抽油烟机的系统设计.docx

XXXX毕业设计说明书题 目：抽油烟机的系统设计学 院：XXXX专 业：机械设计制造及其自动化学 号：XXXX姓 名：XXXX指导老师：XXXX教授 完成日期：2012年5月19日30XXXX毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目：抽油烟机的系统设计学号： XXXX 姓名：XXXX专业：机械设计制造及其自动化指导教师：XXXX教授系主任：一、主要内容及基本要求主要内容：抽油烟机的系统设计及风罩结构分析和设计2215891151需说明书、图纸等完整设计力口此Q亲，由于某些原因，没有上传完整的毕业设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD/PROE、中英文文献及翻译等），此文档也稍微删除了一部分内容（目录及某些关键内容）如需要的朋友，请联系我的叩扣:2215891151，数万篇现成设计及另有的高端团队绝对可满足您的需要.基本要求：抽油烟机的系统设计及风罩结构分析和设计，达到智能，环保，节能，安，3000字的英文文献并翻译，8000字以上的设计说明书。主要参数：最大风压不小于250帕斯卡，噪音不大于54分贝，排风量不小于13.3立方米每分钟。二、重点研究的问题1、对抽油烟机的主控制系统进行设置，2、对抽油烟机的风罩进行分析和设计三、进度安排序号完成时间各阶段完成的内容1二月初到二月底查阅相关文献资料2三月上旬至三月中旬通过阅读文献资料完成开题报告3四月下旬至五月上旬完成其相关设计4五月中旬编写说明书画出图5五月底论文答辩678四、应收集的资料及主要参考文献1李中山，杨杰，厨房内空气污染危害及治理对策的探讨，环境保护科学，1995，21：68-72 2朱玉振, 油烟及抽吸机理分析，家用电器科技，1997，9-10 3端木琳, 公共厨房空气品质的控制，沈阳建筑工程学院学报，2001,50-52 4陶文铨, 数值传热学. 西安交通大学出版社，1988 5饮食业油烟排放标准，国家环保总局，2001 6路延魁，空气调节设计手册，中国建筑出版社，1995 7李亮、抽油烟机、广东、广东科技出版社20078刘笃仁、韩保君，传感器原理及应用技术、北京、机械工业出版社、20039张毅、自动检测技术及仪表控制系统、北京、化学工业出版社、200810王兆安、黄俊、电力电子技术、北京、机械工业出版社、200811张明、谢列敏、计算机测控技术、北京、国防工业出版社、200712阎石、数字电路技术基础、高等教育出版社、200413王永华、现代电气控制及PLC应用技术、北京航空航天大学出版社、2008XXXX毕业论文（设计）评阅表学号 XXXX 姓名XXXX专业机械设计制造及其自动化毕业论文（设计）题目：抽油烟机的系统设计评价项目评价内容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评价XXXX同学毕业设计立论正确，论述充分，结构严谨，具有较强的文献查阅及综合归纳资料的能力。具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；设计、计算、分析处理科学；图表图纸完备、整洁、正确，有较强的实际应用价值和创新。同意该同学参加答辩评阅人：2012年5月31日XXXX毕业论文（设计）鉴定意见学号： XXXX 姓名：XXXX专业：机械设计制造及其自动毕业论文（设计说明书）49页图表14张论文（设计）题目：抽油烟机的系统设计内容提要：本设计不仅具备油烟机基本开关功能，而且还能根据厨房在烧菜做饭过程中，产生的烟气温度高，而泄露的燃气温度低的特点，采取不同的传感器件，即对温度高、污染大的烟气采用热敏电阻检测，而温度低但危险大的燃气采用气敏传感器检测，当厨房的油烟或可燃有害气体达到一定浓度的值时，经传感器进入CPU系统分析，使电机电路自动启动并发出声音报警，吸油烟机迅速将有害气体抽走。本设计设有定时功能，可对抽油烟机进行工作时长的设定。论文的硬件部分主要设计了油烟机的烟气、燃气检测模块，按键输入模块，定时设置模块，执行电路模块等，以此从而实现抽油烟机自动控制功能。同时还对其风罩进行了设计，以便达到更好的节能效果。本次设计的抽油烟机主要运用继电器进行控制，通过对继电器的电路连接设计来自动控制抽油烟机的开关，所以相对于普通的抽油烟机来说，根据其自动检测功能，具有，灵活性比较好，功耗低，便于操作等特点。指导教师评语XXXX同学对待毕业设计任务认真负责，积极查阅资料，认真思考解决问题的方法，并能主动和老师积极探讨。具备综合运用知识去确定设计方案，独立解决设计中问题的能力。所设计的抽油烟机的控制系统及其风罩结构分析设计的原理正确，方法得当。所绘制图纸基本达到工程图的水平，所完成的毕业设计说明书条理清楚、计算正确，文字基本流畅。整个毕业设计工作量达到要求，完成质量较高，达到学士学位论文要求。指导教师：年月日答辩简要情况及评语答辩小组组长：年月日答辩委员会意见答辩委员会主任：年月日目录第一章绪论211 油烟的危害21.2 油烟机、发展及评定31.2.1抽油烟机简介31.2.2抽油烟机历史31.2.3选择抽油烟机51.2.4抽油烟机分类51.2.5抽油烟机评定61.2.6中国抽油烟机行业7第二章系统结构与原理92.1抽油烟机的系统结构92.2 对气敏元件的选择102.3 热敏电阻的选择102.4 当气敏电阻检测到有煤气泄漏时10第三章硬件设计与计算113.1 检测电路设计113.1.1 煤气检测113.1.2 油烟检测133.1.3按键输入15第四章控制原理174.1.1主控制电路原理图如下：174.1.2控制原理说明174.1.3控制系统的I/O点及地址分配：194.2抽油烟机系统控制梯形图如下204.3其对应的语句表如下：21第五章抽油烟机的结构分析及优化255.1 排气罩的研究现状255.2 烟气的扩散规律255.3 CFD 简介265.4 模型的建立275.4.1 模型建立的理论根据275.4.2 模型的建立295.5 流场模拟计算305.5.1 边界条件的设定305.5.2 流场解算结果315.6 结论以及实验验证335.7 抽油烟机几个重要指标345.8 抽油烟机产品结构图355.9外型尺寸图365.10安装结构图37第六章结论38参考文献39致谢40附录41附录A42附录B43抽油烟机的系统设计摘要本设计不仅具备油烟机基本开关功能，而且还能根据厨房在烧菜做饭过程中产生的烟气温度高，而泄露的燃气温度低的特点，采取不同的传感器件，即对温度高、污染大的烟气采用热敏电阻检测，而温度低但危险大的燃气采用气敏传感器检测，当厨房的油烟或可燃有害气体达到一定浓度的值时，经传感器进入CPU系统分析，使电机电路自动启动并发出声音报警，吸油烟机迅速将有害气体抽走。本设计设有定时功能，可对抽油烟机进行工作时长的设定。论文的硬件部分主要设计了油烟机的烟气、燃气检测模块，按键输入模块，定时设置模块，执行电路模块等，以此从而实现抽油烟机自动控制功能。文中还分析了排气罩的抽吸机理，并用CFD 的方法模拟出了不同倾角的排气罩在厨房内形成的三维流场，得出了排气罩的最佳倾角值。关键词继电器；抽油烟机；检测；自动控制；流场模拟；排气罩The systemdesignofkitchen exhaustAbstract: Thisdesignnot onlyhavethebasicswitching functionofthekitchen exhaust，but alsoaccording tothekitchenflue gastemperatureintheprocessof cooking, andzhecharacteristic ofgastanttemperatureis very lowly take a differentsensor,take a differentsensor to deal withhightemperature，pollutionlarge flue gasusingathermistorto detectthetemperaturethermistor, butthegreat danger and temperature lowlyof thegasusingthegas sensordetection, whenthekitchenfumesorflammableharmful gasesreachacertainconcentrationvaluebythesensorintotheCPUsystem analysis, so that themotorcircuit automaticallyupandsoundan alarm, hoodpromptlysiphonedofharmfulgases. This designhasatimer function, longsetintheworkontherange hood. Thehardwarepartofthepaperthe main designof thehoodof theflue gas,gasdetection module, thekey inputmodule, the moduletimer is set,In this paper the author analyzed the mechanism of the kitchen exhaust, and gave the optimum declined angle of the exhaust by simulating the three-dimensional flow field generated by the exhaust in the kitchen.Keywords:relay；kitchen exhaust；detection；automatic control；Simulation of flow field；hood第一章 绪论11 油烟的危害厨房是家庭中空气污染最严重的空间，其污染来源主要有两方面；一是以煤、煤气、液化气常用炊火中释放出的一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等有害气体；二是烹饪菜肴时产生的油烟。现在时尚的厨房装修多采用开放式设计，但制作中餐的进程会产生较大的油烟，开放式的厨房，空气流动范围较大，油烟机不能很好地聚敛排放油烟，这就造成了餐厅和客厅的油烟废气污染。油烟是健康、环保的大敌 ，中餐一直以美味著称于世，然而厨房油烟成分复杂-含有200-300种有害物质，是家人健康的大敌。我国妇女很少吸烟、酗酒，可是她们却很容易衰老，这是什么原因呢？医学家发现，这与她们天天在厨房里炒菜时吸入的油烟有关。通过动物试验发现，厨房的油烟油雾中含有致癌物质，可导致细胞染色体畸变。这些物质通过口腔进入消化道，或通过呼吸进入肺部，都可引起相应部位的病变。油烟、醉油加上烯料的污染，可以说，厨房是家庭污染的“重灾区”，也是家庭的“化工厂”。作为“重灾区”的指挥员、“化工厂厂长”的家庭主妇，不可避免地要遭受到这睦来自厨房的污染物的袭击。这是家庭主妇容易衰老和多病的原因之一。油烟对人体的伤害如下：对妇女：油烟中含有致癌物苯并芘 ，长时间吸入油烟一是人体组织发生病变，长期接触油烟的40-60岁女性患病的比例将增加几倍。皮肤粗糙有皱纹、掉头发、色斑、发胖 油烟颗粒堵塞皮肤毛孔，导致女性皮肤粗糙干燥、出皱纹、色斑，使人更易发胖，油烟可损伤体内免疫系统，有5年下厨经历，便会有不同程度脱发。对儿童：对儿童的危害巨大 小孩吸入油烟则会引起眼、鼻、呼吸道病变、影响正常的生长发育，少年儿童正处在长身体的阶段，油烟的污染是少年儿童容易患上结膜炎、鼻炎、咽喉炎、气管炎、肺炎等疾病，严重危害孩子的健康成长。对老人：更易引发老年病，油烟中的脂肪氧化物会引发心血管、脑血管疾病，尤其是老年人长年累月的油烟熏呛，更易患病。 对家庭：油烟入侵呼吸道，可引起食欲减退、心烦、精神不振、疲乏无力等症状；医学上称为油烟综合症。油烟主要成分丙烯醛对眼、鼻、咽喉黏膜有强烈的刺激，可引起慢性角膜炎、鼻炎、咽喉炎、气管炎、肺炎等疾病，另外油烟中有74种化学物质，能使细胞发生变化，导致不育成为家庭杀手。厨房被油烟熏的脏兮兮、擦洗厨房成了极大的负担，一身的油烟味难闻死了。最好方法是去除油烟。1.2 油烟机、发展及评定1.2.1抽油烟机简介抽油烟机又称吸油烟机，是一种净化厨房环境的厨房电器。它安装在厨房炉灶上方，能将炉灶燃烧的废物和烹饪过程中产生的对人体有害的油烟迅速抽走，排出室外，减少污染，净化空气，并有防毒、防爆的安全保障作用。抽油烟机已成为现代家庭必不可少的厨房设备。抽油烟机进入中国普通家庭厨房的时间还不是很长。早期的家庭厨房排烟工作都是由排风扇来完成的。排风扇虽然能排除掉厨房中的大部分油烟，但是它却无力解决烹饪中产生的油烟对整个厨房污染。烹饪中产生的油烟含有很多对人体有害的物质，如果人长期在充满油烟的房间内工作，可导致很多疾病的发生。对于中国人来说，膳食结构与西方人不同，所以厨房中从厨具的品种、样式到布置，都与西方国家都有很大的不同。中国是一个讲究美食的国度，在食品加工中，煎、炒、烹、炸占有很大的比例，因此中式厨房中的油烟很大，容易使厨房环境变得油腻而不好清洗，所以抽油烟机就成了改变厨房环境的一个“有力武器”。它改变了厨房的大环境，减少油烟对厨房环境和人体健康造成伤害。抽油烟机可谓是厨房的“肺”。1.2.2抽油烟机历史中国第一台抽油烟机是我国商务部在德国慕尼黑商品博览会上引进由帅康生产，当时引进的是技术和产品的外观。但没有结合中国人的自己的烹饪方式生产。外国家庭烹饪主要强调保持蔬菜的营养和原汁原味，基本采用蒸煮煎炸烹饪技巧不会产生多大的油烟。而中国人强调的猛火爆炒会产生大量的油烟。抽烟烟机是利用热气上升的原理设计。通过油网过滤但不达到100%过滤油烟。一、我国吸油烟机发展的历史沿革在二十世纪七十年代末期，我国五金行业内的科技情报工作者根据掌握的国外信息就提出了在我国开发吸油烟机的建议。限于当时各方面条件的制约，国内无一厂家开发这种产品。直到1984年7月，上海桅灯厂根据掌握的实物情报（台湾产吸油烟机样机）试制成功了我国第一台外排式吸油烟机，同年12月投入生产，当年产量为629台。上海成为我国最早开发和生产吸油烟机的地区。杭州铰链厂也曾在1984年开始试制吸油烟机，但当年未投入生产，也是最早开发和生产吸油烟机的厂家之一。1985年，深圳沙头角粤海家电五金总厂、上海航海仪器厂、哈尔滨不锈钢制品厂、哈尔滨市炬光制灯厂、广州五金工具厂、武汉日用五金研究所等单位也开始试制吸油烟，但只有哈尔滨不锈钢制品厂当年投产。这样，1985年正式投产的有上海桅灯厂、杭州铰链厂、哈尔滨不锈钢制品厂，共计生产15900台，应该说是我国吸油烟机开始投入批量生产的第一年。1986年，杭州余杭红星五金厂（即现在的老板牌吸油机的诞生地），北京厨房设备厂、大连电风扇厂、上海新峰家用五金厂、东海微电机厂、广州洗衣机厂、广东开平三埠家用电器一厂等厂家也争相加入到开发吸油烟机的行列，但当年未投入批量生产。实际上，1986年只有6家企业批量生产，总计年产量为10.26万台，但发展势头之猛可见一斑。1987年，我国吸油烟机生产企业一跃发展到52家，年产量也增加到37.4万台。其中，广东省产量比1986年增长7倍，上海产量比1986年增长10.3倍，哈尔滨产量增长1.9倍。1988年，我国吸油烟生产企业发展到76家，年产量达134.81万台。1989年，仅上半年我国吸油烟机产量就达到86.1万台。但六月份之后，受国家经济形势的影响，吸油烟机的生产销售出现了突然下滑的局面。但是，吸油烟机的发展并未因此因而止步，重点生产企业转而调整产品结构，改进产品质量，从而促进了吸油烟机产品质量和功能的完善和提高。1990年，据对31个主要生产吸油烟机厂家的统计，年产量为152.2万台，据称，全国吸油烟机在1990年的产量约为400万台。1991年，仅据重点吸油烟机生产企业计划产量统计，为302万台，实际产量应该突破400万台大关。1.2.3选择抽油烟机首先要选择排烟率高的。厨房油烟对人体的呼吸系统会产生伤害，有资料显示，我国因呼吸系统疾病而死亡者占各类死亡原因的首位，煤烟型氟中毒，砷中毒已成为某些地区居民的地方病。安装抽油烟机的目的就是为了在烹饪中抽走油烟，减少室内污染，因此在选择机型时首先就要选择排烟效率高的。其次，要选择负压大的。因为抽油烟机的负压越大，吸烟能力越强。如您所述，目前市场上的抽油烟机分为平板式、半深型、深型和柜式等类型，它们因结构的不同产生的“负压区”也不同，大多数深型抽油烟机的负压区域约为0.14立方米，其排烟效率为60左右，柜式抽油烟机的负压区域约为0.32立方米，排烟效率大于95。但由于柜式油烟机采用了三面封闭的形式，所以在外观上没有吊挂式显得豪华。要选择各项技术指标符合国家标准的。目前全国生产抽油烟机的厂家400余家，其中有些是十几个人组成的小作坊式的生产厂，一些产品没有经过国家权威部门认证。因此消费者在选择时一定要注意选择产品质量有保证的产品。1.2.4抽油烟机分类分为三种：一是中式烟机，二是欧式烟机，三是侧吸式。中式烟机主要分为老式浅深吸式抽油烟机，尤其是浅吸式为主要淘汰的对象。就是普通排气扇，是直接把油烟排到室外。深吸式烟机最大的问题是占用空间，噪音大，容易碰头，滴油油烟抽不干净，使用寿命短，清洗不方便，对环境污染大。品牌众多二种是欧式烟机，利用多层油网过滤5-7层，增加电机功率以达到最佳效果，一般功率都在300瓦以上。特点是：外观漂亮，价格昂贵，费电。油网清洗不方便，容易碰头，滴油。以老板方太为代表三是侧吸式油烟净化器。利用空气动力学和流体力学设计，先利用表面的油烟分离板把油烟分离再排出干净空气的原理。它的特点是抽油烟效果好抽油烟效果都在99%以上。不滴油不碰头，隐藏在橱柜里与橱柜融为一体，不占空间。电机不粘油使用寿命长，清洗方便。省电一般在160瓦。油烟不通过呼吸区保证主妇的身体健康。排出干净空气不污染环境。1.2.5抽油烟机评定评定油烟机的好坏应有以下四个标准：1、能否把厨房油烟完全抽干净2、能否把油和烟分离，让风机得到有效的保护3、清洗是否轻松方便4、是否省电并长期保持超强功效用上面四个标准来审视传统抽油烟机自然就知道了这么多年来抽油烟机行业无法让人满意的原因了。第一，传统抽油烟机都是吊顶设计，安装高度一般在700mm左右，而其主流机型的风机功率大都在200250W之间，故其有效抽吸半径大致在400mm 左右，因而锅面完全在它的风机抽吸范围之外，这样油烟从锅面一产生自然就会四处漫延。要想抽干净，从空气功力学的原理上讲，它只有把高度降下来，让其抽吸的有效半径将锅面覆盖住，自然也可实现99%的抽吸效果，但这显然又无法炒菜了，仔细剖析后不难发现，这种吊顶式设计就是传统烟机抽不干净的根本原因。第二，传统油烟机在油烟过滤方面，都是采用滤油网方式。有一层、二层或多层，滤孔有方形、菱形、圆形等，目的是寄希望通过滤网把油烟挡住，但从这么多年的使用情况来看，这种解决方案的效果非常差，有一著名品牌宣传资料就坦诚告之：滤网即便小到0.01平方厘米时，仍有37%的油烟挡不住，而现在市面多数烟机的滤网孔均在0.04平方厘米左右，因而几乎就是直接排放了，其结果就是污染烟机内壁，造成风机叶轮大量不均匀积油，风机转动失去动平衡，故而抽吸效果自然就越来越差，其机械噪音也就越来越大。总之没有有效的净化功能是传统烟机功效快速下降直第三：由于其吊顶设计的缺陷及欠缺有效的净化手段，为保证短期内的抽吸效果，其功率一般都较高（主流机型均在200W250W之间），显然非常耗电。第三，由于没有有效的净化手段，致使风机及机器内腔大量积油，清洗非常困难，一般需要专业人员才能完成，有时清洗后效果反而更差，费时又费力。反观火能环保抽油烟机（油烟净化机），由于采用了专利的弧形简约外观设计及旋流技术，侧面进风，低位安装，巧妙地在不占用用户炒菜操作空间的前提下，将进风口大大降低，只抽油烟，不抽火苗，经广州日用电器检测所抽样签定，实现了99%的抽吸效果，同时专利的线型双面旋流分离器经二次油烟分离实现了90.5%的净化效果，从而风机得到有效保护，整机寿命自然大大延长（一般是传统烟机的两倍），高效节能，整机功耗大大降低，最大功率为 180W（弱档只有120W）比传统烟机省电20-30%，为此已获得“中国节能产品认证证书”。并且机器内壁及风机无需拆洗，左右分离器可方便的取下，清洗工作普通家庭人员都可胜任，方方便便，轻松自如1.2.6中国抽油烟机行业中国抽油烟机行业经过20多年的发展，已成为一个较成熟的产业。与其他家电产品相比较，这一产业处于一个相对激烈的竞争环境里，以珠江三角洲和长江三角洲为代表的各大抽油烟机生产企业占据了国内抽油烟机市场上的主要份额。2006年1-12月全国抽油烟机累计产量为10,898,703台，与2005年同期相比增长了45.74%。2007年1-12月中国抽油烟机企业继续保持稳定的增长势头，2007年1-12月全国抽油烟机累计产量为10,898,703台，与2006年同期相比增长了45.74%。2008年上半年，尽管受到雪灾、地震、洪涝等自然灾害影响，但我国抽油烟机市场仍然出现了价格、销量双双上涨的形势。中国抽油烟机工业在发展的同时，一些问题也日益显露出来。特别是抽油烟机行业标准不规范，科研开发能力弱，技术提升缓慢，环保能效低，安全问题和污染问题严重等制约了行业的进一步发展和品质的提高。因此，中国抽油烟机企业必须抓住新的发展形势，加大科技创新，提高技术含量，加强售后服务水平，打造有效推广策略，对抽油烟机行业的国家标准进行统一规划，注重环保要求，这也是行业未来发展的必然选择。而在全球金融危机和经济增速放缓的背景下，小家电却在整体增速下滑的国内家电业中独树一帜。08年国内从事小家电的企业前三季度销售额均出现大幅增长。第二章系统结构与原理2.1抽油烟机的系统结构抽油烟机的结构包括，内壳，电机，风扇，琴键开关，照明灯，挡光灯，集油罩，集油杯，电源线。系统分为检测部分和控制部分（如图 2.1），检测部分为按键输入、烟雾检测、煤气检测三部分，控制电路由继电器、抽油烟机开关电路、声音报警、定时四部分组成，其中当抽油烟机启动时，自动照明电路才有效。CPU继电器按键输入指示灯亮抽油烟机开/关煤气检测声音报警烟雾检测闪烁灯闪烁定时设置图2.1系统原理图CPU通过对监测信号的实时采集，对温度高、污染大的烟气采用热敏电阻监测，而温度低但危险大的燃气采用气敏传感器监测，当厨房的油烟或可燃有害气体达到一定浓度的值时，经传感器进入CPU系统进行分析，控制继电器开关的使电机电路自动启动并发出声音报警，吸油烟机迅速将有害气体抽走，本设计并设有定时功能，可对抽油烟机进行工作时长的设定，从而实现智能化吸油烟功能。本设计同时设有手动开关，在手动运行下，其功能和普通油烟机一样，可认为的要求开启或关闭，担当煤气泄漏时，不论在自动还是手动运行情况下，抽油烟机会立即启动，并伴随声音报警。2.2 对气敏元件的选择对煤气检测选用气敏电阻，气敏电阻是一种半导体敏感器件，它是利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变化这一机理来进行检测的。目前国产的气敏元件有2种。一种是直热式，加热丝和测量电极一同烧结在金属氧化物半导体管芯内；另一种是旁热式，这种气敏元件以陶瓷管为基底，管内穿加热丝，管外侧有两个测量极，测量极之间为金属氧化物气敏材料，经高温烧结而成。另外半导体气敏元件有N型和P型之分。N型在检测时阻值随气体浓度的增大而减小；P型阻值随气体浓度的增大而增大。本设计用SnO2(MQ-2气体传感器)气敏元件，它是由0.1-10um的晶体集合而成，这种晶体是作为N型半导体而工作的。在正常情况下，是出于氧离子缺位的状态。当遇到离解能较小且易于失去电子的可燃性气体分子时，电子从气体分子向半导体迁移，半导体的载流子浓度增加，因此电导率增加。而对于P型半导体来说，它的品格是阳离子缺位状态，当遇到可燃性气体时其电导率则减小。SnO2在温室下虽能吸附气体，但其电导率变化不大。但当温度增加后，电导率就发生较大的变化，因此气敏元件在使用时需要加温。2.3 热敏电阻的选择热敏电阻分三类：在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻PTC（Positive Temperature Coeff1Cient），随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻NTC（Negative Temperature Coeff1Cient），具有负电阻突变特性，在某一温度下，电阻值随温度的增加激剧减小的临界温度热敏电阻CTR（Critical Temperature Resistor）,具有很大的负温度系数。2.4 当气敏电阻检测到有煤气泄漏时自动检测开关和上，抽油烟机高档转动，发出蜂鸣器声音报警。蜂鸣器选用YMD12065,5V有源峰鸣器。第三章 硬件设计与计算3.1 检测电路设计3.1.1 煤气检测1 对气敏元件的选择对煤气检测选用气敏电阻，气敏电阻是一种半导体敏感器件，它是利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变化这一机理来进行检测的。目前国产的气敏元件有2种。一种是直热式，加热丝和测量电极一同烧结在金属氧化物半导体管芯内；另一种是旁热式，这种气敏元件以陶瓷管为基底，管内穿加热丝，管外侧有两个测量极，测量极之间为金属氧化物气敏材料，经高温烧结而成。另外半导体气敏元件有N型和P型之分。N型在检测时阻值随气体浓度的增大而减小；P型阻值随气体浓度的增大而增大。本设计用SnO2(MQ-2气体传感器)气敏元件，它是由0.1-10um的晶体集合而成，这种晶体是作为N型半导体而工作的。在正常情况下，是出于氧离子缺位的状态。当遇到离解能较小且易于失去电子的可燃性气体分子时，电子从气体分子向半导体迁移，半导体的载流子浓度增加，因此电导率增加。而对于P型半导体来说，它的品格是阳离子缺位状态，当遇到可燃性气体时其电导率则减小。SnO2在温室下虽能吸附气体，但其电导率变化不大。但当温度增加后，电导率就发生较大的变化，因此气敏元件在使用时需要加温。封装好的气敏元件有6只针状管脚，其中4个用于信号取出，2个用于提供加热电流。MQ-2气敏元件的结构外形及测量电路如图3.1所示：图3.1 MQ-2气敏元件MQ-2气体传感器标准工作条件： Vc回路电压15V AC or DCVH加热电压5.0V0.2V AC or DCRL负载电阻可调RH加热电阻313温室PH加热功耗900mWRs敏感体表面电阻3K-30K（1000ppm异丁烷）探测浓度范围：100ppm-1000ppm 液化气和丙烷300ppm-5000ppm 丁烷5000ppm-20000ppm甲烷300ppm-5000ppm 氢气标准工作条件温度：202Vc：5.0V0.1V相对湿度：65%5% Vh：5.0V0.1V2 煤气检测电路MQ-2型气敏元件对不同种类、不同浓度的气体有不同的电阻值，因此，在使用此类型气敏元件时，灵敏度的调整是很重要的。本设计中RP2为灵敏度调整电阻。本设计煤气检测原理图（图3.2）：当空气中不含有煤气或煤气含量低于设定值时，MQ-2电阻值很大，使得RP1上的分压很小，电压比较器LM324输出反相电压，开关SF4上有一磁铁，其极向如图所示，因此开关SF4受到上吸力，当空气中煤气含量超过预警值时，MQ-2电阻减小，负载RP2上分压变大，电压比较器LM324输出正相电压，因此开关SF4受到下压力。使其闭合抽油烟机启动并报警。图3.2 煤气检测原理图3.1.2 油烟检测对油烟蒸气的检测选用热敏电阻，热敏电阻的主要特点是：（1）灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属打10100倍以上，能检测出10-6的温度变化；（2）工作温度范围宽，常温器件适用于-55315；（3）体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔内及生物体内血管的温度；（4）使用方便，电阻值可在0.1100K间任意选择；（5）易加工成复杂的形状，可大批量生产；（6）稳定性好、过载能力强。1 热敏电阻的选择热敏电阻分三类：在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻PTC（Positive Temperature Coeff1Cient），随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻NTC（Negative Temperature Coeff1Cient），具有负电阻突变特性，在某一温度下，电阻值随温度的增加激剧减小的临界温度热敏电阻CTR（Critical Temperature Resistor）,具有很大的负温度系数。本设计选用NTC负温度系数热敏电阻，它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和空穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低，NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在1001000000欧姆，温度系数-2%-6.5%。NTC热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。电阻值和温度变化的关系式为：RT= （3-1）在温度T（）时的NTC热敏电阻阻值。根据国际规定，额定零功率电阻值时NTC热敏电阻在基准温度25时测得的电阻值R25。RN：在额定温度TN（K）时的NTC热敏电阻阻值。T：为（）+273.15，规定温度（K）。B：NTC热敏电阻的材料常数，又叫热敏指数。Exp：以自然数e为底的指数（e=2.71828）。2 油烟检测电路设计负温热敏电阻选型：NTC-MF5A其参数为：R25：10K1%，热敏指数：B25/50:39501%设45为抽油烟机的最低启动温度，由RT=进行计算：R45=4.35K调节RP1的电阻值为4.35K，当空气中油烟蒸汽含量较低时，空气温度偏低，热敏电阻阻值较大，热敏电阻RTRP1，R2、R3上获得的分压Vr2Vr3，因此IN+IN-，电压比较器LM324输出反相电压。开关SF5上有一磁铁，其极向如图所示，因此开关SF5受到上吸力当空气中含有大量油烟蒸汽式，温宿随之升高，NTC-MF5A电阻率增大，当热敏电阻的温度超过45时，RTRP1，IN+IN-，电压比较器LM324输出正相电压，因此开关SF4受到下压力使其闭合，抽油烟机启动并报警。图3.3油烟检测电路设计3.1.3按键输入1 按键说明：输入单元接收来自用户设备的各种控制信号，外部接口电路将这些信号转换成CPU能够识别和处理的信号，并存入到输入映像寄存器，运行时CPU输入映像寄存器读取输入信息并结合其他元器件最新的信息，按照用户程序进行计算，将有关输出的最新计算结果放到输出映像寄存器，输出映像寄存器由输出点相对应的触发器组成，输出接口电路将其由弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动接触器，指示灯等设备的执行元件。各功能键设置如表3.1：表3.1功能键说明SF1SF2SF3SF4SF5停止开关高档运行开关低档运行开关煤气检测开关油烟检测开关SF6SF7SF8SF9定时开关定时器复位并重新计时开关定时器复位并反接制动开关取消报警电铃与闪烁灯开关各功能键介绍：定时：用户可以随意的设置时间，时间单位为Min。手动开/关：认为的对抽油烟机开动或关闭。自动运行：系统自动检测煤气和烟气，并作相应的控制。取消报警：取消煤气泄漏报警。第四章控制原理4.1.1主控制电路原理图如下：图4.1抽油烟机控制系统电路接线图4.1.2控制原理说明如下：闭合电源总开关QA0.1、 A1通电并自锁，其常开触点闭合，低档运行：按下开关SF3，线圈Q使指示灯PG通电，电机低速运行。2、 高档运行：按下开关SF2，线圈KF3通电并自锁，其常开触点闭合，线圈QA1通电并自锁，指示灯通电，且其常开触点闭合，常闭触点断开，当电机运行速度达到120r/min时，速度继电器BS闭合，线圈KF1通电并自锁，其常开出点闭合，线圈QA3通电，其常开触点闭合，电机高速运行。3、 自动检测：当煤气泄漏（或厨房油烟含量超过油烟检测最低值）时，SF4（SF5）闭合线圈KF4通电，其常开触点闭合，线圈KF5通电，警报电路通电，同时线圈KF3通电并自锁，电机开始高档启动运行。（按下SF9，KF10线圈通电并自锁，其常闭触点断开，闪烁灯与报警电铃断电）4、 定时电路：当电机在运行时，按下SF6，线圈KF6通电并自锁，其常开触点闭合，断电延时线圈KF7通电，（延时时间为1min）当延时时间达到时，其断电延时常开触点闭合，减计数器减1，断电延时常闭触点断开，断电延时线圈KF7断电，其断电延时常开（常闭）开关复位，延一分钟后其断电延时常开出点闭合，减计数器又减一，往返重复，直到减计数器的设定直为0（设定时间到）其常开触点闭合，线圈KF8通电，其常闭触点断开，电机进入到反接制动环节。5、 反接制动：当抽油烟机正在运行时，按下SF1，使其断开，（或者定时时间到，常闭开关KF8断开，或者是定时器复位并停机常闭开关KF9断开）线圈QA1，KF3，KF4，KF5，KF10相继断电，由于此时电动机转子的惯性转速仍然较高，使速度继电器常开触点尚未复位，中间继电器KF1仍然处于工作状态，所以在接触器QA1常开触点复位后，接触器线圈QA2通电，其常开触点闭合，是定子绕组经3个电阻RA获得反相三相电压，对电机进行反接制动，电机转速下降，当电机转速低于速度继电器动作值，速度继电器常开触点复位，KF1线圈断电，接触器QA2释放，反接制动过程结束。4.1.3控制系统的I/O点及地址分配：表4.1控制系统的I/O点及地址分配名称代码地址编号输入信号停止开关SF1I0.0高档运行开关SF2I0.1低档运行开关SF3I0.2煤气检测自动控制开关SF4I0.3油烟检测自动控制开关SF5I0.4定时开关SF6I0.5定时器复位并重新计时开关SF7I0.6定时器复位并反接制动开关SF8I0.7取消报警电铃与闪烁灯开关SF9I1.0输出信号线圈1QA1Q0.0线圈2QA2Q0.1线圈3QA3Q0.2指示灯PG1Q0.3闪烁灯PG2Q0.4报警电铃PBQ0.5电机高速运行Q0.6电机低速运行Q0.7中间继电器线圈4KF1M0.1线圈5KF2M0.2线圈6KF3M0.3线圈7KF4M0.4线圈8KF5M0.5线圈9KF6M0.6线圈10KF7M0.7线圈11KF8M1.0线圈12KF 9M1.1线圈13KF10M1.4电源总开关QA0M0.0热继电器BBM1.2速度继电器BSM1.34.2抽油烟机系统控制梯形图如下：图4.2抽油烟机控制系统梯形图此处删除XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX约5000字,需完整说明书联系Q2215891151。附录A附录B可编程控制器技术讨论与未来发展随着时代的发展,当今的技术也日趋完善、竞争愈演愈烈;单靠人工的操作已不能满足于目前的制造业前景,也无法保证更高质量的要求和高新技术企业的形象.人们在生产实践中看到,自动化给人们带来了极大的便利和产品质量上的保证,同时也减轻了人员的劳动强度,减少了人员上的编制.在许多复杂的生产过程中难以实现的目标控制、整体优化、最佳决策等,熟练的操作工、技术人员或专家、管理者却能够容易判断和操作,可以获得满意的效果.人工智能的研究目标正是利用计算机来实现、模拟这些智能行为,通过人脑与计算机协调工作,以人机结合的模式,为解决十分复杂的问题寻找最佳的途径我们在各种场合看到了继电器连接的控制，那已经是时代的过去，如今的继电器只能作为低端的基层控制模块或者简单的设备中使用到；而PLC的出现也成为了划时代的主题，通过极其稳定的硬件穿插灵活的软件控制，使得自动化走向了新的高潮。PLC的最大特点在于：电气工程师已不再电气的硬件上花费太多的心计，只要将按钮开关或感应器的输入点连接到PLC的输入点上就能解决问题，通过输出点连接接触器或继电器来控制大功率的启动设备，而小功率的输出设备直接连接就可以。PLC的内部包含了具有中央处理器的CPU，并带有外部I/O口扩展的I/O接口地址和存储器三大块组成，CPU的核心是由一个或者多个累加器组成，它们具有逻辑的数学运算能力，并能读取程序存储器的内容通过计算后去驱动相应的存储器和I/O接口；I/O口将内部累加器和外部的输入和输出系统连接起来，并将相关的数据存入程序存储器或者数据存储器中；存储器可以将I/O口输入的数据存入存储器中，并在工作时调转到累加器和I/O接口上，存储器分程序存储器ROM和数据存储器RAM,ROM可以将数据永久的存入存储器中，而RAM只能作为CPU计算时临时计算使用的缓冲空间。PLC的抗干扰是极其优秀的，我们根本不用去关心它的使用寿命和工作场合的恶劣，这些所有的问题已不再成为我们失败的主题，而留给我们的是关心如何来利用PLC的内部资源为我们加强设备的控制能力，使我们的设备更加的柔性。PLC的语言并不是我们所想象的汇编语言或C语言来进行编程，而是采用原有的继电器控制的梯形图，使得电气工程师在编写程序时很容易就理解了PLC的语言，而且很多的非电气专业人士也对PLC很快认识并深入。以上仅仅是PLC的优点之一，这也是人们比较容易理解的一部分，在很多的设备中，人们已不再希望看到太多的控制按钮，它们不但容易损坏而且极易产生人为的失误，小的并不是主要的失误也许你还能够接受；但过大的甚至是致命的失误是我们无法容忍的。新的技术总是为了给我们带来更安全和便捷的操作，使得我们面临的一大堆问题一扫而光，你有了解过HMI吗？这里说HMI你根本不清楚它是什么，也没有兴趣了解，换一个中文把它说明为触摸屏或者人机界面你就知道了，它和PLC的结合给了我们更大的空间。HMI控制不仅仅是减少了控制按钮，增加控制的灵活性，更主要的它是可顺序性的，而且在能够改变数据输入和数据输出反馈，在温度控制曲线的模拟也能直观的显示出来。并且能够通过编写功能帮助程序来提供各种力所能及的帮助，使得操作者减少不必要的失误。HMI的厂商目前也越来越多，功能也越来越强，价格也越来越低，使用的面越来越广。HMI的前景可以说十分的看好。在很多场合，单靠单机的控制是无法保证设备的顺畅运行，而通过设备与设备的信息交流达到我们想要的效果。比如在前包装和后工序的检测，我们就要将包装的信息反馈到检测处，而检测处的信息也要反馈到包装来。这样通过信息共享来使得两者之间链接起来，形成一个共体，从而使的两者间的配合更加的紧密，在彼此间达到映影相挥的效果。PLC的通信已经愈来愈体现它的价值，在PLC与PLC之间的通信，能够通过信息的沟通和数据的共享来保证设备之间的相互协调，已达到互补的效果。PLC之间的数据转换采用RS232接口来传送数据，而RS232接口只能保证10米的传输距离，如果在1000米的距离内我们可以通过RS485来进行通信，更长的距离只能通过MODEL来进行传输。PLC的数据传送只是将内部的数据传送到对方的一块连续的地址中，我们把它称为一个表，对方的PLC通过读取表中的数据来进行操作。如果表中的数据是一个一般设置的数据的话，那只是一般的数据传送，比如今天的油价上升了，我要把油价的价格传送到所有的输油机上，那就是数据的共享；而当表中的数据是一段控制PLC的指令程序，那就很有难度了，比如你要控制一台机器人来按你想象的动作工作，你会给它编制一段程序并以数据的形式发送过去。信息输送的