盾尾油脂泵系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

現(xiàn)油脂從盾尾油脂泵系統(tǒng)到盾構(gòu)機挖掘機的傳遞，保障工作中氣隙的密封和泥漿的隔變頻控制技術(shù)對檢測元件(流量計)、變頻器、油泵電動機及PLC構(gòu)成閉環(huán)控制回路，運轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)??NP-8NP-3NP-7開關(guān)注油泵E油脂筒?進(jìn)油閥NP-5?A表1-1系統(tǒng)模擬圖參量序號內(nèi)容大小油泵運轉(zhuǎn)送料機起動停止注壓盾尾油脂注壓裝置油泵起動油泵停止油溫高1.2盾尾油脂的工作原理量油脂輸送，保證對系統(tǒng)的實時控制。由檢測元件(流量計)、變頻器、油泵電之間如圖1-2盾構(gòu)挖掘機系統(tǒng)圖。d槍圖1-2盾構(gòu)挖掘機系統(tǒng)圖1.3盾尾油脂泵的供電方式盾尾油脂泵系統(tǒng)采用高壓供電方式如圖1-3所示，變總壓總配盾尾V變壓中柜器泵圖1-3盾尾油脂泵供電方式2盾尾油脂泵主電路的設(shè)計一個完整的機械系統(tǒng)除了可靠的機械機構(gòu)，控制系統(tǒng)也至關(guān)重要要。PLC控制系統(tǒng)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。本文盾尾油脂泵主電路如圖2-1所示。Qb3362322圖2-1盾尾油脂泵主電路2.1電氣控制線路設(shè)計主電路中共有兩臺三相異步電動機M1和M2,分別提供1.5KW和7.1)電機M1功率為1KW采用直接起停方式實現(xiàn)單方向運行。直接啟停不僅控制系統(tǒng)簡單，也便于維護(hù)。在油泵電機M2串接一臺FR52.1.2控制電路設(shè)計2)送料電動機和油泵電動機的起停控制是由中間繼電器1K、2K控制1KM、2.1.3盾尾加密封油控制電路設(shè)計要求閥開→注油泵縮(回到原位)如圖2-2。進(jìn)油閥開出油閥開圖2-2接近開關(guān)工作流程2.1.4盾尾油脂的報警控制系統(tǒng)最終影響系統(tǒng)油脂的流動，本文中對系統(tǒng)中將傳感器設(shè)定60℃,當(dāng)檢測到油脂2.2液壓系統(tǒng)的電氣控制經(jīng)過調(diào)速閥控制液體流量對液壓泵進(jìn)行控制，實現(xiàn)直線運動，并控制運動速度。2.2.1控制部件：電氣控制一般采用行程原則、時間原則及壓力控制方式，通過控制液壓系統(tǒng)來實現(xiàn)的，滑臺的工作速度是通過調(diào)節(jié)節(jié)流調(diào)速閥進(jìn)行無極調(diào)速。電磁閥(YV):二位二通液壓電磁換向閥；YA:電磁線圈(直流)溢流閥(壓2.2.2動力部件：7.5KW液壓泵及電動機2.2.3執(zhí)行部件：液壓缸(活塞),液壓馬達(dá)2.2.4輔助裝置：油箱，油管，過濾器山5網(wǎng)5禹E圖2-3液壓滑動臺2.3盾尾油脂泵中電氣組成部分根據(jù)機械設(shè)計的要求兩臺電動機的最大轉(zhuǎn)矩為2.7Nm,額定功率分別為YH905-2(送料機1.5KW)和YH132S2-2(油泵電動機7.5KW),YH系列電機技術(shù)數(shù)據(jù)和性能如表3-1。低壓電器主要有漏電斷路器、斷路器、整流變壓器、交流接觸器、熱繼電器、直流繼電器、防水按鈕組成，選型決定著控制系統(tǒng)的可靠性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性。除了低壓電器之外，在本系統(tǒng)中還運用了傳感器型元件，主要有接近開關(guān)、溫度傳感器。表3-1YH系列電機技術(shù)數(shù)據(jù)和性能型號額定功率(KW)轉(zhuǎn)速額定電效率最大轉(zhuǎn)2.4本章小結(jié)/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程，控制主電路中共有兩臺電動機(電動機的功率由機械設(shè)計給定),及液壓模塊。盾尾油脂隨著溫度的變化油脂運動粘度過調(diào)速閥控制液體流量對液壓泵進(jìn)行控制，實現(xiàn)直線運動，并控制運動速度。制箱體的電氣元件布局如圖4-1所示。下下導(dǎo)變頻器次圖3-1控制箱體的電氣元件布局3.2控制箱體設(shè)計技術(shù)要求(1)箱體尺寸：長*高*深=700*450*220。(2)箱體顏色：白色。(4)門上掛鏈條，使門向下只能升到水平位置。3.3本章小結(jié)4變頻調(diào)速控制設(shè)計4.1變頻調(diào)速控制的原理廠PID油泵電動機圖4-1油泵電機閉環(huán)調(diào)速控制4.2調(diào)節(jié)器的選擇使用的調(diào)節(jié)器是一種線性調(diào)節(jié)器，此調(diào)節(jié)器是將實際輸出值y與設(shè)定值w進(jìn)行比較，我們得到控制偏差e=w-y,將控制偏差進(jìn)行PID處理構(gòu)成控制量，十后/s十kas十y圖4-2模擬PID控制的數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換外部擴展模塊。這兩個模塊都是12位分辨率的，F(xiàn)X2N-2DA具有兩通道的電流輸出(DC4～20mA),FX2N-2AD具有兩通道的電流輸入(DC4～20mA),數(shù)/模、模/數(shù)轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖4-3所示。經(jīng)過初始化后，測量電流值輸入到PLC內(nèi)部相對應(yīng)的通道(數(shù)據(jù)存儲區(qū))中。PLC接收到測量值后，可以根據(jù)通道(數(shù)據(jù)存儲區(qū))中不同的值實現(xiàn)不同的動作?？赏ㄟ^以下計算，得出壓力與相對應(yīng)的數(shù)值的關(guān)系。流量傳感器的電流輸出范圍是4～20mA,對應(yīng)的測量壓力范圍是0～100kpa,對應(yīng)的數(shù)字量輸出是0～4000。采樣后輸入通道內(nèi)和參考值的數(shù)字量的關(guān)系如下：是最小量程，4096是A/D模塊的分辨率。輸出的速與輸出通道內(nèi)的數(shù)字量兩者間的關(guān)系如下：模擬值：0-20mAA/D4.4變頻器的選擇及使用1:120(0.5～60Hz),實現(xiàn)在線自動實時調(diào)整功能。表4-1FR540變頻器技術(shù)參數(shù)表型號5527555適用電機容量(Kw)0000000出出輸額定容量(KVA)0000000額定電流(A)00000000000過載能力150.0%60.0s,200.0%0.50s(反時限特性)電壓3相，380VAC至480VAC50Hz/60Hz再生制動轉(zhuǎn)矩最大值/時間100.0%轉(zhuǎn)矩5.0秒20.0%轉(zhuǎn)矩允許使用率連續(xù)電源額定輸入交流電壓頻率3相，380VAV至480VAV50Hz/60Hz交流電壓允許波動范圍323至528VAV50Hz/60Hz頻率允許波動范圍電源容量(KVA)000000000保護(hù)結(jié)構(gòu)封閉型(IP20)開放型(IP00)冷卻方式自冷強制風(fēng)冷大約重量(kg)004.4.2FR540變頻器的連接如圖4-4所示，是FR450的電氣連接圖，R、S接線端是變頻器的工作電源 (220VAC),來自于變壓器TC。三相電源經(jīng)R、S、T分別提供給油泵電動機的U、V、W。在變頻器應(yīng)用中不涉及報警輸出及和上位機的通訊，因此這些端子都不需要連接。在頻率設(shè)定信號端子中的5和4端子和PLC的FX2N-2DA輸出端相連接。控制信號輸入端子中STF(正傳起動)和PLC的控制線相連，由于在此系統(tǒng)中不2電部晶體管公共端子憑律制系褲憑律制系褲樓率沒定信號擬)注1L的道扣L的道扣R5(公其榴》5(公其榴》uM輸出圖4-4FR540變頻器連接圖偏差量的出現(xiàn)變化的瞬間，不斷對偏差量作出實時反應(yīng)(即P調(diào)節(jié)作用),可以別是PLC的數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換外部擴展模塊。盾尾油脂泵系統(tǒng)中所采用的是5盾尾油脂泵的PLC控制設(shè)計盾尾油脂泵系統(tǒng)的電氣控制信號有注油泵的主令開關(guān)發(fā)出、送料機及油泵，1LS-6LS六個接近開關(guān)給出的外部輸入信號。控制系統(tǒng)中的流量計和溫度傳感器輸入至PLC的外部擴展模擬量模塊輸入，PLC通過輸入接口接受這些外部現(xiàn)場信構(gòu)圖如圖5-1所示。CPU板現(xiàn)場信號輸入信號執(zhí)行元件驅(qū)動圖5-1PLC基本架構(gòu)5.2可編程控制器的選型及特點此款PLC具有40個I/0輸入輸出點數(shù)。FX2NCPU可擴展多達(dá)128個I/0點，具有數(shù)據(jù)連接功能選項和能增加特殊模塊或擴展通信制、特殊模塊等方面非常完美。0.55至0.7us/基本指令的處理時間，存儲器容可安裝小型的顯示器在PLC上，作為簡單的顯示功能。5.3.1功能與操作如圖5-3所示，是進(jìn)行PID控制的PID運算程序。X000達(dá)到條件后，該參數(shù)表占用二十五個數(shù)據(jù)寄存器，程序中占用D100—D124。[D]中存放PID運算后的結(jié)果(MV)。5.3.2PID參數(shù)表PID參數(shù)表占用[S3]指定的D100-D124的二十五個數(shù)據(jù)寄存器。參數(shù)表中包括三部分，一部分是必須由用戶在PID運算前寫入的設(shè)定參數(shù)，一部分是存放運算結(jié)果的，還有一部分作內(nèi)部運算用。此外，建議采用斷電保持型數(shù)據(jù)寄存器，這樣PLC就可以在掉電后仍能保存5.4.1盾尾油脂泵系統(tǒng)的主程序設(shè)計PLC主程序主要實現(xiàn)送料機的起停和油脂泵以及對PID指令初始化。主程序的設(shè)計具有保護(hù)功能，一旦檢測到油溫超過設(shè)定值PLC程序就立刻切斷電路從而5.4.2盾尾油脂泵系統(tǒng)液壓閥程序設(shè)計盾尾加密封油后，系統(tǒng)將進(jìn)入液壓閥程序，其啟動條件如下：注油泵處于縮狀態(tài)(6LS+),出油閥處于關(guān)狀態(tài)(3LS+),進(jìn)油閥處于開狀態(tài)(2LS+),送料機已處于運行狀態(tài)。三個液壓閥的工作時序如下：關(guān)閉進(jìn)油閥→打開出油閥→伸出注油泵→關(guān)閉出油閥→打開進(jìn)油閥→縮進(jìn)注油泵(回原位)如圖5-4與5-5所示。加密封油PID運算圖5-4主程序流程NN出油閥關(guān)NYY圖5-5液壓閥時許表5-1盾尾油脂泵的輸入輸出地址分配輸出備注輸入備注油泵電機油泵開啟送料機油泵關(guān)閉進(jìn)油閥開送料機開啟進(jìn)油閥關(guān)送料機/加密封油關(guān)閉出油閥開加密封油開啟出油閥關(guān)溫度傳感器T注油閥開接近開關(guān)1LS注油閥關(guān)接近開關(guān)2LS送料機信號燈接近開關(guān)3LS油泵信號燈接近開關(guān)4LS油溫報警信號燈接近開關(guān)5LS接近開關(guān)6LS油泵開啟油泵關(guān)閉送料機開啟送料機/加密封油關(guān)閉加密封油開啟油泵電機送料機進(jìn)油閥開進(jìn)油閥關(guān)出油閥關(guān)注油閥開注油閥關(guān)送料機信號燈油泵信號燈油溫報警信號燈TFX2N圖5-6盾尾油脂系統(tǒng)的輸入/輸590年翻王回