本科毕设论文-—除粉尘颗粒控制系统设计.doc

长春工业大学人文信息学院毕业设计（论文）摘 要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。本文介绍三菱FX系列的可编程控器（PLC）在气流除尘机上的应用,在满足控制要求的前提下，控制系统可以简单，经济。因此在此次设计中给出了气流除尘机的系统控制方案 ，程序设计，控制箱及控制面板的元器件布置图及接线图的设计。通过多次的调试和实际运行中表明本系统功能强,性能好,可靠性高,同时实现了生产过程的自动化.关键词：气流除尘机 PLC 系统控制 AbstractPLC to today, has formed a series of large, medium and small size products. All sizes can be used for industrial control applications. In addition to logic processing functions, most modern PLC has a sophisticated data processing power, can be used for various areas of digital control. PLC function of cell proliferation in recent years, the PLC seepage connection logic PLC storage logical instead, greatly reduced the external wiring of control device, while maintenance is also easy. More important is to make possible the same device after changing the program to change the production process. This is for more variety in small volume easily mounted inside the machine, it is an ideal control of electromechanical integration equipment. Describes Mitsubishi FX series of programmable logic controller (PLC) in application of gas and dust removal machine, under the premise that the control requirements are met, the control system can be simple and economic. Air Duster is given in the design of the system of control, programming, control box and control panel layout of components and design of the wiring diagram. Through a series of debugging, and indicates that the system functions in the actual running, good performance, high reliability, while enabling the automation of the production process.Keywords: Airduster PLC Systemcontrol 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日 目 录第1章 概 述- 1 -1.1 除粉尘颗粒控制系统的背景和意义- 1 -1.2 除尘机的分类- 2 -1.3 系统的功能- 3 -1.4 本章总结- 3 -第2章 方案论证- 4 -2.1 除尘机的设计要求- 4 -2.2 三菱PLC网络的选择- 4 -2.3 除尘机选型需要考虑的因素- 5 -2.3.1 处理风量（Q）- 5 -2.3.2 使用温度及出口含尘浓度- 6 -2.3.3 压力损失及操作压力- 6 -2.4 负压反吹滤袋除尘机的选择- 6 -2.5 控制箱元器件的选择- 8 -2.5.1 交流接触器的选用- 8 -2.5.2 熔断器的选择原则- 9 -2.5.3 滤波器的选用- 9 -2.6 本章小结- 10 -第3章 除尘机的硬件设计- 11 -3.1 除尘机的设计内容及组成- 11 -3.3 气流除尘机自动控制系统的构成- 12 -3.4 主电路的设计- 12 -3.5 控制电路的设计- 13 -3.6 软启动器- 13 -3.7 变频器- 15 -3.7.1 变频器工作原理- 15 -3.7.2 变频器的分类- 16 -3.8 本章小结- 16 -第4章 气流除尘机PLC的软件设计- 17 -4.1 除尘机PLC系统总流程图- 17 -4.2 PLC的外部接线- 18 -4.3 除尘机PLC系统程序- 19 -4.4 除尘机的程序调试- 20 -4.5 本章小结- 21 -总 结- 22 -致 谢- 23 -参 考 文 献- 24 -附录1：系统原理图- 30 -附录2：系统程序清单- 33 - 24 -第1章 概 述1.1 除粉尘颗粒控制系统的背景和意义在工业自动化发展的当今社会，工厂对除粉尘颗粒机的需求越来越多，尤其是大型生产的流水在线。生产线灰尘较多，工作环境恶劣，造成环境污染严重。而随着气流除尘机的迅猛发展，大大减轻了这一难题。很多生产商把气流除尘机电气控制部分用PLC作为控制核心，配以触摸接触屏作为人机接互接口，实现了除尘生产线无人操作，生产过程远程监控和实时计数统计功能。目前，PLC控制的气流除尘机成功应用于大型生产环境，该设备运行稳定，除尘效果好，满足工厂需求，从而也改善了工人的操作环境。 气流除尘机是制革业中一种专用于皮革除粉尘的先进设备。皮革经过磨革工序后，要清除皮革表面的皮屑微粒，除尘原理如图1-1示，当皮革通过该机时，利用高速气流和吸尘装置即可清除附着在皮革两面的皮屑微粒，以满足下道喷浆工序的工艺要求。气流除尘机有三组气室，两组气室喷气口向下，一组气室喷气口向上。由鼓风机产生的低压清洁空气，以 15 立方米/分的排气量经三根直径为 51cm 的管道通过机内空气过滤器进入气室，再从喷气口长 1850mm宽为 0.1mm喷出形成高压气幕，将附在皮革表面的灰屑吹起，然后通过吸尘系统3 根直径为 150mm 的洗尘管经离心风机进入布袋滤尘器滤尘后排出清洁气流。 该生产线灰尘较多，工作环境恶劣，其电气控制部分选用 PLC 作为控制核心，配以触摸监控屏(PT)作为人机交互界面 HMI，实现了皮革除尘生产线无人操作、生产过程远程监控和实时计数统计功能作按钮盒设有启动、停止、自动/手动转换开关大批量生产时采用自动方式手动方式下用于设备检修调整时使用.另外本机设有声光报警装置，系统运行异常时，立即停机并发出报警信号。该系统适用于各种皮革加工，输送速度可调、生产效率高。另设有定时电动除尘机构，能够防止环境污染，如图1-1所示。图1-1 气流除尘机原理近年来,环境污染问题,日益突出，国家对环保方面,也抓的越来越严.对于环保要求不达标的部分企业,都给予了停工停产的处理。针对这种情况,在科研人员的不懈努力和试验下,新的成套除尘设备已经成功研发了出来,并已经成功投产,主要除尘设备产品包括：脉冲除尘机,袋式除尘机,滤筒除尘机,旋风除尘机,脉冲控制器等10多种系列,数十余种规格的设备。广泛适用于矿业,建材,公路,桥梁,煤炭,化工,冶金,耐火材料,粉体工程等行业的除粉尘。长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。1.2 除尘机的分类 1.除尘机按其作用原理分成以下五类 (1) 机械力除尘机包括重力除尘机、惯性除尘机、离心除尘机等。 (2) 洗涤式除尘机包括水浴式除尘机、泡沫式除尘机，文丘里管除尘机、 水膜式除尘机等。 (3) 过滤式除尘机包括布袋除尘机和颗粒层除尘机等 (4) 静电除尘机 (5) 磁力除尘机2.除尘机按照除尘方式分类 (1) 干式除尘机 (2) 半干式除尘机 (3)湿式除尘机1.3 系统的功能 (1)监控和数据处理:PT 可代替工控计算机作为人机界面(HMI)，交互性好，可对整个系统 的运行状态进行实时监控。 监控画面直观地反映了皮革除尘生产过程中的动作流程，系统通过应用程序对采集到的实时数 据进行处理。对不同的皮革类型，分别进行产量统计，方便今后的生产管理。 (2)参数设定和修改:将工艺人员提供的各种工艺参数数值存放在PT 内存中，操作人员可根 据生产工艺要求，设定传送带的输送速度、定时抖尘的时间等，可在线修改各种设定参数。 (3)系统报表及报警处理:操作人员可通过实时趋势图、历史趋势图和报表查询实时数据、 历史数据及设备运行状态，便于对故障进行分析或优化工艺参数的设定。用户按工艺要求实时 或定时打印生产报表及故障记录报表。当被控制对象中的工艺参数或设备发生异常时，系统将 通过画面和声音进行报警。1.4 本章总结本章主要讲述了除粉尘颗粒控制系统的概念、系统的功能、分类以及发展趋势，主要是随着城市的发展，该系统适用于各种皮革加工，输送速度可调、生产效率高。另设有定时电动除尘机构，能够防止环境污染。本文主要是以PLC作为控制核心，控制除粉尘颗粒机的除尘工作。第2章 方案论证2.1 除尘机的设计要求(1) 设备投入使用时，必须先起动罗茨泵产生高压气流，然后起动送料、洗尘抖(2) 能自由选择两种送料速度或无级变速。(3) 能根据需要起动抖尘电机或自动定时抖尘，抖尘电机每次起动工作1min后即 自动停止。(4)有必要的电气保护。2.2 三菱PLC网络的选择 在工业控制中，对于控制任务的复杂控制系统，不可能单靠增大PLC的输入、输出点数或改进机型来实现复杂的控制功能，于是便想到将多台PLC相互连接形成网络。要想使多台PLC能联网工作，其硬件和软件都要符合一定的要求。硬件上，一般要增加通信模块、通讯接口、终端适配器、网卡、集线器、调制解调器、缆线等设备或器件；软件上，要按特定的协议，开发具有一定功能的通讯程序和网络系统程序，对PLC的软件、硬件资源进行统一管理和调度。PLC机型选择的基本原则是，在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比的最优化机型。在工艺过程比较固定、环境条件较好（维修量较小）的场合，建议选用整体式结构的PLC；其它情况则最好选用模块式结构的PLC。三菱公司PLC网络继承了传统使用的MELSEC网络，并使其在性能、功能、使用简便等方面更胜一筹。1、信息层/Ethernet（以太网） 信息层为网络系统中最高层，主要是在PLC、设备控制器以及生产管理用PC之间传输生产管理信息、质量管理信息及设备的运转情况等数据，信息层使用最普遍的Ethernet。它不仅能够连接windows系统的PC、UNIX系统的工作站等，而且还能连接各种FA设备。Q系列PLC系列的Ethernet模块具有了日益普及的因特网电子邮件收发功能，使用户无论在世界的任何地方都可以方便地收发生产信息邮件，构筑远程监视管理系统。同时，利用因特网的FTP服务器功能及MELSEC专用协议可以很容易的实现程序的上传/下载和信息的传输。2、控制层/MELSECNET/10（H） 是整个网络系统的中间层，在是PLC、CNC等控制设备之间方便且高速地进行处理数据互传的控制网络。作为MELSEC控制网络的MELSECNET/10，以它良好的实时性、简单的网络设定、无程序的网络数据共享概念，以及冗余回路等特点获得了很高的市场评价，被采用的设备台数在日本达到最高，在世界上也是屈指可数的。而MELSECNET/H不仅继承了MELSECNET/10优秀的特点，还使网络的实时性更好，数据容量更大，进一步适应市场的需要。但目前MELSECNET/H只有Q系列 PLC才可使用。3、设备层/现场总线CC-Link 设备层是把PLC等控制设备和传感器以及驱动设备连接起来的现场网络，为整个网络系统最低层的网络。采用CC-Link现场总线连接，布线数量大大减少，提高了系统可维护性。而且，不只ON/OFF等开关量的数据，还可连接ID系统、条形码阅读器、变频器、人机界面等智能化设备，从完成各种数据的通信，到终端生产信息的管理均可实现，加上对机器动作状态的集中管理，使维修保养的工作效率也大有提高。在Q系列PLC中使用，CC-Link的功能更好，而且使用更简便。图2-1 三菱系列 PLC2.3 除尘机选型需要考虑的因素2.3.1 处理风量（Q）处理风量是指除尘设备在单位时间内所能净化气体的体积量。单位为每小时立方米（m3/h）或每小时标立方米(Nm3/h）。是袋式除尘机设计中最重要的因素之一。根据风量设计或选择袋式除尘机时，一般不能使除尘机在超过规定风量的情况下运行，否则，滤袋容易堵塞，寿命缩短，压力损失大幅度上升，除尘效率也要降低；但也不能将风量选的过大，否则增加设备投资和占地面积。合理的选择处理风量常常是根据工艺情况和经验来决定的。2.3.2 使用温度及出口含尘浓度对于袋式除尘机来说，其使用温度取决于两个因素，第一是滤料的最高承受温度，第二是气体温度必须在露点温度以上。目前，由于玻纤滤料的大量选用，其最高使用温度可达280，对高于这一温度的气体必须采取降温措施，对低于露点温度的气体必须采取提温措施。对袋式除尘机来说，使用温度与除尘效率关系并不明显，这一点不同于电除尘，对电除尘机来说，温度的变化会影响到粉尘的比电阻等影响除尘效率。出口含尘浓度指除尘机的排放浓度，表示方法同入口含尘浓度，出口含尘浓度的大小应以当地环保要求或用户的要求为准，袋式除尘机的排放浓度一般都能达到50mg/Nm3以下。2.3.3 压力损失及操作压力袋式除尘的压力损失是指气体从除尘机进口到出口的压力降，或称阻力。袋除尘的压力损失取决于下列三个因素：(1)设备结构的压力损失;(2)滤料的压力损失;(3)滤料上堆积的粉尘层压力损失。 袋式除尘机的操作压力是根据除尘机前后的装置和风机的静压值及其安装位置而定的，也是袋式除尘机的设计耐压值。2.4 负压反吹滤袋除尘机的选择负压反吹滤袋除尘机的净化机理:是利用锅炉引风机组成除尘机系统负压,烟气负向流动。滤袋除尘机具有惯性碰撞、筛滤(接触阻留)、截捕、聚集和静电等滤尘作用,且能对粗(10m粒径)、细(<5m粒径的对人体危害最大)颗粒的烟尘及悬浮微尘都能有效地捕集,这是它的突出优点。滤袋清灰,除尘机运行一段时间后,滤袋表面粘附和聚集起一定厚度的烟尘,通过控制反吹阀,清除布袋表面烟尘。滤袋除尘机设在引风机负压区,使除尘系统处于负压状态下工作,这有利于延长引风机的使用寿命和避免被烟尘磨损。为了保证滤袋正常工作,还设置旁路烟道及阀门专供锅炉检修烘炉及点火时使用含油烟较多的燃料对滤袋的影响而临时开通使用。负压反吹滤袋除尘机结构简单,占地面积小(30以内),可根据生产需要进行现场灵活设计布局。（1）布袋除尘机除尘机的工作原理如下：含尘气体由下部敞开式法兰进入过滤室，较粗颗粒直接落入灰仓，含尘气体经滤袋过滤，粉尘阻留于袋表，净气经袋口到净气室，由风机排入大气。当滤袋表面的粉尘不断增加，程控仪开始工作，逐个开启脉冲阀，使压缩空气通过喷口对滤袋进行喷吹清灰，使滤袋突然膨胀，在反向气流的作用下，赋予袋表的粉尘迅速脱离滤袋落入灰仓，粉尘由卸灰阀排出。 （2）风除尘机旋风除尘机加设旁路后其工作原理是含尘气体从进口处切向进入，气流在获得旋转运动的同时，气流上、下分开形成双旋蜗运动，粉尘在双旋蜗分界处产生强烈的分离作用，较粗的粉尘颗粒随下旋蜗气流分离至外壁，其中部分粉尘由旁路分离室中部洞口引出，余下的粉尘由向下气流带人灰斗。上旋蜗气流对细颗粒粉尘有聚集作用，从而提高除尘效率。这部分较细的粉尘颗粒，由上旋蜗气流带向上部，在顶盖下形成强烈旋转的上粉尘环，并与上旋蜗气流一起进入旁路分离室上部洞口，经回风口引入锥体内与内部气流汇合，净化后的气体由排气管排出，分离出的粉尘进入料斗。 （3）静电除尘机含尘气体从设备顶部进风口进入设备后，以高速经过旋风分离器，使含尘气体沿轴线调整螺旋向下旋转，利用离心力，除掉较粗颗粒的粉尘，有效地控制了进入电场的初始含尘浓度。然后，气体经下灰斗进入电场工作，由于下灰斗截面积大于内管截积数倍，根据旋转矩不变原理，径向风速和轴向风速急剧降低产生零速接口而使内管中的重颗粒粉尘沉降于下灰斗内，降低了进入电场的粉尘浓度，低浓度含尘气体经电收尘而凝聚在阴阳极板上，经清灰振打而将收集的粉尘由锁风排灰装置输送走。为了防止内管旋风和电场极板振打后在下灰斗内形成的二次扬尘，特在下灰斗中设置了隔离锥。使用范围水泥、化肥、等行业各种磨机，破碎点下料口，包装机及烘干机和各种相类似的分散源处理。 (4) 除尘装置罩式除尘装置是将局部产生尘源点控制在密闭罩内，通过高压电场抑制或捕集粉尘。典型的罩式除尘装置用于原料的破碎、运输和筛分的工艺设备上，如皮带运输机，振动筛、仓顶，及有料位落差的扬尘点上等。2.5 控制箱元器件的选择2.5.1 交流接触器的选用交流接触器的选择内容包括：额定电压；额定电流；线圈的额定电压；操作频率；辅助触头的工作电流。(1)额定电压：铭牌额定电压是指主触点上的额定电压，通常用的电压等级为：直流接触器：220V，440V，660V；交流接触器：220V，380V，500V,如某负载是380V的三相感应电动机，则应选用380V的交流接触器。(2)额定电流：铭牌额定电流是指主触点的额定电流通常用的电流等级为:直流接触器：25，40，60，100，150，250，400，600A；交流接触器：5，10，20，40，60，100，150，250，400，600A。上述电流是指接触器安装在敞开式控制屏上，触点工作不超过额定温升，负载为间断长期工作制时的电流值若超过8小时，必须空载开闭三次以上，以消除表面氧化膜如果上述条件改变，就要做相应修正起电流值，具体如下：当接触器安装在箱柜内，由于冷却条件差，电流要降低1020%使用。当接触器工作于长期工作制，而且通电持续率不超过40%；敞开安装，电流允许提高1025%；箱柜安装，允许提高510%。（3）线圈的额定电压：通常的电压等级为：直流线圈：24、48、220、440V,交流线圈：36、127、220、380V。选择时一般交流对交流，直流对直流，但交流负载频繁动作时可采用直流吸引线圈的接触器；直流接触器断开时产生的过电压高达1020倍，故不宜采用高电压等级，电压太低，接通线圈用的继电器或接触器的联锁触点不可靠。图2-2 接触器2.5.2 熔断器的选择原则（1）按照线路要求和安装条件选择熔断器的型号。容量小的电路选择半封闭式或无填料封闭式；短路电流大的选择有填料封闭式；半导体组件保护选择快速熔断器。（2）按照线路电压选择熔断器的额定电压。（3）根据负载特性选择熔断器的额定电流。（4）选择各级熔体需相互配合，后一级要比前一级小，总闸和各分支线路上电流不一样，选择熔丝也不一样。如线路发生短路，15 A 和 25A 熔件会同时熔断，保护特性就失去了选择性。因此只有总闸和分支保持 2-3 级差别，才不会出现这类现象。如一台变压器低压侧出口为 RT0 1000 / 800 、电机为 RT0 400 / 250 或RT0 400 / 350 ，上下级间额定电流之比分别为 3.2 和 2.3 故选择性好，即支路发生短路，支路保险熔断不影响总闸供电。（5）熔体不能选择太小。如选择过小，易出现一相保险丝熔断后，造成电机单相运转而烧坏，据统计 60%烧坏的电机均系保险配置不合适造成的。2.5.3 滤波器的选用试用滤波器仅仅是用一只滤波器替换另一只滤波器，同时检查传导及辐射发射，我们只选用滤波器具有最佳的费效比的一只。 滤波器有关指标的计算：通过将产品的发射频谱与相关的电磁兼容标准比较，可以估算用滤波器控制发射所需要的衰减量。对于抗扰性控制，可以通过比较外部电噪声（通常取自有关的电磁兼容抗扰度标准）与产品电子线路的敏感性以及干扰期间希望达到的性能等级来估算一个粗略值。2.6 本章小结本章主要讲述了通过了除尘机的设计要求、PLC的网络技术、除尘机选型需要考虑的因素负压反吹滤袋除尘机概况及净化机理和控制箱元器件的选择。通过这些最佳的选择才能更好的实现除粉尘颗粒控制系统的设计。第3章 除尘机的硬件设计3.1 除尘机的设计内容及组成气流除尘机是制革业中一种专用于皮革除尘的先进设备。皮革经过磨革工序后，要清除附着在皮革表面的皮屑微粒，除尘原理如图1示，当皮革通过该机时，利用高速气流和吸尘装置即可清除附着在皮革两面的皮屑微粒以满足下道喷浆工序的工艺要求。这种先进的除尘工艺，取代了老式毛刷辊除尘的弊病，即 由于静电附着效应，除尘除不干净，使下道工序涂层质量难于保证。本机适用于牛、猪、羊等毛皮加工，输送速度为30m/min,46m/min两种，每小时能通过500张皮革，生产效率很高。本机还配有布袋滤尘器，体积小，除尘效率高，并有电动抖灰尘机构，能确保操作工人身体健康和防止环境污染。图3-1 气流除尘机原理气流除尘机设有三组气室2如图3-1所示，两组气室喷气口向下，一组向上。由鼓风机产生的低压清洁空气，以15m3/min的排气量，经三根直径为15cm的管道3，通过机内空气过滤器，进入气室，再从狭窄的喷气口（长1850mm,宽0.1mm）喷出，形成高压气幕，将附着在皮革表面的灰屑吹扬起来，然后通过吸尘系统经离心风机，进入布袋滤尘器，滤尘后排出清洁气流。除尘机是用于过滤粉尘的主要设备。它是一种尘气分离装置，其作用是捕捉灰尘净化空气。除尘机由上箱体，中箱体，下箱体，上箱体由脉冲电磁阀，气箱，喷吹管，文氏管组成。3.3 气流除尘机自动控制系统的构成图 3-2 为气流除尘机自动控制系统框图由于罗茨泵拖动电动机容量较大，故采用软启动器。该启动器具有三种整定形式:将电压整定到相当于电网电压的百分之几;秒范围的启动斜坡时间;秒范 围的制动斜坡时间。3.4 主电路的设计该系统包括罗茨泵电机，传送带电机，离心风电机，抖尘电机，送料机构变频器等。高压气流由LG15/02-08-1罗茨泵产生，其拖动电机为50 KW，1450rmin三相异步单独起停控制。主电路设计图图3-3 主控图3.5 控制电路的设计 3.6 软启动器 软起动器是一种集软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为 Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。运用不同的方法，控制三相反并联闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。图 3-5 软启动器的工作原理软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路，主电路图见图3-3。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。软启动器的软起动方式：运用串接于电源与被控电机之间的软起动器，控制其内部晶闸管的导通角，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至起动结束，赋予电机全电压，即为软起动，在软起动过程中，电机起动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加。软起动一般有下面几种起动方式。(1)斜坡升压软起动。这种起动方式最简单，不具备电流闭环控制，仅调整晶闸管导通角，使之与时间成一定函数关系增加。其缺点是，由于不限流，在电机起动过程中，有时要产生较大的冲击电流使晶闸管损坏，对电网影响较大，实际很少应用。(2)斜坡恒流软起动。这种起动方式是在电动机起动的初始阶段起动电流逐渐增加，当电流达到预先所设定的值后保持恒定(t1 至 t2 阶段)，直至起动完毕。起动过程中，电流上升变化的速率是可以根据电动机负载调整设定。电流上升速率大，则起动转矩大，起动时间短。该起动方式是应用最多的起动方式，尤其适用于风机、泵类负载的起动。(3)阶跃起动。开机，即以最短时间，使起动电流迅速达到设定值，即为阶跃起动。通过调节起动电流设定值，可以达到快速起动效果。(4)脉冲冲击起动。在起动开始阶段，让晶闸管在级短时间内， 以较大电流导通一段时间后 回落，再按原设定值线性上升，连入恒流起动。 该起动方法，在一般负载中较少应用，适用于重载并需克服较大静摩擦的起动场合。3.7 变频器 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。近 年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流传动与控制技术成为 目前发展最为迅速的技术之一，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速 和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流变频调速技术是当今节 电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其 优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点 而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。深入了解交流传动与控制技术的走向，具有十分 积极的意义。3.7.1 变频器工作原理 我们知道，交流电动机的异步转速表达式位: n = 60 f(1 - s)/p (1) 其中n-异步电动机的转速; f-异步电动机的频率; s-电动机转差率; p-电动机极对数。 由公式(1)可知，电动机的输出转速与输入的电源频率、转差率、电机的极对数有关系， 因而交流电动机的直接调速方式主要有变极调速(调整P)、转子串电阻调速或串级调速或内反 馈电机(调整s)和变频调速(调整f)等。 而我们现在运用最广泛的就是变频调速，由转速n 与频率f 成正比，只要改变频率f 即可 改变电动机的转速，当频率f 在050Hz 的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频 器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。3.7.2 变频器的分类一、按变频的原理，变频器分为交-交变频器和交-直-交变频器 （1）、交一交变频器 它是将频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电源.其主要优点是没有中间 环节，变换效率高。但其连续可调的频率范围较窄，一般在额定频率的 1/2 以下，故主要用于容量较大的低速拖动系统中。（2）、交一直一交变频器 先将频率固定的交流电整流后变成直流，再经过逆变电路，把直流电逆变成频率连续可调 的三相交流电。由于把直流电逆变成交流电较易控制，因此在频率的调节范围，以及变频后电 动机特性的改善等方面，都具有明显的优势，目前使用最多的变频器均属于交一直-交变频器。二、根据直流环节的储能方式来分，交一直一交变频器又可分成电压型和电流型两种。 (1)电压型:整流后若是靠电容来滤波称为电压型，现在使用的变频器大部分为电压型。电压 源型逆变器的中间直流环节由于采用电容储能，因此直流环节电压值不受负载影响，其主要运 行特点如下:逆变器采用PWM 技术，既变压又变频;由于直流电压源的箝位作用，交流侧电压 波形为矩形波，与负载阻抗角无关，而交流侧电流波形和相位因负载阻抗角的不同而异，其波 形接近正弦波。系统响应速度快; 可多台逆变器共用一套直流电源并联运行; 同一相的上下 桥臂有直通短路的可能，这时电流的变化率和峰值都很大，需要在极短的时间内进行保护，所 以保护困难; 由于整流部分采用不控整流，因此不能实现能量回馈制动。如果电动机需要向 U V W R S T L1 L2 L3 电压型滤波电路原理图 开封大学毕业论文 11 交流电源反馈能量，因直流测电压方向不能改变，所以只能靠改变直流电流的方向来实现，这 就需要给交-直变换的整流桥再反并联一套逆变桥。 (2)电流型: 整流后若是靠电感来滤波称为电流型，它的中间直流环节采用大电感作储能元件， 无功功率将由大电感来缓冲。电流源型变换器大多用于大功率的风机水泵调速控制系统，采用 可控整流调压、逆变器变频方式运行。3.8 本章小结本章主要讲述了除尘机的设计内容和自动控制，除尘机的组成，罗茨泵的物理原理及工作原理，其中有变频器的介绍，变频器的使用方法。运用这些电路来实现PLC控制的除尘系统设计。第4章 气流除尘机PLC的软件设计4.1 除尘机PLC系统总流程图 图4-1 程序流程图4.2 PLC的外部接线表4-1 PLC控制I/0分配输入信号名称代号输入点编号电源按钮SB1X1启动按钮SB2X2手动斗尘按钮SB3X3自动抖尘按钮SB6X010急停按钮SB4X4一二级速度按钮开关SB5X5X6X7输出信号名称代号输出点编号电动机接触器KM1Y1星型启动接触器KM2Y3三角型启动接触器KM3Y2一级速度启动接触器KM4Y4二级速度启动接触器KM5Y5斗尘接触器KM6Y6吸尘接触器KM7Y7 图2-1 PLC外部接线图4.3 除尘机PLC系统程序当按下启动按钮X002后，线圈Y001得电与此同时线圈Y003也得电，时间继电器T1开始计时。电机采用星型连接方法。当时间继电器T1计时6秒后其常开触点闭合常闭触点断开，线圈Y002得电自锁，电机采用三角型连接方法同时时间继电器T0开始计时6秒后其常开触点闭合，常闭触点断开。此设计采用了星-三角降压启动。按下一级速度按钮X005线圈Y004得电自锁，此时开始一级速度送料。按下二级速度按钮X006线圈Y005得电自锁，开始二级速度送料。按下自动抖尘按钮X010时间继电器T3开始计时20秒后常开触点闭合，线圈Y006得电启动抖尘电机开始抖尘，1分钟后抖尘电机自动停止此时，时间继电器T2复位，继电器T3重新开始计时实现自动自动抖尘，直到断开输入信号。根据需要要启动手动抖尘时，只需按下手动抖尘按钮X003即实现手动抖尘且在运行1分钟后自动停止。在开始送料的时候吸尘电机就一直在工作。图4-2 吸尘机工作4.4 除尘机的程序调试将系统梯形图导入GX Developer仿真软件进行仿真。选择CPU型号后装载程序。检查程序无误后将仿真软件切换到运行状态。按下启动按钮X002对应的输出信号Y001启动，根据时间继电器所设置的时间来实现星型-三角型的转换，实现星型-三角型的降压启动。 图4-3 星-三角启动调试图根据需要要手动抖尘时只需按下手动按钮X003即可实现且1分钟后也可自动停止。在送料抖尘的同时吸尘电机也在一直工作。图4-4 手动抖尘4.5 本章小结本章主要介绍了P