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【PLC类】3吨蒸汽锤改造为电液锤设计【开题+翻译】【3张图纸】【优秀】

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关键词：: 3吨蒸汽锤改造电液锤设计开题翻译图纸 PLC

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3吨蒸汽锤改造为电液锤设计

39页 19000字数+说明书+外文翻译+开题报告+3张CAD图纸【详情如下】

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目　　录

摘要I

AbstractII

第1章改造的目的与背景1

1.1 改造的目的1

1.2 改造的背景1

第2章电气改造的总体设计3

2.1 总体设计思想3

2.1.1 设计目标、研究内容和拟解决的关键问题3

2.1.2 设计方案3

第3章三相异步电动机及低压电器的选择4

3.1 三相异步电动机的选择4

3.2 低压电器的选择4

3.2.1 低压断路器的选择5

3.2.3 接触器的选择8

3.2.4 热继电器的选择10

3.2.5 其它低压电器的选择10

3.2.6 电缆的选择12

第4章可编程控制器的选择与应用13

4.1 可编程控制器概述13

4.1.1 PLC的产生13

4.1.2 PLC的定义14

4.1.3 PLC的优点15

4.1.4 PLC的应用领域16

4.2 西门子S7-200系列PLC17

4.2.1 S7-200PLC概述17

4.3 S7-200PLC的使用19

4.3.1 电液锤控制要求19

4.3.2 S7-200主要技术参数19

4.3.3 中间继电器的使用24

第5章经济效益分析25

结论26

致谢27

参考文献28

附录129

附录235

摘要

自由锻锤是利用冲击能量使金属产生塑性变形的锻压设备。由于其具有操作方便、功能性强、结构简单、造价低廉、打击能量大等特点，目前仍是我国锻造行业中锻件生产的主要加工设备。蒸汽锤是工厂中常见的一种锻锤，它是以蒸汽或压缩空气作为动力源，实现其锻造功能。但其能源利用率低，况且蒸汽锅炉能源消耗大，热效率低，环境污染严重，故障率高，属于淘汰设备。根据我国国情，将其改造为电液锤是最适宜的一种方法。改造可保留原有机架、砧座及其它基础设施，只需将原蒸汽锤气缸去掉，更换上电液锤驱动头即可。本设计主要进行了电液锤电气部分的设计，即根据3T电液锤的工作原理和控制要求，利用西门子S7-200系列PLC为主控元件进行并实现了控制系统的软硬件设计。该系统工作可靠，使用方便，操作简单，功能齐全。

关键词：电液锤控制系统 PLC

Abstract

The forging hammer is causes the metal using the impact energy to produce the plastic deformation forging and stamping equipment. Because it has the ease of operation, the functionality strongly, the structure simple, the construction costinexpensive, the attack energy big and so on the characteristics, at present still forged the main processing equipment for our country which in the profession the forging produced. The steam hammer is in the factory the common one kind of forging hammer, it is takes the power supply by the steam or the compressed air, realizes its forging function. But its energy consumes in a big way, the thermal efficiency is low, the environmental pollution is serious, the failure rate is high, belongs eliminates the equipment. According to our country national condition, its transformation for the electricity liquid hammer is the most appropriate one method. The transformation may retain the original rack, the anvil and other infrastructure, only must remove the original steam hammer air cylinder, exchanges the electricity liquid hammer to drive to initiate then. This article mainly introduced the electricity liquid hammer electricity part design, namely 3T electricity liquid hammer principle of work and control request. Elaborated west of family household PLC is the master control part control system software and hardware design realizes and applies, this system work is reliable, the easy to operate, the operation is simple, the function is complete.

KeyWords：ele-hydraulichammer controlsystem PLC

内容简介：: 机械工程学院毕业设计（论文）开题报告题目： 3吨蒸汽锤改造为电液锤专题： PLC在控制系统应用中的抗干扰问题班级：学号：姓名：指导教师：学生毕业设计开题报告一、立论依据（包括项目研究的目的和意义，国内外研究现状分析）；1、项目的研究意义：长期以来我国企业一直采用高能耗的蒸汽、空气锻锤，使锻件成本居高不下，严重抑制了企业发展。电液锤是蒸、空锻锤的更新换代产品，是国家重点推广的节能产品。由于电液锤甩掉了锅炉，减少了污染，所以电液锤是一种环保型产品。电液锤这项新技术是锻造工业的一次新飞跃，是锻造行业节能增效的必由之路。电液锤系列产品是集机、电、气、液于一体的高新产品，主要应用于蒸、空气锻锤的节能技术改造或更新换代。电液锤系列产品比蒸、空气锻锤节能，节能率可达75%90%。同时它采用液压传动，避免了蒸气锤因燃煤产生蒸汽所带来的严重污染环境的现象。2、国内外的科技现状：蒸、空两用锻锤是国内大多数锻造厂正在使用的一种传统设备。虽然它具有结构简单、操作方便等诸多优点,但它的能源利用率很低,一般不超过2,而且必须配备锅炉房或空压站等气源设施。电液锤动力头是专门用来对蒸空两用锻锤进行新一代高科技技术改造的。经过改造后,锻锤的能源利用率可提高很多。经过一段时间的发展，我国的电液锤制造技术有了一定的发展，如安阳锻压机械工业有限公司就解决电液锤三大技术难题：油气互串，锤杆寿命短，阀的零活性差。该公司还创新设计两种电液锤结构：粗锤杆结构，X型导轨结构。但我国锻压机械的整体水平仍低于国外。目前我国主要处于旧锤改造和生产电液锤整机来代替原有蒸、空锻锤节能改造的阶段，是低水平的。在2001我国有关机构统计我国有1T至5T的蒸汽锤共约16000台，但仅少数改为电液锤。而1999年德国BECHE公司开发成功程控电液锤，其不仅节能，还采取了降噪措施（在设备上安隔音罩）。目前我国已从捷克SMERAL公司进口了KHZ系统20100KJ下砧微动分体式电液模锻锤，从德国LASCO公司和BECHE公司进口了具有不同结构和各种打击能量的电液模锻锤，其中以丹东518厂进口LASCO公司制造的GH3200型320KJ电液模锻对击锤线（二手设备）为最大。德国电液锤进口价格约为国产同规格电液锤的67倍。电液动力头价格为45倍。因此，我国应吸取国外锤的先进技术，提高我国电液锤的制造技术水平，以满足国内锻造行业生产发展的需要，减少进口，节省建设投资。所以说我国在机械制造业这个领域中还有很长的路要走。二、设计产品的用途和应用领域：用途：利用PLC对电液锤进行控制，以使其完成规定动作，使电液锤操作更为方便。应用领域：在将蒸汽锤改造为电液锤的过程中，引入PLC做为电气部分的主要元件,可以提高电液锤自动化水平。另外在其它液压系统的控制中也可使用PLC做为其电气部分的控制元件，如啤酒厂的板框式全液压压滤机和大麦粉碎机中液压系统的控制元件在使用PLC后，可以提高啤酒厂的自动化程度，提高出酒率，进而提高生产效率。三、设计方案：1、设计目标、研究内容和拟解决的关键问题（分别填写）：设计目标：取掉原用汽缸、锤头和锤杆，换上新的电液传动驱动头，用液压泵站取代蒸气炉或空气压缩机作动力，原用导轨、机架基础可以不动，锤的操作方式和动作特性可以维持不变，这种改造方式简称“换头”。改造后的锤头运动灵活，上、下、打、停操作自如，并能实现急停锤、收锤；打击能量足；温控系统可靠，可满足高温季节三班或四班连续生产，并且能够在遇到故障时自动报警。所以蒸汽锤的改造可以使老设备重新焕发出生命力。研究内容：1） .提出电液锤总体设计方案并对其可行性加以论证。 2） .按照要求设计电液锤的控制电路。 3） .PLC在电液锤中的具体应用。关键问题：1) .电液锤控制系统的整体设计。2) .根据电节点压力表的示值，利用PLC控制主泵电机启动或停止。3） .当油温达到相应值时，利用PLC完成相应控制。4） .PLC控制各指示灯及液压阀。 5） .PLC应用程序的设计。2、设计方案（须有文字和示意简图说明）： 1）.对蒸汽锤改造为电液锤的过程中要改造的部分进行分析。2）.制定一个切实可行的方案。3）.依据改造方案进行改造，以电气装置控制整台设备，以液压装置驱动主缸运动，完成预定动作。4）.对改造后的设备进行检验，看是否达到预期的改造目的。示意简图如下：电气装置(PLC) 液压装置主缸快速下行减速压制保压延时泄压回程停止（任意位置）3、题目的可行性分析：目前我国锻造行业的主导设备仍以蒸空锻锤为主，据统计现役蒸空锻锤有2300多台，这些设备大部分是三、四十年代设计，五、六十年代制造，结构落后，设备老化，能源利用率极低，锤头动能只能达到燃料热能的0.52。由于设备的老化造成效率低下，污染等公害严重，工人的工作环境很差。电液锤是蒸汽锤换代产品，它不仅能很好地满足各种工艺和生产要求，而且可将能源利用率提高到20左右，消灭锅炉烧煤造成的系列污染公害，提高设备的工作效率，改善工人的工作环境，减小司锤工的劳动强度。改造是使用电液锤动力头来替代原蒸空锤的汽缸，原锤的锤体和基础都保持不动，这样不仅可将老设备升级为电液锤，使工厂达到节能、减少污染、改善环境、降低劳动强度的目的，而且可大大节省工厂的设备改造费用，使老设备焕发新的生命活力。4、本项目的创新之处：电液锤与蒸汽锤相比具有以下优点：1）.节能、环保。2）.操作方便、省力、动作灵活可靠。3）.系统工作稳定，设计齐全的安全保险装置。4）.特殊的结构、更合理、更安全。5）.运行成本底。6) .改造的前景大。四、指导老师审核意见：指导教师（签字）：年月日专家组长（签字）：年月日五、指导委员会审核意见：摘要自由锻锤是利用冲击能量使金属产生塑性变形的锻压设备。由于其具有操作方便、功能性强、结构简单、造价低廉、打击能量大等特点，目前仍是我国锻造行业中锻件生产的主要加工设备。蒸汽锤是工厂中常见的一种锻锤，它是以蒸汽或压缩空气作为动力源，实现其锻造功能。但其能源利用率低，况且蒸汽锅炉能源消耗大，热效率低，环境污染严重，故障率高，属于淘汰设备。根据我国国情，将其改造为电液锤是最适宜的一种方法。改造可保留原有机架、砧座及其它基础设施，只需将原蒸汽锤气缸去掉，更换上电液锤驱动头即可。本设计主要进行了电液锤电气部分的设计，即根据3T电液锤的工作原理和控制要求，利用西门子S7-200系列PLC为主控元件进行并实现了控制系统的软硬件设计。该系统工作可靠，使用方便，操作简单，功能齐全。关键词：电液锤控制系统 PLCAbstractThe forging hammer is causes the metal using the impact energy to produce the plastic deformation forging and stamping equipment. Because it has the ease of operation, the functionality strongly, the structure simple, the construction costinexpensive, the attack energy big and so on the characteristics, at present still forged the main processing equipment for our country which in the profession the forging produced. The steam hammer is in the factory the common one kind of forging hammer, it is takes the power supply by the steam or the compressed air, realizes its forging function. But its energy consumes in a big way, the thermal efficiency is low, the environmental pollution is serious, the failure rate is high, belongs eliminates the equipment. According to our country national condition, its transformation for the electricity liquid hammer is the most appropriate one method. The transformation may retain the original rack, the anvil and other infrastructure, only must remove the original steam hammer air cylinder, exchanges the electricity liquid hammer to drive to initiate then. This article mainly introduced the electricity liquid hammer electricity part design, namely 3T electricity liquid hammer principle of work and control request. Elaborated west of family household PLC is the master control part control system software and hardware design realizes and applies, this system work is reliable, the easy to operate, the operation is simple, the function is complete.KeyWords：ele-hydraulichammer controlsystem PLC目录摘要IAbstractII第1章改造的目的与背景11.1 改造的目的11.2 改造的背景1第2章电气改造的总体设计32.1 总体设计思想32.1.1 设计目标、研究内容和拟解决的关键问题32.1.2 设计方案3第3章三相异步电动机及低压电器的选择43.1 三相异步电动机的选择43.2 低压电器的选择43.2.1 低压断路器的选择53.2.3 接触器的选择83.2.4 热继电器的选择103.2.5 其它低压电器的选择103.2.6 电缆的选择12第4章可编程控制器的选择与应用134.1 可编程控制器概述134.1.1 PLC的产生134.1.2 PLC的定义144.1.3 PLC的优点154.1.4 PLC的应用领域164.2 西门子S7-200系列PLC174.2.1 S7-200PLC概述174.3 S7-200PLC的使用194.3.1 电液锤控制要求194.3.2 S7-200主要技术参数194.3.3 中间继电器的使用24第5章经济效益分析25结论26致谢27参考文献28附录129附录235IV第1章改造的目的与背景1.1 改造的目的蒸汽锻锤是国内大多数锻造厂正在使用的一种传统设备。虽然它具有结构简单、操作方便等诸多优点，但它的能源利用率很低，一般不会超过20%，而且必须配备锅炉房等气源设施，其所排出的蒸汽严重污染环境，还危害工人健康，且其本身故障率高，所以对其进行改造是十分必要的。电液锤是蒸气锻锤的更新换代产品，是国家重点推广的节能产品。由于电液锤甩掉了锅炉，避免了蒸汽锤因燃烧煤产生蒸汽所带来的污染环境的现象，所以电液锤是一种环保型产品。电液锤比蒸汽锤节能，节能率可达75%90%。同时它采用液压传动，其打击动作比蒸汽锤要准确，打击力量比蒸汽锤更大。1.2 改造的背景经过一段时间的发展，我国电液锤制造技术有了一定的发展，如安阳锻压机械工业有限公司就解决了电液锤的三大技术难题：油气互串，锤杆寿命短，阀的零活性差。该公司还创新设计两种电液锤结构：粗锤杆结构，X型导轨结构。但我国锻压机械的整体水平仍低于国外。目前我国主要处于旧锤改造和生产电液锤整机来代替原有蒸气锻锤节能改造的阶段，是低水平的。在2001我国有关机构统计我国有1T至5T的蒸汽锤共约16000台，但仅少数改为电液锤。而1999年德国BECHE公司开发成功程控电液锤，其不仅节能，还采取了降噪措施（在设备上安隔音罩）。目前我国已从捷克SMERAL公司进口了KHZ系统20100KJ下砧微动分体式电液模锻锤，从德国LASCO公司和BECHE公司进口了具有不同结构和各种打击能量的电液模锻锤，其中以丹东518厂进口LASCO公司制造的GH3200型320KJ电液模锻对击锤线（二手设备）为最大。德国电液锤进口价格约为国产同规格电液锤的67倍。电液动力头价格为45倍。因此，我国应吸取国外锤的先进制造技术，提高我国电液锤的制造技术水平，以满足国内锻造行业生产发展的需要，减少进口，节省建设投资。第2章电气改造的总体设计2.1 总体设计思想2.1.1 设计目标、研究内容和拟解决的关键问题 1、设计目标：完成对3吨蒸汽锤的电气改造，用可编程控制器取代传统的继电器控制系统实现逻辑控制、顺序控制、定时等各种功能。2、研究内容：熟练并掌握电液锤的机械结构及内部机械传动原理，掌握电液锤的电气系统原理；熟悉电液锤电动机的选择、电液锤中各种低压电器的选择；在统计出电液锤所有输入输出后，将其分配到可编程控制器相应的I/O口，对电液锤电气系统进行设计，最后根据电液锤工作原理，编制程序并调试成功。3、关键问题：（1）准确的统计出电液锤的输入输出量（2）根据电液锤工作原理，编制程序（3）调试 2.1.2 设计方案要实现用可编程控制器对蒸汽锤的电气改造，在考虑多方面因素的情况下，经分析确定，蒸汽锤的原有部件如机架、砧座及其它基础设施保留；增设液压站作为电液锤的动力源，由液压站提供的高压液压油及蓄能器的蓄能来提供锤头动力。操作按钮、温控接点及其它工艺联锁信号接入到可编程控制器的输入口，每个触点接一个输入口，作为主要执行部件的电磁阀和接触器等要接入可编程控制器输出口。电液锤的主要功能由所编制的程序控制。具体输入、输出口在PLC上如何分配见第四章。本设计主要由低压电器和电动机的选择及计算；PLC的选择、应用、编程等两方面组成。第3章三相异步电动机及低压电器的选择3.1 三相异步电动机的选择改造后的电液锤电气部分由3台主泵电机，2台循环泵电机，液压站阀组控制和相应工艺联锁信号以及电控柜，操作点等组成。五台电机选用方法如下： = （3-1）式中 -电动机输出功率，KW -油泵转轴所需功率，KW-连轴器效率主油泵转轴所需功率=70.4KW，=0.99，则=71.1KW。查机械设计手册，主泵电动机选用Y280S-4型，其额定功率75KW，额定转速为1480r/min，额定电流为139.7A，效率为92.7%，功率因数为0.88。循环油泵转轴所需功率为=5.1KW =0.99 =5.15KW。查机械设计手册，循环泵电动机选用Y132S-4型，其额定功率5.5KW，额定转速为1440r/min，额定电流为11.6A，效率为85.5%，功率因数为0.84。3.2 低压电器的选择当前，在我国工农业生产中和人们的日常生活中，电能的应用越来越广泛。因此，为了安全可靠的应用电能，电路中就必须装有各种起控制、保护等作用的电器设备，这些电气设备统称为电器。电器从生产和使用角度，可分为低压电器和高压电器。低压电器通常是指用于额定电压交流1200V或直流1500V及以下电路中的电器。低压电器在电路中的用途是根据外界施加的信号或要求，自动或手动地接通或分断电路，从而连续或断续地改变电路的参数或状态，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、监测、变幻和调节。低压电器是电力拖动控制系统、低压供配电系统的基本组成元件，其性能的优劣直接影响着系统的可靠性、先进性和经济性，是电器控制技术的基础。因此，必须熟练掌握低压电器的结构、工作原理，这是低压电器的选用原则。3.2.1 低压断路器的选择低压断路器也称为自动空气开关，用于分配电能、不频繁地启动异步电动机以及对电源线路及电动等的保护。当发生严重的过载、短路或欠电压等故障时能自动切断电源。它是低压配电线路应用非常广泛的一种保护电器。低压断路器主要有三个基本部分组成：触头、灭弧系统和各种脱扣器。脱扣器包括过电流脱扣器、失压（欠电压）脱扣器、热脱扣器和自由脱扣器。低压断路器的工作原理是，开关是靠手动机构或电动机构合闸的，触头闭合后，自由脱扣机构将触头锁在合闸位置上。当电路发生故障时，通过各自的脱扣器使其自由脱扣机构动作，自动跳闸实现保护作用。低压断路器主要有四种类型：敞开式低压断路器、装置式低压断路器、模块化小型低压断路器、智能化低压断路器。选用塑料外壳式断路器，具体型号选择如下：QF1QF3:分别接于主泵电机线路中。电动机主电路断路器的电磁脱扣器额定电流按下式选取：（3-2）电磁脱扣器的瞬时动作电流按下式选取以保证频繁起、制动时不致误动作：主泵的电动机的起、制动比较频繁应用下式进行计算： (3-3)536.448式中 -电动机起动电流，A-电动机额定电流，A-电磁脱扣器的负载系数。对于DZ型的自动开关取=1.51.7主体部件：自动开关主触头的额定电流及额定电压可按下式选取： (3-4)式中 -主电路负载额定电流，A-主电路额定电压，VNM1-225S 额定电压380V 极数3 脱扣器额定电流140A 额定短路通断能力4KA（=0.9）电气机械寿命15000/次。 QF4QF5:分别接于循环泵电机线路中。电动机主电路断路器的电磁脱扣器额定电流按下式选取：电磁脱扣器的瞬时动作电流按下式选取以保证频繁起、制动时不致误动作：主泵的电动机的起、制动比较频繁应用下式进行计算：44.544式中 -电动机起动电流，A -电动机额定电流，A-电磁脱扣器的负载系数。对于DZ型的自动开关取=1.51.7 主体部件：自动开关主触头的额定电流及额定电压可按下式选取：式中 -主电路负载额定电流，A -主电路额定电压，V电路的额定电压为380V，额定电流为11.6A，所以选用NM1-63S型断路器，其壳架等级电压为63V，极数为3，额定电流为20A，额定工作电压为400V。QF6:接于PLC线路中。电路的额定电压为220V，额定电流为8.6A，所以选用NB1-63型断路器，极数为1，其额定电流为10A，额定工作电压为230V。 3.2.2 熔断器的选择熔断器是一种结构简单、使用方便、价格低廉的保护电器，广泛应用于低压配电系统和控制电路中，主要作为短路保护元件，也常作为单台电器设备的过载保护元件。熔断器的结构主要由熔体、安装熔体的熔管(或盖、座)、触头和绝缘底板等组成。其中，熔体是熔断器的核心部件，他既是感测元又是执行元件，有金属材料制成；熔管是熔断器的外壳，主要作用是便于安装熔体且当熔体熔断时有利于熄灭电弧。熔断器的工作原理是，它串联在被保护的电路中，当电路为正常负载电流时，熔体的温度较低；而当电路中发生短路或过载故障时，通过熔体的电流随之增大，熔体开始发热。当电流达到或超过某一定值时，熔体温度将升高到熔点，便自行熔断，从而分断故障电路，起到保护作用。熔断器按结构可分为半封闭插入式、螺旋式、无填料密封管式、有填料密封管式和自复式。选用螺旋式熔断器，具体型号选择如下：FU1FU4:用于保护照明设备和PLC。所以熔断电流应大于等于额定电流电路额定电压为220V，电路额定电流为8.6A，选用RL1-15型螺旋式熔断器，其熔断支持额定电流为15A，熔断器额定电流为10A。3.2.3 接触器的选择接触器最主要的用途是控制电动机的启动、反转、制动和调速等，因此它是电力拖动控制系统中最重要也是最常用的控制电器之一。它具有低电压释放保护功能。它具有比工作电流大数倍乃至十几倍的接通和分断能力，但不能分断短路电流，因此，常与熔断器和热继电器等配合使用。它是一种执行电器，即使在先进的可编程控制器应用系统中，它一般也不能被取代。接触器主要有电磁机构、主触点和灭弧系统、辅助触点、反力状指、支架和底座等组成。接触器的工作原理是，交流接触器线圈通电后，铁芯中产生磁通。有此在衔铁气隙处产生吸力，使衔铁产生闭合动作，主触点在衔铁的带动下闭合，于是接通了主电路。同时衔铁还带动辅助触点动作，使原来断开的辅助触点闭合，而原来闭合的辅助触点断开。当线圈断电或电压显著降低时，吸力消失或减弱，衔铁在在释放弹簧的作用下打开，主、辅触点又恢复原来状态。这就是接触器的工作原理。直流接触器的结构和工作原理与交流接触器基本相同，仅在电磁机构方面不同。接触器种类很多，按驱动力不同可分为电磁式、气动式和液动式，以电磁式应用最为广泛。按接触器主触点控制电路中电流种类可分为交流接触器和直流接触器两种。按其助触点的个数可分为单极、双极、三级、四极和五极等多种。因接触器用于笼型电动机的启动和分断,所以使用类别选为AC3, 选择接触器主要考虑以下技术数据：电源种类；主触点额定电压；辅助触点种类、数量及触点额定电流；电磁线圈的电源种类，频率和额定电压,接触器具体型号选择如下：KM1KM9: 分别接于主泵电机线路中，用做主泵电机的星-三角转换启动。主触点额定电流，一般根据电动机容量计算触点电流，即：（3-5）式中 K-经验常数，一般取11.4；-电机功率（KW）； -电动机额定线电压（V）； -接触器主触点电流（A） -线路额定电压，接触器触点额定电压根据上述公式可得（经验常数K取1.4） 140.98A电路的额定电压为380V，额定电流为139.7A，所以选用CJ20-160型接触器，额定绝缘电压为690V，约定发热电流为200A主触头额定电流160A 辅助触头额定电流20A。KM10KM11: 分别接于循环泵电机线路中。根据上述公式可得（经验常数K取1.1）13.16 A电路的额定电压为380V，额定电流为11.6A，所以选用CJ20-25型接触器，且定绝缘电压为690V，约定发热电流为32A，主触头额定电流25A ，辅助触头额定电流6A。3.2.4 热继电器的选择在电力拖动控制系统中，当三相交流电动机出现长期带负荷欠电压运行、长期过载运行及长期单相运行等不正常情况时，会导致电动机绕组严重过热乃至烧坏。为了充分发挥电动机的过载能力，保证电动机的正常启动和运转，而当电动机一旦出现长时间过载时又能自动切断电路，从而出现了能随过载程度而改变动作时间的电器，这就是热继电器。热继电器利用电流的热效应原理以及发热元件热膨胀原理设计，实现三相交流电动机的过载保护。但要注意的是，由于热继电器中发热元件有热惯性，在电路中不能瞬时过载保护，更不能做短路保护。因此，它不同于电流继电器和熔断器。按相数来分热继电器有单相、两相和三相式共三种类型，每种类型按发热元件的额定电流的不同又有不同的规格和型号。三相式热继电器常用于三相交流电动机作过载保护。按功能来分，三相式热继电器又有不带断相保护和带断相保护两种类型。热继接触器具体型号选择如下： FR1FR3: 分别接于主泵电机线路中。三相异步电动机的额定电压为380V，额定电流为139.7A，所以选用型JR20-160热继电器，额定绝缘电压为660V，额定工作电流为160A，有断相保护。 FR4FR5: 分别接于循环泵电机线路中。三相异步电动机的额定电压为380V，额定电流为11.6A，所以选用型JR20-16热继电器，额定绝缘电压为660V，额定工作电流为16A，有断相保护。3.2.5 其它低压电器的选择电流互感器:TA1TA3是接于主泵电机电路上的。主泵电机电路额定电压为380V，选用LMZJ1-0.5型。其额定一次电流为300A，额定二次负荷为5VA。电流表:PA1PA3是用来测量主泵电机电路电流，它与电流互感器串联。选用44L1-A型，其技术数据为300A/5A。控制变压器:图中符号为TC1,它主要应用于交流电路中，作为机床和机械设备中一般电器的控制电流、局部照明及指示电源。系统中它接的线路的电压为220V，选用BK-100型，其初级电压为220V，次级电压为36V。插座: 图中符号为CJ1、CJ2其规格为250V/10A。门开关:选用LX5-11H型,参数为AC380V,3A。日光灯:额定电压为220V,额定功率为20W。按钮:按钮可对电磁启动器、接触器、继电器等低压电器做遥远控制。 SB1:是急停按钮。选用LAY3-11M/21型，规格是直径为60mm的红色蘑菇头式按钮。SB2 、SB3:是急停按钮。均选用LAY3-11M/21型，规格是直径为60mm的红色蘑菇头式按钮。SB4:是二位只钥匙式按钮。选用LAY3-11Y/2型。 SB5、SB7、SB9、SB11、SB13:是个电动机启动按钮。选用LAY3-11/2型，规格为绿色。 SB6、SB8、SB10、SB12、SB14:是个电动机停止按钮。选用LAY3-11/1型，规格为红色。SB15 、SB16:SB15是试响按钮,SB16时警报解除按钮。选用LAY3-11/5型，规格为白色。讯响器:选用FM1-2型，其额定工作电压为220V。信号灯:信号灯是电气等线路中作指示信号、预告信息、事故信号之用。 HL1HL9:是各电动机运行状态指示灯。选用ND16-22B/2型，额定工作电压为220V，灯光颜色为绿色，灯罩为平面圆台形。HL10、HL11:HL10是油温过高指示灯，HL11是过滤器堵指示灯。均选用ND16-22B/2型，额定工作电压为220V，灯光颜色为红色，灯罩为平面圆台形。HL12:是有电运行状态指示灯。选用ND16-22B/2型，额定工作电压为220V，灯光颜色为黄色，灯罩为平面圆台形。HL13:是控制电源指示灯。选用ND16-22B/2型，额定工作电压为220V，灯光颜色为绿色，灯罩为平面圆台形。HL14HL16:是电动机电源指示灯。选用ND16-22B/2型，额定工作电压为380V，灯光颜色为绿色，灯罩为平面圆台形。发光二极管:V1V3，是用来指示那个过滤器堵的指示灯。选用BT205-F型，灯光颜色为红色。电阻:R1、R2、R3分别与三个发光二极管串联，其规格为2.2K 0.5W。电路中还需15个0.1K 1W的电阻。电容: 电路中使用15个0.1F 400V的电阻。3.2.6 电缆的选择电控柜与电动机之间，接线盒与电磁机构之间都是用电缆相连的。工厂的工作环境一般较复杂，电缆的选用是要有所考虑的，如抗压性、抗油性、绝缘性等。具体选用如下:电控柜与三个主泵电动机间的电缆选用YCW3*50型和YCW3*50+1*16型。电控柜与两个循环泵电动机间的电缆选用YCW3*3.5+1*1.5型。接线盒与操作点间的电缆选用KVVP24*0.75型。接线盒与泵加压电磁阀间的电缆选用（KVV2*1.5）*3型。接线盒与油过滤器间的电缆选用（KVVP2*0.75）*3型。接线盒与油温度计间的电缆选用KVVP2*0.75型。接线盒与电接点压力表间的电缆选用KVVP4*0.75型。第4章可编程控制器的选择与应用4.1 可编程控制器概述4.1.1 PLC的产生20世纪30年代起，人们把各种继电器、定时器、接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统，控制各种机械，这就是传统的继电接触器控制系统。由于它结构简单、易于掌握、价格便宜，在一定范围内能满足控制要求，因而使用面甚广，在工业控制领域中一直占主导地位。但是继电接触器控制系统有明显的缺点：设备体积大，可靠性差，动作速度慢，功能少，难于实现较复杂的控制，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统，接线复杂，当生产工艺或对象需要改变时，原有的接线盒控制盘（柜）就要更换，所以通用性和灵活性较差。到20世纪60年代，由于小型计算机的出现和大规模生产及多集群控的发展，人们称试图用小型计算机来实现工业控制的要求，但由于价格高，输入、输出电路不匹配和编程技术复杂等原因，一直未能得到推广使用。 20世纪60年代末期，美国的汽车制造业竞争激烈，各生产厂家的汽车型号不断更新，它必然要求生产线的控制系统亦随之改变，以及对整个控制系统重性配置。未抛弃传统的继电接触器控制系统的束缚，适应白热化的市场竞争要求，1968年美国通用汽车公司（GM）公开招标，对汽车流水线控制系统一、提出旧体要求，归纳起来为：（1）编程方便，可现场修改程序；（2）维修方便，采用插件式结构；（3）可靠性高于继电器控制装置；（4）体积小于继电器控制盘；（5）数据可直接送入管理计算机；（6）成本可与继电器控制盘竞争；（7）输入可以使交流115V（美国电压标准）；（8）输出为交流115V，容量要求为以上，可直接驱动接触器、电磁阀等；（9）扩展时原系统改变最小；（10）用户存储器至少能扩展到4KB。以上就是著名的“GM十条”。这些要求实际上提出了将继电接触器控制的简单易懂、使用方便、价格低廉的优点，与计算机的功能完善、灵活性、通用性好的优点结合起来，将继电接触器控制的硬连线逻辑转变为计算机的软件逻辑编程的设想。1969年美国数据设备公司（DEC）根据上述要求，研制开发出世界上第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车生产线上首次应用成功。当时人们把它称为可编程序控制器（Programmable Logical Controller）,简称为PLC，它主要用来取代继电接触器逻辑控制，系统功能仅限于执行继电器逻辑，系统功能仅限于执行继电器逻辑、计时、计数等。随着微电子技术的发展，20世纪70年代中期出现了微处理器和微型计算机，人们将危及技术应用到PLC中，使得它能更多地发挥计算机的功能，不仅用逻辑编程取代硬连线逻辑，还增加了运算、数据传送和处理等功能，使其真正成为一种电子计算机工业控制设备。国外工业界在1980年正式命名其为可编程序控制器（Programmable Controller），简称PC。但是由于它与个人计算机（Personal Computer）的简称容易混淆，所以现在仍把可编程序控制器简称为PLC。进入20世纪80年代以来，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的迅猛发展，以16位和32位微处理器构成的微机化PLC得到了惊人的发展，是PLC在概念、设计、性能价格比以及应用等方面都有了新的突破。不仅控制功能增强，功耗、体积减小，成本下降，可靠性提高，变成和故障检测更为灵活方便，而且远程I/O和通信网络、数据处理以及图像显示也有了长足的发展，所有这些已经使PLC已应用于连续生产的过程控制系统，使之成为今天自动化技术的三大支柱之一。4.1.2 PLC的定义PLC一直在飞速发展中，因此到现在为止，还未能对其下一个十分准确的定义。国际电工委员会（IEC）曾于1982年11月颁发了可编程控制器标准草案第一稿，1985年1月发表了第二稿，1987年11月颁布了第三稿。该草案中对可编程控制器的定义是：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。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，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。而有关的外围设备，都易于与工业系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”定义强调了PLC应直接应用于工业环境，它必须具有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用范围。这也是它区别于一般微机控制系统的一个重要特征。定义强调了PLC是“数字运算操作的电子系统”,它也是一种计算机。它是“转为在工业环境下应用而设计的”工业计算机。这种工业计算机采用“面向用户的指令”,因此编程方便。它能完成逻辑运算、顺修控制、定时、计数和算术运算等操作，它还具有“数字量和模拟量输入和输出”的能力，并且非常容易与“工业控制系统连成一体”，易于“扩充”。应该强调的是，PLC与以往所讲的鼓式、机械式的顺序控制器在“可编程”方面有质的区别。由于PLC引入了微处理机及半导体存储器等新一代电子器件，并用规定的指令进行编程，所体能灵活的修改程序，既它是用软件的方式来实现“可编程”的目的。4.1.3 PLC的优点（1）可靠性高，抗干扰能力强。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。（2）配套齐全，功能完善，适用性强。 PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎。 PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。（4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。（5）体积小，重量轻，能耗低。以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。4.1.4 PLC的应用领域 PLC的初期由于其价格高于继电器控制系统，使得其应用受到限制。但最近十多年来，PLC的应用面越来越广，其主要原因是：一方面由于微处理器芯片及有关元件的价格大大下降，使得PLC的成本下降；另一方面是PLC的功能大大加强，也能解决复杂的计算和通信问题。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况主要分为如下几类：（1）开关量逻辑控制取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。（2）工业过程控制在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量（即模拟量），PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。（3）运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。（4）数据处理 PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。（5）通信及联网 PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展，现在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。4.2 西门子S7-200系列PLC目前，世界上有200多个厂家可生产可编程序控制器产品，比较著名的有美国的AB、通用（GE）、德国的西门子（SIEMENS）、日本的欧姆龙（OMRON）、三菱（MITSBISHI）法国的TE。韩国的三星（SUMSUNG）LG等。SIMATICS7-200系列是西门子公司前几年刚投入市场的小型可编程序控制器，可以单机运行，也可进行输入/输出和功能模块的扩展。它价格低廉，结构小巧，可靠性高，运行速度快，继承和发扬了它在大、中型PLC领域的技术优势，有极丰富的指令集，又有强大的多种集成功能和实时特性，其性能价格比非常高，所以它在各行各业中的应用得到迅速推广，在规模不太大的控制领域是较为理想的控制设备。因此我选用西门子S7-200系列PLC。4.2.1 S7-200PLC概述S7-200PLC是德国西门子公司生产的一种小型PLC，其许多功能能达到大、中型PLC的水平，而价格却和小型PLC一样，因此，它一经推出，就受到了广泛的关注。特别是S7-200CPU22*系列PLC(它是CPU21*系列的替代产品),由于它具有多种功能模块和人机界面（HMI)可供选择，所以系统的集成非常方便，并且可以很容易的组成PLC网络。同时它具有功能齐全的编程和工业控制组态软件，使得在完成控制系统的设计时更加简单，几乎可以完成任何功能的控制任务。S7-200PLC硬件系统的配置方式采用整体式加积木式，即主机中包含一定数量的输入/输出（I/O）点，同时还可以扩展I/O模块和各种功能模块。一个完整的系统组成如图4-1所示：图4-1 S7-200PLC系统组成基本单元基本单元（Basic Unit）有时又称作CPU模块，也有的称之为主机或本机。它包括CPU、存储器、基本输入/输出点和电源等，是PLC的主要部分。实际上就是一个完整的控制系统，可以单独完成一定的控制任务。扩展单元主机I/O点数量不能满足控制系统的要求时，用户可以根据需要扩展各种I/O模块，所能连接的扩展单元的数量和实际使用的I/O点数是由多种因素共同决定的。特殊功能模块当需要完成某些特殊功能的控制任务时，需要扩展功能模块。他们是完成某种特殊控制任务的一些装置。相关设备相关设备是为充分和方便的利用系统的硬件和软件资源而开发和使用的一些设备，主要有编程设备、人机操作界面和网络设备等。工业软件工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序，它主要有标准工具、工程工具、运行软件和人机接口等几大类构成。 4.3 S7-200PLC的使用4.3.1 电液锤控制要求电液锤动力部分有三台75KW的主泵电动机，要求三泵能单独工作，也能同时工作。液压控制系统中与电器相关的部件主要有以下几种：1.电接点压力表。电接点压力表将液压系统压力信号反馈给PLC，以控制主泵的电动机的启动或停止。2.过滤器堵塞报警信号。收到此信号要清理过滤器。3.温度计。当油温达到25时，要启动循环泵，当油温达到60时要停机。4.电动机启动接触器。5.电磁阀的电磁铁线圈。当主泵电动机运行时，PLC控制电磁阀打开向主油路中加油。6.各种状态指示灯。7.控制按钮。4.3.2 S7-200主要技术参数 3T电液锤控制系统以西门子S7-200PLC为主控单元，所用主机为CPU224，其一般性能如表4-1：表4-1 S7-200 CPU224一般性能电源电压DC 24V，AC 100230V电源电压波动DC 20.4-28.8V，AC 84-264V（47-63Hz）环境温度、湿度水平安装0550C，垂直安装0450C，595%大气压8601080hPa保护等级IP20到IEC529输出给传感器的电压DC 24V （20.4-28.8V）输出给传感器的电流280mA，电子式短路保护（600mA）为扩展模块提供的输出电流660mA程序存储器8K字节/典型值为2.6K条指令数据存储器2.5K字存储器子模块1个可插入的存储器子模块数据后备整个BD1在EEPROM中无需维护，在RAM中当前的DB1标志位、定时器、计数器等通过高能电容或电池维持，后备时间190h（400C时120h），插入电池后备200天编程语言LAD，FBD，STL程序结构一个主程序块（可以包括子程序）程序执行自由循环，中断控制，定时控制（1255ms）子程序级8级用户程序保护3级口令保护指令集逻辑运算、应用功能位操作执行时间0.37s扫描时间监控300ms（可重启动）内部标志位256，可保持：EEPROM中0112计数器0256，可保持：256，6个高速计数器定时器可保持：256，4个定时器，1ms30s16个定时器，10ms5min236个定时器，100ms54min接口一个RS485通信接口可连接的编程器/PCPG740PII，PG760PII，PC（AT）本机I/O数字量输入：14，其中4个可用作硬件中断，14个用于高速功能。数字量输出：10，其中2个可用作本机功能。模拟电位器：2个。可连接的I/O数字量输入/输出：最多94/74模拟量输入/输出：最多28/7（或14）AS接口输入/输出：496最多可接扩展模块7个S7-200 CPU224的输入特性如表4-2所示。表4-2 S7-200 CPU224输入特性类型源型或汇型输入电压DC 24V，“1信号”：14-35A，“0信号”：0-5A，隔离光耦隔离，6点和8点输入电流“1信号”：最大4mA输入延迟（额定输入电压）所有标准输入：全部0.2-12.8ms（可调节）中断输入：（I0.0-0.3）0.2-12.8ms（可调节）高速计数器：（I0.0-0.5）最大30kHzS7-200 CPU224输出特性如表4-3所示。表4-3 S7-200 CPU224的输出特性类型晶体管输出型继电器输出型额定负载电压DC 24V（20.4-28.8V）DC 24V（4-30V）AC24-230V（20-250V）输出电压“1信号”：最小DC 20VL+/L-隔离光耦隔离，5点继电器隔离，3点和4点最大输出电流“1信号”：0.75A“1信号”：2A最小输出电流“0信号”：10sA“0信号”：0mA输出开关容量阻性负载：0.75A灯负载：5W阻性负载：2A灯负载：DC30W，AC200W系统中输入是26点，输出是26点，所以还需加入2个EM223扩展模块，其输入点和输出点均为8个，输入电压位DC24V，输出电压为DC24V或AC24V230V。PLC的输入、输出点分配如下：表4-2 PLC输入点分配信号名称低压元件文字符号地址1#主泵电动机热过载保护FR1I0.02#主泵电动机热过载保护FR2I0.13#主泵电动机热过载保护FR3I0.21#循环泵电动机热过载保护FR4I0.32#循环泵电动机热过载保护FR5I0.4电接点压力表下限SP1I0.5电接点压力表上限SP2I0.6液压油油温计ST1I0.71#主泵电动机短路保护QF1I1.02#主泵电动机短路保护QF2I1.13#主泵电动机短路保护QF3I1.21#油过滤器堵塞指示灯S1I1.32#油过滤器堵塞指示灯S2I1.43#油过滤器堵塞指示灯S3I1.51#主泵电动机启动SB5I2.01#主泵电动机停止SB6I2.12#主泵电动机启动SB7I2.22#主泵电动机停止SB8I2.33#主泵电动机启动SB9I2.43#主泵电动机停止SB10I2.51#循环泵电动机启动SB11I2.61#循环泵电动机停止SB12I2.72#循环泵电动机启动SB13I3.02#循环泵电动机停止SB14I3.1试响SB15I3.2警报解除SB16I3.3表4-3 PLC输出点分配信号名称低压元件文字符号地址KM1闭合K1Q0.0KM2闭合，KM3断开K2Q0.1KM3闭合，KM2断开K3Q0.2KM4闭合K4Q0.3KM5闭合，KM6断开K5Q0.4KM6闭合，KM5断开K6Q0.5KM7闭合K7Q0.6KM8闭合，KM9断开K8Q0.7KM9闭合，KM8断开K9Q1.0报警HAQ1.11#主泵电动机运行指示灯HL1Q2.02#主泵电动机运行指示灯HL2Q2.13#主泵电动机运行指示灯HL3Q2.21#主泵电动机加压指示灯HL4Q2.32#主泵电动机加压指示灯HL5Q2.43#主泵电动机加压指示灯HL6Q2.51#循环泵电动机运行指示灯HL7Q2.62#循环泵电动机运行指示灯HL8Q2.7有油压指示灯HL9Q3.0油温过高指示灯HL10Q3.1过滤器堵指示灯HL11Q3.21#循环泵运行KM10Q3.32#循环泵运行KM11Q3.41#主泵加压YA1Q3.52#主泵加压YA2Q3.63#主泵加压YA3Q3.7在程序编制过程中，我选用了定时器T37T47（分辨率为100ms）和T33T35（分辨率为10ms）,还选用了M0.0M1.2十个辅助继电器和SM0.5（提供周期为1s的时钟脉冲）。使用时应注意以下问题：（1）.编号、类型及分辨率。定时器有1、10、100三种分辨率，定时器的编号和类型与辨率有关。有记忆的定时器均是接通延时型的，无记忆的定时器可通过指令指定为接通延时和关断延时型。（2）.预置值。也叫设定值。预置值即编程时设定的延时时间的长短。PLC定时器采用时基计数及与预置值比较的方式确定延时时间是否到达。时基计数值称为当前值，存储在当前值寄存器中。预置值在使用梯形图编程时，标定在定时器功能框的“PT”端。（3）.工作条件。从梯形图的角度看，定时器功能框中“IN”端连接的是定时器的工作条件。对于接通延时定时器来说，有能流流到“IN”端时开始计时。从无记忆的定时器来说，工作条件失去，即延时接通定时器能流从有变到无时，无论定时器计时是否达到预置值，定时器均复位，前边的计时值清零。（4）.工作对象。工作对象指定时间到时，利用定时器的触点控制的元器件或工作过程。4.3.3 中间继电器的使用能够三个主泵电动机的接触器容量较大，PLC无法直接驱动，所以在其与PLC间要接9个中间继电器。将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大（即增大锄头容量）的继电器成为中间继电器。但从本质上说，中间继电器也是电压继电器，仅触头数量较多，触头容量较大而已，各触头的额定电流相同。中间继电器是用来转换控制信号的中间元件，其输入信号为线圈的通电或断电信号，输出信号为触头的动作。中间继电器的主要用途是：当其他继电器的触头数量或触头容量不够时，可借助中间继电器来扩大它们的触头数量或增大触头容量，起到中间转换（传递、放大、翻转、分路和记忆）作用。中间继电器的触头额定电流比其线圈电流大得多，所以可以用来放大信号。将多个中间继电器组合起来，还能构成各种逻辑运算与计数功能的线路。中间继电器具体型号选择如下：K1K9:电路额定电压为380V，选用JZ-44型中间继电器，它有4个常开触头，4个常闭触头。第5章经济效益分析随着科技的发展，社会的进步，人们在分享科技进步所带来的成果的同时，也面临着越来越多的全球问题。其中能源消耗过快、资源紧缺等问题已越来越严峻。因此在生产中，资源、能源的消耗量不仅关系到一个企业的利益问题，还与社会的可持续发展息息相关。锻锤是国内大多数锻造厂正在使用的一种传统设备。电液锤是蒸气锻锤的更新换代产品，是国家重点推广的节能产品。电液锤比蒸汽锤节能，节能率可达75%90%。由于电液锤甩掉了锅炉，避免了蒸汽锤因燃烧煤产生蒸汽所带来的污染环境的现象，所以电液锤是一种环保型产品。对于设备在其满足实用性的同时经济性是一项很重要的指标，只有经济性满足要求，设备改造才有现实意义。采用PLC控制系统对蒸汽锤进行改造是合乎经济性要求的。1改造有利于节省资源在本设计中，采用了PLC控制系统，对蒸汽锤进行了电气改造。改造后，电液锤的振动和噪声低，不用庞大的锅炉房或空压站，不用再燃煤为其提供蒸气做为动力，没有烟尘、废气、废热、废水污染工作环境，更符合环保要求；2改造有利于降低故障率，减少维修量蒸汽锤是典型的傻、大、黑、粗设备，使用环境差，故障率较高，所以日常维修、保养工作量较大，工作效率低。改造后实现了机、电、液、气一体化，结构紧凑合理，重量大为减小，平日只需少量调整和修理，而不必像以前那样，盘根每班要紧几次，几个班还要加一次。将液压泵电机装在地面泵站，不仅避免了锻打时的振动对它的影响，也方便了维修、保养。而故障越少，带给厂家的将是直接的经济利益，因此，降低故障率是经济性要求中很重要的一部分。3改造有利于节省能源改造之后的系统中，能源利用率显著提高，机体占地面积减小，节省了不少空间。综合以上分析可知，对蒸汽锤进行改造是符合经济性要求的。结论蒸汽锤改造成电液锤,保持了蒸汽锤的所有工艺优势。改造后的蒸汽锤既增加了人身、设备的安全性，也提高了设备的可靠性，还降低了维修难度和工作量。大幅度的节省能源，改善了职工的工作条件和生产环境，企业经济效益有较大增长为企业提供了强有力的竞争能力。由PLC作为主控制器的电液锤控制系统结构简单，抗干扰能力强，操作方便，维护容易且具有较高的性价比。改造后的电液锤与蒸汽锤相比具有以下优点：（1）节能、环保；（2）操作方便、省力、动作灵活可靠；（3）系统工作稳定，安全保险装置设计齐全；（4）机体结构更合理、根安全；（5）运行成本显著降低。我国现在的蒸汽锤保有量很大，而大部分都需改造，蒸汽锤改造的前景很大，但也有很多问题阻碍改造的进行，比如说资金，这就需要国家对企业给予必要的资金支持，并在政策上加以引导。致谢我要深深地感谢我的指导教师万丰在设计期间的关心和指导。万老师学识渊博、待人和善、治学严谨。尤其是他对科学研究一丝不苟、实事求是的态度，脚踏实地的工作作风及在工作中的忘我热情都使我备受教育。正是由于万老师在学术思想和求知精神上给予我很多启发和引导，才使我顺利完成本次设计。此外，我还要感谢机电教研室的各位老师，他们在设计时给予我热情的指导；并感谢曾帮助和鼓励我的各位老师和同学们。最后，祝愿所有的老师工作顺利，身体健康！祝愿母校蒸蒸日上！祝同学们一路顺风！参考文献1. 吕守明.蒸汽锤节能降耗的途径改造为电液锤J.锻压机械,1999(5):54562. 宋官卫.一种新型的锻造设备电液锤J.设备与机具,1998(4):1161183. 王永华主编.现代电气控制及PLC应用技术.北京航空航天大学出版社,20044. 闫和平主编.常用低压电器应用手册.机械工业出版社，20055. 周恩涛主编.可编程控制器原理及其在液压系统中的应用，机械工业出版社.20026. 廖常初主编.PLC编程及应用.第2版.机械工业出版社，20057. 方大千编著.电动机速查速算手册.中国水利水电出版社，20048. 汪国荣.浅析我国电液锤技术的发展与应用 J.锻压设备与制造技术， 2005（4）：1720附录1专题部分PLC控制系统应用的抗干扰问题摘要PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。然而，尽管其可靠性较高，抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行，所以PLC在应用中的抗干扰问题应得到重视。关键词 PLC 应用抗干扰 Abstract PLC is a automation control equipment for industrial production, the general did not need to take any measures to be used directly in the industrial environment. However, despite its high reliability, strong anti-interference capability, but when the production environment is too harsh, particularly strong electromagnetic interference, or the use of improper installation could result in procedural error or processing errors resulting from incorrect input and output mistaken, this would result in the loss of equipment and damage control actions, thus can not guarantee the normal operation of Plc. So Plc applications in the anti-interference should be heeded.Keywords PLC Applications Antijamming1 概述随着科学技术的发展，PLC在工业控制领域中的应用越来越广泛。PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统中所使用的各种类型PLC，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家用提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求在工程设计、安装施工和使用维护的过程中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。2 电磁干扰源及对系统的干扰2.1 干扰源及干扰一般分类影响PLC控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按噪声干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压迭加所形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的配电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V以上。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要是空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。2.2 PLC控制系统中电磁干扰的主要来源2.2.1 来自空间的辐射干干扰空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若PLC系统置于所射频场内，就回受到辐射干扰，其影响主要通过两条路径：一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰；二是对PLC通信网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。2.2.2 来自系统外引线的干扰主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。（1）来自电源的干扰实践证明，因电源引入的干扰造成PLC控制系统故障的情况很多。PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路中感应电压和电流。尤其是电网内部的变化，开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源。PLC电源通常采用隔离电源，但其结构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。（2）来自信号线引入的干扰与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。（3）来自接地系统混乱时的干扰接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。PLC控制系统的地线包括系统

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