毕业论文终稿-周边传动刮泥机动力系统设计（送全套CAD图纸 资料打包）

下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763摘要排泥机械是在自来水厂和污水处理厂中配合沉淀池使用的，它是重要的排泥专用设备。排泥机械的形式随工艺的条件与池形的结构而有所不同，目前常用的排泥机械可分为平流式矩形沉淀池排泥机和辐流式圆形排泥机两大类。刮泥机主要有周边传动式、中心传动式、矩形平流池桁车式、链传动式等。它是排泥机械中的一种常见设备，它是沉淀池不可缺少的设备。一般采用铝合金，不锈钢或防腐处理型钢制作，具有电动提肥，过载保护、撇渣、刮泥、虹吸排泥过程监控，电气联锁等特点，动力消耗低、防腐性能强、吸泥量可调、传动平稳、运行可靠。本设计研究的刮泥机为周边传动式。并将可编程序控制器PLC应用于控制系统中，极大的简化操作过程，提高运行稳定性。具有结构简单，运转连续，管理方便等一系列优点。关键词可编程控制器；全自动运行；环保；刮泥机下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763ABSTRACTARRANGESTHEPUTTYMACHINERYISINTHEWATERWORKSANDTHESEWAGETREATMENTPLANT，THECOORDINATESEDIMENTATIONPONDUSE，ITISTHEIMPORTANTSPECIALPURPOSEEQUIPMENTARRANGESTHEPUTTYMACHINERYSFORMDIFFERSFROMALONGWITHTHECRAFTCONDITIONANDTHEPONDSTRUCTURE，ATPRESENTTHECOMMONLYUSEDPLATOONPUTTYMACHINERYMAYDIVIDEINTOTHEADVECTIONTYPERECTANGLEASEDIMENTATIONPONDROWOFPUTTYMACHINEANDTHESPOKECLASSTYPECIRCULARTHEROWOFPUTTYMACHINETWOBROADHEADINGSTHEMUDSCRAPERMAINLYHASPERIPHERALTRANSMISSIONTYPE，CENTRALTRANSMISSIONTYPE，THERECTANGULARADVECTIONPONDCLOTHESRACKCARTYPE，THECHAINDRIVETYPEANDSOONITISINTHEROWOFPUTTYMACHINERYSONEKINDOFCOMMONEQUIPMENTITISTHESEDIMENTATIONPONDESSENTIALEQUIPMENTGENERALLYUSESTHEALUMINUMALLOY，THESTAINLESSSTEELORTHEANTISEPTICTREATMENTSECTIONMANUFACTURE，HASRAISESELECTRICALLYOPERATEDFAT，THEOVERLOADPROTECTION,CASTSASIDETHEDREGS，TOBLOWTHEPUTTY，THERAINBOWTOATTRACTTHEROWOFPUTTYPROCESSMONITORING，CHARACTERISTICSANDSOONELECTRICALINTERCONNECTION，THEPOWERCONSUMPTIONISLOW，THEANTISEPTICPROPERTYSTRONG，ATTRACTSTHEPUTTYQUANTITYADJUSTABLE，THETRANSMISSIONTOBESTEADY，THEMOVEMENTISRELIABLETHISDESIGNRESEARCHMUDSCRAPERFORPERIPHERALTRANSMISSIONTYPEANDAPPLIESPROGRAMMABLECONTROLLERPLCINTHECONTROLSYSTEM，THEENORMOUSSIMPLIFICATIONOPERATINGPROCESS，ENHANCESTHEMOVEMENTSTABILITYHASTHESTRUCTURETOBESIMPLE，THEREVOLUTIONISCONTINUAL，MANAGESTHECONVENIENCEANDSOONASERIESOFMERITSKEYWORDSPLCCOMPLETELYAUTOMATICMOVEMENTENVIRONMENTALPROTECTIONMUDSCRAPERI目录1绪论111我国的环保形势112常用的的污水处理工艺简介2121活性污泥工艺2122氧化沟工艺2123AO法及AB法2124SBR法213刮泥机简介及其在污水处理中的地位314我国现存刮泥机的种类，各自的应用场合和优缺点315本课题研发的刮泥机简介516研究意义62刮泥机总体设计721本课题刮泥机的设计参数722周边传动的总体构成7221全跨式7222半跨式7223中心旋转支座9224撇渣机构及刮板布置1023动力系统总体设计11231工作原理11232传动机构各部分的组成1224初沉池的设计12241高密度澄清池概况12243高密度澄清池的三种类型13244高密度澄清池的简介13245初沉池设计参数133动力系统设计与计算1531传动装置设计的要求1532电动机的选择15321选择合适的电动机16322电机驱动功率的计算与选择1633联轴器的设计18331联轴器的分类18II332联轴器选择应考虑的问题19333联轴器的选择1934泵的选择20341进水泵的选择20342出水泵的选择2135链轮的设计22351链轮对齿形要求22352链轮的主要设计参数22353链轮的结构型式22354链轮的材料要求2236传动轴的设计与计算23361轴的概述23362轴的材料23363轴的强度计算23364轴的刚度计算24365刮泥机传动轴的计算244PLC控制系统的设计2641PLC控制系统的设计的主要内容2642PLC编写控制系统程序设计的步骤2643PLC的选择27431PLC容量的估算方法27432PLC存储容量的估算方法27433数字I/O点数与模块的确定27434输入模块的确定28435输出模块的确定28436PLC选型确定285电气控制系统的设计2951电气控制系统的意义2952绘制电气控制图的要求2953刮泥机动力系统泥机总体方案2954主电路系统的设计30541控制系统的要求30542主电路的设计3155PLC外部接线设计3156交流控制线路设计33III57主要参数设计34结论35致谢36参考文献37附录38英文原文38中文翻译44买文档送全套图纸扣扣414951605IVVVI11绪论11我国的环保形势作为发展中的社会主义国家，我国人民在现代化建设的过程中，面临比世界其他国家更为严峻人口、资源和环境形势。沉重的人口负担，人均资源不足，环境状况恶化，严重影响着党和政府发展经济的宏观决策，也影响着人民群众生活水平的提高，成为制约我国社会主义建设的首要问题。改革开放三十多年来中国社会公众和各级领导干部的环保意识得到大幅提高，中国的社会环境、自然资源在很大程度上得到改善。但是，目前中国已经进入工业化中期和城市化迅速发展的时期，从发达国家的经历来看，这是消耗资源最多，对环境破坏最大的时期。为了社会的可持续发展，中国政府提出了全面、协调、可持续发展的科学发展观。改革开放，特别十一届四中全会以来，我国的环境保护工作有了长足的发展。1明确了环境保护为基本国策之一的地位，制定了中国自己的可持续发展战略。1992年联合国环境与发展大会之后，我国率先提出了环境与发展十大对策，指定中国21世纪议程，中国环境保护行动等文件，实施可持续发展战略已成为国民经济和社会发展的基本指导方针。2建立了更为的环境管理体制和法律机制经过十多年的努力，在全国范围内初步建立起了环境保护部门监督管理，各有关部门分工负责的环境管理体系以及响应的环境监测、监理、统计、科研、宣传、教育体系。到1997年，我国相继颁布了环境保护法等6部专门的环境法律，资源保护法律9部，环境行政法规28件，环抱部门发布环境规章70余件，环境标准390项。环保已经从主要依靠行政手段向着利用法律手段转移。3城市环境整治和工业污染防治取得了明显成效，环境保护已经从末端治理转变到源头控制。4环境外交和国际合作日益活跃我国积极开展环境外交，参与各项重大的国际环境事务，在国际环境与发展领域中发挥月来越大的作用；签署并批准了保护臭氧层维也纳公约，联合国气候变化框架会议，生物多样化公约等多项国际环境公约。每年，政府还投入了大量资金用于环境治理。其中与人民生活休戚相关的环保设备得到了极大的关注在国内环保需求的拉动下，我国环保设备行业有了明显的进步。“十五”期间，全行业工业总产值同比增幅在15以上，有的重点企业高达37。其中，2006年水污染防治设备的产量与2005年相比增长6倍；固体废弃物处理设备的产量增加了3118；环境监测仪器的产量2006年也有了明显回升。但是，由于国产环保设备及仪器仪表档次不高，我国各行业的节能减排受到一定程度的制约。比如，国内开发的污染在2线监测仪器仪表尚未完全过关，进口监测仪器仪表又价格太贵。因此，除关键必要部位外，很多大型化工企业只好采用人工取样、分析，一定程度上影响了环保技术的发展和治理水平的提高。随着排污总量控制的推行、污染物排放标准的加严和清洁生产的实施等，化工环保设备的性能和技术需要进一步优化，提升产品的档次。质量上的缺陷、材料性能和质量的不适应，以及少数产品适用性不佳等，是影响化工环保设备质量稳定的重要因素，必须加以改进提高。同时，提高高新技术产品比例和重大技术装备的成套水平，推进关键技术创新，发展某些领域缺乏的技术装备、高效低成本的环保机械产品，是当前和今后提高产品品种满足度的重要内容。某些重点环境工程的质量较差，甚至建成后不能运行，出现问题的原因涉及工程设计、成套能力、产品质量及工程管理诸多方面，同样应引起重视。据了解，目前化工环保设备的市场需求热点是污水处理成套设备、再生水（中水）回用成套设备等。此外，清洁生产的众多领域都将是环保设备新的发展空间。12常用的的污水处理工艺简介121活性污泥工艺活性污泥工艺是国内外城市污水处理工艺的主流，由于其较高的处理效率，运行稳定可靠，而被大中型污水处理厂广泛采用，成为典型的污水二级处理工艺。主要设备包括排污泵、格栅、吸砂机、刮吸呢机、曝气机、潜水搅拌机、滗水机、回流泵、压榨机等。122氧化沟工艺从本质上讲，氧化沟工艺是传统活性污泥法的一种变形和发展，最突出的优点是在保证稳定高效的处理效果前提下，占地面积小，运行管理简单，降低了总投资和运行费用，同时除氮，除磷的效果优于传统活性污泥法。氧化沟工艺也有许多类型，按池形，运行方式、曝气设备的差别，目前较流行的为T型氧化沟（三沟氧化沟）。主要设备包括排污泵、格栅、转刷曝气机、潜水推流器、污泥回流泵、刮吸泥机、压榨机等。123AO法及AB法AO法及AB法均为活性污泥的变形，AO法即厌氧好氧生物除磷工艺，AB法即吸附生物降解工艺。AO法的厌氧段不曝气，又不能使污泥沉降，所以在厌氧池中要配置机械搅拌设备。AB法由A段和B段组成，两段串联。AB工艺没有一沉池，污水经预处理后，直接进A段曝气池，A曝排出的混合液在中沉池进行泥水分离，中沉池出水进入B段曝气，B曝排出的混合液进入二沉池进行泥分离。124SBR法3SBR工艺原理与传统活性污泥完全一致，只是运行方式不同，传统工艺采用连续行方式，污水连续进入处理系统并连续排出，系统内的每一处理单元功能不变。SBR工艺采用间隙运行方式，污水间歇进入处理单元完成曝气一沉淀生化处理全过程，SBR法的一个运行周期包括五个阶段阶段起净水池作用，内设搅拌机械；阶段起曝气池作用，内设曝气机械；阶段起沉淀池作用；阶段排水用滗水器；阶段排泥机械（泵）。13刮泥机简介及其在污水处理中的地位刮泥机是排泥机械中最主要的设备。排泥机械是在自来水厂和污水处理厂中，配合沉淀池使用的，重要的专用设备。排泥机械的形式随工艺的条件与池形的结构而有所不同，目前常用的排泥机械通常可分为平流式矩形沉淀池排泥机和辐流式圆形排泥机两大类。刮泥机主要有周边传动式、中心传动式刮泥机，以及矩形平流池桁车式、链传动式刮泥机。他是沉淀池不可缺少的设备、采用铝合金，不锈钢或防腐处理型钢制作，具有电动提肥，过载保护、撇渣、刮泥、虹吸排泥过程监控，电气联锁等特点，动力消耗低、防腐性能强、吸泥量可调、传动平稳、运行可靠。14我国现存刮泥机的种类，各自的应用场合和优缺点我国有多种刮泥机，有行车式虹吸、行车式提板刮泥机、链板式刮泥机螺旋、输送式刮泥机泵吸泥机、悬挂式中心、传动刮泥机周边传动吸泥、刮泥机等。下表11是我国现存各种类刮泥机的适用条件和优缺点。4表11我国现存刮泥机的种类，各自的应用场合和优缺点序号机种名称池形池径或池宽（M）池底坡度适用范围（吸）刮泥转速（M/MIN）优缺点1行车式虹吸、泵吸泥机矩形830平底（1）给水平流沉淀池。（2）排水二次沉淀池。（3）斜管沉淀池。（4）悬浮物含量应低于5000MG/L。（5）固体重量度不大于25MG/粒061优点1边行进边吸泥，效果较好2根据污泥量多少，调节排泥次数3往返工作，排泥效率高。缺点1除采用液下泵外，吸泥前须先引水，操作较麻烦。2池内不均匀沉泥，吸泥浓度不一致。3吸出污泥的含水率较高2行车式提板刮泥机矩形43000110002（1）给水平流沉淀池。（2）排水初次沉淀池。06优点1排泥次数可由污泥量确定2传动部件可脱离水面检修方便3回程时，收起刮板，不扰动沉泥缺点电器原件如设在户外，易损坏53链板式刮泥机矩形60011沉砂池2排水初次沉淀池3排水二次沉淀池30603优点1排泥效高，在循环的牵引链上，每隔2M左右装有一块刮板，因此整个链上的刮板较多，使刮泥保持连续2刮泥撇渣两用，机构简单缺点1池宽受到刮板的限制通常不大于6M2链条易磨损，对材质要求较高4螺旋输送式刮泥机矩形或圆形540长槽1沉砂池2初沉池3最大安装角304最大输送距离水平布置为20M倾斜布置为10M1040R/MIN1严禁较大或带状的悬浮物进入2中间支撑不得阻碍泥砂输送3池外传动密封要求可靠4泥砂沉积时间不宜超过8H5悬挂式中心传动刮泥机612008301最外缘刮板端136垂架式中心传动吸泥机、刮泥外缘刮板端137周边传动吸泥、刮泥机圆形1410002501671给水幅流式沉淀池2排水初沉池3排水二次沉淀池刮泥4排水二次沉淀池吸泥5污泥浓缩池最外缘刮板端13优点1结构简单2运转连续，管理方便缺点刮泥速度受刮板外缘的速度控制8机械搅拌澄清池刮泥机圆形367150083抛物线机械搅拌澄清池最外缘刮板端1834优点排泥彻底缺点1水下传动部件的检修较困难2销齿磨损，不易察觉69钢索牵引刮泥机矩形圆形50的链轮采用灰铸铁4）中小功率传动采用普通或优质碳素钢大小功率传动采用合金钢5）P6KW，高速链传动采用夹布胶木，噪音较小，传动平稳6）小链轮的材料与热处理要求应高于大链轮因为小链轮的啮合次数比大链轮多，磨损和冲击比大链轮严重。所以当大链轮用铸铁制造时，小链轮通常都用钢。7）载荷平稳，速度较低，齿数较多时，也可以采用B200MPA的铸铁制造链轮。在工作环境较差，链轮容易磨损的场合，铸铁最好经过等温淬火处理或者采用优质铸铁。36传动轴的设计与计算361轴的概述作为回转运动的零件都要装在轴上来实现其回转，大多数轴起着转矩的作用，根据轴的承载情况可分为转轴、心轴和传动轴类。刮泥机传动立轴主要用于传动力矩，属于传动轴。362轴的材料轴的材料主要采用碳素钢和合金钢。碳素钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感较小，所以广泛应用。常用的碳素钢有3050钢，最常用的是45钢。为保证其力学性能，应进行调质或正火处理。刮泥机的传动轴采用45钢。363轴的强度计算轴的强度主要有三种方法许用切应力计算；许用弯曲应力的计算；安全系数计算。许用切应力的计算只需知道转矩的大小，方法简便，但计算精度较低。它主要用于下列情况1）传递以转矩为主的传动轴；2）初步估算轴径以便进行结构设计；3）不重要的轴。弯矩的影响，可在计算中适当降低许用应力。许多弯曲应力的计算必须先知道作用力的大小和作用点的位置、轴承跨距、各段轴径等参数。为此，常先按转矩估算轴的结构。设计后，即可画出轴的弯矩合成图，然后计算危险截面的最大弯曲应力。它主要用于计算一般重要的、弯矩复合的轴，计算精度25中等。安全系数校核计算也要在结构设计后进行，不仅要定出轴的各段直径，而且要定出过渡圆、轴配合、表面粗糙度等细节。它主要用于重要的轴，计算精度较高，但计算较复杂，且常需要足够的资料才能进行。安全系数校核计算能判断各危险截面的危险截面的安全程度，从而改善各薄弱环节，有利于提高轴的疲劳强度。刮泥传动立轴主要用于传动扭矩，因此根据以上使用条件，只需进行许用切应力计算。受转矩T（NM）的实心圆轴，其切应力TW639510/2PND式中轴的抗扭截面系数MP轴传递的功率KWN轴的转速R/MIN许用切应力364轴的刚度计算轴受载荷以后要发生弯曲和扭转变形，如果变形过大，会影响轴上零件正常工作。例如，若车床丝杆扭角过大，会影响车刀进给，降低加工精度；发动机的凸轮轴扭转角过大，会影响气阀开关时间，镗床的主轴或磨床的传动轴如扭转角过大，将会引起扭转振动，影响工件的精度和光洁度。所以，要限制一些轴的扭转变形。轴的变形有三种绕度、转角、和扭角。在各种机器中对轴的刚度要求不一致。刮泥机的传动立轴在传动过程中要保证扭角。受转矩T（NM）作用，其扭角，由此可得单位轴长扭角为573PLGIL573PGIL轴受转矩作用长度轴截面的极惯性矩PIG轴材料的切变模量365刮泥机传动轴的计算刮泥机传动轴采用45号钢，并采用实心轴1）按扭转强度计算，可有公式得3172MDD最小轴径（MM）M轴所传递的扭矩（NM）许用扭转剪应力。根据表查得30,且M7424NM26所以带入数据可得D1108MM2）按扭转刚度计算3168MDD最小轴径（MM）M轴所传递的扭矩（NM）许用扭转角（）M根据表查得15（）M7424NM带入数据得D27027MM；根据以上计算可得采用45钢的传动轴径选111MM。274PLC控制系统的设计41PLC控制系统的设计的主要内容PLC控制系统是由PLC与用户输入、输入设备连接而成的，用以完成预期的控制目的与相应的控制要求。因比，PLC控制系统设计的基本内容应包括1）根据生产设备或生产过程的工艺要求，以及所提出的各项控制指标与经济预算，首先进行系统的总体设计。2）根据控制要求基本确定数字I/O点和模拟量通道数，进行I/O点初步分配，绘制I/O使用资源图。3）进行PLC系统配置设计，主要为PLC的选择。PLC控制系统的核心部件，正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要的作用。选择PLC应包括机型的选择、容量的选择、如模块的选择、电源模块的选择等。4）选择用户输入设备按钮、操作开关、限位开关、传感器等、输出设备继电器，接触器，信号灯等执行元件，以及由输出设备驱动的控制对象电动机，电磁阀等，这些设备属于一般的电器元件。5）设计控制程序。在深入了解与掌握控制要求与主要控制的基本方式以及应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等方面情况之后。对较复杂的控制系统，可用状态流程图的形式全面地表达出来必要时还可将控制任务分成几个独立部分以化繁为简，有利于编程和调试。程序设计主要包括绘制控制系统流程图、设计梯形图、编写语句表程序代码清单。控制程序是控制整个系统工作的条件，是保证系统工作正常，安全、可靠的关键因此，控制系统的设计必须经过反复调试、修改，直到满足要求为止。42PLC编写控制系统程序设计的步骤在对一个控制系统进行设计之前，最重要的工作就是深入了解和分析系统的控制要求，只有这样才可能提出准确的、合理的系统总体设计方案，进而实现各个阶段的设计任务。其主要步骤为1）对于较复杂的控制系统，需绘制系统控制流程图，用以清楚地表明动作的顺序和条件。对于简单的控制系统，也可省去这一步。2）设计梯形图。这是程序设计的关键一步，也是比较困难的一步。283）根据梯形图编制语句表程序清单。4）用编程器将程序键入到PLC的用户存储器中，并检查键入的程序是否正确。5）对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。6）待控制台柜及现场施工完成后，就可以进行联机调试如不满足要求，再修改程序或检查接线，直到满足要求为止7）编制技术文件。8）交付使用。43PLC的选择本周边传动刮泥机电气控制系统采用的是传统的继电器接触器控制方式。因其所要控制的电机较多所以电路较复杂，经常发生电气故障，从而影响处理污水。另外，一些复杂的控制，如时间用继电器接触器控制方式较难实现，PLC电气控制系统可以有效的弥补上述系统的这一缺陷。现在应用于各种工业控制领域的PLC种类繁多，规模大小和功能强弱千差万别，但他们具有以下一些共同的特点。例如可靠性高，灵活组态，功能强大编程方便，易于使用，运行速度快。431PLC容量的估算方法PLC容量包括两个方面一是I/O的点数，二是用户存储器的容量。1）I/O点数的估算根据被控对象的输入信号和输出信号的总点数，并考虑到今后调整和扩充，一般应加上1015的备用量。2）用户存储器容量的估算用户应用程序占用多少内存与许多因素如I/O点数、控制要求、运算处理量、程序结构等有关，存储器容量的选择一般有两种方法A）根据编程实际使用的节点数计算。这种方法可精确地计算出存储器实际使用容量，缺点是要编完程序之后才能计算。B）估算法可根据控制规模和应用目的，按下面给出的公式进行估算。开关量输入所需存储器字数输入点数10开关量输出所需存储器字数输出点数8定时器/计数器所需存储器字数定时器所数器数量2模拟量所需存储器字数模拟量通道数100通信接口所需存储器字数接口个数300根据存储器的总字数再加上一个备用量。生产企业通常为其每个产品提供一条经验法则公式，可用于对存储容量做近似的估计。这个公式是输入点数输出点数2010指令语句数。432PLC存储容量的估算方法用户程序占用内存的多少与多种因素有关。例如输入、输出点的数量和类型，输入、29输出量之间关系的复杂程度，需要进行运算的次数，处理量的多少，程序结构的优劣等，都与内存容量有关。因此，在用户程序编写、调试好以前，很难估算出PLC所应配置的存储容量。这里只对其进行简单估算即可，也就是根据输入、输出的点数及其类型、控制的繁简程度加以估算。估算方法采用生产企业为产品提供一条经验法则公式即输入点数输出点数1020二指令语句数。433数字I/O点数与模块的确定确定I/O点数是系统设计的最重要的问题。一旦已确定使用某一类型的机型和详细的控制要求，就可以基本确定系统所配的PLC需要的帕点数。应该注意的是在确定I/O点数时，一定要考虑到系统的扩充与备用需要，一般应留有1Q20的裕量。根据选取不同的PLC，相应的I/O模块的I/O容量不尽相同，需要依据需要确定I/O模块的数量。434输入模块的确定PLC的输入模块用来检测来自现场按钮、行程开关、温控开关、压力开关等的高电平信号，并将其转换为PLC内部的低电平信号。各类PLC所提供的输入模块，其点数一般有8点、12点、16点、32点等不同规格，用户可根据系统所需点数加以选择。其工作电压常用的有直流12、24V，交流110，220V等，其中以直流24V最为普遍。选择输入模块主要考虑模块的输入电压等级。根据现场输入信号按钮、行程开关与PLC输入模块距离的远近来选择不同电压规格的模块。一般24V以下属低电平，其传输距离不宜太远，如12V电压模块一般不超过10M距离较远的设备选用较高电压模块比较可靠。435输出模块的确定输出模块的任务是将PLC内部低电平的控制信号，转换为外部所需电平的输出信号，以驱动外部负载。输出模块有三种输出方式继电器输出、双向晶闸管输出、达林顿晶体管输出。这几种输出形式均有各自的特点，用户可根据系统的要求加以确定。输出电流的选择模块的输出电流必须大于负载电流的额定值，如果负载电流较大，输出模块不能直接驱动时，应增加中间放大环节。对于电容性负载、热敏电阻负载，考虑到接通时有冲击电流，要留有足够的裕量。允许同时接通的输出点数在选用输出模块时，不但要看一个输出点的驱动能力，还要看整个输出模块的满负载能力，即输出模块同时接通点数的总电流值不得超过模块规定的最大允许电流。436PLC选型确定由于半桥式周边传动刮泥机控制对象对PLC输出点的动作表达速度要求不高，继电器型输出模块的动作速度完全能够满足要求，且每一点的输出容量较大，在同一时间内对导通的输出点的个数没有限制，这将给设计工作带来很大的方便。所以结合电气控制系统的实际情况，本课题选用继电器输入输出模块需要输入点数大于14个，输出点数大30于8个。综上所述，为了使刮泥机系统能够良好工作，确认三菱公司生产的型23NFXMRPLC模块能够满足上述要求，该类型号PLC体积小，功能强，对于控制器体积要求较高的应用系统是一种很好的选择。该PLC编程口可以直接和编程器或计算机连接，使用非常方便，且性价比较高，使用方便。该型PLC具有半桥式周边传动刮泥机电气控制系统所需的所有指令功能，其总输入点数为16点，总输出点数为16点，输入模块电压为DC24V，输出模块为继电器输出型。所以，型号PLC模块的技术性能指标完全能满足上述要求。23NFXMR5电气控制系统的设计51电气控制系统的意义在工业，农业，交通运输业等行业中都需要各种生产机械，这些生产机械的电力拖动和电气设备，主要是以各类电动机作为动力的，例如在工业方面的各种生产流水线，生产机械，起重机械以及风机，泵和专用的加工装备等就是以电动机为动力的。据统计，中国生产的电能约60用于电动机，其中70以上又用于一般用途的交流异步和同步电动机。电气控制就是通过电气自动控制方式来控制生产过程。电气控制线路就是把各种有触点的接触器，继电器以及按钮，行程开关等电气元件，用导线按一定方式连接起来组成的各种控制线路。电气控制线路能够实现对电动机或者其他执行电器的启动，正反转，调速和制动等运行方式的控制，以实现生产过程自动化，满足生产工艺的要求。继电器接触器的有限是电路图较直观形象，装置结构简单，价格便宜，抗干扰能力强，因此被广泛应用于各类生产设备及控制系统中。他可以方便地实现简单和复杂的，集中和远距离的生产过程的自动控制。同时继电器接触器控制线路的缺点主要是由于采用固定接线形式，其通用性和灵活性较差，在生产工艺要求提出后才能制作，一旦做成就不能改变，另外不能实现系列化生产。由于采用有触点的开关电器，触点易发生故障，维修量较大等。尽管如此，目前继电器接触器仍是各类机械设备最基本的电气控制形式之一。52绘制电气控制图的要求电气控制线路是用导线把电机，继电器，接触器等电气元件按一定的要求和方法连接起来，并能实现某种控制功能的线路。电气控制线路图是将各电气元件的连接用图来来表示，各种电气元件用不同的图形符号表示，并用不同的文字符号来说明其所代表的电气元件的名称，用途，主要特点及编号等。绘制电气控制图必须清楚的表达生产设备电气控制系统的结构，原理等设计意图，并且以便于进行电气元件的安装，调整，使用维护为原则。因此，电气控制图应根据简明易懂的原则，采用统一规定的图形符号，文31字符号和标准画法来进行绘制。53刮泥机动力系统泥机总体方案污水处理流程首先闭合电源总开关时，选择手动操作还是自动操作。若选择自动操作，则自动操作电路接通并先检测高水位灯是否亮，如果亮，说明水池中的水是处于高水位状态也就是不需要进水泵再向水池里面泵水，如果不亮说明水池未处于高水位，需要打开进水泵进水直到高水位灯亮，停进水泵同时开行走电机运行，计时两小时（既处理污水刮泥时间），两小时后关停行走电机，同时打开出水泵，向外泵水，直到低水位灯亮，关闭出水泵。（图51控制流程图）图51PLC控制流程图污水处理过程当水池中的污水处于低水位时或无水时，进水泵会打开纳入污水，当进水至高水位时，进水泵停止泵入水，此时行走电机开启进行刮泥处理，经过两小时的刮泥处理使水质达到一定的标准，关闭行走电机，打开出水泵向外排水，当当水降至32低水位时排水泵自动关闭进水泵重新开启，按此过程循环运行。54主电路系统的设计541控制系统的要求1）刮泥机动力控制系统控制对象进水泵出水泵电动机均由交流接触器完成起停控制，行走电机要采用正反转控制。2）水池中的水位检测开光，在选型考虑抗干扰性能，选用电极考虑耐腐蚀行。3）行走电机其内部设有过载检测开关，为常闭触点，作为过载保护信号，PLC控制电路考虑该信号逻辑关系。4）出水泵，进水泵，行走电机分别采用热继电器实现过载保护，其热继电器的常开触点通过中间继电器转换后，作为PLC信号，用以完成各个电动机系统的过载保护。5）主电路用短路器，各负载回路和控制回路采用熔断器，实现短路保护。6）PLC选用继电器输出型。542主电路的设计1）KM3，KM4分别控制进水泵M2，出水泵M3，交流接触器KM1，KM2控制行走电机实现正反转功能。2）电动机M1，M2，M3由热继电器FR1，FR2，FR3实现过载保护。电动机M1控制器内还装有常闭热保护开关，对行走电机实现双重保护。3）QF为电源总开关，即可完成主电路的短路保护，又起到分断三相交流电源的作用，使用和维修方便。4）熔断器FU1，FU2，FU3分别实现各负载贿赂的短路保护，FU4，FU5分别完成交流控制电路和PLC控制的短路保护。（主电路图见52）33图52电气控制系统主电路图55PLC外部接线设计下图53为PLC的I/O电气接线图，图中X000、X001、X002、X003、X004、X005、X006、X007、X010、X011、X012、X013共用一个COM端，输入开关的其中一端应并接在直流24V电源上，另一端应分别接入相应的PLC输入端子上。接线时注意PLC输入/输出COM端子的极性。接触器的线圈工作电压若为交流220V，则接触器线圈连接的KM1、KM3、KM4可以共用一个COM2端。信号灯电源电压为63V，因此Y000、Y001、Y005、Y006、Y007可以共用一个COM1端。如果输出控制设备存在直流回路，则交流回路直流回路不可共用一个COM端，而应分开使用，本电路的输出端全为交流回路，因此在电源电压相同的接口可共用一个COM端。1）硬件结构设计，包括PLC硬件结构配置及PLC控制原理电路设计。2）KM1和KM2接触器线圈支路，设计了互锁电路，以防止误操作故障。3）PLC采用继电器输出，每个输出点额定控制容量AC250V，2A。4）PLC输入回路中，信号电源由PLC本身的24V支流电源提供，所有输入COM端短接后接入PLC电源DC24V的（）端。输入口如果有有源信号装置，需要考虑信号装置的电源等级和容量，最好不要使用PLC自身的24V支流电源，以防止过载损坏或影响其他输入口的信号质量。34图53PLC外部接线图根据所选PLC的型号进行I/O点的端口分配，如下（表51、表52）所示表51输入端口分配表序号工作名称文字序号输入口1启动按钮SB1X0002水池高水位开关信号H1X0013水池高低位开关信号L1X0024行走电机启动按钮SB2X0035行走电机停止按钮SB3X0046进水泵启动按钮SB4X0057进水泵关闭按钮SB5X0068出水泵开启按钮SB6X0079进水泵关闭按钮SB7X01010电动机热保护报警KA1X01111手动（旋纽）SC11X0123512自动（旋纽）SC12X01313输入点备用X013X017表52输出端口分配表序号工作名称文字序号输入口1水池高水位红色指示灯HL5Y0002水池低水位绿色指示灯HL6Y0013行走电机接触器KM1Y0024进水泵接触器KM3Y0035出水泵接触器KM4Y0046进水泵开启指示灯HL2Y0057出水泵开启指示灯HL3Y0068电动机热保护器报警红色指示灯HL4Y0079输入点备用Y010Y01756交流控制线路设计1）控制电路有电源指示灯HL1，PLC供电回路采用隔离变压器TC，以防止电源干扰。2）隔离变压器TC的选用根据PLC耗电量配置，可以配置标准型，电压比11，容量100VA隔离变压器。3）进水泵，出水泵分别有运行指示灯，由KM3，KM4接触器常开辅助触点控制。4）三台电动机M1，M2，M3的过载保护分别由3个热继电器FR1，FR2，FR3实现，将其常闭触点并联后与中间继电器KA1连接构成过载保护信号，KA1还起到电压转换的作用，将220V交流信号转换成直流24V信号送入PLC完成过载保护控制功能。（图54交流控制电路）图54交流控制电路3657主要参数设计1）断路器QF脱扣电流。断路器为供电系统电源开关，其主回路控制对象为电感性负载交流电动机，断路器过电流脱扣值按起动电流的2倍整定，该刮泥机系统出水泵电动机起动电流较大，其余2台起动电流较小，由于三台电动机是单独起动运行，因此可根据三台电动机启动电流最的大选择（既出水泵启动电流）自动开关QF脱扣电流。2）根据经验三相电动机运行电流功率X2单相电动机运行电流功率X3本系统中选用的出水泵的配电电动机功率是112KW，故其运行电流为224A，3）由于启动电流是额定电流的23倍以上，所以112KW电机启动电流大约为450A，是否会对其他设备，特别是同一线路的其他设备造成电压降，要具体分析。一般还需考虑如下因素变压器的现有负荷率、112KW电机的供电线路的原有负荷（如该电机单独供电则无需考虑）、电机直接启动时的电压降是否超出要求的范围。因为排水时候电机是单独运行的，不会对其他的设备造成影响。所以本着简单，易维护的原则，可以直接启动，而不需要降压启动。熔断器FU熔体额定电流，控制电路熔断器额定电路选500A。FUI2NI结论4年的大学生活很快就要过去了，在这4年中有得就有失。做毕业设计的这段时间里，由于我的是新课题，而且研究内容属于少见的刮泥机，资料极少。我忘不了去各大网站论坛找资料以及老师给我批评纠正的过程，这段时期都将是我终生难忘的。刮泥机的动力源和PLC编程部分的设计，是最重要的部分。动力系统和PLC部分虽然不是很繁杂，但是我做的还不够好，与本人的知识水平不高和缺乏实践经验有限有关。这点让我深深的体会到“学无止境”的正确性和严峻性，也明白了书到用时方恨少的无奈；设计中，没有实践经验也是非常痛苦的，又一次想到伟人说的“实践出真知”，实践很的能教会我们很多有用的东西，而且这些东西我们不能仅仅通过课堂教学得到。对于一次设计来说，总体安排很重要。这次设计由于总体安排刚开始的时候没有很合理的制定，所以工作量的实际大小与工作的具体性质不是很明确，以致在开始的一段时间里没有什么实质性的进展，幸好在随后的工作过程中，我的指导教师及时指出我的工作进度有点滞后，我也及时注意了这一点，所以后来进度赶了上来，最终通过努力完37成了本次设计。本次设计让我有一个可以正视自己的机会，让我看到自己的优点，同时更多的使我清楚的发现自己的缺点和不足之处。通过本次设计工作，我发现了许多自己急需提高之处。这次设计的发现能让我在以后的学习和工作中改正我在技术水平和性格上的缺陷，能鞭策我，使我不断地提高，让我时时刻刻清醒地做个有崇高的理想、有正确的人生价值观的人。鉴于本人所学知识有限，经验不足，又是初次研究这种设计，在此过程中难免，存在一些错误和不足之处，恳请各位老师给予批评和指正参考文献（1）给水排水设计手册第9册专用机械第二版（2）王启义中国机械设计大典江西科学技术出版社2002（3）给水排水设计手册第11册常用设备第二版（4）李桂和电器及其控制重庆大学出版社1993（5）石油和化学工业局HG/T207002000可编程控制器系统设计与规定。国家石油和化学工业局2001（6）谢剑英微型计算机控制技术国防工业出版社2001（7）袁任光可编程序控制器应用技术华南理工大学出版社2000（8）周邓则电器与可编程序应用技术机械工业出版社1997（9）卜炎机械传动装置设计手册机械出版社出版（10）陈在平可编程控制器技术与应用系统设计机械工业出版社2002（11）二代龙震工作室AUTOCAD2004中文版机械设计高级应用电子工业出版社199638（12）郭玲文AUTOCAD2005中文版机械绘图教程电子工业出版社2005（13）唐金松机械零件设计手册上海科技出版社200014张展实用机械传动手册科学出版社199515雷光传动装置选用手册机械工业出版社1999附录英文原文MICROPROCESSORSINENGINEERSTHEDEVELOPMENTOFTHEMICROPROCESSORDURINGTHE1970SBROUGHTABOUTAREVOLUTIONINENGINEERINGDESIGNTHEINDUSTRIALREVOLUTIONATTHETURNOFTHENINETEENTHCENTURYHERALDEDTHEDEVELOPMENTOFTHEMACHINESWHICHCOULDREPLACEPHYSICALDRUDGERYBYMECHANICALMEANSAPARTFROMAFEWEXCEPTIONS,HOWEVER,THESEMACHINESREQUIREDMANUALSUPERVISIONBECAUSETHEPROBLEMOFCONTROLLINGTHISMECHANICALPOWERWASNOTATALLSTRAIGHTFORWARDMANYTYPESOFAUTOMATICCONTROLSYSTEMSHAVEAPPEAREDDURINGTHETWENTIETHCENTURY,BASEDONELECTRONIC,MECHANICAL,HYDRAULICANDFLUIDICPRINCIPLESINEACHCASETHEDESIGNTECHNIQUESHAVEBEENSIMILARBECAUSEEACHCOMPONENTOFTHESYSTEMUSUALLYCONTRIBUTESASINGLEWELLDEFINEDFUNCTIONTOTHESYSTEMBEHAVIOR39THEMICROPROCESSORREPRESENTSAFUNDAMENTALLYDIFFERENTAPPROACHTOTHEDESIGNOFASYSTEMITSPHYSICALFORMISQUITESIMPLEANDRELIABLE,CONSISTINGOFAFEWGENERALPURPOSEELEMENTSWHICHCANBEPROGRAMMEDTOMAKETHESYSTEMFUNCTIONASREQUIREDITISTHECONTROLLINGPROGRAMWHICHMUSTBEDESIGNEDTOGIVETHESYSTEMTHEREQUIREDBEHAVIOR,ANDWHICHWILLCONTAIN“COMPONENTS”AND“SUBASSEMBLIES”JUSTLIKEANYOTHERKINDOFENGINEERINGTHEPROGRAM,ORSOFTWARE,ISJUSTOFTHEENGINEEREDSYSTEMASTHEPHYSICALHARDWARE,BUTITISMUCHLESSSUSCEPTIBLETOFAILURE,PROVIDEDTHATITISDESIGNEDPROPERLYTHEIDEAOFPROGRAMMEDSYSTEMSISNOTNEWELECTRONICCOMPUTERSHAVEBEENINEXISTENCEFORMANYDECADESHOWEVER,ITHASTAKENTHEDEVELOPMENTOFTHELARGESCALEINTEGRATEDCIRCUITTHESILICONCHIPTOPRODUCECOMPUTERSWHICHARECHEAP,RUGGED,ANDRELIABLEENOUGHTOBEINCORPORATEDINTOENGINEERINGDESIGNSASCOMPONENTSTHETECHNIQUESOFSOFTWAREDESIGNAREWELLKNOWNTOCOMPUTERSCIENTISTSANDITISNOTSURPRISINGTHATTHEPRINCIPLESOFGOODENGINEERINGDESIGNAND“SOFTWAREENGINEERING”AREESSENTIALLYTHOSEOFGOODENGINEERINGDESIGNWESHALLSEETHATENGINEERINGDESIGNUSINGSOFTWAREALLOWSSYSTEMSTOBEDESIGNEDMOREEASILYTHANUSINGMORECONVENTIONALTECHNIQUESITISTHECOMBINATIONOFDEVELOPMENTSINELECTRONICDEVICETECHNOLOGYWITHTHOSEINCOMPUTERTECHNOLOGYWHICHHASENABLEDTHEMICROPROCESSORTOBEPRODUCED,ANDTHESETECHNOLOGIESHAVE“CONVERGED”TOPRODUCETHEMICROELECTRONICINDUSTRYWHICHWESEETODAYMORERECENTDEVELOPMENTSININTEGRATEDCIRCUITTECHNOLOGYHAVELEDTOTHEINTRODUCTIONOFMICROPROCESSOR,SMALLCOMPUTERSFABRICATEDUSINGRELATIVELYFEWINTEGRATEDCIRCUITCOMPONENTSINFACTANENTIREMICROPROCESSORCANBEMADEASASINGLECHIPATTHEHEARTOFANYCOMPUTERISACENTRALPROCESSINGUNITORCPU,ANDTHECORRESPONDINGHEARTOFTHEMICROPROCESSORISMPUMICROPROCESSORUNIT,WHICHISSIMPLYACPUIMPLEMENTEDONASILICONCHIPITSPROCESSINGPOWERISGREATERTHANTHATOFITSGIANTPREDECESSORSANDYETITISCHEAPANDROBUSTENOUGHTOBETREATEDASSIMPLYANOTHERENGINEERINGCOMPONENTTHEMICROPROCESSORWASCONCEIVEDASADEVICEWHICHCOULDBEPROGRAMMEDINAVERYFLEXIBLEFASHIONTOGIVEALMOSTANYDESIREDBEHAVIORBYMEANSOFALISTOFELECTRONICINSTRUCTIONSUSINGAMICROPROCESSORINVOLVESPROGRAMMINGSKILLINPRODUCINGTHESELIS