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文档简介

中 北 大 学毕业论文开题报告学 生 姓 名 : 学 号:学 院 、 系 : 信息与通信工程学院、电气工程系专 业 : 电气工程及其自动化设 计 题 目 : 基于 PLC 的电磁泵控制程序设计指 导 教 师 : 2013 年 3 月 15 日毕 业 论 文 开 题 报 告1结合毕业设计情况,根据所查阅的文献资料,撰写 2000字左右的文献综述:文 献 综 述1 本课题的选题背景意义电磁泵技术最早在 1927 年由爱因斯坦和斯拉达提出,准确地说应该叫电磁驱动泵,以电磁泵命名常与现在的电磁柱塞泵混淆。后来随着原子能动力工业的发展。特别是中子反应堆的发展促进了电磁泵的研究和应用。目前在国内外,电磁泵广泛用于原子能动力液金属回路的各种辅助系统及热工材料试验装置中。对于一些实验性反应堆以及空间动力反应堆,电磁泵也用于液态金属的主要回路中。如英国的唐纳原子能反应堆和法国的热泊沙弟屋(Rapsodio)原子能反应堆 1。随后逐渐向民用方向发展。如化工工业中的某些部门采用电磁泵来输送汞可消除汞的泄漏和对环境的污染我国某化工厂已将汞泵应用于一化工流程,从而改善了工人的劳动条件和健康状况;一些易氧化的液态金属如钾、钠由手采用电磁泵进行输送可以大大提高安全性。在电子工业电磁泵也发挥着重要的作用。随着现代电器产品的大量生产,元器件的钎焊速度成为瓶颈,以电磁泵技术为核心的波峰焊技术的应用使电器产品的工业化大规模化生产成为现实 2。2 本课题的发展历程和现状电磁泵根据被输送介质所要求的压差、流量的不同,工作环境及性质的差异,发展成多种类型,各有不同适用的工作范围和工作特点。按电源类型、结构形式等的不同,大致可分成如图 3 所示的几类。一般来说,交流感应式电磁泵使用比较简单,不需专用直流电源,也可避免直流传导式平面电磁泵的电极材料和结构问题,但效率较低。直流传导式电磁泵一般效率较高,且因所需电压较低,所以高温下绝缘较易解决,但需有大电流、低电压的直流电源;电极材料以及泵沟的连接也比较复杂。因此在某些工业部门。如以往的冶金、铸造工业中,由于工作条件比较苛刻。工作环境也比较差,故要求电磁泵的结构简单、工作可靠,因而大部分都采用平面感应式泵(单面绕组或双面绕组) 。各种类型的电磁泵有适用的不同的工作范围,一般讲,圆柱式电磁泵适用于大流量、低压差;螺旋式电磁泵适用于小流量、高压差:而平面式电磁泵则介于二者之间 3。(一)国外研究现状电磁泵设备最早应用在在核工业,主要用于循环钾、钠等冷却剂。在国外 1947年就曾尝试应用电磁泵来实现熔融铝的自动定量浇注,随后各国都在电磁泵应用于铸造方面做了大量的工作,到目前为止国际上包括美国、英国、法国、南非及俄罗斯等国家都掌握了该项技术。如俄罗斯采用电磁泵充型的低压铸造方法铸造柴油发动机缸盖,与气压式方法比,产品的废品率由原来的 25%降到 2%,金属利用率由原来的 45提高到49%,而且成功地采用电磁泵充型的低压铸造系统生产导弹铝合金罩壳。在 20世纪 70年代末,英国 Cosworth公司发明了以电磁泵传输、充型为核心的 CP工艺技术,主要生产一级方程式赛车的发动机缸体、缸盖。1988 年,美国福特公司购买 CP专利,并于1992年建成年产 100万只缸体的生产线;特别是该汽车公司某铸造厂全部采用电磁泵低压铸造系统,并实行自动化控制,年产 300多万件缸盖,成品率稳定在 90%以上。1991年,南非 M&R公司建立了 29法铸造厂。其他采用 29法工艺生产的比较著名的汽车厂家有:Mercedes(日本) 、Opel(德国) 、Benz(德国) 、Jaguar(通用)等 7。(二)国内研究现状我国在电磁泵系统方面的研究起步比较晚。曾在 20世纪 70年代由中国科学院力学研究所和上海电器科学研究所共同开发过电磁泵设备,但并未应用在铝合金铸造方面。据了解济南铸锻设备研究所等单位也曾研究过铝合金电磁泵,但未成功;目前国内许多重点院校的铸造专家都对此项技术表示关注。认为该技术是改进当前我国高品质铝铸件生产条件的有效方法与途径 8。山西省铸造新工艺工程技术研究中心(中北大学)长期从事电磁泵铸造技术理论和应用研究,特别是研制的产品现已应用于国内企事业单位铝铸件低压铸造和定量浇注的生产,从而极大地提高了铝铸件的产品质量和生产效率。该产品在国内属于首创,并取得多项发明专利。该中心研制的电磁泵定量浇注系统。主要用于压铸机和挤压机在生产中的定量供液环节。采用电磁泵定量供液系统的优点:可实现自动浇料,大大降低工人的劳动强度,改善作业环境;完全隔绝了液态金属与空气的接触,降低了铸件中氧化夹杂的含量,提高了铸件的综合力学性能;流量控制精确、连续可调;浇料速度大大提高,从而提高了压铸机的生产率 9。3 作者的主要观点和思路对于基于 PLC的电磁泵控制程序设计主要有:电磁泵的工作原理以及控制过程;PLC控制程序的设计;PLC 型号的选择及外围接口电路的设计。根据电磁泵工作的原理,对液态金属施加电场和磁场,使液态金属在电磁推力的直接作用下输送。电磁泵所产生的压力与电流密度和磁感应强度成正比。因此选择 PLC控制电磁泵的电源,且对输送电流进行实时跟踪,进而使得整个系统得到改善,达到定量输送的目的电磁泵出口处的金属液不仅与电流有关,还与保温炉内液面的高度有关。因为保温炉内液面高度随着金属液的减少会下降,此高度会影响泵头的压力,使出口处的流量下降。为达到定量的目的,通过增加适当的电流来补偿。参考文献:1 Les SmithElectro technology development for the foundry sectorZ61 World foundry congress1995 2 侯击波,刘云.电磁泵铸造技术的回顾及发展J.热加工工艺,2010,39.(17):64653 刘云电磁泵铸造技术及应用M北京:国防工业出版社。20094刘云铝合金直流电磁泵关键技术及应用研究D太原:中北大学。20055刘云,杨晶,党惊知交流电磁泵在复杂铝铸件生产上的应用J铸造,2003,(8):6206226兵器工业总公司赴美考察团对美国铸造现状的考察综述J铸造,1998,(1):40447 中国科学院力学研究所 O液态金属电磁泵M.北京:科学出版社,19798 刘云电磁泵铸造技术及应用M北京:国防工业出版社,20099刘云铝合金直流电磁泵关键技术及应用研究D太原:中北大学,200510 王敏.基于调压的微小型变流量电磁泵控制系统设计J.长春,长春工程学院学报(自然科学版)2006, 7(1).11 许建强,杨晓峰电磁驱动泵设计原理J. 合肥通用机械研究所. 2004 ,22(4).12 王文杰. 利用可编程序控制器设计方波发生器及其应用J. 2003(2).13 樊金荣, 谢智文,胡明华,基于 PLC的信号发生器的设计与实现J 工业控制计算机.2009,22(5)14 杨长能,可编程序控制器基础及应用M. 1992.15 潘海阳.刘惠聪.吕永健基于工控机的方波发生器的实现J-空军工程大学学报(自然科学版)2002,3(4). 毕 业 论 文 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径):1 本课题要解决的问题1.1分析研究电磁泵的原理,并确定与本课题相符的路径规划;1.2分析并确定电磁泵在工作中的相关参数变化;1.3明确本课题的程序设计;1.4分析电磁泵的工作过程,设计合适的流程图;1.5软件和梯形图的设计,并进行相应的调试;1.6仿真参数的设置、仿真调试过程中出现的问题(数据类型的匹配问题等)如何解决;1.7完成外围接口电路的设计,进行调试,完成毕业设计论文。2 本课题拟采用的研究途径2.1 PLC 控制电磁泵的总体方案电磁泵是一种输送导电流体的设备,它是对液态金属施加电场和磁场,使液态金属在电磁推力的直接作用下输送。在该系统中,总共涉及的电路有:(1)电源;(2) 1个励磁开关量输出;(3) 1个模拟量输入、1 个模拟量输出;(4)FX2n 和 GT1000的通讯接口;2.2 对电磁

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