电气控制系统设计论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇电气控制系统设计论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

关键词：航空发动机；低涡轴；清洗

中图分类号：V267 文献标识码：A

现代的航空发动机是一个典型的复杂工程技术系统，包含了众多的相关子系统，其工作过程是极其复杂的气动热力传动的过程。在众多的部件中，发动机低涡轴是航空发动机传动系统中的关键部件之一。发动机低涡轴在工作时，其表面会吸附很多杂质，影响其工作性能。在发动机修理过程中，需要对低涡轴进行超声清洗，除去其表面附着的杂质。如果这些杂质不能被彻底的清除，那么航空发动机的安全性能得不到保证。所以，对航空发动机低涡轴进行超声清洗是发动机大修过程中至关重要的一个环节。

低涡轴超声清洗机就是专门由于清洗低涡轴的设备，本文详细介绍了发动机低涡轴超声清洗机控制系统的设计过程及功能。

1 低涡轴超声清洗机总体设计

基于低涡轴超声清洗的工艺要求及超声清洗机机械设计对电气控制系统的要求，低涡轴超声清洗机电气控制系统应具备以下功能：

（1）电气系统应具有漏电保护功能。

（2）清洗机具有对清洗槽及储液槽中清洗液测温、加热及自动控温的功能。

（3）清洗机具有清洗槽中清洗液低位控制功能。

（4）清洗机能够自动设定及控制超声清洗时间。

2 清洗液测温及控温系统设计

2.1 清洗机测温功能设计

工艺要求在进行低涡轴超声清洗时，超声清洗试机清洗槽内的清洗液要一直保持在特定的温度区间内，因此设备要对清洗槽内的清洗液进行温度测量。而且由于储液槽内的清洗液根据需要会向清洗槽内补液，为防止在工作中达不到温度要求的清洗液被补进清洗槽中，影响清洗效果，所以对储液槽内的清洗液进行温度测量也是十分必要的。

铂电阻作为一种精密的温度检测元件被广泛应用于智能仪表和自动控制系统。铂电阻温度传感器是利用其电阻和温度成一定函数关系而制成的温度传感器，由于其测量准确度高、测量范围大、稳定性和复现性好等特点，被广泛用于中温（-200℃～650℃）范围的温度测量中。本试验器采用铂电阻测温方式来测量清洗槽及储液槽内清洗液的温度。

2.2 清洗机控温功能设计

由于低涡轴清洗时需要清洗液温度保持在一定范围内，而在工作过程中，清洗液的温度必然会降低，所以设备需要一套能够自动加热控温的系统。本设备采用温控表来实现温度的显示及自动控制。

现就清洗槽为例，对清洗液的加温，控温过程进行说明。工作前，将温度表的温度上下限设定好。工作时，由于清洗液的温度低于温控表的温度下限，所以温度下限报警触点闭合，加热管开始工作，清洗槽开始加温；当清洗液的温度超过温控表设定的温度下限，温度下限报警触点断开，加热管继续工作，清洗液的温度继续升高；当清洗液的温度超过温控表设定的温度上限，温度上限报警触点断开，加热管停止工作，随着超声清洗工作的进行，清洗液的温度将会降低；当清洗液的温度低于温控表设定的温度下限，温度下限报警触点再次闭合，加热管开始工作，清洗液温度升高，直到清洗液的温度超过温控表设定的温度上限，加热管停止工作。以此往复，清洗槽内的清洗液的温度将一直保持在设定的工作温度范围内。

3 超声控制系统设计

由于低涡轴为空心轴，为了能够使清洗的效果更好，所以超声系统振源分为两部分：超声振板――主要功能是使清洗槽内清洗液超声振动，清洗轴的外表面；超声振动棒――主要功能是使低涡轴内部的清洗液超声振动，清洗轴的内表面。

低涡轴的清洗工艺还要求超声清洗的时间，所以在本设备超声控制系统中采用定时器来设定超声振板及振动棒的工作时间，并且在到达工作时间后，设备自动停止超声振板及振动棒工作，达到精确控制的目的。

4 其它系统设计

4.1 漏电保护系统设计

用于清洗低涡轴的清洗液是导电的液体，加热管、超声振板及振动棒出现漏电现象，那么直接威胁着操作者的生命安全，所以设备在设计中增加漏电保护的功能。设备带有漏电保护功能的空气断路器，加热管、超声振板及振动棒出现漏电现象，漏电保护器将动作，切断该用电器主回路电源，使设备处于安全状态中，保护操作者的人身安全。

4.2 清洗液液位保护系统设计

清洗机工作时，可能出现两种清洗槽“干烧”现象。第一，工作前忘记向清洗槽中添加清洗液时就开始加热，由于清洗槽内没有清洗液造成“干烧”现象；第二，超声清洗工作时间过长，清洗液挥发严重，操作者没有及时发现造成“干烧”现象。这两种情况都会对设备造成严重的损坏，甚至发生火灾等安全事故。为避免这种情况的发生，在清洗槽中增加了液位传感器。当清洗槽中的清洗液超过液位传感器设定的下限值时，液位传感器的常开触点闭合，将这个触点串联在控制回路中，只有这个触电闭合的情况下才可以进行加热的工作。

结语

低涡轴是航空发动机的重要部件，其在发动机修理过程中超声清洗的结果，直接影响着发动机的性能及安全。所以低涡轴超声清洗机是修理航空发动机必不可缺的试验设备。通过对低涡轴的技术资料及工艺文件要求的消化理解，确定设计电气控制系统所需的技术参数，完成试验器的电气控制系统设计。设备具有自动控温、超声计时控制、清洗液液位低位控制、漏电保护等功能。超声清洗机的电气性能完全可以满足低涡轴的超声清洗工艺要求，而且系统还具有性能稳定、操作简单、维护方便、安全性高等特点。

参考文献

[1]杨帆.某型航空发动机滑油系统试验台计算机控制系统设计与实现[D].西安：西北工业大学硕士学位论文，2009.

[2]李博.航空发动机燃滑油散热器热动力性能研究[D].沈阳：东北大学硕士学位论文，2008.

篇(2)

随着科学技术的快速发展，电力行业也有了翻天覆地的变化，作为电力行业的重要技术，电力传动技术也日益成熟和发展了起来，近几年，电力传动系统已经用崭新的面貌呈现在大众眼前，也取得了很好的效果，如今在各式各样的工业场所中都可以看见电力传动系统的身影，本文就从电力传动系统的控制这一问题入手，重点分析一下在电力传动系统中应用控制的意义和具体的应用措施，同时介绍一下控制系统的特点和相关原理。

关键词：电力传动系统, 控制 , 应用措施 , 应用意义

中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：

引言：

随着控制手段的日益更新和控制技术的不断发展，智能控制技术已经逐渐在控制行业中占据主导地位，相应的大量的智能控制软件也逐渐取代了常规的控制软件，像在生活中经常提到的神经网络，模糊控制等都属于智能控制的范畴。由于智能控制的控制效果很好，很适合应用在电力传动系统中，因此有必要研究适合电力系统的更简便，性能更优异的智能控制系统。同时，要想将智能控制这一理念成功的应用在电力传动系统中就必须充分了解智能控制的原理和应用特点，虽然现在已经有了一些应用实例，但是这并不普及，还有许多缺陷。因此，在电力系统中应用智能控制系统仍然是一个很大的挑战。

电气控制对象的特点和要求

电气控制量与热工控制量相比在控制要求及运行过程中有着很多不同点，电气的主要特点表现为:

1. 电气控制系统相对热机设备而言控制信息采集量小、对象少，操作频率低，但强调快速性、准确性;

2. 电气设备保护自动装置要求可靠性高，动作速度快;同时对抗干扰要求较高。

3. 热力系统控制处理信息量大，系统复杂，以过程控制为主;电气控制系统(ECS)主要以数据采集系统和顺序控制为主，联锁保护较多。

因此，机组的电气系统纳入DCS 控制，要求控制系统具有很高的可靠性。除了能实现正常起停和运行操作外，尤其要求能够实现实时显示异常运行和事故状态下的各种数据和状态，并提供相应的操作指导和应急处理措施，保证电气系统自动控制在最安全合理的工况下工作。

电气自动化控制系统的设计

1. 集中监控方式

这种监控方式优点是运行维护方便，控制站的防护要求不高，系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理，处理器的任务相当繁重，处理速度受到影响。由于电气设备全部进入监控，伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量增加，投资加大，长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时，隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线，由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位，造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂，查线不方便，大大增加了维护量，还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。

2. 远程监控方式

远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用、，节约材料、可靠性高、组态灵活等优点。由于各种现场总线(如Lonworks 总线，CAN总线等)的通讯速度不是很高，而电厂电气部分通讯量相对又比较大，所有这种方式适合于小系统监控，而不适应于全厂的电气自动化系统的构建。

3. 现场总线监控方式

目前，对于以太网(Ethernet)、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中，且已经积累了丰富的运行经验，智能化电气设备也有了较快的发展，这些都为网络控制系统应用于发电厂电气系统奠定了良好的基础。现场总线监控方式使系统设计更加有针对性，对于不同的间隔可以有不同的功能，这样可以根据间隔的情况进行设计。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外，还可以减少大量的隔离设备、端子柜、I/0 卡件、模拟量变送器等，而且智能设备就地安装，与监控系统通过通信线连接，可以节省大量控制电缆，节约很多投资和安装维护工作量，从而降低成本。另外，各装置的功能相对独立，装置之间仅通过网络连接，网络组态灵活，使整个系统的可靠性大大提高，任一装置故障仅影响相应的元件，不会导致系统瘫痪。因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。

电力系统中的智能控制

在电力传动系统中应用智能控制理论已经引起了许多学者的研究兴趣，专家表示通过智能系统的合理应用很可能将电力系统的控制水平提升一个台阶。目前所使用的交直流传动系统的控制手段比较成熟，如矢量控制，闭环控制等都有很好的效果。虽然利用PID控制法可以很容易的完成数学建模进行传统的控制，但是可以发现实际的电力传动系统并不是稳定不变的，电机本身的一些参数要随着其工作状态的改变而不断变化，这就为传统的建模控制带来了很大的困难。智能控制便可以很好的解决这一问题，首先智能控制是采取非线性，变结构的模式来进行工作的，它可以很好的克服电力传动系统的变参数问题，从而在很大程度上提高电力传动系统的鲁棒性。另外值得注意的是将智能控制应用到电力传动系统中时要结合传统的控制理念共同作用，如果完全排斥传统控制方法，生搬硬套的直接应用智能控制不但不能发挥其优势反而会引发一系列问题，因此在引入这一控制手段时要注意继承一些传统的控制理念，做到扬长避短。就拿交流电机为例来说，前面已经说到交流电机以往采取矢量控制和闭环控制，因此在将智能控制引入之一系统中时，应该保留一些矢量控制法和PID控制法，可以将智能能控制作为外环控制，将一些传统的控制手段用做内环做辅助控制，这样新旧相结合的方法可以将智能控制的优势充分的发挥出来，提高系统的工作效率。这主要是因为内环的控制可以帮助外环完成采样工作，提高外环采样频率同时通过内环的控制可以减少外环的控制误差。

探讨电气自动化控制系统的发展趋势

OPC(OIJEforProcess Control)技术的出现，IEC61131 的颁布，以及Microsoft 的Windows平台的广泛应用，使得未来的电气技术的结合，计算机日益发挥着不可替代的作用。IEC61131 已成为了一个国际化的标准，正被各大控制系统厂商广泛采纳。Pc 客户机/服务器体系结构、以太网和Internet 技术引发了电气自动化的一次又一次革命。正是市场的需求驱动着自动化和IT 平台的融和，电子商务的普及将加速着这一过程。Internet／Intranet 技术和多媒体技术在自动化领域有着广泛的应用前景。企业的管理层利用标准的浏览器可以存取企业的财务、人事等管理数据，也可以对当前生产过程的动态画面进行监控，在第一时间了解最全面和准确的生产信息。虚拟现实技术和视频处理技术的应用，将对未来的自动化产品，如人机界面和设备维护系统的设计产生直接的影响。相对应的软件结构、通讯能力及易于使用和统一的组态环境变得重要了。软件的重要性在不断提高。这种趋势正从单一的设备转向集成的系统。

参考文献：

[1]戴汝为,杨一平.一类智能控制和决策支持系统的体系结构[A].1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集（上册）[C] ,1995 年.

[2]费敏锐,陈伯时,郎文鹏.综合智能控制方法概述[A].1995 年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集（上册）[C] ,1 995 年.

篇(3)

关键词：组合机床 液压传动 工况分析 液压泵站

引言

组合机床是一种工序集中的高效率专用机床，它具有加工范围较广、自动化程度较高，经济性好等优点，故在机械制造业的成批和大量生产中得到普遍应用。S195柴油机在生产中应用广泛，镗孔是其机体加工中最重要的工序，故提供高精度的组合机床对提高S195柴油机生产效率有重要作用。液压传动装置是本组合机床的动力源，液压传动技术是在在工业生产中应用相当广泛的一种传动技术，液压技术发展到今天已经成为一门重要的自动化技术，是衡量一个国家工业化水平的重要标志。

1液压技术的发展及S195柴油机镗孔组合机床液压系统概述

1.1液压技术在国内外的发展趋势

近年来，国外、国内液压技术由于广泛应用了高新技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。主要的发展趋势将集中在以下几个方面：1.减少能耗，充分利用能量 2.主动维护和故障预测 3.机电一体化。液压技术作为便捷和廉价的自动化技术，有着良好的前景。其产品不仅在机电、轻纺、家电等传统领域有着很大的市场，且在新兴的产业如信息技术产业、生物制品业、微纳精细加工等领域都有广阔的发展空间。

1.2 S195柴油机组合机床液压传动系统

组合机床液压传动系统的结构这样布置：其动力箱安装在滑台上，动力箱上的电动机带动刀具实现运动。滑台采用液压驱动，完成刀具的进给运动，根据不同的加工需要可实现多种进给工作循环。

一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。执行元件（如液压缸和液压马达）的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。 控制元件（即各种液压阀）在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为溢流阀（安全阀）、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位油温计等。液压油是液压系统中传递能量的工作介质。

2液压系统的设计过程概述

2.1明确液压系统设计要求

明确液压系统设计要求，明确主机的工艺、结构、工作情况及技术特性，从而确定哪些机构需要采用液压传动，所需执行元件的形式和数量，对执行元件的工作范围、尺寸、重量和安装等到有何限制。明确各执行元件的动作顺序或自动工作循环的周期。明确主机对液压系统的性能要求及系统的工作环境。

2.2对所加工零件进行工艺分析

2.3液压系统设计步骤

1.工况分析，确定液压系统主要参数的基本依据，包括液压执行元件的动力分析（负载循环图）和运动分析（运动循环图）。2.确定主要参数，编制液压执行元件工况图，其参数包括压力、流量和功率。3.拟定液压系统图，主要包括两项内容：一是通过分析对比选择合适的液压回路；二是把选出的液压回路拼搭组合成完整的液压系统。4.选择和设计液压元件，在满足性能要求的前提下，应尽量选用现有的标准液压元件。5.验算液压系统技术性能，作也评价和判断。验算内容一般包括：系统压力损失，系统效率，系统发热与温升，液压冲击等。6.设计电气控制系统7.确定液压装置的结构形式和元件配置方式，包括动力源，控制，调节装置等，分为集中配置和分散配置两种结构形式。8.绘制正式工作图，编制技术文件。正式工件图包括液压系统原理图，各种装配图（管路装配图、非通用泵站装配图、电气控制系统图）和各种非标准液压元、辅件装配图和零件图等。9.液压系统的安装调试。

3液压泵站的简介

液压泵站是液压系统的动力源，它向系统提供一定压力、流量和清洁度的工作介质，是液压系统的重要组成部分。液压泵站适用于主机与液压装置可分义的各种液压机械上。

泵组布置在油箱之上的上置式液压泵站，当电机采用立式安装，液压泵置于油箱内时，称炎立式液压泵站；当电机采用卧式安装，液压泵置于油箱之上时，称为卧式液压泵站。上置式液压泵站占地小，结构紧凑，液压泵置于油箱内的立式安装噪声低。这种结构在中、小功率液压泵站中被广泛采用。

将泵组布置在底座或地基上的非上置式液压泵站，如果泵组座落在与油箱一体的公用底座，上则称为整体型液压泵站；将泵组单独安装在地基上的则称为分离型液压泵站。整体型液压泵站又可分为旁置之不理式液压泵站和下置式液压泵站。非上置式液压泵由于液压泵置于油箱液面以下，能有效地改善液压泵的吸入性能。这种泵站装置高度低，便于维修，但占地面积大。因此，适用于泵的吸入允许高度受限制，传动功率大，而使用空间不受限制以及开机率低，使用时又要求很快投入运行的场合。

4 结论

本文介绍了S195柴油机镗孔组合机床液压传动系统的的结构和设计过程，论文表明采用液压传动方式的组合机床具有诸多显著优点。

参考文献：

[1]朱梅、朱光力.主编.液压与气动技术.西安：电子科技大学出版社.2004

[2]张利平.主编.液压气动系统设计手册.北京：机械工业出版社.1997

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作为制造大类的电气自动化技术专业是中国着力打造世界制造业基地的紧缺专业之一。电气自动化技术方面的高等技术应用性人才市场需求潜力巨大。电气自动化技术专业的毕业生主要面向企业自动化生产线的供配电系统、电气工程、电气控制设备、自动控制系统和计算机测控系统安装、调试及运行维护，机电设备公司的设备销售、安装及维护、楼宇智能化及交通智能化设备的安装、调试及运行维护，电力系统的设备运行及维护等。

电气自动化课程一般都开设《自动控制原理》等关于电气自动化技术基础方面的课程， 课程内容除了一些有关自动化系统的基础理论外，其课程中所讲述的电气自动化技术、装置与器件，大多数都与当前工业现场使用的技术、装置与器件有脱节。显然，这样的教学，无论是内容、方法及水平、都已大大落后于技术的发展，脱离了职业岗位的需求。深化校企合作，创新人才培养模式，紧密结合产业发展，深化课程体系和课程内容改革，在办学过程中，电气自动化专业逐步构建起了“校企融合、能力递进”的工学结合人才培养模式。以“工学结合”的模式校企共同培养本专业自动化生产设备应用方向的学生。既突出岗位技能，又注重人文素质培养。学生综合素质高，专业技能强，从而受到用人单位的普遍欢迎。

根据本地区经济与社会发展对高技能专门人才的实际需求，基于电气自动化专业岗位典型工作任务，以能力培养为主线，将中（高）级维修电工、可编程控制系统设计师、机电一体化工等职业资格认证课程内容融入到专业课程体系。构建以电气控制系统的运行维护及技术改造；自动化生产线的组装与调试、维护和维修及电子线路的设计与维修等3大能力培养为主线的课程体系。有专业指导委员会对人才培养目标进行恰当的定位；根据培养目标，设计培养规格；根据培养目标与培养规格制定人才培养方案，人才培养方案拥有科学的理论、实践教学有机整合的模块化课程体系。 根据培养目标、培养规格与培养方案，以校内、校外实习实训基地为载体，采用“任务驱动、实境育人”的人才培养模式，采用“项目引导”、“任务驱动”、“学训交替”等多种工学结合适合职业教育目标的课程组织模式。通过毕业生的社会反馈，毕业生适应本地区社会经济发展的需求。

电气自动化技术课程的设置主要有两种方法，一是在保持原来开设的电气自动化基础课程基础上，将当前通用的电气自动化技术插入到传统技术课程中，如将 PLC技术或变频调速技术穿插到电机控制、接触器/继电器控制等技术中，以解决电气自动化技术课程不足的问题。二是单独开设自动控制原理、传感器、PLC、单片机技术、电力电子技术、变频调速技术、供配电技术、工业网络、组态技术等都课程，由于信息技术和计算机技术在电气自动化领域中的应用日益广泛，要求我们必须改革原有课程体系中陈旧的内容，并根据自动化技术的发展增加新的教学内容。

强调以素质教育为核心的“基础+专业”结构本科人才培养模式，随着教学改革新形势的不断变化而变化。学校制定和修订人才培养计划，要贯彻党的教育方针，遵循高等教育教学基本规律，主动适应社会、经济、文化和科技发展对人才培养的需要。固化学校已经取得的教育教学研究成果，借鉴、吸收外校教学改革的成功经验，体现学校定位和人才培养目标，反映学校办学特色。坚持知识、能力、素质协调发展和综合提高，使学生得到全面发展。坚持整体优化，科学地处理好各教学环节之间的关系；坚持共性与个性的充分结合，因材施教，促进学生个性发展；突出人才培养特色，满足行业发展需求，构建适应未来社会发展以及终身教育需求的知识结构、能力结构及综合素质培养。

优化实践教学环节，推进实践教学改革，建立科学系统的实验教学体系，增加综合性、设计性、应用性、创新研究性实验的比例，使综合性、设计性实验课程达到实验课程总数的30%以上；五是第二课堂.着重于实施大学生素质拓展计划，以提高学生综合素质，全面发展.主要有各类大学生竞赛、学术论文和研究成果、校院两级各类科技学术节活动、文体竞赛活动、社会实践和社会工作；在校内的实训基地营造职场氛围，利用实训室先进的设备，进行系统的设计、安装和调试，重点培养学生对现代控制系统的设计、安装、调试、维护维修能力。每学期末设置综合性的实践应用型项目，给学生分组布置任务，让学生查找资料、设计、仿真、装配、调试、检测、合作完成，培养学生理论与实践结合、灵活应用知识的能力和团队合作精神。通过开放“创新实训室”、定期举办“电气技术设计竞赛”，以及创新激励制度的实施， 使各门课程在教学环节中，注重创新能力的培养已蔚然成风。从“技术改造和小发明”为起点，到内容复杂的课程设计、毕业设计，循序渐进地加强学生的创新能力的培养。

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关键词:可编程控制器 电镀 梯形图

前言:在众多生产领域中,工业电镀生产线工位多、生产复杂,电镀产品的质量除了要有好的电镀工艺和镀液添加剂外,如何保证电镀产品严格按照电镀工艺流程运行和保证产品的电镀时间则是决定电镀产品质量和品质的重要因素。电动行车是电镀生产线上用于物料输送的重要设备,对行车的控制则是保证电镀产品质量的关键,在传统的控制方式下,大都采用人工操纵的继电器接触控制的半自动控制方式,使用硬连接电器多,可靠性差,自动化程度不高,维护也困难,目前已有许多企业采用先进控制器对传统接触控制进行改造,以提高控制系统的可靠性和自控程度,本文提出在电镀生产车间用PLC对专用行车进行自动化控制,不但可以提高系统的可靠性,使电镀产品的质量和品质得到严格的保证,减少废品率,而且还可以提高生产效率和减轻工人的劳动强度,有着非常好的经济效益和社会效益。核心部分是用PLC实现自动控制程序的实现。

一、系统及工艺简介

电镀车间专用行车是电镀车间为提高工效、促进生产自动化和减轻劳动强度,而提出制造的一台专用半自动起吊设备。采用的是远距离控制,起吊重量在500KG以下,起吊物品是待进行电镀及表面处理的各种产品零件,根据工艺要求,专用行车的结构与动作流程如图所示。

在电镀生产线一侧,工人将待加工零件装入吊篮,并发出信号,专用行车便提升并按工艺要求在需要停留的槽位停止,并自动下降,停留一定时间(根据各槽停留时间预先按工艺要求设定)后自动提升,如此完成电镀工艺规定的每一道工序,直至生产线的末端自动返回原位,卸下处理好的零件,重新装料发出信号进入下一个加工循环。

为了节约场地,适应批量生产需要,提高设备利用率和发挥最大经济效益,对于不同零件,其镀层要求和工艺过程是不相同的。所以电镀车间专用行车的电气控制系统要针对不同的工艺流程(例如镀金、镀银、镀锌)有程序预选和修改能力。

设备机械结构与普通小型行车结构类似,跨度较小,但要求准确停位,以便吊篮能准确进入电镀槽内。工作是除具有自动控制的大车前\后移动与吊物上\下移动外,还有调整吊篮位置的小车左\右移动。生产线上镀槽的数量,由用户综合各种电镀工艺的需要提出要求,电镀种类越多,则槽数也越多,为简化设计过程,本设计暂定5个电镀槽,停留时间有用户根据工艺要求进行调整。

二、控制系统设计

1、主电路设计

专用行车的小车、大车及升降运动均采用三相交流异步电动机(JO2-12-4型0.8kW、1.99A、1410r/min、380V)分散拖动,并采用一级机械减速。(如图所示)。

专用行车的左右、前后及上下运动分别由电动机M1、M2、M3拖动,并由接触器KM1、KM 2、KM3、KM4及KM5、KM6分别控制电动机M1、M2、M3的正反转。

电动机M2、M3为自动控制连续运转,由热继电器FR1、FR2实现过载保护。电动机M1为点动短时工作,所以不设过载保护。

隔离开关QS作为电源控制,由熔断器FU1实现短路保护。为保证准确停车,并考虑到前后与升降运动由同一型号的电动机拖动,并且不能同时工作。所以停车时,可采用同一个直流电源实现能耗制动。直流电源可采用低压交流电源经单相桥式整流得到。能耗制动回路中设有单独的短路保护,由熔断器FU2、FU4实现短路保护。

考虑到升降运动吊有一定的重量,在行车平移中,需设置电磁铁抱闸制动控制。三相电磁铁YA与M3并联,当M3得电时,YA工作,松开刹车允许升降运动。M3失电时,YA释放,抱闸刹车,使吊篮稳定停留在空中,能安全地前后平移。

2、PLC型号选择及地址分配

根据本设计的专用行车的控制要求,选用三菱公司的FX2N-64MR型PLC,其基本I/O点数为:输入32点,输出32点。

在电镀专用行车PLC控制系统中,PLC的I/O点数随电镀槽的数目不同而不同。5个电镀槽时,共需要PLC有26点的输入,21点的输出;每增加一个槽,会增加2点的输入、1点的输出,其中2点的输入一个用于槽位控制行程开关,另一个用于槽位选择开关;1点的输出为槽位指示灯。如果电镀槽的数量较多,可根据需要再配用FX2N系列的扩展单元。

3、PLC控制程序设计

根据系统的工作过程、控制要求和PLC的外部接线图,设计的梯形图如图所示。说明如下:

①吊篮的左右移动,由Y001和Y002控制M1的正反转实现。M1的正转左移,反转右移,采用点动控制。在吊篮进退与升降运动中,不允许左右移动,故串联Y003、Y004、Y005、Y006常闭,以实现联锁。

②根据电镀工艺要求,行车前进运动与升降运动为自动控制,其控制过程是:在原位状态下,按下SB10,KM3吸合,行车前进,当运行至需要停留的槽位,例如至1槽,由运动挡铁压下固定于道轨一侧的行程开关SQ1,SQ1常开触点接通使M2停止运转,同时接通前进制动回路,使M2制动,行车准确停在1槽位。在行车停止在1槽位时,要求接通KM6,使M3正转,吊篮下降,至下限保护开关SQ11动作,使KM6失电,M3失电,三相电磁铁YA释放,抱闸刹车,根据工艺要求不同,吊篮在每个电镀槽停留的时间不同,由用户根据工艺要求进行设定。为简化设计过程,本设计暂定吊篮在第1槽停留的时间为10秒,在第2槽停留的时间为20秒,在第3槽停留的时间为30秒,在第4槽停留的时间为40秒,在第5槽停留的时间为50秒。吊篮在槽位停留的时间结束后,应该马上接通M3反转,吊篮上升,至上限保护开关SQ10动作,使KM5失电,M3失电,三相电磁铁YA释放,抱闸刹车,根据工艺要求不同,吊篮在电镀槽电镀后要停留的时间不同,由用户根据工艺要求进行设定。为简化设计过程,本设计暂定吊篮在第1槽电镀后停留的时间为10秒,在第2槽电镀后停留的时间为20秒,在第3槽电镀后停留的时间为30秒,在第4槽电镀后停留的时间为40秒,在第5槽电镀后停留的时间为50秒。吊篮在电镀后停留的时间结束,又马上接通KM3,行车再次前进,如此循环,直至按工艺要求完成零件的电镀过程,行车到达终点,压下SQ8前进限位开关,接通前进制动回路后,接通KM4,使行车自动回到原位。若工艺要求2槽无需要电镀加工,则可扳动SA2,则行车会继续前进,直接到3槽加工。

③在生产过程中由指示灯HL1~HL5和HL12显示行车的停留位置,由HL6~HL11显示行车的运行状态,并由HL13显示电源

4、主要参数计算

①FU1熔体额定电流

IRN ≥ 7IN/2.5 = 7*1.99/2.5A = 5.6A

故选用IRN=6A,其余熔体额定电流选用2A.

②能耗制动参数计算

制动电流 ID = 1.5IN = 3A

直流电压 UD = IDR = 30V (R为定子两相电阻,可查电工手册得知)

整流变压器二次侧交流电流I2 = 3/0.9A = 3.33A

整流变压器二次侧交流电压U2 =30/0.9V = 33.3V

整流变压器容量S = I2 U2 =100VA

5. 选择电器元件

序 代号 名称 数量 规格型号 备注

1 M1～M3 电动机 3 JO2-12-4

2 FR1、FR2 热继电器 2 JR10-20/3 整定值2A

3 YA 三相制动电磁铁 1 JC2～380V

4 FU1～FU3 熔断器 3 RL1-15 FU1熔体额定电流6A,其余2A

5 VC 整流器 1 QL5A,100V

6 TC 变压器 1 BK-100

7 QS 电源开关 1 HZ10-10/3

8 SB1～SB7 按钮 7 LA19-11

9 KM1～KM8 接触器 8 CJ10-10 10A/380 线圈额定电压为220V

10 SQ1～SQ5 行程开关 5 LXK2-131

11 SQ6～SQ11 限位开关 6 JLXK1-411

12 SA1～SA5 转换开关 5 HZ10-10/13

13 HL1～HL13 指示灯 13 KH508-TL DC 24V

14 PLC 可编程控制器 1 FX2-64MR

三、结束语

将由人工操纵的半自动化电动行车改造为自动化控制,可以大大提高生产效率。选用PLC作为电动行车自动运行的控制器,不仅可以方便地实现各种控制功能,而且可以适应行车所处的恶劣的工作环境,无需在硬件上采取过多的措施。简化了电气控制系统的硬件和接线,减少了控制器的体积,提高了控制系统的灵活性,提高系统的可靠性。应用表明,PLC在旧电动行车的自动化改造和新型电动行车的设计中,有广泛的应用前景。

参考文献:

[1]《技师论文撰写与答辩》 广东经济出版社 广东省职业技能鉴定指导中心编 2001.10(2008.1重印)

[2]《PLC的原理与编程实例分析》 程子华 编著 国防工业出版社

篇(6)

【摘要】景洪水电站通航建筑物采用水力驱动垂直升降式升船机。针对该升船机具体运行工况进行分析，提出在充泄水、承船厢、同步轴及制动器、钢丝绳、电源以及控制网络等系统可能发生的主要事故工况，并详细分析了每一种事故工况可能导致的严重后果，最后给出可提供船机控制系统采用的应对策略。

1概述

景洪水电站水力式升船机布置在溢流坝段右侧6#、7#坝段内，主要由上闸首段、塔楼段（船厢池段）、下闸首段等部分组成。

塔楼是升船机的主体建筑物，它的安全运行是升船机安全运行的关键。由于塔楼是薄壁高耸结构，受力条件复杂，另外这种大型水力式升船机在国内还是第一次使用，尚无先例可借鉴。因此，为掌握升船机塔楼的工作性态、及时发现问题，并检验设计理论，安全监测是十分必要的。

根据景洪水电站水力式升船机自身特点，主要监测项目有：变形监测；塔楼内部的应力应变及温度监测；上闸首和塔楼底板扬压力监测；塔楼结构强震监测等。

2安全监测设计

2.1监测设计重点

2.1.1变形监测

变形监测能直观反映建筑物工作性态，集中体现建筑物结构形态的变化，为评价工程的安全、验证设计提供实测资料，是安全监测系统的重要组成部分。

（1）大量的数值计算表明，受到地震、风和温降荷载作用，景洪升船机塔楼顶部横河向位移较大，故塔楼顶部横河向位移监测为监测设计的重点。

（2）景洪升船机塔楼结构竖向位移主要受结构自重影响，基本为下沉，且越靠近结构顶部沉降值越大。所以塔楼顶部垂直位移监测为监测设计重点。

（3）景洪升船机塔楼高92m，为薄壁高耸结构，施工期对塔楼垂直度要求很高，运行期两塔柱之间的相对位移、挠度以及倾斜关系到升船机的正常运行。因此，两塔柱之间的相对位移、挠度、倾斜监测为重点监测项目。

（4）景洪升船机由上闸首、塔楼、下闸首三部分组成，在升船机运行期间，上闸首与塔楼之间，塔楼与下闸首之间，以及塔楼中部的三条纵向分缝均存在水平向错动及分缝的张开，故分缝部位的接缝开合度监测为监测设计的重点。

（5）景洪升船机建基面的抗滑稳定及抗倾覆稳定是确定升船机各结构的整体稳定及应力的重要因素，因此，基础变形监测是监测的重点项目之一。

2.1.2应力应变及温度监测

（1）景洪升船机塔楼竖井边墙顺河向应力受温度荷载影响较大，在温升情况下，边墙内侧（靠竖井一侧）受拉、外侧受压。在温降情况下，边墙外侧受拉、内侧受压；竖井的底部在无温降荷载作用下，均出现拉应力集中现象；塔楼竖井间的隔墙主要在竖井内水压作用下，其横河向应力基本为拉应力，在竖井连通廊道的顶部出现显著的拉应力集中；塔楼之间的联系梁在各种工况下，梁底部也有较大的横河向拉应力；因此在以上部位的应力应变及温度监测是监测设计的重点。

（2）景洪升船机塔楼竖井井筒钢衬和输水管道钢衬在内水压作用下产生的应力也是监测设计的重点之一。

2.2监测设计难点

水力浮动式升船机是一种新型通航过坝设施，采用的是水力驱动而不是电力驱动，具有与传统升船机不同的特性，安全监测设计无相关经验可借鉴，因此，设计存在很多难点。

（1）由于景洪升船机塔楼体型结构特殊，与以往水工建筑物混凝土结构差异较大，在布置正倒垂线进行塔楼的挠度监测时，对垂线布设的位置选取成为本工程的难点之一。

（2）升船机塔楼顶部EL.614.0m平台及其上部吊车梁处在密闭空间内，无法采用GPS方法进行位移自动化监测，因此，该部位位移变形自动化监测手段的选取成为本工程的难点之一。

（3）升船机塔楼竖井间的隔墙厚度仅为1.4m，塔楼竖井边墙厚度仅为1.85~2.25m，在边墙、隔墙中还贯穿预应力锚索并配有环向、横河向、顺河向、垂直方向的钢筋。而这些部位的应力应变及温度监测又至关重要，因此，如何合理分配监测仪器的埋设空间也是本工程的难点之一。

（4）升船机塔楼被纵向结构缝分为前后两部分，变形监测仪器布置在其中任意一部分均不能代表塔楼的整体变形，因此，需要在分缝前后都布置相应的变形监测仪器，这也成为本工程的难点之一。

2.3变形监测

2.3.1塔楼顶部位移监测

在塔楼竖井两侧边墙顶部沿顺河向各布置1条引张线，每条引张线设置4个测点，同时在每条引张线测点与端点处对应布置1个表观点和1个水准点，以监测塔楼顶部水平及垂直位移。

2.3.2塔楼挠度监测

在上闸首段引张线两端点附近各布置1条正垂线，1条倒垂线，每条正垂长70m，倒垂线钻至基岩下30m；在塔楼段两个楼梯井中各布置2条正垂线，1条倒垂线。每条正垂长40m，倒垂线钻至基岩下30m，正垂线在EL.594.5m、EL.574.5m、EL.554.5m、EL.534.0m高程楼梯井内各布置1个测点。监测塔楼的挠度变化，并用来校核引张线的端点。

2.3.3塔楼倾斜监测

在两侧竖井内侧边墙EL.612.0m、EL.594.5m、EL.574.5m、EL.554.5m高程各布置1支倾斜仪，共计16支，监测两侧塔柱的倾斜变化情况，并与正倒垂线监测成果互相校验。

2.3.4接缝监测

在上闸首与塔楼结构缝、塔楼中部结构缝处各布置6组双向测缝计，塔楼与下闸首结构缝处布置2组双向测缝计，共计14组，监测结构缝处水平向的错动及结构缝的张开。在两侧竖井高程EL.575.0m高程处井筒钢衬四周与混凝土接合处共布置16支单向测缝计，监测钢衬四周与混凝土的接缝开合度。

2.3.5基础变形监测

沿升船机中心线在上闸首基础和塔楼基础共布置3套多点位移计，监测基础变形。

2.4应力应变及温度监测

2.4.1塔楼钢筋应力监测

在竖井井筒边墙竖直向钢筋、井筒环向钢筋、井筒靠下游隔墙内的横河向钢筋、井筒底部钢筋以及塔楼联系梁中部的横河向钢筋上布置钢筋计，共计66支。监测塔楼混凝土结构中的钢筋应力。

2.4.2塔楼混凝土应变监测

在竖井井筒底部布置五向应变计组，与每组五向应变计组相距1m对应布置无应力计，共计4组五向应变计组、4支无应力计。监测竖井底部混凝土结构中的混凝土应变。

2.4.3塔楼混凝土温度监测

在竖井内外两侧边墙分别布置温度计，以观测内外温差，以此推算温差引起的温度应力，共布置8支温度计。

2.4.4井筒和输水管道钢衬应力监测

在竖井井筒钢衬上布置钢板计，在输水管道进水段和出水段钢衬上布置钢板计，总计40支，监测在内水压作用下钢衬的应力情况。

2.4.5塔楼基础压应力监测

在塔楼中心线与基础接触面共布置2支压应力计，监测基础面的压应力情况。

2.5扬压力监测

在上闸首和塔楼底板共布置7支渗压计进行底板扬压力监测。其中上闸首段渗压计布置在上闸首顺河向中心线上，塔楼段渗压计布置在两侧井筒底板顺河向中心线上。

2.6强震监测

在塔楼顶部结构缝前后两侧井筒上各布置1台强震仪，共4台，对塔楼结构进行强震监测

2.7结语

水力式升船机是一种新型通航过坝设施，采用的是水力驱动而不是电力驱动，具有与传统升船机不同的特性。安全监测设计无相关经验可借鉴。因此，对升船机结构的变形、应力应变及温度、基础扬压力的监测设计很有必要，也是相当重要的。监测系统将了解和监控升船机的工作状态，为运行提供直接的观测数据，并为结构设计提供验证资料。

参考文献

[1]须清华、张瑞凯等．通航建筑物应用基础研究．中国水利水电出版社，

1999年4月．

[2]石晓俊.王虎军 景洪水电站水力式升船机信号检测系统设计与实现 [期刊论文] -中国水运（下半月） 2013(11

[3]董曾南、余常昭著.水力学. 清华大学水力学教研组编．高等教育出版社，1995