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熱處理生產(chǎn)線清洗機(jī)控制系統(tǒng)的研發(fā)
摘 要:本設(shè)計(jì)采用“繼電器—接觸器控制系統(tǒng)”。該系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)換開關(guān)、繼電器、接觸器、限位開關(guān)等組成。這種控制由操作者通過主令電器(例如轉(zhuǎn)換開關(guān))接通或斷開繼電器、接觸器電路,使它們的觸點(diǎn)閉合或分?jǐn)?以此來控制管狀加熱器和電磁閥的通斷的。采用這種控制系統(tǒng)主要因?yàn)槠渚哂薪Y(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便、抗干擾強(qiáng)、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。采用該系統(tǒng)可以很好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求及目的。
關(guān)鍵詞:電機(jī)與電氣 控制技術(shù) 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)
1 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的目的及要求
熱處理生產(chǎn)線清洗機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制,從而減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,改善了工人的勞動(dòng)條件,大大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。更為重要的是:產(chǎn)品質(zhì)量較之以前有了很大的提高。
該設(shè)計(jì)系統(tǒng)要求在清洗液溫度大于80℃以上時(shí),管狀加熱器能夠自動(dòng)斷開。溫度低于80℃時(shí)管狀加熱器能自動(dòng)導(dǎo)通。當(dāng)清洗液的液面低于下限位開關(guān)時(shí),系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)導(dǎo)通電磁閥,以此保證液位的高度。當(dāng)清洗液的液面高于上限位開關(guān)時(shí),系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)關(guān)斷電磁閥。同時(shí),系統(tǒng)要求能夠安全、穩(wěn)定的循環(huán)工作。
2 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作過程
根據(jù)我國當(dāng)前情況,繼電器—接觸器電氣控制系統(tǒng)仍然是機(jī)電設(shè)備最常用的電氣控制形式之一,在社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)中仍占主導(dǎo)地位。因此,本設(shè)計(jì)采用“繼電器—接觸器電氣控制系統(tǒng)”。
本系統(tǒng)主要由3組管狀加熱器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、接觸器、繼電器、限位開關(guān)、儀表、電磁閥、按鈕等電器元件組成。管狀加熱器是系統(tǒng)加熱元件,電磁閥是系統(tǒng)補(bǔ)液的元件。接觸器、繼電器、限位開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕、儀表等元件組成了系統(tǒng)的控制部分。
本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)清洗液溫度控制在80℃,另外由于清洗液不斷損失需向水槽中補(bǔ)液,且需要控制它的上下限。因此,系統(tǒng)工作過程分為溫度控制和自動(dòng)補(bǔ)液兩個(gè)過程。
溫度控制:該過程利用溫度儀表、中間繼電器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、接觸器、按鈕、熔斷器控制9個(gè)3kW的管狀加熱器。系統(tǒng)設(shè)定溫度為80℃。當(dāng)清洗液溫度低于80℃時(shí),溫度儀表中的常開開關(guān)閉合,中間繼電器KA1的電,其常開觸點(diǎn)閉合,接觸器KM1得電,從而使其常開觸點(diǎn)閉合,管狀加熱器得電加熱。若清洗液的溫度高于80℃時(shí),則儀表中的常開開關(guān)斷開,KA1失電,KM1失電,管狀加熱器失電,停止加熱。
自動(dòng)補(bǔ)液:系統(tǒng)由上限位開關(guān)、中間繼電器、下限位開關(guān)、浮球和鐵桿、電磁閥等組成。
2.1 系統(tǒng)的工作原理如下
按下電源轉(zhuǎn)換開關(guān)QS,給系統(tǒng)提供電源,如果轉(zhuǎn)換開關(guān)QS1調(diào)到自動(dòng)檔,此時(shí)溫控儀表開始接受清洗液溫度信息并進(jìn)行轉(zhuǎn)換,當(dāng)清洗液溫度高于系統(tǒng)設(shè)定的溫度80℃時(shí),其內(nèi)部的常開開關(guān)保持?jǐn)嚅_狀態(tài),中間繼電器KA1不得電,其常開觸頭保持?jǐn)嚅_,接觸器KM1線圈不得電,其常開觸頭不閉合,所以管狀加熱器無法進(jìn)行加熱,若清洗液溫度地于系統(tǒng)設(shè)定的溫度80℃,則溫控儀表的常開開關(guān)閉合中間繼電器KA1線圈得電,從而使其常開觸頭得電,接觸器KM1線圈得電,其常開觸頭相繼閉合,管狀加熱器開始對(duì)清洗液進(jìn)行加熱,如果將轉(zhuǎn)換開關(guān)QS1調(diào)到手動(dòng)檔,直接控制加熱,若要求系統(tǒng)停止加熱,則可將轉(zhuǎn)換開關(guān)調(diào)到停止檔,此時(shí)無論清洗液溫度為多少,管狀加熱器都不能進(jìn)行加熱。
由于加工零件清洗之后會(huì)帶走一部分清洗液,并且由于加熱會(huì)有一些蒸發(fā),水漕內(nèi)的清洗液會(huì)不斷消耗,如果由于清洗液太少,會(huì)導(dǎo)致管狀加熱器暴露于空氣當(dāng)中,此時(shí)如果在給清洗液進(jìn)行加熱,會(huì)導(dǎo)致管狀加熱器損壞。所以要及時(shí)給水漕中加清洗液,系統(tǒng)在水漕中設(shè)置了上限位開關(guān)和下限位開關(guān),并且有一個(gè)帶鐵桿的浮球在這兩點(diǎn)之間上下移動(dòng)。下限位開關(guān)SQ1為常開開關(guān),上限位開關(guān)SQ2為常閉開關(guān),如果水漕中的液位高于上限位開關(guān)SQ2,則上限位開關(guān)斷開,中間繼電器KA2線圈失電,其常開觸頭斷開,主電路失電,電磁閥斷開停止向水漕中加液,如果水漕中的液位低于限位SQ1,則下限位開關(guān)SQ1閉合。中繼電器KA2線圈得電,其常開輔助觸頭閉合,電路得電,電磁閥導(dǎo)通,從而可以進(jìn)行加液。
由于下限位開關(guān)在加液后會(huì)因液位上升而隨之?dāng)嚅_,從而不能進(jìn)行正常加液,所以系統(tǒng)對(duì)加液過程進(jìn)行自鎖,從而可以保持電磁閥的正常工作。就是在電磁閥一側(cè)并接一個(gè)中間繼電器KA3,其常開觸頭可使中間繼電器KA2實(shí)現(xiàn)自鎖。從而可使電磁閥能夠繼續(xù)導(dǎo)通為清洗機(jī)加液。
3 系統(tǒng)電器元件的選擇
系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能否滿足要求,能否安全、穩(wěn)定的運(yùn)行,電器元件的選擇至關(guān)重要。在進(jìn)行系統(tǒng)安裝時(shí),應(yīng)按照系統(tǒng)電器元件明細(xì)表配置電器元件。所有的電器元件必須質(zhì)量可靠,型號(hào)規(guī)格與設(shè)計(jì)要求相符
3.1 溫度儀表的選擇
在工業(yè)控制中,將開關(guān)型的熱敏電阻埋設(shè)在被測物中,并與繼電器串聯(lián),給電路加上恒定電壓,當(dāng)周圍介質(zhì)溫度升到一定數(shù)值時(shí),電路中的電流可以由十分之幾毫安突變?yōu)閹资涟?引起繼電器動(dòng)作,從而實(shí)現(xiàn)溫度控制或過熱保護(hù)等。本設(shè)計(jì)根據(jù)需要采用熱電偶傳感器代替熱電阻傳感器與溫度儀表結(jié)合,并串聯(lián)中間繼電器對(duì)電路進(jìn)行控制。
3.2 限位開關(guān)的選擇
限位開關(guān)又稱行程開關(guān),是實(shí)現(xiàn)形成控制的小電流主動(dòng)電器。它主要用于生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方向、行程的控制和位置保護(hù)。其作用原理與按鈕類似,動(dòng)作時(shí)碰撞行程開關(guān)的頂桿。限位開關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動(dòng)式、滾輪式和微動(dòng)式三種,按運(yùn)動(dòng)方式分為直動(dòng)式和轉(zhuǎn)動(dòng)式,按觸點(diǎn)性質(zhì)分為有觸點(diǎn)式和無觸點(diǎn)式。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,本設(shè)計(jì)系統(tǒng)選用型號(hào)為JLX1-11K系列限位開關(guān)。
3.2 熱電偶傳感器的選擇
由于傳感器技術(shù)的研制和發(fā)展非常迅速,各種各樣的傳感器應(yīng)運(yùn)而生,對(duì)選用傳感器帶來很大的靈活性。眾所周知,對(duì)于同種被測物理量,可以用各種不同的傳感器測量,為了選擇適合測定目的的傳感器,有必要掌握傳感器的正確選擇,雖然傳感器選擇時(shí)應(yīng)考慮的事項(xiàng)很多,但主要應(yīng)根據(jù)傳感器實(shí)現(xiàn)使用目的、指標(biāo)、環(huán)境條件和成本等限制條件,優(yōu)先考慮幾個(gè)重要的條件。
4 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)分析
本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便、抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定,這是其主要的優(yōu)點(diǎn),但也存在著許多不足。由于采用的是“繼電器—接觸器電氣控制系統(tǒng)”,系統(tǒng)的接線形式固定,只能按固定的程序進(jìn)行控制,因此改變程序不方便,通用性和靈活性差;而且采用有觸頭的開關(guān)動(dòng)作,存在著工作頻率低、觸頭易損壞、使用壽命短、噪聲大等缺點(diǎn)。
同時(shí),本設(shè)計(jì)也存在其他一些方面的不足。如在設(shè)計(jì)過程中遇到一個(gè)難題:熱處理生產(chǎn)線清洗機(jī)會(huì)源源不斷地產(chǎn)生污水,這是一個(gè)非常棘手的問題,污水如果不進(jìn)行處理而直接排放到外界,勢必造成環(huán)境污染,給社會(huì)造成極大危害,如果進(jìn)行污水處理,勢必增加企業(yè)生產(chǎn)成本,也不利于企業(yè)長期發(fā)展,如果能夠?qū)Ξa(chǎn)生的污水進(jìn)行回收在利用,那么不僅不會(huì)造成環(huán)境問題,而且能夠節(jié)約寶貴的水資源,并降低企業(yè)生產(chǎn)成本,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,這對(duì)于當(dāng)今世界各國所倡導(dǎo)的環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展無疑有著重大意義
參考文獻(xiàn)：
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