熱處理生產線清洗機控制系統的研發

　　摘 要:本設計采用“繼電器—接觸器控制系統”。該系統主要由轉換開關、繼電器、接觸器、限位開關等組成。這種控制由操作者通過主令電器(例如轉換開關)接通或斷開繼電器、接觸器電路,使它們的觸點閉合或分斷,以此來控制管狀加熱器和電磁閥的通斷的。采用這種控制系統主要因為其具有結構簡單、價格低廉、維護方便、抗干擾強、工作穩定等優點。采用該系統可以很好地實現設計要求及目的。

　　關鍵詞:電機與電氣 控制技術 系統 設計

　　1 設計系統的目的及要求

　　熱處理生產線清洗機控制系統的應用,實現了生產過程的自動控制,從而減輕了工人的勞動強度,改善了工人的勞動條件,大大地提高了勞動生產率。更為重要的是:產品質量較之以前有了很大的提高。

　　該設計系統要求在清洗液溫度大于80℃以上時,管狀加熱器能夠自動斷開。溫度低于80℃時管狀加熱器能自動導通。當清洗液的液面低于下限位開關時,系統應自動導通電磁閥,以此保證液位的高度。當清洗液的液面高于上限位開關時,系統應自動關斷電磁閥。同時,系統要求能夠安全、穩定的循環工作。

　　2 設計系統的結構及工作過程

　　根據我國當前情況,繼電器—接觸器電氣控制系統仍然是機電設備最常用的電氣控制形式之一,在社會工業生產中仍占主導地位。因此,本設計采用“繼電器—接觸器電氣控制系統”。

　　本系統主要由3組管狀加熱器、轉換開關、接觸器、繼電器、限位開關、儀表、電磁閥、按鈕等電器元件組成。管狀加熱器是系統加熱元件,電磁閥是系統補液的元件。接觸器、繼電器、限位開關、轉換開關、按鈕、儀表等元件組成了系統的控制部分。

　　本系統要實現清洗液溫度控制在80℃,另外由于清洗液不斷損失需向水槽中補液,且需要控制它的上下限。因此,系統工作過程分為溫度控制和自動補液兩個過程。

　　溫度控制:該過程利用溫度儀表、中間繼電器、轉換開關、接觸器、按鈕、熔斷器控制9個3kW的管狀加熱器。系統設定溫度為80℃。當清洗液溫度低于80℃時,溫度儀表中的常開開關閉合,中間繼電器KA1的電,其常開觸點閉合,接觸器KM1得電,從而使其常開觸點閉合,管狀加熱器得電加熱。若清洗液的溫度高于80℃時,則儀表中的常開開關斷開,KA1失電,KM1失電,管狀加熱器失電,停止加熱。

　　自動補液:系統由上限位開關、中間繼電器、下限位開關、浮球和鐵桿、電磁閥等組成。

　　2.1 系統的工作原理如下

　　按下電源轉換開關QS,給系統提供電源,如果轉換開關QS1調到自動檔,此時溫控儀表開始接受清洗液溫度信息并進行轉換,當清洗液溫度高于系統設定的溫度80℃時,其內部的常開開關保持斷開狀態,中間繼電器KA1不得電,其常開觸頭保持斷開,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行加熱,若清洗液溫度地于系統設定的溫度80℃,則溫控儀表的常開開關閉合中間繼電器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,管狀加熱器開始對清洗液進行加熱,如果將轉換開關QS1調到手動檔,直接控制加熱,若要求系統停止加熱,則可將轉換開關調到停止檔,此時無論清洗液溫度為多少,管狀加熱器都不能進行加熱。

　　由于加工零件清洗之后會帶走一部分清洗液,并且由于加熱會有一些蒸發,水漕內的清洗液會不斷消耗,如果由于清洗液太少,會導致管狀加熱器暴露于空氣當中,此時如果在給清洗液進行加熱,會導致管狀加熱器損壞。所以要及時給水漕中加清洗液,系統在水漕中設置了上限位開關和下限位開關,并且有一個帶鐵桿的浮球在這兩點之間上下移動。下限位開關SQ1為常開開關,上限位開關SQ2為常閉開關,如果水漕中的液位高于上限位開關SQ2,則上限位開關斷開,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,電磁閥導通,從而可以進行加液。

　　由于下限位開關在加液后會因液位上升而隨之斷開,從而不能進行正常加液,所以系統對加液過程進行自鎖,從而可以保持電磁閥的正常工作。就是在電磁閥一側并接一個中間繼電器KA3,其常開觸頭可使中間繼電器KA2實現自鎖。從而可使電磁閥能夠繼續導通為清洗機加液。

　　3 系統電器元件的選擇

　　系統的設計能否滿足要求,能否安全、穩定的運行,電器元件的選擇至關重要。在進行系統安裝時,應按照系統電器元件明細表配置電器元件。所有的電器元件必須質量可靠,型號規格與設計要求相符

　　3.1 溫度儀表的選擇

　　在工業控制中,將開關型的熱敏電阻埋設在被測物中,并與繼電器串聯,給電路加上恒定電壓,當周圍介質溫度升到一定數值時,電路中的電流可以由十分之幾毫安突變為幾十毫安,引起繼電器動作,從而實現溫度控制或過熱保護等。本設計根據需要采用熱電偶傳感器代替熱電阻傳感器與溫度儀表結合,并串聯中間繼電器對電路進行控制。

　　3.2 限位開關的選擇

　　限位開關又稱行程開關,是實現形成控制的小電流主動電器。它主要用于生產機械的運動方向、行程的控制和位置保護。其作用原理與按鈕類似,動作時碰撞行程開關的頂桿。限位開關按其結構可分為直動式、滾輪式和微動式三種,按運動方式分為直動式和轉動式,按觸點性質分為有觸點式和無觸點式。根據設計要求,本設計系統選用型號為JLX1-11K系列限位開關。

　　3.2 熱電偶傳感器的選擇

　　由于傳感器技術的研制和發展非常迅速,各種各樣的傳感器應運而生,對選用傳感器帶來很大的靈活性。眾所周知,對于同種被測物理量,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,雖然傳感器選擇時應考慮的事項很多,但主要應根據傳感器實現使用目的、指標、環境條件和成本等限制條件,優先考慮幾個重要的條件。

　　4 設計系統的優缺點分析

　　本設計結構簡單、價格低廉、維護方便、抗干擾能力強、工作穩定,這是其主要的優點,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”,系統的接線形式固定,只能按固定的程序進行控制,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動作,存在著工作頻率低、觸頭易損壞、使用壽命短、噪聲大等缺點。

　　同時,本設計也存在其他一些方面的不足。如在設計過程中遇到一個難題:熱處理生產線清洗機會源源不斷地產生污水,這是一個非常棘手的問題,污水如果不進行處理而直接排放到外界,勢必造成環境污染,給社會造成極大危害,如果進行污水處理,勢必增加企業生產成本,也不利于企業長期發展,如果能夠對產生的污水進行回收在利用,那么不僅不會造成環境問題,而且能夠節約寶貴的水資源,并降低企業生產成本,提高企業經濟效益,這對于當今世界各國所倡導的環境保護和可持續發展無疑有著重大意義

　　參考文獻：

　　[1] 譚維瑜.電機與電氣控制[M].北京:機械工業出版社,2004.

　　[2] 任志錦.電機與電氣控制[M].北京:機械工業出版社,2002.

　　[3] 吳旗.傳感器與自動檢測技術[M].北京:高等教育出版社,2003.

【熱處理生產線清洗機控制系統的研發】相關文章：

煉鋼電氣控制系統10-05

室內照明精確控制系統10-01

冷庫屋頂隔熱處理方法10-26

生產線標語07-08

電氣自動化控制系統10-08

電力負荷控制系統應用論文10-09

機電控制系統論文10-01

天車電氣控制系統改造10-05

交通控制系統中PLC的應用10-26

PLC控制系統在盾構機上的應用10-08