定 1.4推剛機(jī)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 熱軋 、冷軋板帶軋機(jī)生產(chǎn)線上，設(shè)計(jì)中用戶選用推鋼機(jī)主要有兩種形式： 液壓推鋼機(jī)：設(shè)備簡(jiǎn)單，重量輕，使用穩(wěn)定，噪音小，設(shè)備定型后可以通過(guò)改變液壓系統(tǒng)壓力改變推力 機(jī)械推鋼機(jī)：主要是利用齒輪齒條產(chǎn)生推力，設(shè)備重量大，噪音大，當(dāng)推力很大時(shí)設(shè)備重量相應(yīng)增加很大

56、，而且能耗大，但是維護(hù)很簡(jiǎn)單。大推力的推鋼機(jī)造價(jià)較高。 機(jī)械、液壓推鋼機(jī)，相比較而言，無(wú)論是使用效果還是經(jīng)濟(jì)方面液壓推鋼機(jī)都優(yōu)于機(jī)械推鋼機(jī)： 1,機(jī)械式（齒輪齒條）推鋼機(jī)制作成本及復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于液壓推機(jī)，并且體積龐大笨重，噪音大，隨機(jī)控制性能差； 2,機(jī)械推鋼機(jī)維護(hù)要比液壓推鋼機(jī)麻煩，一但出現(xiàn)故障必須停機(jī)待修； 3,維護(hù)工作量及維護(hù)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于液壓推鋼機(jī)。 4，液壓推鋼機(jī)在推力上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于機(jī)械式推鋼機(jī)：同樣功率的情況下兩者的推鋼能力要差好多倍，例如：推動(dòng)250噸鋼坯，液壓推鋼機(jī)只需要55千瓦的驅(qū)動(dòng)功率即可滿足要求，但機(jī)械推鋼機(jī)要達(dá)到200千瓦以上的驅(qū)動(dòng)功率才能正常工作。從生產(chǎn)成本上遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于機(jī)械

57、推鋼機(jī)，液壓推鋼機(jī)如果設(shè)計(jì)成雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)可以在不停機(jī)的情況下對(duì)需要維修的系統(tǒng)在線維修，機(jī)械推鋼機(jī)這方面就無(wú)能為力了！液壓推鋼機(jī)是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，體積小、造價(jià)低、維護(hù)保養(yǎng)方便、推力大等很多有點(diǎn)綜上可以得出：推鋼機(jī)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是向著體積更小、造價(jià)更低、維修更方便的液壓方向發(fā)展：第二章 電機(jī)電氣控制、啟動(dòng)方式和線路保護(hù)2.1電氣控制圖異步電動(dòng)機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用.但在起動(dòng)過(guò)程中起動(dòng)電流較大,所以容量大的電動(dòng)機(jī)必須采取一定的方式起動(dòng),星三角形換接起動(dòng)就是一種簡(jiǎn)單方便的降壓起動(dòng)方式采用星三角起動(dòng)方式時(shí)，電流特性很好，而轉(zhuǎn)矩特性較差，所以客觀存在只適用于無(wú)載或者輕載起動(dòng)的場(chǎng)

58、合。換句話說(shuō)，由于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，星三角起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)還是很顯著的，因?yàn)榛谶@個(gè)起動(dòng)原理的星三角起動(dòng)器，同任何別的減壓起動(dòng)器相比較，其結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，價(jià)格也最便宜。除此之外，星三角起動(dòng)方式還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)，可以讓電動(dòng)機(jī)在星形接法下運(yùn)行。此時(shí)，額定轉(zhuǎn)矩與負(fù)載可以匹配，這樣能使電動(dòng)機(jī)的效率有所提高，并因之節(jié)約了電力消耗。這一線路的設(shè)計(jì)思想仍是按時(shí)間原則控制起動(dòng)過(guò)程。所不同的是，凡是正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成三角形的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，均可采用這種線路。（推鋼機(jī)控制原理圖2）推鋼機(jī)控制原理圖(1、2)原理：在啟動(dòng)時(shí)將電動(dòng)機(jī)定子繞組接成星形，每相繞組承受的電壓為電源的相電壓（220v），減小了起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)

59、的影響。而在其起動(dòng)后期則按預(yù)先整定的時(shí)間換接成三角形接法，每相繞組承受的電壓為電源的線電壓（380v），電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行。推鋼機(jī)控制原理圖（3）推鋼機(jī)控制原理圖(3)原理：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，給液壓油加壓，使其有壓力油輸出，加熱器是給液壓油加熱的，轉(zhuǎn)換器把交流220伏轉(zhuǎn)換成直流24伏，為plc提供電源。推鋼機(jī)控制原理圖（4）推鋼機(jī)控制原理圖(5)說(shuō)明：帶時(shí)間繼電器星角啟動(dòng)該線路由三個(gè)接觸器、1個(gè)熱繼電器、1個(gè)時(shí)間繼電器和2個(gè)按鈕組成。時(shí)間繼電器kt做控制電動(dòng)機(jī)y形降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)間和完成y角自動(dòng)切換用推鋼機(jī)控制原理圖(6)推鋼機(jī)控制原理圖(7)點(diǎn)動(dòng)控制電路：點(diǎn)動(dòng)，即按下按鈕是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)工作，手松開(kāi)按鈕時(shí)電

60、動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。 油缸示意圖推鋼機(jī)控制原理圖(8)：1#缸中i1.1進(jìn)油時(shí)i1.0出油，液壓缸推出，而當(dāng)i1.0進(jìn)油時(shí)，i1.1出油，液壓缸縮回，i1.2是限位開(kāi)關(guān)。推鋼機(jī)工作流程示意圖2.2異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)線路鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)采用全壓直接起動(dòng)時(shí)，控制線路簡(jiǎn)單，維修工作量較少。但是，并不是所有異步電動(dòng)機(jī)在任何情況下都可以采用全壓起動(dòng)。這是因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)的全壓起動(dòng)電流一般可達(dá)額定電流的4-7倍。過(guò)大的起動(dòng)電流會(huì)降低電動(dòng)機(jī)壽命，致使變壓器二次電壓大幅度下降，減少電動(dòng)機(jī)本身的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，甚至使電動(dòng)機(jī)根本無(wú)法起動(dòng)，還要影響同一供電網(wǎng)路中其它設(shè)備的正常工作。如何判斷一臺(tái)電動(dòng)機(jī)能否全壓起動(dòng)呢?一般規(guī)定，電動(dòng)機(jī)容

61、量在10kw以下者，可直接起動(dòng)。10kw以上的異步電動(dòng)機(jī)是否允許直接起動(dòng)，要根據(jù)電動(dòng)機(jī)容量和電源變壓器容量的比值來(lái)確定。對(duì)于給定容量的電動(dòng)機(jī)，一般用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估計(jì)。iq/ie3/4+電源變壓器容量（kva）/4×電動(dòng)機(jī)容量（kva）式中 iq電動(dòng)機(jī)全電壓起動(dòng)電流（a）;ie電動(dòng)機(jī)額定電流（a）。若計(jì)算結(jié)果滿足上述經(jīng)驗(yàn)公式，一般可以全壓起動(dòng)，否則不予全壓起動(dòng),應(yīng)考慮采用降壓起動(dòng)。有時(shí)，為了限制和減少起動(dòng)轉(zhuǎn)矩對(duì)機(jī)械設(shè)備的沖擊作用，允許全壓起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，也多采用降壓起動(dòng)方式。鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)的方法有以下幾種：定子電路串電阻（或電抗）降壓起動(dòng)、自耦變壓器降壓起動(dòng)、y-降壓起動(dòng)、

62、-降壓起動(dòng)等.使用這些方法都是為了限制起動(dòng)電流,（一般降低電壓后的起動(dòng)電流為電動(dòng)機(jī)額定電流的2-3倍），減小供電干線的電壓降落，保障各個(gè)用戶的電氣設(shè)備正常運(yùn)行。2.2.1定子電路串電阻降壓?jiǎn)?dòng)  在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，在三相定子電路中串接電阻，使電動(dòng)機(jī)定子繞組電壓降低，啟動(dòng)結(jié)束后再將電阻切除，使電動(dòng)機(jī)在額定電壓下正常運(yùn)行。正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成y型的籠型異步電動(dòng)機(jī)，可采用這種方法啟動(dòng)。圖2.10是這種啟動(dòng)方式的電路圖。  工作原理：合上隔離開(kāi)關(guān)qs，按下按鈕sb2，km1線圈得電自保，其常開(kāi)主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)串電阻啟動(dòng)，kt線圈得電；當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速接近正常轉(zhuǎn)速時(shí)，到達(dá)kt的整定時(shí)間

63、，其常開(kāi)延時(shí)觸頭閉合，km2線圈得電自保，km2的常開(kāi)主觸頭km2閉合將r短接，電機(jī)全壓運(yùn)轉(zhuǎn)。 降壓?jiǎn)?dòng)用電阻一般采用zx1、zx2系列鑄鐵電阻，其阻值小、功率大，可允許通過(guò)較大的電流。兩圖不同之處在于：  a) 圖中km2得電，電機(jī)正常全壓運(yùn)轉(zhuǎn)，kt及km1線圈仍然有電，這是不必要的。  b) 圖的控制電路利用km2動(dòng)斷觸頭切斷了kt及km1線圈的電路，克服上述缺點(diǎn)。 電路工作原理如下： 首先合上電源開(kāi)關(guān) qs 。 2.2.2 y- 降壓起動(dòng)控制電路這種方式的原理是：起動(dòng)時(shí)把繞組接成

64、星形連接，起動(dòng)完畢后再自動(dòng)換接成三角形接法而正常運(yùn)行。凡是正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成三角形的籠型異步電動(dòng)機(jī)，均可采用這種降壓?jiǎn)?dòng)方法（該方法也僅適用于這種接法的電動(dòng)機(jī)）。  圖2.11a)是用兩個(gè)接觸器和一個(gè)時(shí)間繼電器自動(dòng)完成y轉(zhuǎn)換的起動(dòng)控制電路 。由圖可知，按下sb2后，接觸器km1得電并自鎖，同時(shí)kt、km3也得電，km1、km3主觸頭同時(shí)閉合，電機(jī)以星形接法起動(dòng)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近正常轉(zhuǎn)速時(shí)，到達(dá)通電延時(shí)型時(shí)間繼電器kt的整定時(shí)間，其延時(shí)動(dòng)斷觸頭斷開(kāi)，km3線圈斷電，延時(shí)動(dòng)合觸頭閉合，km2線圈得電，同時(shí)kt線圈也失電。這時(shí)，km1、km2主觸頭處于閉合狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)繞組轉(zhuǎn)換為

65、三角形連接，電機(jī)全壓運(yùn)行。圖中把km2、km3的動(dòng)斷觸頭串聯(lián)到對(duì)方線圈電路中，構(gòu)成“互鎖”電路，避免km2與km3同時(shí)閉合，引起電源短路。  在電機(jī)y起動(dòng)過(guò)程中，繞組的自動(dòng)切換由時(shí)間繼電器kt延時(shí)動(dòng)作來(lái)控制。這種控制方式稱為按時(shí)間原則控制，它在機(jī)床自動(dòng)控制中得到廣泛應(yīng)用。kt延時(shí)的長(zhǎng)短應(yīng)根據(jù)起動(dòng)過(guò)程所需時(shí)間來(lái)整定。   圖2.11b)是用一個(gè)復(fù)合按鈕、一個(gè)接觸器和一個(gè)時(shí)間繼電器完成y轉(zhuǎn)換的電路2.2.3自耦變壓器降壓起動(dòng)控制電路正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成y型的籠型異步電動(dòng)機(jī)，還可用自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，定子繞組加上自耦變壓器的二次電壓，一旦啟動(dòng)完

66、成就切除自耦變壓器，定子繞組加上額定電壓正常運(yùn)行。自耦變壓器二次繞組有多個(gè)抽頭，能輸出多種電源電壓，啟動(dòng)時(shí)能產(chǎn)生多種轉(zhuǎn)矩，一般比啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大得多。自耦變壓器雖然價(jià)格較貴，而且不允許頻繁啟動(dòng)，但仍是三相籠型異步電動(dòng)機(jī)常用的一種降壓?jiǎn)?dòng)裝置。 圖為一種三相籠型異步電動(dòng)機(jī)自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)控制電路。其工作過(guò)程是：合上隔離開(kāi)關(guān)qs，按下sb2，km1線圈得電，自耦變壓器作連接，同時(shí)km2得電自保，電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)，kt線圈得電自保；當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速接近正常工作轉(zhuǎn)速時(shí)，到達(dá)kt的整定時(shí)間，kt的常閉延時(shí)觸點(diǎn)先打開(kāi)，km1、km2先后失電，自耦變壓器被切除，kt的常開(kāi)延時(shí)觸點(diǎn)后閉合，在km1的常

67、閉輔助觸點(diǎn)復(fù)位的前提下，km3得電自保，電機(jī)全壓運(yùn)轉(zhuǎn)。  電路中km1、km3的常閉輔助觸點(diǎn)的作用是：防止km1、km2、km3同時(shí)得電使自耦變壓器的繞組電流過(guò)大，從而導(dǎo)致其損壞。2.3停車按sb1 輔助電路斷電 各接觸器釋放 電動(dòng)機(jī)斷電停車線路在km2與km3之間設(shè)有輔助觸點(diǎn)聯(lián)鎖，防止它們同時(shí)動(dòng)作造成短路;此外，線路轉(zhuǎn)入三角接運(yùn)行后，km3的常閉觸點(diǎn)分?jǐn)?，切除時(shí)間繼電器kt、接觸器km2,避免kt、km2線圈長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行而空耗電能，并延長(zhǎng)其壽命。三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)采用y降壓起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)在于：定子繞組星形接法時(shí)，起動(dòng)電壓為直接采用三角形接法時(shí)的1/3，起動(dòng)電流為三角形接法時(shí)的

68、1/3，因而起動(dòng)電流特性好，線路較簡(jiǎn)單，投資少。其缺點(diǎn)是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)下降為三角形接法的1/3，轉(zhuǎn)矩特性差。所以該線路適用于輕載或空載起動(dòng)的場(chǎng)合。另外應(yīng)注意，y聯(lián)接時(shí)要注意其旋轉(zhuǎn)方向的一致性。2.4線路保護(hù)環(huán)節(jié)2.4.1短路保護(hù)短路時(shí)通過(guò)熔斷器fu的熔體熔斷切開(kāi)主電路。2.4.2過(guò)載保護(hù)通過(guò)熱繼電器fr實(shí)現(xiàn)。由于熱繼電器的熱慣性比較大，即使熱元件上流過(guò)幾倍額定電流的電流，熱繼電器也不會(huì)立即動(dòng)作。因此在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間不太長(zhǎng)的情況下，熱繼電器經(jīng)得起電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的沖擊而不會(huì)動(dòng)作。只有在電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載下fr才動(dòng)作，斷開(kāi)控制電路，接觸器km失電，切斷電動(dòng)機(jī)主電路，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。2.4.3欠

69、壓和失壓保護(hù)當(dāng)電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行時(shí)，如果電源電壓由于某種原因消失，那么在電源電壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)就將自行起動(dòng)，這就可能造成生產(chǎn)設(shè)備的損壞，甚至造成人身事故。對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，同時(shí)有許多電動(dòng)機(jī)及其他用電設(shè)備自行起動(dòng)也會(huì)引起不允許的過(guò)電流及瞬間網(wǎng)絡(luò)電壓下降。為了防止電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)自行起動(dòng)的保護(hù)叫失壓保護(hù)或零壓保護(hù)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電源電壓過(guò)分地降低將引起一些電器釋放，造成控制線路不正常工作，可能產(chǎn)生事故;電源電壓過(guò)分地降低也會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降甚至停轉(zhuǎn)。因此需要在電源電壓降到一定允許值以下時(shí)將電源切斷，這就是欠電壓保護(hù)。欠壓和失壓保護(hù)是通過(guò)接觸器km的自鎖觸點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行中，由于某種原因使

70、電網(wǎng)電壓消失或降低，當(dāng)電壓低于接觸器線圈的釋放電壓時(shí)，接觸器釋放，自鎖觸點(diǎn)斷開(kāi)，同時(shí)主觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷電動(dòng)機(jī)電源，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。如果電源電壓恢復(fù)正常，由于自鎖解除，電動(dòng)機(jī)不會(huì)自行起動(dòng)，避免了意外事故發(fā)生。只有操作人員再次按下sb2后，電動(dòng)機(jī)才能起動(dòng)?？刂凭€路具備了欠壓和失壓的保護(hù)能力以后，有如下三個(gè)方面優(yōu)點(diǎn)：防止電壓嚴(yán)重下降時(shí)電動(dòng)機(jī)在重負(fù)載情況下的低壓運(yùn)行;避免電動(dòng)機(jī)同時(shí)起動(dòng)而造成電壓的嚴(yán)重下降;防止電源電壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)突然起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，造成設(shè)備和人身事故。第三章液壓系統(tǒng)3.1什么是液壓系統(tǒng)一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件（附件）和液壓油。 動(dòng)力元件的作用是

71、將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。 執(zhí)行元件(如液壓缸和液壓馬達(dá))的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 控制元件(即各種液壓閥)在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開(kāi)關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。 輔

72、助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、快換接頭、高壓球閥、膠管總成、測(cè)壓接頭、壓力表、油位油溫計(jì)等。 液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。3.2液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 液壓系統(tǒng)由信號(hào)控制和液壓動(dòng)力兩部分組成，信號(hào)控制部分用于驅(qū)動(dòng)液壓動(dòng)力部分中的控制閥動(dòng)作。 液壓動(dòng)力部分采用回路圖方式表示，以表明不同功能元件之間的相互關(guān)系。液壓源含有液壓泵、電動(dòng)機(jī)和液壓輔助元件；液壓控制部分含有各種控制閥，其用于控制工作油液的流量、壓力和方向；執(zhí)行部分含有液壓缸或液壓馬達(dá)，其可按實(shí)際要求來(lái)選擇。3.3液壓系統(tǒng)對(duì)液壓油的基本要求液壓系統(tǒng)對(duì)液壓油的基本要求 1.合適的粘

73、度,良好的粘溫特性.一般的液壓油的粘度通常在15到68mm2/s之間. 2.質(zhì)地純凈,雜質(zhì)少,有良好 的潤(rùn)滑性能. 3.對(duì)金屬和密封件有良好的相容性,抗泡沫,抗乳化,防腐性,防銹性好. 4.對(duì)熱,氧化,水解和剪切有良好的穩(wěn)定性. 5.體積膨脹系數(shù)小,比熱容大. 6.液壓油流動(dòng)點(diǎn)和凝固點(diǎn)低,閃點(diǎn)和燃點(diǎn)高. 7.對(duì)人體無(wú)傷害,成本低.3.4液壓系統(tǒng)的保養(yǎng) 一個(gè)液壓系統(tǒng)的好壞不僅取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性和系統(tǒng)元件性能的的優(yōu)劣，還因系統(tǒng)的污染防護(hù)和處理，系統(tǒng)的污染直接影響液壓系統(tǒng)工作的可靠性和元件的使用壽命，據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)外的的液壓系統(tǒng)故障大約有70%是由于污染引起的。 油液污染對(duì)系統(tǒng)的危害主要如下： 1

74、元件的污染磨損油液中各種污染物引起元件各種形式的磨損，固體顆粒進(jìn)入運(yùn)動(dòng)副間隙中，對(duì)零件表面產(chǎn)生切削磨損或是疲勞磨損。高速液流中的固體顆粒對(duì)元件的表面沖擊引起沖蝕磨損。油液中的水和油液氧化變質(zhì)的生成物對(duì)元件產(chǎn)生腐蝕作用。此外，系統(tǒng)的油液中的空氣引起氣蝕，導(dǎo)致元件表面剝蝕和破壞。 2元件堵塞與卡緊故障固體顆粒堵塞液壓閥的間隙和孔口，引起閥芯阻塞和卡緊，影響工作性能，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重的事故。 3加速油液性能的劣化油液中的水和空氣以其熱能是油液氧化的主要條件，而油液中的金屬微粒對(duì)油液的氧化起重要催化作用，此外，油液中的水和懸浮氣泡顯著降低了運(yùn)動(dòng)副間油膜的強(qiáng)度，使?jié)櫥阅芙档?。第四?plc及現(xiàn)場(chǎng)總線4.1

75、 plc的基本概念 可編程控制器(programmable controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。4.2 plc的定義 “可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！?.3 plc的分類4.3.1、小型plc 小型plc的i/o點(diǎn)數(shù)一般在128點(diǎn)以下，其特點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，

76、整個(gè)硬件融為一體4.3.2、 中型plc 中型plc采用模塊化結(jié)構(gòu)，其i/o點(diǎn)數(shù)一般在2561024點(diǎn)之間。4.3.3、大型plc 一般i/o點(diǎn)數(shù)在1024點(diǎn)以上的稱為大型plc。大型plc的軟、硬件功能極強(qiáng)。具有極強(qiáng)的自診斷、通訊、通訊模塊功能。 4.4 plc硬件組成4.4.1電源 plc的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此plc的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將plc直接連接到交流電網(wǎng)上去 4.4.2中央處理單元(cpu) 中央處理單元(cpu)是plc的控制

77、中樞。它按照plc系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、i/o以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)plc投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入i/o映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入i/o映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將i/o映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。 為了進(jìn)一步提高plc的可靠性，近年來(lái)對(duì)大型plc還采用雙cpu構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三cpu的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)cpu出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 4.4.3存儲(chǔ)器 存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。 存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。 4.4.4輸入輸出接口電路 1、現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是plc與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道。 2、現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用plc通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。 4.4.5功能模塊 如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊 4.4.6通信模塊4.5 plc的基本工作原理4.5.1 plc采用“順序