真空斩拌机电气控制设计.doc

直流电动机错位无环流调速系统设计摘 要真空斩拌机是农产品加工和肉食加工的关键设备之一。目前，国际上有德国的seydelmann公司、奥地利的laska公司、瑞士的alpena公司等生产厂商生产真空斩拌设备；国内天津蒲英机械有限公司生产出第一台国产真空斩拌机，相继又有一些厂商生产该设备真空斩拌机就是在真空状态下进行斩拌，他斩出来的肉纤维不会变质，不会破坏肉的纤维，斩拌机利用斩刀高速旋转的斩切作用，将肉块，碎肉，脂肪等主要原料精细的斩切成肉馅或肉泥，同时将其它原料如水，冰片，辅料一起搅拌成均匀的乳状物。斩刀高速旋转，可以缩短运行时间，减少物料发热量，保持馅料的天然色泽、弹性、出品率和产品的保质期。常见的真空斩拌机控制方式有继电器直接控制、plc和计算机结合以及plc和配料控制器结合三种控制方式。采用plc和配料控制器结合控制的真空斩拌机性能可靠、性价比高，可以提高效率。作为现代真空斩拌机的核心，控制及监控程序在计量精确、控制可靠、管理方便等方面发挥的作用日益显著，人们对其要求也日益提高。此外，由于转盘锅等主要部位采用不锈钢材料，干净卫生，便于清洗。本文针对plc和配料控制器结合控制的真空斩拌机来设计其控制及监控程序。设计中主要要完成的任务有真空斩拌动作原理、电气控制图、plc的i/o分配及plc程序的梯形图。关键词：真空斩拌机,可编程控制器（plc）,电气控制vacuum bowl cutter electrical control designabstractvacuum bowl cutter is the processing of agricultural products and one of the key equipment in meat processing. currently, there are german seydelmann international companies, laska, austria, switzerlands alpena production companies, manufacturers of vacuum chopping equipment; po ying machinery co., ltd. tianjin, china produced the first domestic vacuum cutter, there have been a number of the equipment manufacturers is the vacuum cutter chopping under vacuum, and he cut out the meat fibers do not degenerate, will not damage the meat fibers, cutter knife using high-speed rotation of the chop chop cutting action, the meat , minced meat, fat and other major raw materials cut into meat or fine mess, while other materials such as water, borneol, accessories emulsion with mixing into uniform matter. chopper rotating at high speed, can reduce the run time, reduce the heat to maintain the natural color fillings, flexibility, product yield and product shelf life.vacuum bowl cutter common control with direct control of relays, plc and computer integration and control with plc and three control ingredients. combined with plc control and batching controllers vacuum cutter reliable, cost-effective, can improve efficiency. modern vacuum cutter as the core, control and monitoring procedures in the measurement of precise, reliable control, easy management has played an increasingly significant role, people are increasing their requirements. in addition, other major parts of rotary pan stainless steel, clean, easy to clean.in this paper, and batching controllers with plc control of vacuum cutter to design the control and monitoring procedures. design of the main tasks to be accomplished by vacuum chopping action principle, electrical control chart, plcs i / o allocation and plc ladder program.key words: vacuum cutter programmable controller (plc) electrical control目 录摘 要1abstract2第一章绪论61.1选题背景及意义61.2真空斩拌机国内现状61.3本文的主要工作内容7第二章 真空斩拌机总体设计92.1真空斩拌机结构和特性92.1.1斩拌机的结构及功能92.1.2斩拌机的特性142.1.3斩拌机的技术参数162.2设备工作条件和满足要求162.3斩拌机传动设计172.4真空斩拌机的刀片优化设计182.4.1斩拌机刀片的工作原理192.4.2 切割运动分析202.4.3刀片刃形曲线的优化设计21第三章 真空斩拌机电气控制设计233.1电气控制系统选择233.2斩拌机电气控制逻辑分析和设计243.2.1斩拌刀和料釜控制的设计243.2.2 卸料器控制的设计293.2.3搅拌器的控制设计303.2.4真空泵的控制设计333.3plc控制333.3.1控制系统设计的基本原则333.3.2 plc的工作原理343.3.3 i/o地址分配表373.3.4 plc i/o接线图393.4 软件设计423.4.1 程序流程图423.4.2 变频器的选择43第四章 结论与展望44致谢45参考文献46附录47第一章绪论1.1选题背景及意义真空斩拌机是农产品加工和肉食加工的关键设备之一。目前转速最快、效率最高、操作最方便的国内最先进的zb-330l 斩拌机于今年3月正式问世。zb-330l斩拌机是为了满经济日益增长的肉产品企业，提高效率、减少劳动力、降低风险而专门设计制作的机斩拌机目前在国内是最大最先进的。主要提供给我国大中型肉、鱼产业的生产商。同时此种产品以拟好出口与发展中国家的计划，预计几个月后就可以实现。先进性、使用合理化、稳定性，都是我们国内设备势待提高的。要让汉普公司摆脱低价的市场竞争，必须要靠更先进，更适合市场需求的自我研发设备来占领市场。用更合理的设计，更简单的工作方式来提高设备使用性能，进一步降低机械制造成本。1.2真空斩拌机国内现状国内斩拌机主要依赖从日本、韩国、德国、荷兰等国进口，国内生产的斩拌机与国外的先进设备比较，设计理论落后，性能单一，工作稳定性差，对食品的品质影响较大。目前，国内能反映斩拌机发展的先进水平。设计理论先进，功能多样，性能稳定，性能价格比高的斩拌机不管从设计上还是从生产的产品几乎上还是空白的。真空斩拌机是香肠制馅工序应用真空技术的关键设备，我国过去完全依靠进口，进口设备价贵、维修费高，售后服务也有很多困难。天津浦英机械有限公司经过科技攻关，成功研制出国内首台具有国际先进水平的真空斩拌机，最近通过天津市科委科技成果鉴定，现已批量生产供应“双汇”等大型企业使用并实现出口，结束了我国不能生产此类先进设备的历史。真空斩拌机在发达国家熟肉制品加工行业应用已有40多年的历史，真空技术在香肠制馅工序中的应用，使香肠内在质量得到很大提高，肉馅在真空状态下斩切、搅拌和乳化，可以防止各种营养成分被氧化破坏及细菌的滋生，从而最大限度保持原料肉中的营养成分，提高产品的细密度、亲水性及弹性，延长产品货架期，是真空定量灌肠生产线不可缺少的重要设备。我国一些大型肉类加工企业近年来纷纷进口这种设备用于生产，130万元左右的价格令大企业咋舌、中小企业却步。天津浦英公司总经理吕永泉对记者说，中国去年肉产量达6400万吨，但肉食加工率不到8，90以上还是吃原料肉，熟肉制品加工业具有广阔市场和巨大的加工空间。天津浦英作为生产斩拌机的龙头企业有责任为中国肉食加工产业提供先进装备。天津浦英研制的真空斩拌机高起点设计、高水平配置，瞄准国际先进水平，采用计算机辅助设计，国际采购优质零部件，保证了产品的先进性和可靠性。据浦英科研人员介绍，真空斩拌机设计制造难在机器在高度旋转下保持真空，运转中不跑冒滴漏，电器控制先进可靠。为此他们设计了先进的刀轴传动系统，提高了“刀轴转速”这一斩拌机主要性能指标。为了保证密封，科研人员特殊设计了“螺旋密封、迷宫密封、唇式密封”相结合的三重密封结构，确保了设备长期使用不漏油、不进水和其他物质。先进的新一代可编程序控制器plc电控系统是真空斩拌机的又一突出特色，它抛开了继电器电路，使机器在人性化、控制力、联动性、可靠性等多方面达到国际先进水平。此外，由于转盘锅等主要部位采用不锈钢材料，干净卫生，便于清洗。1.3本文的主要工作内容真空斩拌机在香肠制馅，淡水鱼方便食品加工等多方面都是重要的设备。以机械设计理论和机电一体化技术为主要的理论基础，同时涉及有关机械设备电器控制、机械制造工艺学、工程制图等学科的知识。应用相关的软件完成零件的设计计算和绘图，完成电气控制部分的分析和出图工作。本课题完成以后，希望所设计的设备能够实现国产化，设计图样直接作为设备国产化生产的技术依据，也为以后的设计积累设计经验，所进行的理论探讨能为以后相关设备的设计提供帮助。直接应用到生产实际当中，满足国内企业生产的要求，提高产品加工行业的技术水平，增加产品的附加值，推动产加工行业的技术进步。本论文的主要任务有：(l)参考进口设备，绘制斩拌机的总装图和零件图。(2)真空斩拌机工艺分析。(3)进行斩拌机的电气控制设计。第二章 真空斩拌机总体设计2.1真空斩拌机结构和特性2.1.1斩拌机的结构及功能斩拌机主要由斩拌锅及传动机构、出料机构、提升机构、斩拌刀及传动机构几个部构成。(1)提升机构采用液压提升，可以将物料提升并倒入斩拌锅；(2)斩拌刀在刀轴的带动下快速旋转对物料进行切割；(3)斩拌锅可以水平转动使得国内的物料可以得到均匀的切割并实现初步搅拌；(4)出料机构通过一个转动的圆盘将物料从斩拌锅内带出，并沿着出料口装入到料输送车内。 图2-1 斩拌机外形图 2-2 斩拌机总装配图（1）切刀切刀由一组锋利的刀片组成。刀片都用不锈钢制成，刀片数量有2、3、4、6、8 及10 个，刀片成对地利用法兰盘定位在轴上，沿周向均匀布置。刀尖和转盘之间保持小于1mm的缝隙。刀头应经过平衡（动、静），保证高速转动而不产生振动。刀具采用键传动，并用反旋螺母固定，以防松动。切刀垂直置于转盘槽的横截面中心，在刀轴带动下高速旋转，刀轴转速为1 0004 000r/min，一般为2000r/min。为保证安全有防护罩。刀具直径（刀尖运动轨迹）应与转盘槽的圆弧适应,根据转盘容量大小，刀具直径也相应地变化,并且，对于多把刀片的刀组，各刀片长短不一样，内外刀片不能装错。(2)转盘转盘用不锈钢制成，形状如图1 所示，内盛肉料。转盘的制造精度和安装精度要求较高，并要求平稳转动，其转速有单速、双速、三速几种，一般为46r/min，其容积一般有10、20、60、200、300 及500l。(3)排料装置它主要由出料盘、电机、减速器、刮板、出料槽、摇臂等组成。出料盘是一个用不锈钢板或无毒塑料制成的圆盘，它的大小与盛料转盘圆槽直径相近似。紧贴盘后面设有一个刮板，当出料转盘由一个小型电机经过减速器和转轴带动由里向下、向外旋转时，将盛料盘中的肉料带起，然后再被刮板刮离盘面，由出料槽导出机外。出料盘的转速一般低于100r/min。(4)上料装置当一次加工量大于120kg 时，一般均采用自动上料装置投料，如图2 所示。利用油缸作用，经一个转臂将料车举起并翻转卸料。此外，还有真空斩拌机和蒸煮斩拌机，即在真空状态下进行斩拌和在斩拌的过程中进行蒸煮。(5)上盖由不锈钢制成，分上下两层，有绝缘体充填其间，能够隔音。这样既可防止高速切割时细小肉料四处飞溅，噪音外传，有利于安全，也可改善卫生条件和降低肉糜温度。对于真空斩拌机，盖子的密封性能要良好。(6)控制装置和传动机构利用按钮盒或悬挂式操纵盒控制，有的装有温度表和电子转盘转数器。传动机构见图3。图2-3 斩拌刀 图2-4 刀轴图2-5 斩拌锅2.1.2斩拌机的特性斩拌机是所有午餐肉和火腿肠等肉制品所必需的加工设备，该设备通过一组高速运转的刀片，对原料肉进行切割粉碎，并加入其他配料进行简单的搅拌，使原料形成2一3毫米大小的肉糜。3mzi系列全自动设备具有如下特点:(l)刀轴:本设备刀轴采用合金钢制作，通过二次热处理之后，再进行探伤，确保其能够在66kw的电机带动下以3000转/分的速度运转；(2)转速:本设备采用3000转/分的转速进行斩拌，高速切割减少了对原料肉形态和营养成分的破坏程度；(3)刀和刀架:该设备使用的刀具采用优质合金钢制作，刀架特殊的结构是的刀具的安装以及刀具的工作半径可以十分方便地进行调节；(4)制动:本设备采用汽车液压制动鼓进行制动，在生产过程中，一旦发现偶然进入的杂质，可以立即按下操作面板上的急停按钮，设备可以在1一2秒时间里使 3000转/分的高速运转的刀轴停止转动；(5)电机:本设备采用了定制的全封闭机构，具有三防功能的电机，两端轴承由中央润滑系统自动定时润滑，大大延长了维修保养的周期和电机的使用寿命，同时该电机还具备启动电流小、散热效果好等优点；(6)润滑:本设备配置了中央润滑系统，由pc进行自动控制，它可以对机器所有的润滑点进行分路润滑，润滑时间和注油量可以根据用户需要进行设置；(7)液压系统:本设备进、出料装置及刀具防护罩斗采用液压驱动，设计合理、操作方便，并且都设有过载保护；(8)材料:本设备所有与原料发生接触的部件均采用不锈钢材料制作，机架采用不锈钢整体包制，然后再进行喷砂处理，完全满足食品加工的安全和卫生要求。(9)操作:本设备设有集中操作台，控制面板配有形象的图示说明，使操作人员非常直观地了解各个操作部位的功能，方便了操作人员的使用。(10)清洗:本设备在设计时在防水方面作了很多考虑，用户可以放心地对机器需要经常清洗部位进行冲洗，可以使用食用清洁剂；(11)平衡:本设备通过合理的设计，机架采用整体浇铸，各种旋转件都安装了减震装置，高速旋转件经过严格的动平衡校验，所以虽然运转速度非常快，但是却具备运行平稳、噪声小等特点；(12)安全:本设备设有许多安全保护，一旦操作违反安全规定，pc机将通过控制程序对机器进行锁定，机器被锁定之后，您必需让机器复位，并按照正确的操作程序进行操作，机器方能启动；2.1.3斩拌机的技术参数表2.1 斩拌机技术参数型号zb-125zb-80生产能力100kg/锅60-80kg/锅斩刀速度1800/3600r/min(可变频无级调速)1680/3450r/min（可变频无级调速）斩刀数量6把6把斩锅转速9/13r/min7/16r/min出料盘转速82rpm82rpm机器重量约1.8t约1.45t总功率21.48kw13.98kw外形尺寸199014901360mm182013601250mm价格80000500002.2设备工作条件和满足要求参考日本同类设备的加工能力和技术参数，对淡水鱼方便食品斩拌设备的稳定加工能力，确定为每次出料鱼糜80一1ookg，加工时的载荷平稳而稳定，单班制，单向运转，每年250个工作日，预期使用寿命10年，动力机为电动机，要求电动机在一定范围内转速可调，工作环境湿度较大，要求清洁卫生。(1)强度要求。斩拌机在有负载的条件下，各个零件的强度要在许用范围之内，且有一定的安全裕度。机械设计中，对于轴类零件，主要考虑轴的扭转强度以及弯扭合成强度;对于斩拌设备的工作部分刀片的使用要求而言，需要在斩拌时能够斩拌鱼肉，打碎小冰块，以及各种调料如姜片等，故应有足够的强度，能够耐磨耐蚀；支架、料釜、胶带等也都有强度要求。(2)刚度要求。如果零件的刚度满足不了要求，将影响机器的正常使用，对于淡水鱼方便食品斩拌设备而言，刚度要求主要考虑传动轴的扭角，斩拌刀片的扰度等，这些数值均应在相应的许用值范围内，且有一定的安全裕度。(3)可靠性要求。要求淡水鱼方便食品斩拌设备在规定的使用条件和使用时间内，不失效地发挥规定职能的概率不小于0.85。对于其工作能力，要求淡水鱼方便食品斩拌设备每天工作8小时，稳定工作时每次出料80一100千克，设备工作稳定，在15000小时内无大修。(4)卫生要求。淡水鱼方便食品斩拌设备的产品，是食品原料，因而对加工过程和所加工产品的卫生要求是很严格的，不能由设备附带给产品对人的身心健康有害而后续消毒灭菌工序又无法消除的毒素或其它物质，为此，除了要求与鱼糜接触的零部件应用不锈钢材料以防生锈外，机器的其他部分与鱼糜之间应有有效的隔离，避免可能的接触;机器需要润滑的部分要保证润滑油与鱼糜之间无接触，或者采用含油轴承作为轴的支承;每个工作日后，要对机器的料釜、斩拌刀片、卸料器等鱼糜经过的部位进行彻底的清洗，避免鱼糜经过较长时间或在较高的温度条件下变质。2.3斩拌机传动设计传动设计的主要内容是:确定传动方案，选择电动机，确定各电动机的动力和运动参数。在斩拌机中，主要的机构为:刀轴、料釜、搅拌器和卸料器。参考国外同类产品，设计方案如下:斩拌刀转速分高低两档，高速为14o0rpm，低速为700rpm:料釜转速也分为两档，高速为10rpm，低速为5rpm，以配合斩拌刀:搅拌器和卸料器的转速用齿轮组调节。对于长期连续运转，载荷不变或变化很小、在常温下工作的电动机，可以按照下面的公式从手册中查找选择相应的电动机:式中: pe电动机的额定功率p一工作机所需的功率 从电动机到工作机总的传动效率根据这样的关系及斩拌机的原始工作参数，参考国外同类产品的设计经验，选择电机如下:(1)刀轴传动电动机，要求4p/8p，最大功率n姗，选择型号:yd16ol一8/4，主要参数如表2.2(2)料釜传动电动机，要求4p/8p，最大功率0.75姗，选择型号:yd90l一8/4，主要参数如表2.3(3)搅拌器和卸料器传动电动机，要求最大功率0.4kw，选择电动机型号:a02一7122，额定功率0.55kw，额定电流l.35a。转速1400n/min。表2.2刀轴传动电动机参数级数额定功率（kw）接法转数（n/min）电流（a）效率功率因数 重量（kg）80.457001.90.580.632540.75 2y 1420 1.80.720.8725表2.3料釜传动电动机参数级数额定功率（kw）接法转数（n/min）电流（a）效率功率因数 重量（kg）87730190.850.66147411 2y 145021.80.860.891472.4真空斩拌机的刀片优化设计斩拌机的刀片是其重要零件，刀片的刃形和锋利程度直接影响到肉的切碎率和肉的风味。目前，斩拌机刀片的刃形均为圆弧形。由于圆弧形刀片在切割过程中，刀刃上各点的切割角度不同，影响了肉的切碎率。延长了斩拌机工作的时间。本文根据被切割物和刀片之间的运动关系，对刀片的刃形进行了优化设计。2.4.1斩拌机刀片的工作原理 图2.6 斩拌机工作原理斩拌机的刀轴上可装3 或6 把刀片( 可拆换) , 斩拌机工作时, 刀轴转速分700rpm 和1400rpm 两档, 料釜内装有鱼糜或肉块, 相应以5rpm 或10rpm 的速度旋转, 使鱼糜或肉块不断缓慢送进, 根据所加工对象的不同, 斩拌刀和料釜的转速可由电器系统调节。由于鱼糜有一定的弹性和粘性, 所以斩拌机工作时, 刀片和鱼糜之间的摩擦会使鱼肉的温度升高。温度过高会使鱼肉的肌动球蛋白变性, 使肉的粘着力下降,如果发生脂肪溶出, 蛋白的相互结合就会受到阻碍, 最终的鱼肉制品就容易产生游离水和游离脂肪, 形成致密性不好的制品。除此之外还易引起肉色素和脂肪的氧化。所以, 优化斩拌机刀刃的刃形曲线, 提高斩拌效率、减少斩拌时间对斩拌机是极为重要的。2.4.2 切割运动分析因为肉或鱼糜是具有韧性的纤维组织，所以刀刃相对于被切肉的运动应该是由切下运动和横割运动复合而成(图2.7)。图2.7中，vn、v下分别为刀刃上某点a上的切下速度和横割速度，v为a点的速度，a称为a点的切割角，且有。对于确定的被切物来说，切割角q有最佳值，即所谓的最佳切割角q最佳切割角q。是指在切割过程中能耗最小的切割角，对于不同的切割物如鱼糜、肉糜等，a均不相同，其值一般可由实验确定，由于各种原因，本课题暂不讨论q。的具体值。由于刀片固定在刀轴上，刀轴作旋转运动，所以刀刃上的切割角是由刀刃曲线确定的。对于圆弧形刀刃a点(图2.8)的切割角q，由于a点速度v垂直于ao，因而角q和角p互余，而vn上vt，故有 图2.7 圆弧刀的切割角因此式中：r- 刀刃上a点的圆弧半径 l- 刀刃圆弧中心o1距刀轴回转中心o的偏置距离 对于圆弧刀刃，因为刀刃上各点的e角不同，所以刀刃上各点的切割角也均不相同，从而影响肉的切碎率。2.4.3刀片刃形曲线的优化设计优化设计的条件为:刀片刃形上各点的切割角。为常数，且为被切物的最佳切割角; 图2.8 刀片刃形优化刃形曲线上a点坐标 上式即为优化后刃形曲线的极坐标方程第三章 真空斩拌机电气控制设计3.1电气控制系统选择类似斩拌机这样的设备，对其电器控制系统，一般可有两种选择:继电器接触器控制系统和可编程控制器(plc)控制系统。可编程控制器是一种数字运算操作系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式输入和输出，控制各种类型的机械生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。它是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术，面向控制过程，适应工业环境，简单易懂、操作方便，是可靠性较高的新一代通用控制系统。继电器接触器控制系统是应用最早的控制系统，是由按钮、接触器、继电器等元件组成的控制系统。它具有结构简单、容易掌握、维修方便、价格低廉等优点，多年来在各种生产机械的电器控制领域中，一直获得广泛的应用。本文的斩拌机电器控制先按继电器接触器控制系统来设计，主要考虑到以下几个方面:斩拌机的机构运作的环节较少，动作简单，使用继电器接触器控制系统便能很好的完成任务；斩拌机在有人看守的情况下，使用继电器接触器控制系统，易于操作，而且成本较低，便于维护。3.2斩拌机电气控制逻辑分析和设计3.2.1斩拌刀和料釜控制的设计斩拌机有高速，低速两种模式，高速1400rpm,低速700rpm；料釜转速也分为两档，高速为10rpm，低速为5rpm，以配合斩拌刀。在第二章的传动设计部分，斩拌刀和料釜电机选择了双速电机。一般双速电机按绕组不同可分为两种。 图3.1 双速电机三相绕组其中：(a)为接法(四级，低速)与双y接法(二极，高速)，它属于恒功率调速；(b)为y接法(四级.低速)与双y接法(二极，高速)，它属于恒转矩调速；与无极调速电机相比，双速电机为有级调速，常与机械变速配合使用，以扩大其调速范围。但在斩拌机的设计中，选择此类电机已能够满足要求。首先要了解的是斩拌机的刀轴和料釜的工作要求。按照设计，要注意以下几点:l、只有在料釜盖合上时才能启动斩拌刀。2、如果料釜中盛有鱼糜，启动斩拌刀和料釜时要注意等斩拌刀达到一定速度后才能启动料釜。3、料釜盖打开时，如果启动斩拌刀(高速档或是低速档)，电路将产生信号制动斩拌刀。对于斩拌刀，其控制要求为:(l)高速操作:直接合上“斩拌刀高速”开关，用指示灯标志“斩拌刀高速接通”。(2)低速操作: 直接合上“斩拌刀低速”开关，用指示灯标志“斩拌刀低速接通”(3)从高速档切换到低速档:无须按“刀釜断开”按钮，直接按下“刀低速”开关即可达到目标.首先，标有“斩拌刀高速接通”的指示灯熄灭(斩拌刀停止高速档工作)，用指示灯标志“斩拌刀低速接通”。这里要注意，由于速度切换不能即刻完成，中间有一段过度时间。直接从高速档切换到低速档会引起很强的机械冲击，这里需使用一个延时继电器，设计时间到后，斩拌刀从高速档切换到低速档。(4)从低速档切换到高速档:无须按“刀、釜断开”按钮，直接按下“刀高速”开关即可达到要求。首先，标有“斩拌刀低速接通”的指示灯熄灭(斩拌刀停止低速档工作)，用指示灯标志“斩拌刀高速接通”。(5)停下斩拌刀:按下“刀、釜断开”按钮，不管斩拌刀是处于高速档还是低速档，能使其停止转动。如果此时斩拌刀和料釜联锁转动，则料釜也将停下。对于料釜，斩拌刀工作于高速档时料釜也应高速转动，而料釜的低速档也只能工作于斩拌刀的低速档。此外再无别的工作模式。这意味着料釜不能单独启动和停止。下述是料釜与斩拌刀的联合运作的要求(料釜盖打开时不能操作)。(1)当斩拌刀处于断电状态“刀高速”按钮或“刀低速”均未接通而“料釜高速”按钮或“料釜低速”按钮处于“开”位置。此时，先切断“料釜高速”或“料釜低速”，对应指示灯熄灭，这时回路处于“待机”状态。而后按下“斩拌刀高速”或“斩拌刀低速”按钮以启动斩拌刀。(2)斩拌刀工作于高速档或低速档时，相应按下“料釜高速”或“料釜低速”按钮，对应的指示灯亮，料釜立即开始转动。(3)当斩拌刀处于高速档或斩拌机处于“低速刀一高速料釜”模式时，需要切换到低速料釜模式时，按上述步骤(2)进行操作即可完成。(4)当斩拌刀处于高速档或斩拌机处于“低速刀一邢氏速料釜”模式时，需要切换到高速料釜模式时，按上述步骤(2)进行操作即可完成。(5)从料釜高速档或“刀高速一料釜低速”模式切换至斩拌刀低速模式时，也即在料釜处于高速档时要立即将斩拌刀从高速档切换至低速档时，料釜保持高速档，其指示灯保持发光，但当斩拌刀从高速切换至低速时，料釜停止转动片刻，直至斩拌刀正常工作于低速模式(这里需使用延时继电器)，料釜恢复高速转动。(6)料釜低速档或“刀低速一料釜低速”模式切换至斩拌刀高速模式时，也即在料釜处于低速档时要立即将斩拌刀从低速档切换至高速档时，料釜保持低速档，其指示灯保持发光，但当斩拌刀从高速切换至低速时，料釜停止转动片刻，直至斩拌刀正常工作于高速模式(延时继电器的时限到后)，料釜恢复低速转动。(7)制动料釜时，如上述第(4)步，不能单独制动料釜(不管是高速档或低速档)，料釜与斩拌刀联锁运动，只能一起制动。通过按下“刀、釜断开”开关，切断两者电路，使它们停止转动。按上述要求，设计双速电机的调速控制线路，来控制斩拌刀和料釜的动作。图3.2是双速电机调速控制线路的原理图。 图3.2双速电机调速图中kmi、km2、km3是电磁继电器，kt为时间继电器。电磁继电器km2、km3形成互锁电路。如果双掷开关先往上打，继电器km3通电，常闭开关km3一1断开，继电器km2断电，常开开关km2一2、km2一3、km2一4保持断开，常闭开关km2一1保持接通，电路成接法(四级，低速):双掷开关再往下合上，则继电器km3断电，常闭开关km3一1闭合，时间继电器kt通电，经过一段时间(由kt设定)后，常开开关kt一3接通，因而继电器km2得以通电，使得常开开关km-2闭合，继电器kmi通电，常开开关kmi一2、km2一3、km2一4闭合，而开关km3一2则断开，整个电路形成是双y接法(二极，高速)。时间继电器kt使电机从低速切换至高速时有一延迟，而且最重要的是当电机直接向高速启动时，首先接通km3，经过kt延时后，自动切换为km1、km2工作，电机高速运转，这样达到先低后高的控制，其目的是限制启动电流。控制回路一般在220伏低压下工作，可以使用变压器(220/380v)实现，见图3.3。.料釜盖和料釜接触处用接触式行程开关，行程开关是具有瞬时换接动作的机构，可以作机床自动控制，限制运动机构动作或程序控制用。通过一个行程开关来控制某个继电器的通断，从而控制斩拌刀和料釜主回路的通断。只要料釜盖一打开，即刻由行程开关产生制动信号，使斩拌刀和料釜停止工作。如图3.3，此处行程开关ll在料釜盖打开后断开，因而继电器k1断电，常开开关k1一1打开，从而使斩拌刀和料釜主回路断开。 回路的过热保护主要是依靠热过载继电器来实现。热过载继电器用作三相感应电动机的过载与继相保护，常与交流接触器配合组成电磁起动器。在图3.3中，热过载继电器0l接在电机主回路中，一旦电路中出现故障导致电流过大而使电路过热时，达到热过载继电器的阂值时，ol接通，常闭开关ol一1断开，从而切断主回路。斩拌刀和料釜的基本控制通过图3.2和图3.3得以实现。图3.3 行程开关的热过载继电器的应用3.2.2 卸料器控制的设计设计要求如下:当按下“卸料器通一断”按钮使其处于“接通”位置，对应指示灯亮。此时，放低卸料器臂，当其下转一定角度时，卸料盘开始转动。待卸料器臂复位后便可制动卸料盘。另外，若要卸料器臂上下移时卸料盘不转动，可置“卸料器通一断”开关于“断开”位。这里使用行程开关即能够达到有关要求。如图3.4，pb一a是“卸料器通一断”开关，按下则对应的指示灯g1亮，有专门的开关按钮可以实现此功能，上述斩拌刀和料釜控制的开关按钮也选用这种产品.lz为行程开关，k一jb是控制卸料器电机的交流接触器，ol一1是卸料器电机主电路中热过载继电器的对应开关。料器电机的主电路分析这里从略，请参见附图。 图 3.4 卸料器的控制 3.2.3搅拌器的控制设计搅拌器可单独工作，其操作与斩拌刀、料釜、料釜盖和信号延时继电器无关。它的工作要求如下:(l)放低搅拌器将“搅拌器上一停一下”控制开关置于“下降”位置，搅拌器开始下降，直至“低限位”标志处时自动停止。(2)升起搅拌器将“搅拌器上一州停一下”控制开关置于“上升”位置，经一段时延后，搅拌器在延时继电器的作用下开始升起，直至“高限位”标志处时自动停止。(3)随时制动搅拌器将“搅拌器上一停一下”控制开关置于“停止”位置，不管搅拌器是处于上升还是下降过程，它都将停止运动。(4)启动搅拌器搅拌器只有在其处于“低限位”位置时才能启动。要使搅拌器转动，按下“搅拌器通一断”开关使其处于“通”位，相应绿色指示灯亮。而后将“搅拌器上一停一下”控制按钮置于“下降”位，当搅拌器到达“低限位”时，它开始转动。如果不想让搅拌器转动，可以将“搅拌器通一断”开关使其处于“断”位。(5)制动搅拌器下述三种方法均可用来制动搅拌器:(a)将“搅拌器通一断”开关使其处于“断开”位。(b)将“搅拌器上一停一下”控制按钮置于“停止”位。(c)将“搅拌器上一停一下”控制按钮置于“上升”位。图3.5搅拌器的控制按照上述要求，首先要实现搅拌器电机正反转的控制，参见图6.5。图中搅拌器上下控制部分中，搅拌器上下控制电机的下降和上升的运动分别由继电器咖d和kmu控制;继电器cr加d实现了搅拌器上下运动的互锁;pbwe删和pb一md分别是上升和下降控制按钮:常闭行程开关ls一mu和ls一姻分别使搅拌器在运动到上下限位时自动停止;0l为热过载继电器;延时继电器tr加u为搅拌器叶片的停止运转设置一段时延，详见3.2节延时继电器说明部分。图3.5的搅拌器转动控制部分中，常开行程开关ls一md和按钮pb一别、pb一md保证了只有在搅拌器处于下限位处才开始转动;继电器mskm用来控制搅拌器转动电机(图中未画出);按钮pb一是搅拌器和卸料器转动的控制总开关。3.2.4真空泵的控制设计为了实现真空状态，必须有真空泵。按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分为两种类型，即气体传输泵和气体捕集泵。气体传输泵是一种能使气体不断的吸入和排出，借以达到抽气目的的真空泵。气体捕集泵是一种使气体分子被吸附或凝结在泵的内表面上，从而减小了容器内的气体分子数目而达到抽气目的的真空泵。工作如下：主电机工作后，真空盖打开开始进气，达到上限时候打开，然后真空泵将启动，当气体不足时候真空泵将停止工作。真空泵主电路在附图中。3.3plc控制3.3.1控制系统设计的基本原则任何一种控制系统都是为了实现被控对象（生产设备或生产过程）的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。再设计控制系统时，应遵循以下基本原则：(1) 最大限度地满足被控对象的控制要求。设计前，要深入现场进行调查研究，收集资料，并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合共同拟定电气方案，协同解决实际中出现的各种问题。(2) 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用及维护方便。监控界面友好，简洁明快。(3) 保证控制系统的安全、可靠。(4) 考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择plc容量及mcgs监控点时，应该留有余量。控制系统设计的一般步骤如下图所示：nnyy确定控制对象和控制任务plc及组态软件的选择i/o及监控地址分配软件设计及模拟调试电气系统设计硬件组装通电实验正确？符合控制要求？联机调试编制技术文章现场安装调试交付使用修改软件或硬件图3.6 plc控制系统设计流程图3.3.2 plc的工作原理plc采用循环扫描的工作方式，其扫描过程如下图所示stoprun内部处理通信操作输入处理程序执行输出处理cpu运行方式更新时钟和特殊寄存器电源oncpu正常否?执行自诊断112存放自诊断错误结果致命错误?cpu强制为stop2 图3.7 plc循环扫描工作方式这个工作过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。内部处理阶段，plc检查cpu模块的硬件是否正常，复位监视定时器等。在通信操作服务阶段，plc与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等，当plc处于停(stop)状态时，只进行内部处理和通信服务操作等内容。在plc处于运行(run)状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。输入处理输入处理也叫输入采样。在此阶段，顺序读入所有输入端子的通断状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映像寄存器。在此输入映像寄存器被刷新接着进入程序执行阶段。在程序执行时，输入映像寄存器与外界隔离，即使输入信号发生变化，其映像寄存器的内容也不发生变化，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。(1) 输入处理输入处理也叫输入采样。在此阶段，顺序读入所有输入端子的通断状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映像寄存器。在此输入映像寄存器被刷新接着进入程序执行阶段。在程序执行时，输入映像寄存器与外界隔离，即使输入信号发生变化，其映像寄存器的内容也不发生变化，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。(2) 程序执行根据plc梯形图程序扫描原则，按先左后右先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。从用户程序涉及到输入输出状态时，plc从输入映像寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映像寄存器读出对应映像寄存器的当前状态，根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关器件寄存器中，对每个器件而言，器件映像寄存器中所寄存的内容，会随着程序执行过程而变化。(3) 程序处理 程序执行完以后，将输出映像寄存器，即器件映像寄存器中的y寄存器的状态，在输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。plc的扫描既可按固定的顺序进行，也可按用户程序所指定的可变顺序进行。这不仅因为有的程序不需要每扫描一次就执行一次，而目也因为在一些大系统中需要处理的i/o点数多，通过安排不同的组织模块，采用分时分批扫描的执行方法，可缩短循环扫描的周期和提高控制的实时响应性。 循环扫描的工作方式是plc的一大特点，也可以说plc是“串行”工作的，这和传统的继电器控制系统“并行”工作有质的区别。plc的串行工作方式避免了继电器控制系统中触点竞争和时序失配的问题。 由于plc是扫描工作过程，在程序执行阶段即使输入发生了变化，输入状态映像寄存器的内容也不会变化，要等到下一周期的输入处理阶段才能改变。暂存在输出映像寄存器中的输出信号，等到一个循环周期结束，cpu集中将这些输出信号全部输送给输出锁存器。由此可以看出，全部输入输出状态的改变需要一个扫描周期。换言之，输入输出的状态保持一个扫描周期。扫描周期是plc一个很重要的指标，小型plc的扫描周期一般为十几毫秒到几十毫秒。plc的扫描时间取决于扫描速度和用户程序长短。毫秒级的扫描时间对于一般工业设备通常是可以接受的，plc的响应滞后是允许的。但是对某些i/o快速响应的设备，则应采取相应的措施。如选用高速cpu，提高扫描速度，采用快速响应模块、高速计数模块以及不同的中断处理等措施减少滞后时间。影响i/o滞后的主要原因有:输入滤波器的惯性;输出继电器接点的惯性;程序执行的时间;程序设计不当的附加影响等。3.3.3 i/o地址分配表序号电机功率输入输入地址输出输出地址0.00变频器正转端子100.002主电机 （锅盘电机双速）d/yy55kw正向低速sb10.01km1100.01正向高速sb20.02km2100.02停止sb30.03km3100.033刀盖油缸上升sb40.04下降sb50.