電氣控制系統設計論文大全11篇

緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇電氣控制系統設計論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

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一、電工技師論文的作用及分類

電工技師(高級技師)論文是其在總結研究本職業(工種)領域中的有關技術或業務問題時，表達其工作或研究過程及其成果的綜合實用性文章，是維修電工技師從事本職業(工種)的學識、技術能力的基本反映，是科學研究成果和工作經驗總結的文字體現，也是個人勞動成果、經驗和智慧的升華。技師專業論文是社會實踐活動的產物，是撰寫者在長期的社會生產實踐中不斷總結經驗，努力學習理論知識，不斷追求和探索所取得的研究成果的文字存在形式，撰寫技師專業論文是培養人才、選拔人才和保證人才質量的重要途徑之一。

按電類技師本身的內容和性質不同，一般電類技師論文分為：專題型、論辯型、綜述型和綜合型。按電類技師論文具體涉及內容的主要有：維修電氣經驗總結類、技術革新類、新產品開發類和四新技術推廣類。

二、電工技師論文撰寫的要求

撰寫電工技師專業論文，既是一個艱苦的思考、探究和再學習的過程，又是一種復雜的創造性勞動，需要對工作實踐、技術革新和技術改造等做出客觀的評價。

1.注意論文的科學性。科學性是指電工技師專業論文的基本觀點和內容能夠反映事物內在的基本規律。電工技師專業論文的科學性來自對客觀事物周密而詳實的調查研究，掌握大量豐富而切合實際的材料，使之成為研究論述的基礎。

2.注意論文的翔實性。電工技師專業論文要求作者所提出的觀點、見解確實是屬于自己的。那么，要使自己的觀點能夠得到普遍的承認，就一定要拿出有說服力的論據來證明自己的觀點是正確的。這樣，就應該在已掌握的大量材料中選擇具有典型性、代表性的關鍵證據來證明。

3.內容正確、語言簡明。撰寫技師專業論文應當力求言簡意賅，無多余的字句。對論文的內容不要進行藝術性渲染和夸張；切忌不適當地夸大個人在技術革新和技術改造中的貢獻；更不能將技術問題的爭論引入政治觀點。同時，在撰寫技師論文時，要注意按照撰寫格式進行撰寫，并熟練應用。

三、電工技師畢業設計論文的選題

論文的選題必須立足于總結工作成果與實踐緊密聯系上。在對已獲得的大量素材進行分析、歸納和研究的基礎上，提出問題，確定寫作的基本方向。

1.論文的選題原則：準確恰當、提高創新和可行實用。

(1)準確恰當。論文的選題要提得準確恰當，面向實際，著眼于社會的需要，確實是生產實踐中亟需解決的問題。選題一定要與生產實踐相結合，與自己的工作領域相結合。

(2)提高創新。創新性原則是指選題要有新穎性、先進性，有所發明，有所發現，以推動本職業(工種)的發展。遵循這一原則，選題時必須注意選擇位居本職業(工種)較前沿的并具有普遍意義的課題；選擇填補空白的課題；選擇補充前人學說的課題；選擇突破禁區的課題；選擇借他山之石可以攻玉的課題，即借用其他學科的新理論、新技術、新工藝和新材料，從新的角度進行研究、驗證或論證來解決本職業(工種)中的老問題或疑難問題的課題。

(3)可行實用。可行實用性原則是指要選擇有利于發揮個人的聰明才智，有完成的把握，同時也符合自己的志趣、適合個人能力的論題。

2.論文的選題方法

(1)選擇能發揮本人特長的論題。申報電工技師(高級技師)的人員，都具有相當長的本職業(工種)專業工作的經歷，在理論與實踐的結合上有自己的獨到之處和技術特長；而預備技師在學校學習4～5年，理論知識特別是新技術的知識非常充實，但實踐經驗欠缺。

(2)選擇具有突破性的論題。申報電工技師(高級技師)的人員長期工作在第一線，對于生產實踐中出現的問題最有發言權。如果敏銳地抓住問題的關鍵處，加以研究，就能形成應用性極強的專業論文。

(3)選擇具有普遍性的論題。所謂具有普遍性的論題是指在生產實踐中有廣泛的用武之地的課題。例如，用現代電氣技術改造機床的電氣控制問題、變頻技術在中央空調系統的應用問題及電梯的技術改造和維修技術問題等。有些問題看似簡單，但實際上有很多需要進一步研究總結的內容，這些都屬于具有普遍意義的論題。

3.論文的推薦選題

(1)典型PLC控制系統的設計、安裝與調試。機械手的PLC控制系統設計、安裝與調試；組合機床PLC控制系統設計、安裝與調試；立體車庫控制系統設計、安裝與調試；材料分揀裝置的PLC控制系統設計、安裝與調試。(2)典型低壓電氣柜的設計。兩臺三相異步電動機動力控制電氣柜的設計、安裝與調試；變頻調速控制柜的設計、安裝與調試；總計量配電箱設計、安裝與調試。(3)供配電系統的設計。某通用機械廠供配電系統的電氣設計、安裝與調試；某學校生活區配電系統設計、安裝與調試。(4)電子技術應用設計。三相正弦波變頻電源的設計、安裝與調試；晶閘管串級調速系統的設計、安裝與調試。(5)典型單片機控制系統的設計。基于單片機和LCD的電子鐘的設計；數字鐘的設計與制作等。(6)機床電氣控制系統改造。Z3050型搖臂鉆床PLC改造；M1432A型萬能外圓磨床PLC改造；T68型臥式鏜床PLC改造；B2012A型龍門刨床PLC、變頻器改造等。(7)樓宇自動化技術及維修。電梯控制線路的安裝與維修；無塔供水系統控制線路的安裝與維修等。

總之，加強對電工技師畢業論文的指導，可使他們通過論文的寫作，在以后的工作崗位上更好地發揮技術帶頭人的作用，為高層次實踐經驗和科研成果轉化成現實生產力打下堅實的基礎。

參考文獻: 

[1]王建.國家職業資格證書取證問答[M].機械工業出版社,2006,3. 

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Abstract: environmental protection inevitably involves the sewage treatment plant, and sewage treatment is effective and reasonable of related units of a difficult problem. We can use the computer system of the sewage treatment process of intelligent control, monitoring and management. Among them with the level of single chip microcomputer system as the core system, using intelligent instrument, and the opening of frequency conversion governor valve process control, is responsible for the control of all motor, electromagnetic valve switch quantity. Level 2 network system is responsible for data to take, and through the A/D converter and sensor of measurement and control system, accept control instrument all data, then processed data the data communication uploaded to PC network system level. Level 1 network PCS for the VC software program, real-time control and display of sewage treatment process, and all kinds of data quantity change value.

Keywords: SCM system, sewage treatment, data communication, intelligent instrument

中圖分類號：U664.9+2文獻標識碼：A 文章編號：

正文

1 研究需求

隨著我國工業生產的迅速發展，各種污染廢水隨意排放嚴重地影響著人們的生存環境。因此，污水的處理檢測系統在環境保護及經濟建設中顯得越來越重要。在工業污水處理系統中，為保證污水處理的正常進行，使排放的污水達到國家有關標準，電氣控制系統在其中起著關鍵作用。

好的電氣控制系統能保證在惡劣的工作環境中也能穩定、可靠、準確地進行污水處理監控工作，同時實現日常管理的信息化。對所控制的信息數據，如溶解氧、液位、pH值、電導率、溫度等能夠實現有效的檢測與控制。

2系統的設計

該系統采用二級計算機網絡系統分別負責監測、控制、管理，即采用一級和二級計算器網絡結構系統。系統采用分級控制結構，使控制參數的預置和現場狀況的數據測試控制由一級網絡系統實現。系統的總體結構如圖1所示。

圖1系統總體結構圖

2.1一級網絡系統

一級網絡系統采用微控制處理器，用高級語言VC++編制界面軟件。顯示單元能動態地顯示電機、泵、閥門所處的工作狀態、停止狀態和故障狀態。污水路、凈化水路采用不同顏色動態顯示。故障狀態可顯示故障產生的部位，pH值、溫度、溶解氧、液位等參數以直方圖形式顯示。圖形界面能實現現場工作狀態的同步監視，并可隨時打印所需要的各種數據。一級網絡微控制器的核心部分可與二級系統進行有效通訊，執行污水處理工藝要求的總體控制。

2.2二級系統

二級系統是由復合傳感器組成，負責各種相關數據的采集。它具有掉電保護數據存取區，可長期完整地保存相關參數及各種重要參數。二級系統的控制器，即智能儀表具有單獨的輸入按鍵及顯示器，能獨立完成信號，如pH值、溫度、溶氧、液位的采集工作。傳感器采用PH值、溫度、溶解氧、液位的復合傳感器，能直接測取相關數據。測量的數據經過A/D轉換傳送到數據處理單元，經處理的數據經過射頻單元傳送到一級網絡中心。

3系統的主要構成單元

電氣控制系統所涵蓋單元主要有操作控制單元、顯示單元、通信單元、傳感器單元等。系統里有很多數據需要檢測，按照設置的程序對數據進行處理，有效控制信號的輸入輸出。

（1）操作控制單元，操作控制單元單片機控制中心，負責所有流程的控制。

（2）顯示單元，顯示所有的監測數據，一般采用觸摸屏或者人機界面。

（3）通信單元，負責信號的傳輸，主要負責將二級網絡采集到的信息數據傳送到一級網絡中心和將一級網絡的控制命令信息傳送到二級節點。

4參數檢測

采用復合傳感器直接測取液位數據、PH值數據、溫度數據、溶解氧數據。

在污水池中，測量時通過被測液體內部的靜壓變化測量液位數據。在液位靜壓變化的作用下傳感器產生電壓信號，經溫度補償、電壓放大、轉換電路將信號轉換成標準信號從液體內輸送到液體外數據處理中心[1]。

溫度傳感器采用鉑熱電阻，傳感器侵入污水池中。在傳感器距離控制儀表很近的情況下，采用三線電路進行測量。測量的過程為：首先將得到的溫度信號通過轉換器變成電壓信號，經放大、A/D，然后分別送到三路控制中：一路主要做用是報警和控制，是一個控制信號，控制繼電器的輸出；一路為BCD碼和位控制掃描信號控制LED顯示；一路經D/A轉換為4~20 mA的標準信號，將這一信號送入控制器中，以此來控制電動調節閥，調節熱蒸氣量，進行閉環控制[2]。

pH值通過測量電極上有特殊的反應靈敏的玻璃觸頭，當玻璃觸頭和氫離子接觸時產生電位。電位由在氯化銀溶液中的銀絲作為參比電極測到。pH值的輸出信號很微弱，經放大后，將信號轉換成頻率信號傳送給控制器。

在生物污水處理廠中，它使用的是活性污泥，溶氧量的測量是非常重要的。對氧含量進行測量，不僅有利于尋找出最優的污水凈化方法，也有利于經濟的曝氣池配置的選擇。采用隔膜將氧量測量傳感器覆蓋起來，這樣就形成了工作電極的陽極和陰極，同時，陽極也能夠起到反電極以及參比電極的功能。隔膜能夠隔離電極與被測量的液體，可以有效的保護傳感器，不僅密封住電解質，同時也能夠阻止其他物質對其造成的污染。通過風機的鼓風，能夠增加污水中的溶氧量， [3]。

生物污水凈化系統的另一重要環節是電導的測量。通過將鹽、酸或堿等電解質加入溶液中，來改變電導，電導的測量是通過與侵入溶液中的電子線路，采用電導分析系統來進行的，將一個交變電壓信號加到傳感器上，通過分析器來測量信號的大小。在實際的調試過程中得知，對儀器進行準確的溫度補償，可以獲得較為準確的電導測量值，根據該測量值控制改變液體的含鹽量，從而對電導進行控制[4]。

5結束語

本文介紹了污水處理廠的控制系統設計，討論了二級計算機網絡控制系統，實現了污水處理的自動化管理。該設計可供一般污水處理廠電氣控制設計者參考，本設計系統經操作簡單，設計結構清楚，對污水處理起到良好的控制與監測作用。

參考文獻:

[1]程玉華，西門子S7-200工程應用實例分析[M].北京：電子工業出版社，2008.1.

[2]何獻忠.工業污水處理的PLC控制應用[J].湖南冶金職業技術學院學報，2004，43（4）：86-87.

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中圖分類號：TM921.5文獻標識碼： A 文章編號：

一、地鐵屏蔽門控制系統、基本構成以及運行模式

1、地鐵控制門系統

地鐵屏蔽門系統是一個典型的機電一體化產品,包塊機械和電氣控制部分，其沿站臺邊緣布置，將車站站臺與行車隧道區域隔離開，降低車站空調通風系統的運行能耗。同時減少了列車運行噪音和活塞風對車站的影響，防止人員跌落軌道產生意外事故，為乘客提供了舒適、安全的候車環境，提高了地鐵的服務水平。

2、地鐵屏蔽門控制系統的基本構成

地鐵屏蔽門控制系統的基本組成包括硬件組成和軟件組成。其硬件組成主要包括就地控制盤LCB、中央接口盤PSC、車站緊急控制盤PEC、配電屏、驅動ups、控制ups、蓄電池屏、、屏蔽門狀態報警盤、屏蔽門操作控制開關等。軟件組成主要包括電機控制、門寬參數自學習系統、障礙物檢測系統、防擠壓系統、開門程序控制系統、關門程序控制系統、總線控制系統等。如圖：

3、屏蔽門控制系統運行模式

正常運行模式分為兩種：

(1)在列車配備自動駕駛系統的情況下，來自系統級(列車信號系統)的控制。

(2)在列車無自動駕駛系統的情況下，信號系統發出“列車占位”信號，由授權的操作人員在站臺控制面板(PSL)上控制屏蔽門的操作為站臺級控制的正常運行模式。

3．2非正常運行模式

(1)故障運行模式

在以下故障情況發生時，進入故障運行模式：

a.滑動門關閉時探測到障礙物。

b.列車超過允許停車精度，列車門與滑動門錯位。

c.個別滑動門不能打開。

d.控制系統發生故障。

(2)緊急工作模式

在以下故障情況發生時，進入緊急工作模式：

a.列車在隧道罩發生火災。

b.車站內發生火災。

c.其它以外突況。

(3)測試工作模式

當系統安裝或維修時采用的工作模式。

二、地鐵屏蔽門控制系統功能及其作用

電氣設計中采用控制部分和監視部分分開，其中控制部分采用硬線連接，監視部分采用總線連接。

1、控制功能。在任何運行模式中，接收上級發來的各種命令，上報信息以及對各屏蔽門單元進行自動控制，完成相應的動作。

2、監視功能。具有監視功能的設備包括兩部分：中央接口盤(PSC)和遠方報警盤(PSA)。主要完成站臺每側屏蔽門單元相關信息的集成，主要有以下功能：（1）收集系統測試(PST)、手動解鎖、就地控制(LCB)、車站緊急操作裝置(PEC)、站臺控制PSL的狀態信息；（2）通過現場總線通信收集全部門控單元(DCU)信息；（3）允許對DCU參數進行修改；（4）存儲屏蔽門故障診斷信息以及正常系統運行記錄；（5）收集驅動電源信息。

3、屏蔽門控制系統作用

從屏蔽門控制系統的作用的角度來講，屏蔽門系統的控制分就地級控制、站臺級控制、列車信號系統級控制、火災模式級控制。就地級控制是每個活動門模塊可以獨自機械，電氣操作；站臺級控制，列車信號系統級控制，火災模式級控制都是通過PSC里的繼電器控制活動門模塊的運行，PSC是根據各級控制發出的命令對活動門模塊進行操作、監視，是各級控制的集合體。優先級是就地級，其次是火災模式級，然后是站臺級，最后是列車信號系統級。火災模式級是在車控室操作屏蔽門系統，支鏈打開屏蔽門。

現在有兩種PSC設計方法，一種是把電氣系統(主要是處理硬線命令的繼電器組)和監控通訊系統組合在一個模塊里，成為一個黑盒子。黑盒子的輸出輸入接口有電源，現場總線網絡(監視網絡)，各級控制的命令、狀態的硬線端口，門單元的命令、狀態的硬線端口。可以既控制屏蔽門運行，也監控屏蔽門狀態、故障，并把相關信息存貯起來。一種是電氣系統和監控通訊系統各自獨立，把電源，各級控制的命令、狀態的硬線端口，門單元的命令、狀態的硬線端口集合一起，把現場總線網絡(監視網絡)獨自成一體，與各門單元，PSC里各重要繼電器組有接口，從而全面監控系統，電氣系統和監視網絡收集的若干重要狀態如“開門”狀態，若干重要故障如“系統故障”通過PSC的指示燈面板反映。首先這樣電氣和監控通訊兩個系統不會相互影響，獨立開來以后維修、改造方便。其次減低維修成本，一個部件損壞不必整個PSC更換。

三、制系統的關鍵技術

1、伺服驅動系統

門機是屏蔽門系統的核心設備之一，門控單元(DCU)是門機的重要組成部分，向．門控單元的豐要部分是服伺驅動系統，包括電機和伺服驅動器。從成本來考慮，伺服驅動系統約占門機的l／2，約占屏蔽門系統每單元的1／6。目前，屏蔽門行業國內的生產廠商所采用的是大都是外購通用件，功能齊全，性能很好，相成地價格很高；有的還需要另外配置控制器，使得系統累贅和不可靠。相比之下，國外的屏蔽門廠商就有很大的優勢，因為他們掌握了伺服驅動的核心技術，擁有他們自己的電機和驅動器，他們以最少的硬件投資成本，獲得了最大化的利潤，他們賣的是技術。岡此，如果能夠自己研制伺服驅動系統，節省的成本將相當可觀。

2、監控軟件

運行于中央接口盤(PSC)上的MMS和遠方報警盤(PSA)上的監視軟件系統，它能夠實時臨測系統運行狀態。編程語言的選擇多為VB(Visual Basic)，從軟件的功能實現和系統的大小來說，VB也完全能夠勝任，不過，已經有不少客戶為了追求更好的性能，要求采用VC(Visual C++)。

3、現場總線

DCU的狀態信息是通過通信網絡傳遞到PSC的，對于通信網絡的選擇有多種，常見的有RS485、CAN總線、Profibus以及LonWorks等。由于地鐵站臺的距離一般較長，有的將近200米，為了通信的實時、穩定，現在多采用現場總線。每個DCU單元作為一個從設備(節點)掛在總線上，總線豐設備放在屏蔽門系統設備室，上設備收集到DCU的狀態信息后發到PSC，完成通信。

四、控制系統設計特點

所有控制線路通過硬線連接，保證了控制系統的高可靠性，成本較低. 監控系統采用標準的國際工業網絡數據總線進行鏈接，傳輸大量信息. 采用這種方式保證了系統操作的高可靠性、良好的功能和設備擴展，除門控器需要進口外，其他控制部件和軟件都能由國內的專業公司提供。

總結

地鐵屏蔽門是地鐵環控系統的重要部件，其活動門數量多，運營中平均每2 min 就須開關門一次，其控制系統必須十分安全可靠. 地鐵屏蔽門是一復雜的分布參數控制系統，它集建筑、機械、電子和控制等科學于一體，其信息傳遞速率、同步性、系統可靠性和電磁兼容性等要求十分嚴格. 本文在經過2 年多屏蔽門樣品研制，參照國外屏蔽門工程實例，結合國內研究的基礎上，較深入地研究了屏蔽門的控制原理。.

【參考文獻】

[1] 張杰.地鐵屏蔽門驅動系統的研究與探討[期刊論文]-機電產品開發與創新2009,22(4)

[2] 饒美婉.地鐵屏蔽門直法流系統設計[期刊論文]-都市快軌交通2009,22(4)

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中圖分類號：TS958文獻標識碼： A

首先，它可應用于建筑。智能化建筑的發展必然離不開電氣自動化,隨著我國國民經濟的飛速發展以及數字電子化科技發展,高檔智能化建筑無疑已經成為當今建筑界的主要發展方向。自然達到合理利用設備,在資源方面，人力的節省就有了建筑設備的自動化控制系統。智能化建筑內有大量的電子設備與布線系統。這些電子設備及布線系統一般都屬耐壓等級低,防干擾要求高,是最怕受到雷擊的部分。智能建筑多屬于一級負荷,應該設計為一級防雷建筑物,組成具有多層屏蔽的籠形防雷體系。

其次，它也可以應用于凈化空調設備。凈化空調系統控制自動監控裝置,可以設計成單個系統的測量、控制系統,也可以設計成以數字計算機控制管理的系統。在溫度控制方面，凈化空調系統采用DDC控制。裝設在回風管的溫度傳感器所檢測的溫度送往DX一9100,與設定點比較,用比例加積分、微分運算進行控制,輸出相應電壓信號,控制加熱電動調節閥或冷水電動調節閥的動作,控制回風溫度應保持在18-16度之間,從而使得潔凈室溫度符合GMP要求。在濕度控制方面。裝設在同風管內的濕度傳感器所檢測的濕度,送往控制器與設定濕度比較,用比例加積分運算控制,輸出電JK信號,控制蒸汽電動調節閥的動作,控制回風濕度應該保持在45%-65%之間,這樣潔凈室濕度方能滿足GMP要求。

一、建筑電氣概述

建筑電氣技術是以電能、電子、電器設備及電氣技術為手段來創造、維持和改善人民居住或工作的生活環境的電、光、聲、冷和暖環境的一門跨學科的綜合性的技術科學。它是強電和弱電與具體建筑的有機結合。

隨著科學技術的發展和人民生活水平的不斷提高，人們對有關供配電、照明、消防、防雷地通信、網絡等系統的要求越來越高，使得建筑開始走向高品質、多功能領域，并進一步向多功能的縱深方向和綜合應用方向發展。

建筑電氣設計是在認真執行國家技術經濟政策和有關國家標準和規范的前提下，進行工業與民用建筑建筑電氣的設計，并滿足保障人身、設備及建筑物安全、供電可靠、電能節約、技術先進和經濟合理。

二、建筑電氣設計的概念

1.1設計的概念

設計是一個構思表達、再構思表達、反復推敲、不斷深入發展和進行評價的過程。基本上可以概括為博覽、創意、構思、表達等幾個階段。設計過程從一開始到深入下去，各階段思維的廣度、深度都不同，表達方式、工具也可能是多樣化的。表達方式和工具要適應思維的速度，推動思維發展成熟。

1.2服務的對象

設計是為甲方（業主）的功能需要服務的，也是為施工單位的施工需要服務的。在滿足國家有關規定的前提下，設計人員應樹立服務意識、樹立合作觀念、樹立敬業精神。對建筑電氣專業的設計人員而言，妥善處理與各個專業之間的關系是十分重要的事情，在協調上所用的時間甚至可能超過埋頭設計的時間。

部分工程（特別是規模較小的工程）不按建設程序辦事，私雇資質等級不符合要求的設計人員及施工單位（或個體戶）設計或承包工程。由于設計和施工人員技術水平有限，致使一些安裝工程達不到規定指標的要求。

三、電氣自動化控制系統設計的一般原則和設計思想

（一）設計原則

1、最大限度滿足生產機械和工藝對電氣控制的要求。生產機械和工藝對電氣控制系統的要求是電氣設計的依據，這些要求常常以工作循環圖、執行原件動作節拍表、檢測元件狀態表等形式提供，對于有調速要求的場合，還應給出調速技術指標。其他如啟動，轉向、制動、照明、保護等要求，應根據生產需要充分考慮；2、在滿足控制要求的前提下，設計方案應力求簡單，經濟；3、妥善處理機械與電氣的關系。很多生產機械是采用機電結合控制方式來實現控制要求的，要從工藝要求、制造成本、結構復雜性、使用維護方便等方面協調處理好二者的關系；4、正確合理地選用電器元件；5、確保使用安全、可靠；6、制造美觀、使用維護方便。

（二）設計思想

1、集中監控方式。集中監控方式不但運行維護方便，控制站的防護要求也不高，而且系統設計也很容易。但由于這種方式是將系統的各個功能集中到一個處理器進行處理，所以處理器的任務相當繁重，處理速度也會受到一定的影響。由于電氣設備全部進入監控，致使主機冗余的下降、電纜數量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經常不到位，這也會造成設備無法操作。這種接線的二次接線比較復雜，查線也不方便，而大大增加了維護量，還存在在查線或傳動過程中由于接線復雜而造成誤操作的可能性。

2、遠程監控方式。遠程監控方式具有節約大量電纜、節省安裝費用、節約材料、可靠性高和組態靈活等優點。但由于各種現場總線的通訊速度不是很高，使得電廠電氣部分通訊量相對又比較大，所以這種方式大都用于小系統監控，而在全廠的電氣自動化系統的構建中卻不適用。

3、現場總線監控方式。目前，對于以太網(Ethernet)、現場總線等計算機網絡技術已經普遍應用于變電站綜合自動化系統中，而且已經擁有了豐富的運行經驗，智能化電氣設備也有了較快的發展，這些都為網絡控制系統應用于發電廠電氣系統奠定了堅實的基礎。現場總線監控方式使系統設計更加具有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣就可根據間隔的情況進行設計。這種監控方式除了具有遠程監控方式的全部優點外，還可以減少大量的隔離設備、端子柜、模擬量變送器等，而且智能設備就地安裝，與監控系統通過通信線連接，節省了大量控制電纜，節約了很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。此外，各裝置的功能相對獨立，組態靈活，使整個系統具有可靠性而不會導致系統癱瘓。因此現場總線監控方式是今后發電廠計算機監控系統的發展方向。 轉貼于 中國論文下載

四、結束語

近年來我國經濟發展迅速，建設項目日益增多。隨著人們生活水平的提高，電氣安裝工程的質量要求也越來越高，它不僅要滿足照明、家電用電量、安全用電等需求，更注重其美觀、實用、方便的使用效果。這就要求設計師在設計時就要設身處地的為人們的實際生活考慮，力求設計的完美和實用效果。

參考文獻

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可編程控制器控制系統設計與調試一體化課程結合了企業實際工程，以工程技術人員完成整個項目的工作過程為教授的模板，以培養工程技術人員的方法培養學生，培養學生的學習能力、思考能力、動手能力、團隊合作能力等，以提升學生的綜合能力為主要目的，促使學生牢牢掌握先進的工業自動化技術，并能運用所學的技術技能解決實現工作中所遇到的問題。教師在可編程控制器控制系統設計與調試一體化課程中，除了向學生傳授先進的工業自動化技術之外，更重要的是指導學生如何進行正確的分析問題、解決問題、總結問題，為學生日后能成為高技能型人才打下堅實的基礎。從事這門課程教學的教師要有豐富企業經驗和較強的教學能力，對教師也是一個提升。可編程控制器控制系統設計與調試課程結合了多門課程：CAD制圖（畫電氣控制圖）、工具的使用及機械加工（電箱制作）、電力拖動（控制線路的設計及制作）、電工基礎（元件的選擇）、傳感器技術（傳感器的選擇及使用）、寫作（編寫技術文件）、PLC技術（控制系統的設計）、變頻器技術（控制系統的設計）、觸摸屏技術（控制系統的設計）、組態技術（控制系統的設計）等，是一門多學科的綜合應用，是學生畢業前的一次實戰。可編程控制器控制系統設計與調試課程教學主要是以學生為主，教師為輔；學生獨立完成，教師監控指導；貼近企業生產實戰，培養技能技術，培養技術員，以一畢業就能上手為目的。可編程控制器控制系統設計與調試課程真實再現技術項目實施的全過程，從提出工藝要求過程設計元件選擇電柜制作程序編寫安裝設備調試技術資料整理交設備、技術資料驗收。通過該課程的學習，學生能充分體驗作為一個工控人的樂趣和存在的工作壓力，掌握進行企業技術改造的流程和工作方法。可編程控制器控制系統設計與調試課程實行分組學習，項目連續實施，每組4人，團隊合作完成。

二、可編程控制器控制系統設計與調試課程實施詳細步驟

1.根據客戶的項目工藝要求，確定項目的電氣控制方案根據客戶提供的項目工藝流程、工藝要求和完成的目標，仔細分析完成每個工藝流程步驟所要涉及的機械動作，以及要完成機械動作所需的電機、液壓、氣動等運行方式，提出控制方案，確定控制方式，撰寫項目設計任務書，在對工藝要求有疑問時要及時與客戶聯系溝通，確保設計方案的正確性。通過這個步驟，培養了學生的分析問題、發現問題、解決問題的能力和與人溝通的能力，也讓學生對所學的電氣控制技術進行一次總結，另外也讓學生學習到了正在企業中運用到的先進技術，學生也能掌握電氣控制系統設計理念。2.根據設計任務書進行項目的設備選型以項目控制系統設計方案為基礎，選擇控制所需的開關、按鈕、傳感器等系統輸入設備的型號和品牌，以及指示燈、中間繼電器等系統輸出設備的型號和品牌；根據輸入輸入信號類型和數量，控制對象，選擇可編程控制器型號，確定可編程控制器容量、I/O點數、特殊模塊等內容；根據動力要求，通過計算力矩的大小，并根據動力運行模式，選擇電機類型如：伺服電機、變頻電機、普通電機等，并選擇電機的容量和型號。在這個環節，教師教授學生做預算、選型、計算力矩等方面的基礎知識，學生可以通過網絡調查、電氣設備市場咨詢等方式進行工程實踐，了解電氣設備的類型、質量、價格等方面的知識，掌握如何做預算、如何選型、如何計算力矩等工程技術人員必備的知識，為自己擁有設計能力打下基礎。3.設計項目的電氣電路圖根據項目控制系統設計方案和設備的選型進行項目電氣電路設計。首先分配可編程控制器的I/O點，畫出I/O分配表，以可編程控制器的核心，設計電路設計，并轉化為電氣原理圖、接線圖。在這部分，學生對電氣電路圖不但要能看得懂，還得深刻理解，掌握電氣電路圖的特點和一般規律，以及電氣制圖的方法和電氣元件標識及繪制，學會使用CAD進行電氣電路圖的設計，另外也能進行電氣設備布置圖、接線圖的設計。4.裝配電氣硬件根據項目電氣器件布置圖、接線圖，進行控制柜和操作臺的制作。在這個過程中，教師傳授機械加工、電氣硬件裝配的經驗和方法，并傳授世界技能大賽機電一體化項目裝配工藝要求，讓學生開闊視野，了解國際技能標準并掌握。學生經過這個過程的訓練，要能進行電氣硬件的設計和現場施工，掌握機械加工方法，如機械工具的使用、鈑金加工、機床使用等，并具有機械裝配的能力；根據接線圖按世界技能裝配工藝標準進行現場接線，包括導線的使用、冷壓端子的壓制、線路的連接等方面內容，并進行詳細檢查線路連接的正確性。5.項目程序設計根據項目控制系統設計方案進行程序設計，結合項目的工藝過程選擇適合的編程方法，比如是使用經驗法編程方法，還是用步進編程方法。編寫的程序以要滿足系統控制要求為主線，分別編寫實現各部分控制功能或各子任務的程序，逐步完善系統整體功能。教師結合世界技能大賽機電一體化項目，講解在企業工程項目中編程要注意的內容：安全保護措施的設計、人機對話的設計、程序相互保護設計、優化設計等。學生通過編寫具體的工程項目，有了實際工程程序設計的經驗，學與用不再脫節，學生通過學習編程設計，掌握工程編程設計技巧，不會覺得工程程序設計高深莫測，樹立起日后從事技術工作的信心。6.項目程序的模擬調試項目程序設計完成后，還要進行模擬調試，模擬工程項目現場運行過程，給程序運行提供運行信號，觀察程序運行的結果是否符合項目要求，確保程序的正確性。學生通過模擬調試掌握二種模擬調試的方法：硬件模擬法、軟件模擬法。學生可以通過使用按鈕、信號發生器等硬件設備模擬產生現場的信號，并將這些信號連到PLC系統的輸入端，操作輸入信號觀察輸出信號是否正確，來檢測程序的正確性。學生也可以編寫一套模擬程序，模擬提供現場信號，通過軟件的監控功能來判斷程序的正確性。7.聯機調試程序模擬調試完成后，把該程序應用到工程項目中。調試過程應循序漸進方式，從PLC只連接輸入設備、再連接輸出設備、再接上實際負載等逐步進行調試。不符合設計要求的，就對硬件或程序做出相應的調整。另外，根據實現情況進行程序和機械優化，在安全可靠的前提下，盡可能地提高設備工作效率和減小能耗。全部調試完畢后，交付試運行。經過一段時間運行，如果工作正常、程序不需要修改，保存程序，防止丟失。在調試中，學生會發現很多問題，教師只是起引導作用，培養學生獨立解決問題的能力。8.整理和編寫技術文件項目設計、安裝、編程、調試完后，要進行技術文件編寫和整理，把使用說明書、技術說明書、電氣電路圖、線路接線圖、電氣元件明細表、PLC程序等交給客戶。教師在這個環節要教授技術文件撰寫技能。學生通過這個環節，既掌握了技術文件的撰寫，同時也提高了他們的寫作能力，為他們日后寫作論文打下基礎。

三、可編程控制器系統設計與調試課程實施項目

以項目—退火爐傳輸輥道PLC控制系統設計為例。傳輸輥道是在生產企業中最常見、使用最廣的設備之一；它用來傳送物料，節省人力、提高生產效率；傳輸系統即可實行簡單控制，也可實施復雜的全自動控制。該項目可根據學生對知識的掌握程度設置難易度，但都可實際運用在生產中，使學生掌握生產工藝和電氣設備設計技巧。設計任務書內容為：1.設計題目退火爐物料輸送輥道PLC控制系統設計2.設計要求（1）設計基本要求。①退火爐物料輸送輥道控制主線路由一臺1.5kW的Y系列三相交流異步電機及其控制元件組成。②爐門的升降和輥道的運行之間的配合和聯鎖必須符合工藝要求。③控制系統應能滿足全自動循環加工工藝和手動調整工藝的需求。④輸送輥道按順序一個物料進入退火爐，滿足一定條件后，再把物料輸送出退火爐，完成了一次輸送任務。再接著第二次工作。⑤本系統主電路供電系統電壓為交流380V、控制電路為交流220V、PLC控制電路為直流24V、指示燈為直流24V。⑥進行系統設計時，要注意安全措施設計、硬件聯鎖設計、電壓等級設計、PLC程序聯鎖設計等方面。（2）技術改造要求（可任意選擇其中的一項或多項）。①在不同的區域實施多段變頻速度控制。②根據爐溫實施自動控制。③使用觸摸屏實行人機對話。④實行電腦監控。（3）設計技術參數。①輥道電機：Y112M-1.51.5kW1440r/min2.2A380V②爐門升降電機：Y112M-1.51.5kW1440r/min2.2A380V（4）設計內容。①根據退火爐物料輸送輥道運行工藝和控制流程設計功能圖表。②根據設計要求，選擇控制方案。③進行PLC選型，設計PLC硬件系統，畫出相應的PLC接線圖。④選擇PLC控制系統元件，并列出元件明細清單。⑤控制柜的設計及元件的設計。⑥設計PLC控制梯形圖。⑦編寫設計說明書。（5）所需元件。①三菱PLC：FX2N-48MR-001②三菱溫度模塊：FX2N-4AD-TC③熱電偶：K型④三菱變頻器：FR-D740-3.7K-CHT⑤三菱觸摸屏：GT1100-Q-C⑥電箱：800X800X500（底板、面板可更換）⑦按鈕開關、指示燈、行程開關、光電開關、接近開關⑧220V交流接觸器、24V直流中間繼電器、DC24V電源⑨控制導線、電纜、線號管、線槽、卡軌（6）所需工具。①電鉆、開孔器、絲錐、鉆頭②萬用表、電工工具等。

篇（6）

ABSTRACT：This page has introduced the design plan of theautomatic boring machine PLC control system, and has narrated thebasic principles of the boring machine’s operation, the basicprinciples of PLC and the engineering design step of PLC. the whole system has adopted aPLC to control, the whole control system sets up a control room andutilize a PLC control boring machine to run. It realized thefunction of boring machine’s start , stop , trouble stop , stoppromptly. And it has two kinds of control methods the manuallycontrol and automatically control, thus realized the automaticfunction of the boring machine’s operation.

KEYWORDS: PLC；boring machine；control system

目錄

【摘要】 1

目錄 2

1.緒論 4

1.1 選題的目的和意義 4 1.3PLC的概述及構成 5

1.31PLC的定義 5 1.3.3 PLC的特點 6

1.3.4 PLC的基本組成 7

2 車鏜專機的概況 8

2.1車鏜專機概述 8

2.1.1車鏜專機的功用及組成 8 2.2車鏜專機的電氣控制 10

2.2.1概述 10

2.2.2電氣控制線路工作原理 10

3車鏜專機電力拖動電動機的選擇 14

3.1電動機選擇的基本知識 14

3.2.1連續工作制電動機容量的選擇 14

3.2.2長期變化負載下電動機容量的選擇 15

3.3車鏜專機用電動機容量的選擇 15

3.3.1車鏜專機主軸和油泵電動機容量的選擇 15

3.3.2快速移動電動機容量的選擇 16

4車鏜專機電氣控制用低壓電器的選擇 17

4.1低壓電器的定義 17

4.2低壓電器的選擇 17

4.2.1低壓斷路器的選擇 17

4.2.2交流接觸器的選擇 17

4.2.3熔斷器的選擇 18

4.2.4熱繼電器的選擇 18

4.2.5行程開關與刀開關的選擇 19

4.2.6組合開關與萬能轉換開關的選擇 19

4.2.7主令控制電器的選擇 19

4.2.8指示燈的選擇 19

5車鏜專機PLC控制系統的設計 20 5.2PLC控制系統設計步驟 20 5.2.2車鏜專機PLC的I/O接線圖 21

5.2.3其他硬件配置 22

5.2.4車鏜專機梯形圖的設計 22

5.2.5程序調試過程 24

5.2.6列寫電器元件一覽表 24

結束語 26

謝 辭 27

文 獻 28

1.緒論

1.1 選題的目的和意義

由于現代加工技術的益提高，對加工機床特別是工作母機的要求也越來越高，數控技術是計算機技術、信息技術、現代控制技術等發展的產物，他的出現極大的推動了制造業的進步。機床的控制系統的優劣與機床的加工精度息息相關，特別是PLC廣泛應用于控制領域后，已經顯現出它的優越性。可編程控制器PLC已廣泛應用于各行各業的自動控制。在機械加工領域，機床的控制上更顯示出其優點。由于鏜床的運動很多、控制邏輯復雜、相互連鎖繁多，采用傳統的繼電器控制時，需要的繼電器多、接線復雜，因此故障多維修困難，費工費時，不僅加大了維修成本，而且影響設備的功效。采用PLC控制可使接線大為簡化，不但安裝十分方便而且工作可靠、降低了故障率、減小。 現代化生產的水平、產品的質量和經濟效益等各項指標，在很大程度上取決于生產設備的先進性和電氣自動化程度。機電一體化技術是隨著科學技術的不斷發展，生產工藝不斷提出新的要求而迅速發展的。在控制方法上主要是從手動到自動；在控制功能上，是從簡單到復雜；在操作上，是由笨重到輕巧。隨著新的控制理論和新型電器及電子器件的出現，又為電氣控制技術的發展開拓了新的途徑。 傳統的機床電氣控制是繼電器接觸式控制系統，由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關等組成，實現對機床的啟動、停車、有極調速等控制。繼電器接觸式控制系統的優點是結構簡單、維護方便、抗干擾強、價格低，因此廣泛應用于各類機床和機械設備。目前，在我國繼電器接觸式控制仍然是機床和其他機械設備最基本的電氣控制形式之一。 在實際生產中，由于大量存在用開關量控制的簡單的程序控制過程，而實際生產工藝和流程又是經常變化的，因而傳統的繼電器接觸式控制系統常不能滿足這種要求，因此曾出現了繼電器接觸控制和電子技術相結合的控制裝置，叫做順序控制器。它能夠根據生產的需要改變控制程序，而又遠比電子計算機結構簡單，價格低廉，它是通過組合邏輯元件插接或編程來實現繼電器接觸控制的。但它的裝置體積大，功能也受到一定限制。隨著大規模集成電路和微處理機技術的發展及應用，上述控制技術也發生了根本性的變化，在70年代出現了將計算機的存儲技術引入順序控制器，產生了新型工業控制器——可編程序控制器（PLC），它兼備了計算機控制和繼電器 控制系統兩方面的優點，故目前在世界各國已作為一種標準化通用裝置普遍應用于工業控制。為解決占機械總加工量80％左右的單件和小批量生產的自動化的難題，50年代出現了數控機床。它綜合應用了電子技術、計算機技術、檢測技術、自動控制和機床結構設計等各個技術領域的最新技術成就，它是典型的機電一體化產品。數控機床經過40年來的發展，品種日益增多，性能不斷完善，其中以輪廓控制的數控機床和帶有自動換刀裝置和工作臺能自動轉位的數控加工中心發展更為迅速。數控機床由控制介質、數控裝置、伺服系統和機床本體等部分組成，其中伺服系統的性能是決定數控機床加工精度和生產率的主要因素之一。

1.3PLC的概述及構成

1.31PLC的定義

20世紀是人類科學技術迅猛發展的一個世紀，電氣控制技術也由繼電控制過渡到計算機控制系統。各種工業用計算機控制產品的出現，對提高機械設備自動控制性能起到了關鍵的做用。進入20世紀，各種自動控制產品正在向著控制可靠，操作簡單，通用性強，價格低廉的方向發展，使自動控制的實現越來越容易。 “可編程邏輯控制器是專為在工業環境下應用而設計的一種數字運算操作的電子裝置，是帶有存儲器、可以編制程序的控制器。它能夠存儲和執行命令，進行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作，并通過數字式和模擬式的輸入、輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器及其有關的外圍設備，都應按易于工業控制系統形成一個整體、易于擴展其功能的原則設計。” 雖然PLC 問世時間不長，但是隨著微處理器的出現，大規模、超大規模集成電路技術的迅速發展和數據通訊技術的不斷進步，PLC也迅速發展，其發展過程大致可分三個階段： 1．早期的PLC（60 年代末—70 年代中期） 早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這時的PLC多少有點繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執行原先由繼電器完成的順序控制、定時等。它在硬件上以準計算機的形式出現，在I/O 接口電路上作了改進以適應工業控制現場的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術人員所熟悉的繼電器控制線路的方式—梯形圖。因此，早期的PLC的性能要優于繼電器控制裝置，其優點包括簡單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復使用等。其中PLC特有的編程語言—梯形圖一直沿用至今。 2．中期的PLC（70 年代中期—80 年代中后期） 在70年代微處理器的出現使PLC 發生了巨大的變化。美國，日本，德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC 的中央處理單元（CPU）。這樣，使PLC得功能大大增強。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數等功能以外，還增加了算術運算、數據處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開關模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴大了存儲器的容量，使各種邏輯線圈的數量增加，還提供了一定數量的數據寄存器，使PLC得應用范圍得以擴大。 3．近期的PLC（80 年代中后期至今） 進入80年代中、后期，由于超大規模集成電路技術的迅速發展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的當次普遍提高。而且，為了進一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開發了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬件功能發生了巨大變化。

1.3.3 PLC的特點 1.3.4 PLC的基本組成

可編程控制器系統由輸入部分、運算控制部分和輸出部分組成。

可編程控制器主機的硬件電路由CPU、存儲器、基本I/O接口電路、外設接口、電源等五大部分組成，PLC典型硬件系統如圖1-1所示。

圖1-1 可編程控制器主機硬件電路圖

2 車鏜專機的概況

2.1車鏜專機概述

2.1.1車鏜專機的功用及組成

  ;車鏜專機是用來對臺式鉆床的立拄進行鏜孔加工，同時對孔的右端面進行車削加工的一種自動加工設備。加工工件如圖2-1所示。

圖2-1 工件示意圖

車鏜專機的基本組成 車鏜專機的基本組成如圖2-2所示。左、右機械動力頭各有三臺電動機（快速電動機、工速電動機、主軸電動機），液壓站由一臺電動機拖動。

圖2-2 車鏜專機的基本組成示意圖 1.車鏜專機加工過程

加工過程如圖2-3所示。操作者將要加工的工件放在工作臺上的夾具中，在其他準備工作就緒后，發出加工指令（按下按鈕）。工件自動夾緊，壓力繼電器動作，左、右動力頭同時開始鏜削加工。左動力頭快進，工進至終點后，快退回原位；而右動力頭快進、工進至終點后還應進行右端面的車削加工（車刀橫進、橫退）后才快退。當兩動力頭都退回原位，此時Ⅰ工位的粗加工結束，工作臺移到Ⅱ工位，開始進行精鏜加工。左、右動力頭重新起動，快進，工進到終點延時后快退回原位，Ⅱ工位加工結束，工作臺退到Ⅰ工位，松開工件，一個自動工作循環結束。

圖2-3 車鏜專機的加工過程

（3）液壓系統 車鏜專機液壓系統元件如表2-1所示。

表2-1 車鏜專機液壓系統元件表

YV1 + 卸荷 SP1 + 油壓到信號

YV2 +（-） 工件松開（夾緊） SP2 + 工件緊信號

YV3 + 向Ⅰ工位 YV5 + 橫 進

YV4 + 向Ⅱ工位 YV6 + 橫 退

注：表中“+”表示得電，“-”表示斷電。

2．車鏜專機的控制要求

1）本系統有七臺電機：油泵電機、右主軸電機、右快速電機、右工速電機、左主軸電機、左快速電機、左工速電機。

2）工作臺有兩個工位，由液壓系統實現兩工位的轉換和加工工件的夾緊與松開。

3）有自動和點動兩種工作方式，其中自動工作方式又有三種形式：全自動循環、Ⅰ工位循環、Ⅱ工位循環工作。全自動循環過程是從Ⅰ工位Ⅱ工位Ⅰ工位，Ⅰ工位循環、Ⅱ工位循環工作是指工件只在Ⅰ工位或Ⅱ工位時的加工循環。

4）手動工作方式包括左、右主軸的點動對刀，左、右動力頭的快進與快退點動，手動松開工件、手動移位等。

5）左、右床身導軌應具有自動功能（YV7、YV8）。 7）油泵起動后，液壓系統要有一定的壓力緩沖，才允許開始工作，工作結束要卸荷。

8）具有電源、油泵工作、原位、工作指令等信號的指示。

9）具有照明和必要的聯鎖環節和保護環節。

2.2車鏜專機的電氣控制

2.2.1概述

鏜床是一種精密加工機床，主要用于加工精確的孔和各孔間相互位置要求較高的零件。它的運動由部件多，調速范圍寬。鏜床主運動與進給運動由一臺主軸電動機拖動，有各自傳動鏈傳動，為縮短輔助時間，鏜頭架的上下運動、工作臺的前后左右運動及鏜軸的進出運動除工作進給外，還應有快速移動，由快速移動電動機拖動。

2.2.2電氣控制線路工作原理

（1）主軸的點動控制 （2）主電機的正反向長動 使用高速時，限位開關XK閉合，按下SB1后，電動機先低速起動，延時5秒后KM6斷開，再經0.6秒KM7得電動作。KM7的主觸點使電機的繞組連成雙星形并重新接入電流，從而使主電動機從低速再起動到高速。 （3）主軸或進給變速時主電機的緩轉控制 （4）主軸箱、工作臺或主軸的快速移動

機床的各部件的快速移動由限位開關S2、S6和快速電機M2驅動。S2被壓動，PLC輸出使KM4得電動作，快速移動電動機M2正轉、限位開關S6被壓動，PLC輸出使接觸器KM5得電動作，快速電動機M2反轉。

（5）主電機的反接制動控制

當電動機正轉時，速度繼電器的正轉動合觸點Kn閉合，而正轉動斷觸點Kn。圖2-4是鏜床電氣控制系統主電路圖

圖2-4 鏜床電氣控制系統主電路圖

2.2.3車鏜專機接線布置圖設計

1、控制面板圖的設計要使整個系統的控制處于方便、快捷、集中、緊湊；

2、在場地允許條件下對發熱厲害，噪聲振動大的電氣部件放在離操作者較遠的地方或隔離起來；

3、對于多工位加工的大型設備，應考慮兩地操作的可能；

4、總電源緊急停止控制應安放在方便而明顯的位置，圖2-5安裝板電氣元件平面布置圖，圖2-6 控制面板按鈕、行程開關平面布置圖。

圖2-5 安裝板電氣元件平面布置圖

圖2-6控制面板按鈕、行程開關平面布置圖

3車鏜專機電力拖動電動機的選擇

3.1電動機選擇的基本知識

要使電力拖動系統經濟而可靠地運行，必須正確選擇拖動電動機。這包括電動機的種類、型式、額定電壓、額定轉速和容量﹝功率﹞的選擇。

選擇電動機的種類時，對一般要求的生產機械，優先考慮 選用三相籠型異步電動機。對于要求起動轉矩大，并且有一定調速要求的生產機械，可選用繞線轉子異步電動機；對拖動功率大，需要補償電網功率因數以及穩定的工作速度時，優先考慮選用三相同步電動機；對于調速性能要求高，在要求快速而平滑的起、制動時，考慮優先選用直流電動機。 在選擇電動機的額定轉速時，根據電機設計知識，當電動機功率一定時，則高速電動機教經濟。但當生產機械的工作速度一定，則電動機轉速越高，傳動機構的傳速比越大，使傳動機構復雜，整個系統裝置的造價升高。所以選擇電動機額定轉速時，必須從電動機與機械裝置兩個方面綜合考慮。

在選擇電動機容量時，必須從生產機械的工藝過程、負載轉矩的性質、電動機的工作制及經濟性等幾個方面綜合考慮。如果選擇容量太小，電動機將長期過載而使其過早損壞；如果選擇容量過大，不僅電動機容量不能被充分利用，造成設備投資浪費，而且造成運行效率低及異步電動機的功率因數低。因此，正確選擇電動機的容量非常重要。

3.2電動機容量選擇的基本方法

3.2.1連續工作制電動機容量的選擇

長期恒定負載時指在長期運行過程中，電動機處于連續工作狀態，負載大小

恒定或負載基本恒定不變，工作時能達到穩定溫升τ，其負載圖Pl=F﹙t﹚與溫

圖3-1連續工作制時電動機的負載圖與溫升曲線

升曲線τ=F﹙t﹚如圖3-1所示。這種生產機械所用的電動機容量選擇比較簡單。選擇的原則是使穩定溫升τ在電動機絕緣允許的最高溫升限度之內選擇的方法是使電動機的額定容量等于生產機械的負載功率加上拖動系統的能量損耗。

3.2.2長期變化負載下電動機容量的選擇

圖3-2 長期變化負載圖

3.3車鏜專機用電動機容量的選擇

3.3.1車鏜專機主軸和油泵電動機容量的選擇

主軸箱和工作臺油泵電動機屬于連續工作制且長期工作在恒定負載下的電動機，由于一般電動機是按照常值負載連續工作設計的，電動機設計及出廠試驗保證是在額定容量下工作時，溫度不超出允許值，而電動機所帶負載功率小于或等于其額定功率，發熱自然沒問題，不需發熱校驗。則主軸電動機和油泵電動機參數如下：

左右主軸電機的一些參數：交流380V 8.4A 4.0KW

油泵電機的一些參數：交流380V 3.0A 1.1KW

3.3.2快速移動電動機容量的選擇 如果電動機實際暫載率與標準暫載率相同，則可直接按照產品目錄選擇合適電動機，如果電動機實際暫載率與標準暫載率不相等，應該把實際功率換算成鄰近的標準暫載率下的功率，在選擇電動機和校驗溫升。則選擇左右快速電機的參數和左右工速電機的參數如下：

左右快速電機的參數為：交流380V 4.9A 2.2KW

左右工速電機的參數為：交流380V 3.0A 1.1KW

4車鏜專機電氣控制用低壓電器的選擇

4.1低壓電器的定義

低壓電器通常是指在交流額定電壓1200V、直流額定電壓1500V及以下的電路中起通斷、保護、控制或調節作用的電器產品。

4.2低壓電器的選擇

4.2.1低壓斷路器的選擇

低壓斷路器又稱自動空氣開關或自動空氣斷路器，主要用于電力線路中。它相當于刀閘開關、熔斷器、熱繼電器和欠壓繼電器的組合，是一種自動切斷電路故障的保護電器。

（1）低壓斷路器主要由觸電系統、操作機構和保護元件三部分組成。

低壓斷路器的選用的技術原則：

斷路器的額定工作電壓應大于或等于線路或設備的額定工作電壓。對于配電 電路來說應注意區別事電源保護還是負載保護，電源端電壓比負載端電壓高出約5%左右。

（2）斷路器主電路額定工作電流大于或等于負載工作電流。

（3）斷路器的過載脫口征訂電流應等于負載工作電流。

（4）斷路器的額定通斷能力大于或等于電路的最大短路電流。

（5）斷路器的欠電壓脫口器額定電壓等于主電路額定電壓。

（6）斷路器類型的選擇，應根據電路的額定電流及保護的要求來選用。

4.2.2交流接觸器的選擇

交流接觸器主要由觸電系統、電磁機構和滅弧裝置等組成。接觸器主觸點的額定電壓選擇事根據被選用的接觸器主觸點的額定電壓應大于或等于負載的額定電壓，接觸器主觸點的額定電流選擇是根據對于電動機負載，接觸器主觸點額定電流計算可得到。

接觸器的類型應根據電路中負載電流的種類來選擇。即交流負載應選用交流接觸器，直流負載應選用直流接觸器。根據使用類別選用相應系列產品，接觸器產品系列是按使用類別設計的，所以應根據接觸器負擔的工作任務來選擇相應的使用類別。 接觸器的圖形符號及文字符號如圖4-1所示

圖4-1 接觸器的圖形符號和文字符號

﹙a﹚ 線圈 ﹙b﹚主觸點 ﹙c﹚ 動和鋪助觸點 ﹙d﹚動斷鋪助觸點

4.2.3熔斷器的選擇

熔斷器是一種廣泛應用的最簡單有效的保護電器之一。其主體是低熔點金屬絲和金屬薄片制成的熔體串聯在被保護的電路中。在選擇熔斷器時應該考慮熔體的額定電流以及熔斷器的額定電流與額定電壓。

熔體額定電流的選擇

熔體額定電流與負載大小、負載性質有關：

（1）對于一般照明電路、電熱電路等負載可按負載電流大小來確定熔體的額定電流。 多臺: IN P =（1.5~2.5）INmMax+∑INM

2、熔斷器額定電流與額定電壓的選擇

（1）熔斷器額定電流大于或等于熔體的額定電流；

（2）熔斷器額定電壓大于或等于電路的工作電壓。

4.2.4熱繼電器的選擇

熱繼電器是一種具有反時限過載保護特性的過流繼電器，廣泛應用于電動機的過載保護，也可用于其他電氣設備的過載保護。 4.2.5行程開關與刀開關的選擇

刀開關主要由手柄、觸刀、靜插座和底板組成。刀開關參數選擇應從：極數，額定電流，額定電壓，通斷能力等進行選擇；

依據生產機械的行程發出指令以控制其運行方向和行程長短的主令電器，稱為行程開關。行程開關參數選擇：操作頭的結構，自動復位或非自動復位，長擋鐵與短擋鐵，觸點的數量。

4.2.6組合開關與萬能轉換開關的選擇 萬能轉換開關是一種多擋式且能對電路進行多種轉換的主令電器。萬能轉換開關參數選擇：位數，接線圖編號，額定電流，額定電壓，通斷能力等。

4.2.7主令控制電器的選擇

應根據使用場所，結構型式，觸頭數及顏色來進行選擇。

4.2.8指示燈的選擇 2.直流 6/12/24/36/48/110/220V 4.形狀：球形/園平頭/方形/長方形

5.顏色：紅、綠、黑、黃、白、藍等

6.發光源：LED、白熾燈泡和氖泡

5車鏜專機PLC控制系統的設計

5.1PLC控制系統的設計內容

PLC是現代工業自動控制的一種通用計算機，但其工作方式與微機控制系統不同，與繼電接觸器控制系統也有本質的不同。PLC應用系統設計包括硬件設計和軟件設計兩個方面。

1.硬件設計

PLC應用系統硬件設計的主要內容包括PLC的機型選擇、輸入輸出設備的選擇、控制柜的設計和控制系統各種技術文件的編寫，PLC外部硬件電路的設計等。

2.軟件設計

PLC應用系統軟件的主要內容就是編寫PLC用戶程序，即繪制梯形圖或編寫語句表。

5.2PLC控制系統設計步驟

1.熟悉被控對象，制定控制方案；

2.確定I/O點數；

3.選擇PLC機型；

4.選擇輸入輸出設備，分配PLC的I/O地址；

5.設計PLC應用系統電氣圖紙；

6.程序設計；

7.系統調試；

8.建立文檔。

5.2.1選擇PLC的機型

圖5-1 流程圖

PLC機型的選擇基本原則是在滿足功能要求及保證可靠，維護方便，可擴展，經濟的前提下，力爭最佳的性能價格比。選擇時主要考慮以下幾點：

1.I／O點數在滿足控制要求的前提下力爭使用的I／O點最少，但必須留有一定的裕量（10％~15％ ）；

2.基于本設計I/O口的要求，需24個輸入16個輸出，因此我們選擇了FX-0N這種型號的PLC；

3.根據動力頭的工作過程分析，結合PLC外部電氣控制線路的設計，可以很方便地設計出系統的工作流程圖﹙如圖5-1﹚。

5.2.2車鏜專機PLC的I/O接線圖

總共用到22個輸入端，基本功能的實現用22個,另外有2個用于擴展功能.。輸入點采用分組輸入的方法減少輸入點數.將“自動”控制中的“起動”按紐與 5-2 鏜床控制系統PLC外部接線圖

5.2.3其他硬件配置

PLC選型確定以后還要考慮系統中的其他部分，主要有：

① 電源

有的PLC機具有獨立的電源模塊，選擇電源模塊時要使電源模塊的額定輸出電流大于或等于主機、I/O模塊、專用模塊等總的消耗電流之和。為I/O模塊選擇直流電源時必須查閱產品手冊，按其給出的模塊技術參數正確選配。

② 大中型系統配置

對大中型的控制系統，可能須要配置總監控制臺和監控模擬屏、PLC輸入輸出二次隔離重動繼電器柜以及系統專用UPS電源等。

5.2.4車鏜專機梯形圖的設計

根據鏜床控制系統PLC外部接線圖，來畫梯形圖。畫是應該主要每運行一次要線圈復位一次。 其中手動加工部分有：左主軸對刀SB3、右主軸對刀SB4、左快進SB5、左快退SB6、右快進SB7、右快退SB8、手動松開SA3、手動移位SB9。 判斷油壓是否到位（到T0后如果油壓沒有上升報警）—手/自動選擇（假如是自動加工）—判 斷是否夾緊—原位判斷（假如工作臺不在原位則快退回原位，包括左原點、右原點、橫原點）—當工作臺都回到原位的時候原位指示燈HL1亮并進行工位判斷（若工作臺不在Ⅰ工位則YV4得電工作臺回Ⅰ工位）—工作臺松開，當工件放上去時，再次手自動判斷—按啟動按鈕，工作臺再次夾緊，工作指示燈亮（當工作臺松開時長時間沒有按下啟動按鈕則直接卸荷）—工作循環方式選擇，判斷是否是Ⅱ工位加工（因為Ⅰ工位加工與全循環加工的前面部分一樣，

所以只要判斷是否是Ⅱ工位加工）—左右斷機判斷—快進（到工進點）—工進（到終點，假如是右工作臺加工還需進行端面加工）—快退（Ⅰ工位加工退到原點，全循環加工退到工進點）—判斷是否是Ⅰ工位加工（若不是則進行Ⅱ工位加工）—Ⅱ工位快進、工進、快退（Ⅱ工位加工到終點是還需延時一段時間，去除毛刺）—回Ⅰ工位。 輸出點部分I/O點數比較少故不要使用減少I/O點數的措施。圖5-2 鏜床控制系統PLC梯形圖。

圖5-3鏜床控制系統PLC梯形圖

5.2.5程序調試過程

按功能表圖的流程順序來調試程序，調試的過程應該符合設計的控制要求，主要能執行全自動、單I、單II、斷左、右機、手動。

5.2.6列寫電器元件一覽表

整理全部電路設計圖，程序流程框圖，程序清單，元件參數計算公式、結果，列出元件清單。表5-1 電氣元件一覽表

表5-1 電氣元件一覽表

符號 數量 名稱及用途

M1 1 主電動機，拖動主運動和進給運動用

M2 1 快速移動用電機

Q 1 空氣開關，限流、欠壓保護 KM3 1 限流電阻短路用接觸器

KM6 KM7 3 主電動機高低速轉換用接觸器

KM4 KM5 2 快速電機正反轉用接觸器

SB5 1 主電動機停止用按鈕

Kn 1 主電動機反轉制動用速度繼電器 SB3 SB4 2 主電動機正反轉點動按鈕 S3 S4 2 進給變速用限位開關

S 1 接通主電動機高速用限位開關

S5 S6 2 快速電動機正反轉用限位開關

R 2 點動、高速啟動，制動用限流電阻

FU1~FU8 8 短路保護熔斷器

KR 1 主電動機過載保護用熱繼電器

K1 1 控制PLC用開關

PLC 1 可編程控制器

結束語

此次畢業設計是我們從大學畢業生走向未來工程師重要的一步。從最初的選題，開題到計算、繪圖直到完成設計。其間，查找資料，老師指導，與同學交流，反復修改圖紙，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。通過這次實踐，我了解了車鏜專機PLC控制系統的用途及工作原理，熟悉了車鏜專機PLC控制系統的設計步驟，鍛煉了工程設計實踐能力，培養了自己獨立設計能力。此次設計是對我專業知識和專業基礎知識一次實際檢驗和鞏固，同時也是走向工作崗位前的一次熱身。此次設計收獲很多，比如學會了查找相關資料相關標準，分析數據，提高了自己的繪圖能力，懂得了許多經驗公式的獲得是前人不懈努力的結果。同時，仍有很多課題需要后輩去努力去完善。 但是此次也暴露出自己專業基礎的很多不足之處。比如缺乏綜合應用專業知識的能力，對材料的不了解，等等。這次實踐是對自己大學3年所學的一次大檢閱，使我明白自己知識還很淺薄，雖然馬上要畢業了，但是自己的求學之路還很長，以后更應該在工作中學習，努力使自己成為一個對社會有所貢獻的人，為中國工業添上自己的微薄之力。

謝 辭

在整個畢業設計中，我得到了指導老師王署霞老師的熱心指導和幫助，他嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；他循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。

感謝我的室友們，從遙遠的家來到這個陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。三年了，仿佛就在昨天。三年里，我們沒有紅過臉，沒有吵過嘴，沒有發生上大學前所擔心的任何不開心的事情。只是今后大家就難得再聚在一起吃每年元旦那頓飯了吧，沒關系，各奔前程，大家珍重。我們在一起的日子，我會記一輩子的。

感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養育之恩，無以回報，你們永遠健康快樂是我最大的心愿。

在論文完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完

成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的

謝意！

文 獻

[1] ：胡辛鳴主編.電機及拖動基礎.北京：機械工業出版社，1999

[2] ：張運波.劉淑榮.工廠電氣控制技術.北京：高等教育出版社，2004

[3] ：孫平.可編程控制器原理及應用.北京：高等教育出版社，2003

[4] ：余雷聲.電氣控制與PLC應用.北京：機械工業出版社1996

[5] ：馬鏡成.低壓電器.北京：兵器工業出版社，1993

[6] ：李桂和.電器及控制.重慶：重慶大學出版社，1993

篇（7）

Abstract: As one of the important basic industries of national economy, power industry plays an extremely important role in the national economic development strategy. At the same time, as the million-kilowatt-class large-scale power plant system, stable operation and economic benefit of power plant electrical system and is closely related to the. Therefore, in order to make the large power plant safe and reliable operation and good economic benefits, it is necessary for the electrical system wiring, equipment selection, following aspects of protection, control, analysis, and design a scientific and effective electrical control system.

Key words: power plant; electrical system; effective control

中圖分類號：TM62文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）

伴隨當今發電技術的迅猛發展，由于我國的人均可利用的能源資源比較缺乏，因此，亟待發展大容量、高效率、節能環保的百萬千瓦級大型發電機組。同時，又因為電氣系統對電廠的生產運行作用巨大。所以，為使發電機自動化水平得到提高，并實現其安全可靠運行和較高的生產效益，就必須進一步加強對電廠電氣系統的有效控制。

一、發電廠電氣系統設計所要遵循的基本原則

1.發電廠電氣主接線形式的選擇所要遵循的基本原則。發電廠電氣主接線在滿足靈活性、經濟性以及可靠性等基本要求之外，還需以以下幾項內容作為設計所要遵循的依據：第一，在電力系統中發電廠所起的作用及其地位；第二，分期以及最終建設發電廠的規模；第三，負荷的重要性及其大小；第四，電氣系統備用容量的大小；第五，電氣主接線由電氣系統專業所提供的具體資料。

2.發電廠主變壓器容量的選擇所要遵循的基本原則。首先，主變壓器的容量可以按照扣除廠用變壓器計算負荷后的發電機最大連續容量來加以選擇。其次，主變壓器的容量可以在扣除本機組的廠用負荷并留出10％裕度的發電機額定容量來加以選擇。

3.發電廠主變壓器阻抗的選擇所要遵循的原則。首先，變壓器的阻抗實際上就是產生于繞組之間的漏抗，其大小主要有變壓器的材料及其結構所決定。并且，當變壓器的材料、結構以及所采取的的類型、變比一定時，其阻抗大小受變壓器容量的影響便很小。其次，從供電質量及電力系統穩定性兩方面分析，對變壓器的阻抗要求盡量偏低；然而變壓器阻抗偏低卻又可能造成系統的短路，而導致電流急劇增大，從而造成選擇高壓及低壓電氣設備變得困難。此外，發電廠主變壓器阻抗的大小與變壓器并聯運行的要求密切相關。

4.發電廠用電接線形式選擇所要遵循的基本原則。首先，為避免出現因一臺故障機停運或出現電氣故障而導致對另一臺的正常運行產生影響，因此，要保持各機組廠用電系統之間相互獨立。其次，要對機組啟動及停運過程的供電要求加以充分考慮，如配備可靠的備用/啟動電源；盡量減少機組啟動、停用或發生事故時的切換操作。再次，要對廠用電系統在電廠分期建設及連續施工過程的運行方式加以充分考慮，尤其是需要對廠用電系統給公用負荷供電所帶來的影響加以格外注意。最后，為保證在全廠停電時，變壓器能夠持續運行，則需要在2機組中設置容量足夠大的交流事故保安電源，并保證保安電源的供電裝置不能間斷【1】。

二、發電廠電氣系統控制的基本方式

通常在當前大型火力發電廠中，采取DCS（Distributed Control System）集散控制的電氣控制系統。該系統高度整合通信技術、控制技術、屏幕顯示技術以及計算機技術，是網絡控制以及計算機高速發展并有效結合的產物，在諸如化工、電廠、煉鋼、制藥等諸多領域都有廣泛的應用。一般來說，依據結構層次對集散控制系統進行分類，其主要包括上位管理層、監督控制層、現場控制層以及生產現場四類，并且該系統的結構圖如圖所示。

圖1 集散控制系統DCS的結構圖

1.集散控制系統的現場控制層。現場控制層在DSC結構層次中處在最低端，其主要完成的功能是：首先，采集過程數據，即對現場的狀態開關量以及各種物理量加以采集，并適當采取轉換及濾波設備對數據加以處理。其次，監測并診斷裝置設備情況及其運行的狀態。最后，使得開環及閉環控制得以實現，并盡可能地對順序邏輯控制功能或DDC控制功能加以完成，逐漸將一些自動控制技術包括仿真智能控制、專家系統控制、預測控制以及自適應控制等投入到集散控制系統當中。

2.集散控制系統的監督控制層。監督控制層主要是用來對現場控制層發出的實時數據及狀態信息加以接受，然后將下一步操作指令向下級進行。其主要功能包括：處理事故報警以及對裝置加以監視；各類報表的打印工作；提供集散控制工作的操作界面；使得優化控制、自適應控制以及其他各類的先進控制策略得以實現；完成數據通信等。

3.集散控制系統的上位管理層。從功能層次上看，上位管理層主要包括調度層和決策管理層兩類。其中調度層主要是依據市場調查的情況，完成對生產計劃的制定工作，并然后使生產優化的調度與管理得以實現。在此過程中，能夠獲得工廠級制定的統計報表以及實時的監測數據。而決策管理層則是為方便上層管理人員能夠方便科學地進行決策管理，所以從調度層獲得相關的統計信息及監測數據等【2】。

三、發電廠電氣系統的有效控制方案選擇

（一）發電廠電氣主接線有效方案的選擇

發電廠電氣主接線通常選用兩種接線方式：一臺半斷路器接線和雙母線接線。

1.一臺半斷路器接線包括六臺斷路器，有兩個完整串，其接線圖如圖2所示。

圖2 一臺半斷路器接線圖

采用一臺半斷路器接線的優點包括，第一，供電具有極高的可靠性，因為在每一條回路均有2臺斷路器進行供電，因此，一旦母線發生故障，只需將所有與此母線相連的斷路器跳開，便可保證認可回路電路運行正常。并且在對回路進行事故檢修時，停電回路要低于兩回。

第二，運行調度非常靈活，通常情況下，全部斷路器及兩組母線均被置入工作之中，形成多環形供電的模式，因此對其運行的調度非常靈活。

第三，對檢修的操作非常方便，線路中的隔離開關只用作檢修，無需被當做倒閘操作電器。

而采用一臺半斷路器接線的缺點是，因為一臺半斷路器接線中一條回路中被接入兩臺斷路器，并且中間斷路器的兩端各連著一條回路，因此，將二次回路和繼電保護變得異常復雜。

此外，500kV配電裝置采取一臺半斷路器接線，其占地面積為208。

2.雙母線接線包括五臺斷路器，且中間沒有分段，其接線圖如圖3所示。采用雙母線接線的優點包括，第一，供電比較可靠，為防止供電中斷，可以將兩組母線的隔離開關用作倒閘操作電器，以便對母線進行輪流檢修。并且一旦一組母線出現故障，可以迅速將供電恢復正常，同時在對任意一回路的母線隔離開關進行檢修時，只需將該回路停運即可。

第二，運行調度比較靈活，可以任意將各個回路負荷及電源箱某一組母線分配，從而能夠使運行中對各種潮流變化的需要而進行的調度操作變得更加靈活。

采用雙母線接線的缺點是，第一，在檢修母線出現故障的過程中，將隔離開關當成了倒閘操作電器使用，因而，容易出現操作上的失誤。

第二，在今后將雙母線接線擴建成雙母線雙分段或者雙母線單分段的接線方式，會增加更多的設備，因而，使得其運行的可靠性與靈活性比一臺半斷路器接線方式要差。

其中，500kV配電裝置采取雙母線接線，其占地面積為。

圖3 雙母線接線圖

綜合考慮兩種接線方式的優缺點、占地面積及經濟性特點，依據發電機出口是夠裝設機組的啟動（備用）電源以及GCB斷路器，當接入500kV配電裝置時，得出兩種發電廠電氣系統的主接線有效方案。其一，是將斷路器裝設在發電機與主變壓器之間，并在每四臺機組配置一臺高壓備用變壓器；其二，是不在發電機與主變壓器之間設斷路器，而在美兩臺機組中設置兩臺高壓啟動（備用）變壓器。

（二）發電廠發電機出口斷路器的有效選擇

1.發電機出口斷路器技術性能的分析。發電機出口斷路器一般在絕緣性能、電氣性能和機械性能上魚通用型斷路器基本一致。其與后者主要的區別是，發電機出口斷路器對直流分量及衰減時間常數的要求比較嚴格。這是因為發電機的電感值相對較大，因而導致在瞬間斷路器所承受的衰減時間常數及直流分量急劇增加。

2.發電機出口斷路器的有效選擇。當前國際通用的ANSI/IEEEC37-013規定，對發電機出口斷路器型式的選擇主要考核系統源短路以及發電機源短路時斷路器的開斷與關合。首先，系統源短路是斷路器的開斷與關合試驗，通常情況下，發電機出口斷路器的工作是在非自動重合閘操作順序之下，直流分量包括DC％＞20％和DC％＜20％，其瞬間恢復的電壓峰值是發電機最高工作電壓的1.7倍，而瞬態恢復電壓達3.5Kv/us的上升率；而通用型斷路器通常是在自動重合閘操作順序之下工作，其直流分量為DC％＜20％，瞬間恢復電壓峰值為額定工作電壓的1.71倍，而瞬態恢復電壓的上升率僅僅為0.34Kv/us。

其次，發電機源短路的開端與關合，發電機源短路時，依照國際標準規定，其直流分量的值為DC％=130％，遠遠高出通用型斷路器的直流分量。

綜上所述，發電機出口斷路器的選擇主要從斷路器在電力系統中的作用、發電機源短路及系統源短路的可靠性數據的計算、電廠接入系統的方式等多方面進行考慮【3】。

此外，在變壓器的選擇過程中，除卻要遵循其變壓器容量及阻抗選擇的原則之外，通常還要對變壓器的可靠性要求、運輸條件及制造條件等多方面綜合考慮，從三相變壓器或者單相變壓器組中進行合理選擇。尤其是大型變壓器，則更需對其運輸的可能性進行考察。

結束語：基于電氣系統與電廠的穩定運行及經濟效益之間的密切關系，電氣系統的有效控制包括電氣系統主要設備如斷路器以及主變壓器等的合理選擇、對電氣主接線形式的合理選擇、電氣系統的繼電保護以及控制等的科學有效，在保證大型發電廠的電氣系統為發電廠提供安全、可靠、經濟的生產環境方面，均具有極其重要的意義。

參考文獻:

篇（8）

機電類畢業設計是高等職業教育過程中的重要環節之一,對提高學生的全面素質、技能水平和創新能力都具有深遠的影響和重要的意義。在具備基礎課、專業基礎課、專業課等理論知識后,用近一個學期的時間,學生要結合實際課題和所學的書本理論,自己動手分析問題、解決實際問題,得到理論與實踐的基本訓練,將所學的知識融會貫通。

畢業設計環節不僅是對學生綜合能力、分析問題能力、解決問題能力和動手能力的一次全面訓練,也是對學生克服困難的毅力、嚴謹求實的工作作風、創新思維和科學態度的一次培養。所以,畢業設計環節是以往其他教學環節的繼續、補充和深化,是培養學生工作能力的重要途徑。多年來的教學實踐證明,畢業設計是實現培養應用型技術人才目標的重要教學環節,因為學生在設計過程中必須綜合運用所學的知識和技能去分析和解決工程實際問題,學會檢索資料、收集信息、樹立工程與經濟觀念、圖文處理和文字表達能力也會有明顯提高,在畢業后就能夠較快地適應工作需要。

高等教育進入市場化運作以來,各院校的招生人數大大增加,但是由于教師資源有限,畢業設計指導教師心有余而力不足。近幾年,由于用人單位招聘時間不斷提前,學生就業壓力越來越大,在畢業前要參加很多的社會活動,一部分學生提前工作,在校內進行畢業設計的有效時間相當有限。而學生缺乏工程實踐經驗,要在較短的時間里完成一個設計課題確有困難,因而畢業設計成了最薄弱的環節。如何根據目前的實際情況安排、指導學生的畢業設計,確保畢業設計的質量,是我們面臨的緊迫任務。針對上述新的情況,我們在廣泛收集往屆機電類專業畢業學生對畢業設計的意見和建議的基礎上,對機電專業畢業設計進行了一定的改革和探索。

一、根據高職教育人才培養方案要求,明確人才培養目標

目前,社會對人才的需求是全方位、多層次的。作為高職學院的機電類專業應加強調查研究,分析社會人才需求,結合自身發展歷史和辦學實際,找準自己的位置,辦出具有特色的高水平的專業,才能在日趨激烈的社會競爭中立于不敗之地。經過長期的社會調查和反復論證,我們明確地把具有專業基礎理論、實踐技能和綜合素質的創造性復合型應用人才作為培養目標。學生畢業后,既能從事機電一體化產品的設計和開發,現代加工設備的安裝、調試、維護、運行和管理等方面工作,也能從事數控設備的使用、維護及電氣控制系統設計、調試等工作和從事現代化工廠自動化生產。

二、根據頂崗實習工作特點,確定畢業設計課題的選題原則

高職教育的最大特點是學用結合、學以致用。畢業設計應根據頂崗實習的工作情景來確定畢業設計課題,具體原則如下:

1.要加強選題的科學性、新穎性、創造性,同時還要考慮學生畢業設計能否順利進行和完成,使學生具有足夠的信心和動力,真正發揮學生的專業特長和運用綜合知識的才能以及潛在的創造力。選題應由實習指導教師確定,因為學生還不具備確定選題的能力。選題要充分考慮訓練對象剛完成五個學期的課程學習這一因素,但不能完全受這一因素的限制,還應通過這一實踐環節讓一部分學生接觸本專業領域的前沿,因此選題范圍包括兩方面:(1)是充分考慮學生目前的基礎,所選課題主要應用學生已學過的知識;(2)是為了激發學生掌握新知識的積極性,部分選題可以是本專業的前沿領域,甚至是多專業交叉的領域。

2.確定選題的原則是盡可能地選擇實際項目中的內容,充分兼顧學生已有的理論基礎,適當接觸前沿課題。應符合教學要求,面向經濟建設,盡量結合實際生產、科研任務,也可結合實驗室建設,實驗項目改造進行。畢業設計課題的選擇可以給學生較大的自由度,學生可根據社會的需求和自己的意愿與興趣選擇畢業設計課題,充分調動學生學習的主動性。

3.按照工作崗位實際的課程設計,強調畢業設計課題來自企業工作崗位,采用某些公司的部分項目或產品作為設計的課題。因為這樣的畢業設計題目不但可以在技術上緊跟當代工程技術水平的發展,而且做到有的放矢,能激發學生極大的興趣。堅持畢業設計面向實際,面向生產中需要解決的技術性題目是高質量畢業設計的保證。學生通過這樣的畢業設計可得到綜合訓練,工程實際能力會產生質的飛躍。

三、發揮實習指導教師的導航作用,以Internet為媒體,提高學生的信息素質

實習指導教師向學生介紹了解本課題的相關國際國內主要學術刊物、國際國內主要知名專家、知名的論著和文獻以及著名的公司和企業,將相關網站全部告訴學生,并簡單向學生介紹一些如何從網上獲取信息的方法,介紹一些比較好的搜索網站和搜索工具。讓學生在畢業設計的過程中學會主動地去獲取信息、加工信息、解決問題的能力。教師主要起導航的作用,并采取一些好的措施,不斷激發學生的求知欲和好奇心,使學生有主動學習的動力。同時,在畢業設計的過程中,通過因特網實現學生與學生之間和教師與學生之間的互動交流,也便于實習指導教師能夠及時輔導學生。

四、加強畢業設計環節的教學工作,采用新的畢業設計形式并提高質量

采取畢業設計與科研相結合、與用人單位相結合。充分利用社會資源,提高畢業設計質量和水平。

1.提前就業的學生可以在就業單位尋找適合自己興趣的課題,指導教師可以是本校教師,也可以是外單位工程技術人員,由教研室對畢業設計題目和外單位導師資格進行審查并進行輔導和論文評審。要求學生做開題報告,指導教師對設計題目進行嚴格審核,檢查學生資料檢索情況,要求學生制定畢業設計的計劃和進度安排,每周與指導教師聯系一次,匯報進度、解答疑難問題,答辯在校內進行。

2.教師的科研課題對學生有很強的吸引力和成就感,用這樣的畢業設計課題吸引學生留校在校內完成畢業設計。

3.采用多個已在實際工程應用的實例,完成應屆機電班的課程設計和畢業設計工作,學生對設計的興趣和設計質量比往屆有明顯提高。不僅有選用教師的科研課題上的實例,還有學生在工作單位帶來的項目、工廠實際的供配電系統、教師正在研究的產品設計,都是已成功的項目或正在研究的產品,與社會的聯系非常緊密。

4.通過答辯培養學生的口頭表達能力,以答辯的方式按組進行開題報告有助于訓練學生的口頭表達能力。在以往的畢業答辯中,較普遍地存在這樣的問題,有的學生畢業設計完成的較好,但答辯時不能突出重點、不能很好地表達所完成的工作,說明在校期間缺乏這方面的訓練。因此我們認為在科技方法訓練這一實踐環節中,應訓練學生的口頭表達能力。在進行答辯之前,教師都具體指導學生應該如何在有限的時間內,將開題報告的內容表述清楚的方法。

五、加強畢業設計環節的教學管理

加強畢業設計環節管理,檢查學生資料檢索情況,要求學生作開題報告;同時,加強對畢業設計的管理,對指導教師的資格、設計題目將進行嚴格審核,對指導教師的職責、進度安排、答辯、成績評定等環節提出具體要求。

六、開設畢業設計專題講座以及新產品的巡回展

1.邀請實踐經驗非常豐富的專家和教授給機電類專業畢業班學生進行電氣控制系統設計入門講座,為學生講授進行電氣控制系統設計所必須的理論知識,以若干設計項目作為示范,說明設計過程如何進行,應該完成的設計圖樣及文字資料,等等。介紹近年來已在企業生產現場成功應用的項目中選出的多個范例,它們各具特色;既有傳統的繼電器、接觸器控制裝置,又有采用PLC、變頻器、工控機和組態軟件等較為復雜的控制系統;有的項目相當簡單,可用作設計入門,大部分項目能夠用作畢業設計課題。這些項目適用的領域很寬,包括汽車制造、冶金、礦山、化工、環保、城鎮建設等行業。對擴展學生的知識面有非常大的幫助,學生走上工作崗位之后還有一定的參考價值。

2.為了配合教學,豐富電機系學生的專業知識,我們聯系“西門子全集成自動化(TIA) 卡車巡展”,在學院內進行,向學生展示全球工業自動化領域最新的應用實例和技術。并邀請名牌大學的教授座談如何利用世界著名的自動化公司來促進高校相關專業的教學建設,學生反映良好。

畢業設計是學生兩年多來首次進行實際課題的方案調研和設計工作,盡管根據選題的不同要求,有的主要是綜合運用所學知識進行方案設計,有的側重新知識的學習,需查閱較多國內外文獻資料,但要完成開題報告,都需要涉及很多原來在課程學習中沒有遇到過的新知識、新方法。

七、實施效果

高職類學生在這一實踐環節中都表現出了很大的學習熱情和工作積極性,從完成情況看,學生有了較強的自學能力,在實習教師的指導下能較快地掌握新的知識。教學實踐證明,這些改革措施使學生有了主動權,不僅提高了畢業設計質量,而且提高了學生的獨立工作能力,對他們畢業后求職上崗都有幫助,學生反映非常好。

參考文獻:

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中圖分類號：TP311

文獻標識碼：A

文章編號：1009-2374(2009)14-0055-03

可編程邏輯控制器(Programmable Logical Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。可編程控制器是一種數字運算操作電子系統，專為在工業環境應用而設計的，它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入／輸出控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器及其有關外部設備，都按易于與工業控制系統聯成一個整體，易于擴充其功能的原則設計的。總之，可編程控制器是一臺計算機，它是專為工業環境應用而設計制造的計算機，在自動控制領域有著極其廣泛的應用。

一、PLC構成及其發展

(一)PLC的構成

用可編程控制器實施控制，其實質是按一定算法進行輸入輸出變換，并將這個變換予以物理實現。輸入輸出變換和物理實現可以說是PLC實施控制的兩個基本點，而輸入輸出變換實際上就是信息處理。物理實現要求PLC的輸入應當排除干擾信號適應于工業現場，而輸出應放大到工業控制的水平，能為實際控制系統方便使用。這就要求FO系統電路專門設計。根據PLC實施控制的基本點的分析，PLC采用了典型的計算機結構，主要是CPU、RAM、ROM和專門設計的輸入輸出接口電路等組成，如圖1所示：

因為PLC是工業環境應用而設計制造的計算機，它和一般計算機一樣由中央處理器、存儲器、輸入接口電路、輸出接口電路等組成。

(二)PLc的發展

雖然PLC問世時間不長，但是隨著微處理器的出現，大規模、超大規模集成電路技術的迅速發展和數據通迅技術的不斷進步。PLC也迅速發展。其發展過程大致可分為三個階段：

1.早期的PLC(60年代末～70年代中期)。早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這時的PLC多少有點繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執行原先由繼電器完成的順序控制，定時等。早期的PLC的性能要優于繼電器控制裝置。其優點包括簡單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復使用等。其中PLC特有的編程語言――梯形圖一直沿用至今。

2.中期的PLC(70年代中期～80年代中、后期)。在70年代，微處理器的出現使PLC發生了巨大變化。美國、日本、德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元(CPU)。這樣，使PLC的功能大大增強。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數等功能以外，還增加了算術運算、數據處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開關模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程FO模塊、各種特殊功能模塊，使PLC的應用范圍得以擴大。

3.近期的PLC(80年代中、后期至今)。進入80年代中、后期，由于超大規模集成電路技術的迅速發展，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高。而且，為了進一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開發了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬件功能發生了巨大變化。

PLC是一門綜合技術，其發展與微電子技術和計算機技術密切相關。隨著可編程序控制器應用領域的不斷擴大，它本身也在不斷發展。目前PLC主要朝兩個方向發展：

(1)小型化方向。目前的小型PLC大都局限在開關量的輸入輸出，而且CPU和FO部件組裝在一個箱體內，今后的小型PLC也將增加模擬量的處理功能，而且也將有靈活的組態特性，并且能與其它機型連用。小型PLC的基本特點是價格低廉、經濟可靠，適用于回路或設備的單機控制，便于“機電儀”一體化。但免不了要犧牲一些用戶使用的方便性。既要簡單經濟，又要不斷增強功能和使用的方便性是小型PLC的發展方向。

(2)大型化方向。主要包含以下幾個方面：1)功能不斷加強：不僅具有邏輯運算、計數、定時等基本功能，還具數值運算、模擬調節、監控、記錄、顯示、與計算機接口、通訊等功能；2)網絡功能是PLC發展的一個重要特征。各種個人計算機，圖形工作站、小型機等都可以作為PLC的監控主機或工作站，這些裝置的結合能夠提供屏幕顯示、數據采集、記錄保持、回路面板顯示等功能。大量的PLC聯網及不同廠家生產的PLC兼容性增加，使得分散控制或集中管理都能輕易地實現；3)應用范圍不斷擴大：不僅能進行一般的邏輯控制，還能進行中斷控制、智能控制、過程控制為、遠程控制等；4)用于過程控制的PLC往往對存貯器容量及速度要求較高，為此，開發了高速模擬量輸入模塊，專用獨立的PID控制器，多路轉換器等，使得數字技術和模擬量技術在可編程序控制器中得到統一；5)編程軟件的多樣化和高級化：采用多種編程語言，有面向順序語言和面向過程控制系統的流程圖語言；還有與計算機兼容的高級語言，如BASIC、C及匯編語一言；另外還有專用的高級語言，例如三菱的MELSAP采用編譯的方法將語句變為梯形圖程序；也有采用布爾邏輯語言的。PLc也將具有數據庫，并可實現整個網絡的數據庫共享。還將不斷發展自適應控制和專家系統；6)構成形式的分散化和集散化：PLC與I/O口分散，PLC本身也可分散，分散的PLC可以連用，這樣可將集中控制存在的“危險集中”化為“危險分散”。分散的PLC與上位機結合構成集散系統，分散地進行控制，這就便于構成多層分布式控制，以實現整個工廠或企業的自動化控制和管理。

三、PLC在自來水工控現場的應用實例

(一)控制需求分析

自動供水系統結構組成示意圖，如圖2所示。該系統通過2臺抽水泵(另外2臺備用)分別將#1和2#兩口水井中的井水抽到清水池中，加藥處理后由2臺(另外1臺備用)和1臺(另外1臺備用)加壓泵分別向左岸和右岸水塔自動供水，以保證左、右兩岸居民的用水需求。

自動控制供水系統主要是控制4臺抽水泵和5臺加壓泵的啟停，保證用戶供水。控制系統設“手動”和“自動”兩種工作方式。手動方式是一種備用方式，它是在自動方式不能正常運行的情況下啟用。自動方式可以實現無人值班，無需人為干預，正常情況下自動供水，保證用戶有水可用。

自動供水系統控制要求：

1.1#或2#冰井液位低于最低水位時，自動停止相應的抽水泵，在操作臺顯示液位值，并向上位機發出報警信號。

2.清水池水位低于下限水位時，1#和2#兩口水井中的各自 一臺水泵向清水池送水，同時根據設定值自動啟動加藥泵進行加藥處理；當高于上限水位時，兩臺水泵和加藥泵同時停止。要求各臺備用水泵在相應水泵出現故障時，自動投入運行。

3.左岸或右岸水塔水位低于下限水位時，如果清水池中的水位不低于下限水位，各主加壓泵同時向水塔送水；當水塔水位高于上限水位時，主加壓泵停止送水。要求各臺備用加壓泵在相應加壓泵出現故障時。自動投入運行。

4.通過上位機監控系統運行狀態和報警，并實時顯示水井、清水池、水塔的液位。

5.本系統要求運行安全可靠，手動操作、自動操作轉換方便、可行。

(二)PLC控制系統設計

本系統采用德國西門子公司57 200系列中的57-226控制器及其STEP7/WNI軟件作為系統的軟硬件設備。該型號的PLC有良好性價比，同時提供了良好的開發平臺以及大量的相關參考資料，在小型PLC控制系統中得到了廣泛的應用，并在WNIDOWS2000完成了系統軟件的編制和調試。上位機采用北京杰控Fameview5.5實現對PLC的監控，上下位機間通信采用MODBUS通信。

根據控制系統要求，PLC控制器主要是對兩個取水泵站的四臺水泵和兩個液位傳感器、加藥站的加藥泵、加壓站的五臺加壓泵進行控制及向上位監控機傳送各種信息。由此，自來水工程PLC控制系統的流程圖，如圖3所示：

由自來水工程PLC自動控制系統原理框圖工藝組成可得：電氣控制系統要求5個液位傳感器分別檢測兩個水井液位、清水池液位、右岸生活水池液位和左岸生活水池液位；5個出水輔助電接點壓力表來控制五臺加壓泵電動閥門的開啟和檢測五臺加壓泵電機運行是否正常，除此之外，電氣控制系統還要求一些水泵電機運行指示燈和按鈕等元器件，由控制系統參數以及對PLC輸入輸出點數、性質的要求，對控制系統的關鍵元器件：PLC、液位變送器和變送器傳送屏蔽電纜線，進行必要的選型。

考慮到PLC控制系統的可靠性問題，電源是控制系統引入干擾的主要途徑之一，特別是對于系統中存在大接觸器、大電機等的場合，更易引入干擾信號。在系統設計過程中，采用了隔離變壓器對PLC供電，并在一次側采用380VAC供電。對系統中，要求有常用和備用、手動和自動兩種運行狀態不容許同時運行，由連鎖可靠性要求，除了在PLC內部進行軟件連鎖外，同時還利用接觸器的輔助觸點進行了必要的電氣連鎖，以提高系統的可靠性。

從系統要求出發，系統要求在PLC不能正常工作時，能夠利用手動按扭，進行正常供水控制，故在系統設計時，對手動控制沒有采用PLC控制，而是采用繼電器觸點控制。系統電動閥控制器，由電動閥生產廠家配套生產，在此只對其進行改裝，以實現遠程控制。

上位機監控系統可以監測各個點水位變化的實時狀況、各個電機的運行情況、各條管路的狀況、查詢歷史水位的變化和歷史報警信息以及電機歷史運行狀況。

上位機監控系統程序采用了Modbus通信協議的方式完成數據采集。采集的內容包括模擬輸入AIU、數字輸入DI口以及保存信息的內部字節信息。根據PLC控制系統需要，選定系統參數，在第一循環掃描中初始化Modbus從站協議，得到初始化梯形圖。

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在電機的組裝中，法蘭與軸承的組裝是其中的一個重要工序。用手工安裝方式，效率低下，成品不良率高，人工成本高。本文設計了一種法蘭與軸承自動組裝的裝置，用于提升產品生產效率和質量。

一、法蘭與軸承自動組裝的方案設計

（一）系統的控制要求。在本設計中為了實現法蘭與軸承自動組裝能夠順利完成自動組裝的任務，主要應用了傳感器和可編程控制器來進行系統控制。法蘭與軸承自動組裝機動作過程是上電后，檢查法蘭部分氣缸、軸承部分氣缸與組裝部分氣缸是否在原點，工裝是否正確，總氣源壓力正常，門開關正常。軸承與法蘭搬運機構將法蘭與軸承搬送到組裝工位，然后由組裝機構進行壓入組裝，最后將成品排出。

（二）控制方案的確定。基于PLC控制的自動組裝機應符合系統的動作要求和實際應用性。在自動組裝機裝置中，需要的控制元件很少，采用可編程控制器結合傳感器作為開關元件的控制系統，這種系統控制簡單、廉價、可靠性好，而且接線固定，編程方便，適用范圍廣。

二、法蘭與軸承自動組裝結構設計

（一）機架本體與組裝工件。法蘭與軸承自動組裝機上部的機架是鋁型材構成以及由壓克力構成的面板，臺面是鐵制面板，表面鍍鎳處理，底座是鐵制底座，表面刷漆。組裝工件是法蘭與軸承零件，法蘭的長度約為50mm，寬約為40mm，軸承的內徑約為7mm。

（二）法蘭輸送以及移載結構。法蘭輸送機構主要組件有法蘭零件、圓盤式振動盤、直線式振動盤、法蘭振盤壓緊缸、檢測傳感器。法蘭搬送機構的基本動作是振動盤啟動法蘭輸送到搬送振盤出口出口接近感應（同時法蘭振盤壓緊缸下壓）法蘭移載平移氣缸前伸前伸到位法蘭移載升降氣缸下降下降到位底部吸盤帶有的接近感應真空電磁閥動作吸盤吸氣（動作保持）下降保持2s并一直保持吸氣法蘭移載升降缸上升上升到位法蘭移載平移缸后退后退到位法蘭移載升降缸下降下降到位真空電磁閥斷電吸盤無氣法蘭移載升降缸上升旋轉缸旋轉同時法蘭移載機構前伸搬運法蘭。

（三）軸承輸送以及移載結構。軸承輸送機構主要組件有軸承零件、圓盤式與直線式振動盤、軸承切料氣缸、軸承頂升氣缸、檢測傳感器。軸承移載機構主要組件有軸承移載升降氣缸、軸承移載平移氣缸、軸承移載夾爪氣缸。軸承搬送機構的基本動作是軸承送到切料治具取料光纖感應軸承切料氣缸前伸軸承升降缸下降軸承頂升氣缸上頂軸承升降缸上升軸承移載平移氣缸前伸軸承升降缸下降軸承移載夾爪氣缸松開回復到原點。

（四）法蘭軸承組裝結構。法蘭軸承組裝機構主要組件有組裝下壓氣缸、壓力傳感器、組裝工位的旋轉氣缸、脫料氣缸、檢測接近開關、槽型光電、軸承振盤出口光纖（裝載在旋轉氣缸的兩個工位上，用來檢測法蘭的有無，槽型光電的作用是作為壓力測試點）。

三、硬件選型

（一）可編程控制器PLC的選型。本設計采用了基恩士PLC在此設計中所采用的是KV-NANO系列的，根據本設計的要求及輸入、輸出點的分配合理性，本設計將選用KV Nano系列小型可編程控制器：KV-N60AT。

（二）傳感器的選型

1.光電傳感器。在此設計中選用了對射型光電和擴散反射型光電。在軸承振盤滿料光電和不良檢出光電兩個部位選用了對射型光電傳感器。在法蘭與軸承振動盤空料光電兩個部分選用了擴散型光電傳感器。

2.光纖傳感器，由于在軸承振盤出口與軸承取料檢測的精度要求較高，所以在這兩部分選用了光纖傳感器。

3.壓力傳感器，設計中所選用的壓力傳感器也稱為稱重傳感器，其類型有許多種，在此設計中選用了電阻應變式的壓力傳感器。

（三）氣動部分元器件的選型。在本設計中氣動部分元器件的選型包括、氣缸的選型、電磁閥的選型、真空吸盤的選型，

1.氣缸的選型。在本設計中一共使用了11個氣缸，在法蘭部分有振動盤壓緊缸、法蘭移載升降缸、法蘭移載平移缸，由于振動盤壓緊缸沒有什么特殊要求，因此選用了SMC薄型CQ2系列的氣缸，法蘭移載升降缸的選用要求輕巧，所以選擇了SMC MG系列帶導桿薄型氣缸，法蘭移載平移缸根據其運動的要求選用了SMC氣動滑臺氣缸MXS系列；在軸承部分有上頂氣缸、軸承移載平移缸、軸承移載升降缸、夾爪氣缸、軸承切料缸，上頂氣缸的作用是將切料缸中的軸承頂入夾爪中，所以要求不高，可以選用SMC型CQ2系列薄型氣缸，軸承移載平移缸和軸承移載升降缸均選用了SMC帶導桿薄型氣缸，切料缸所要求的行程較短所以選用了SMC薄型氣缸CQ2系列；在組裝部分使用了脫料氣缸、下壓缸、旋轉缸，脫料缸的作用是保證法蘭搬運到位后不跑位，所以要求也不高，選用了雙作用氣缸，下壓缸的要求與其他氣缸不一樣，要求下壓時帶緩沖，所以選用SMC帶緩沖的薄型氣缸。旋轉氣缸根據機械要求選用SMC帶導桿MGP系列的氣缸。

2.電磁閥的選型。根據選型原則和參照設計要求，設計選擇了三通袖珍電磁閥，電磁閥體積小，流通能力大，節省空間，低成本；響應時間短；功率僅為0.5W，可靠性高，安裝方便，電壓選擇DC24較為方便。

3.真空吸盤的選型。在此設計中運用真空吸盤主要實現兩個功能。一是實現法蘭的搬運和推動法蘭在振動盤上前進。二是吸取法蘭，將法蘭零件搬送到組裝工位和將已組裝好的成品搬送到良品盒中。

（四）振動盤和直線振動器的選型。振動盤是一種自動組裝機械的輔助設備，本設計的主要動作要求是通過兩個振動盤的振動分別將無序的法蘭和軸承有序定向排列整齊、準確的輸送到直線料道。由于需要定向整理，且法蘭和軸承有一定的形狀和尺寸，所以選擇圓盤式振動盤。

電氣控制系統設計

本設計中最主要的程序就是組裝平臺的控制程序，由于篇幅所限，在此只給出程序的流程圖。

本文設計的法蘭與軸承自動組裝機，具有結構簡單，安裝方便，工作穩定，工作效率高等優點。在實際的使用中提高了產品的良品率，節約了人力成本，就有較好的實用價值。

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0 引言

從全球范圍內看，鋼鐵儲量已處于過剩狀態，鋼鐵和鐵礦石的市場價格持續走低，很難創造可觀的利潤。在自然條件相同的前提下，選礦自動化技術可以幫助選礦廠帶來更多的效益，降低人力成本，提供必備的安全保障[1-2]。選礦生產和作業過程中，皮帶分級控制是比較關鍵的環節，它的作業工序對選礦廠內很多生產指標實現與否有很大的影響，它是磨礦作業的前提，皮帶分級控制的好壞直接對磨礦作業產生影響。皮帶分級過程往往受到很多因素的干擾，其運行的連續性，有多種參數待控制且彼此間具有明顯的相關性。不能僅對運行分過程進行控制，形成閉環控制系統，或是把多個系統重新組合起來，我們需全面控制皮帶分級過程中涉及的各個參數，應用控制算法和優良設備。單純通過人工對皮帶分級進行調節，很難為下一步球磨機發揮最大的處理能力做好鋪墊，溢流粒度也很難保證100%合格。特別在礦石硬度、粒度波動性大、作業指標及其不穩的情況下，其合格率更沒有保證。優質的管理和自動化控制，能夠帶來超額的效益。可見，探討皮帶分級實施智能控制是很有必要的[3-6]。

本論文結合了皮帶分級過程這一重要的工業背景，選取巴潤分公司選礦廠作為研究對象，經過多年對設備改造及設備管理水平的提升，設備運行逐步趨向于穩定，而對于設備管理者來說不斷提升設備管理水平是個永恒的主題，正值此時公司提出了創建國內一流，國際先進的現代化礦山的戰略目標，為了實現公司戰略目標，使我公司的設備管理水平再上一個臺階，于是提出了巴潤選礦廠破碎區域皮帶系統無人值守的課題，此項目實施后不僅可以提升設備管理水平，而且可以極大的起到將本增效的作用。通過分析皮帶分級流程中遇到的控制問題，對巴潤300萬t/a特大型皮帶分級控制系統進行詳細設計。

1 工藝過程

1.1 選礦流程

宏觀上，選礦可分成破碎、磨礦以及篩選這三個核心環節；微觀上，則可將其細分成破碎、篩分分級、磁選以及后期處理等不同工序，鐵礦的選礦工藝流程見圖1。

1.2 磨礦流程

在國內，鐵礦磨礦工藝基本適用兩段磨礦。中小型選礦廠，則以單段磨礦為主。磨礦，一般是通過研磨、沖擊兩種形式實現。對產品進行破碎，使其粒度達到10-300μm。磨碎粒度，可參照礦石內有用礦物實際的浸染粒度，適用的選別方法等進行挑選。

1.3 皮帶分級流程

皮帶分級控制是比較關鍵的環節，它的作業工序，對選礦廠內很多生產指標實現與否有很大的影響，它是磨礦作業的前提，根據篩面篩孔不同的大小，我們可將物料劃分成多種粒度級別，即篩分。篩分分級，適用于那些粒度相對較大的物料。根據介質（一般指的是水）中顆粒自身的沉降速度，同樣可將物料劃分成多個等降級別，即分級。該操作，適用那些粒度相對偏小的物料。粉碎期間，篩分、分級是將粒度適中的物料予以分出，也可以將物料劃分成多種粒度級別。

2 皮帶分級控制系統設計

2.1 皮帶自動控制系統硬件設計

巴潤分公司選廠整體控制體統要求分為三層，第一層為信息層，主要完成集中監控，集中協調控制。設定輸入的操作和下達指令的操作，系統報警，運行管理及所有工藝參數、設備運行顯示、控制過程顯示。第二層為現場控制層（PLC子站），實現數據采集，控制算法的實施，工藝信號的聯鎖等功能；第三層為設備層，即各類智能傳送器、各類接觸器、真空斷路器等執行機構和各種檢測儀器、儀表，完成上層發出的命令和數據采集。破碎過程控制系統流程如圖2所示：

本系統中提及的給礦部分，是由小圓盤給礦機（30個）、小皮帶（數量為6條）共同予以供礦。每組包含5個小圓盤、1條小皮帶；3個小皮帶，可以為2條大皮帶提供礦產，而2條大皮帶則可為球磨機分別予以供礦；系統使用的檢測儀表，主要是電子皮帶秤、粒度計以及濃度計等多種。

電氣控制系統，是由電源控制柜（數量為單臺）、PLC控制柜（數量為2臺）、電氣控制柜（數量為8臺）、電子稱控制柜（數量為2臺）、變頻器（數量為14臺）以及電機等多個部分組成。電源柜，能夠為PLC柜、控制柜以及子稱控制柜等多個組件進行正常地供電。按照現場相應的工藝標準與要求，為保證系統自身的可靠性，我們通常選擇分布式控制系統，借助HH54P繼電器來對開關量進行有效控制。借助RZG-2100R處理器，完成全部隔離操作。繼電器能對開關量進行有效監控，改進PL相應的控制效果。現場設備的內部驅動亦或是執行，均需遵循PLC下達的指令；運用隔離處理器，將信號傳輸至電氣控制柜上，讓設備能夠在滿足控制要求的情況下運行。

2.2 皮帶自動控制系統軟件設計

巴潤分公司進行選廠工程設計期間，本系統軟件主要由PLC控制程序、計算機監控程序等構件組成。系統軟件編寫主要應用了西門子公司研發的專用軟件，該軟件可實現對系統硬件組態以及通信組態進行編寫，同時還可實現對系統軟件進行編寫。若需對控制程序進行編寫，需應用版本為STEP7 V5.4的軟件，編程方式可選擇結構化程序，首先對控制任務進行劃分，將其劃分為細小的子程序，然后將其編制到各個組織塊中。PLC控制程序包括兩大類，一類是系統程序，另一類是用戶程序。系統程序本身含有系統函數，用戶直接對其進行調用，用戶程序需按照每個用戶提出的控制要求進行編寫，它包括主程序塊，還包括功能塊，此外還有中斷組織塊以及數據塊等。當STEP7軟件編寫好用戶程序以后，需在PLC主機中完成下載工作。系統監控軟件采用的是WINCC軟件，通過對該西門子中的組態軟件加以設計，可實現對生產工藝進行有效調整，同時還可使控制設備保持正常的運行狀態。

STEP7軟件能夠對應用方案進行自動創建，數據可通過項目形式實現管理，如硬件組態數據、模塊參數、通信組態數據、模塊程序等。圖3是該方案的詳細創建流程。

STEP7軟件研究如何對用戶程序進行編寫，同時還闡述了硬件組態以及網絡組態的相關內容，通過對結構化程序進行設計，實現對現場工藝設備進行有效控制。

2.3 系統實現及應用

巴潤分公司對控制系統進行工程設計時，通過引進其他控制系統的相關設計理念，同時借鑒了與控制系統相關的應用經驗。結合控制設備的具體配置以及控制系統的方案設計和流程選擇，考慮到設備選型以及重要的設計環節，要求提出的設計方案必須具備正確的結構，方案必須合理先進，其性價比以及實用性需比其他控制系統更高。

控制系統完成上位機以及下位機的組態，且完成編程和控制電纜以及電氣電纜的連接，同時對其進行多次測試且完成了PLC的供電、輸出以及輸入等信號線的檢查，接下來需對系統進行調試。系統調試有兩個不同階段：模擬、現場調試。

當在線調試進行到一定階段，皮帶分級系統的運行效果以及控制功能將符合設計要求，皮帶運行過程中出現故障時，可及時反饋報警，必要時自動停止皮帶運轉，本系統的運行狀況相對比較穩定，其維護難度相對較小且操作人員也更輕松，因此本系統的應用效果比較好。

3 結論

選礦工藝流程內，皮帶控制系統可以說是非常重要的環節。以巴潤分公司300萬t/a選礦工程為例，探討了皮帶分級控制系統主要的設計過程，在對其他皮帶分級控制系統所取得經驗進行整理和總結的前提下，全面優化控制設備及其選型過程，對控制設備進行科學配置，設計好控制回路以及皮帶分級控制系統內部的功能、結構，實現皮帶機無人值守的智能控制系統。

【參考文獻】

[1]姬長生.露天采礦方法[M].徐州：中國礦業大學出版社，2014.

[2]Stiglitz， J.E.，Toward a General Theory of V and Price Rigidities and Economic Fluctuations，theAmerican Economic Review.1999，89（2）：77-80.

[3]盍樟眨唐秀英，寧旺云.選礦自動化發展現狀及趨勢[J].現代礦業，2012（4）：116-118.