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關鍵詞：航空發動機；低渦軸；清洗

中圖分類號：V267 文獻標識碼：A

現代的航空發動機是一個典型的復雜工程技術系統，包含了眾多的相關子系統，其工作過程是極其復雜的氣動熱力傳動的過程。在眾多的部件中，發動機低渦軸是航空發動機傳動系統中的關鍵部件之一。發動機低渦軸在工作時，其表面會吸附很多雜質，影響其工作性能。在發動機修理過程中，需要對低渦軸進行超聲清洗，除去其表面附著的雜質。如果這些雜質不能被徹底的清除，那么航空發動機的安全性能得不到保證。所以，對航空發動機低渦軸進行超聲清洗是發動機大修過程中至關重要的一個環節。

低渦軸超聲清洗機就是專門由于清洗低渦軸的設備，本文詳細介紹了發動機低渦軸超聲清洗機控制系統的設計過程及功能。

1 低渦軸超聲清洗機總體設計

基于低渦軸超聲清洗的工藝要求及超聲清洗機機械設計對電氣控制系統的要求，低渦軸超聲清洗機電氣控制系統應具備以下功能：

（1）電氣系統應具有漏電保護功能。

（2）清洗機具有對清洗槽及儲液槽中清洗液測溫、加熱及自動控溫的功能。

（3）清洗機具有清洗槽中清洗液低位控制功能。

（4）清洗機能夠自動設定及控制超聲清洗時間。

2 清洗液測溫及控溫系統設計

2.1 清洗機測溫功能設計

工藝要求在進行低渦軸超聲清洗時，超聲清洗試機清洗槽內的清洗液要一直保持在特定的溫度區間內，因此設備要對清洗槽內的清洗液進行溫度測量。而且由于儲液槽內的清洗液根據需要會向清洗槽內補液，為防止在工作中達不到溫度要求的清洗液被補進清洗槽中，影響清洗效果，所以對儲液槽內的清洗液進行溫度測量也是十分必要的。

鉑電阻作為一種精密的溫度檢測元件被廣泛應用于智能儀表和自動控制系統。鉑電阻溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函數關系而制成的溫度傳感器，由于其測量準確度高、測量范圍大、穩定性和復現性好等特點，被廣泛用于中溫（-200℃～650℃）范圍的溫度測量中。本試驗器采用鉑電阻測溫方式來測量清洗槽及儲液槽內清洗液的溫度。

2.2 清洗機控溫功能設計

由于低渦軸清洗時需要清洗液溫度保持在一定范圍內，而在工作過程中，清洗液的溫度必然會降低，所以設備需要一套能夠自動加熱控溫的系統。本設備采用溫控表來實現溫度的顯示及自動控制。

現就清洗槽為例，對清洗液的加溫，控溫過程進行說明。工作前，將溫度表的溫度上下限設定好。工作時，由于清洗液的溫度低于溫控表的溫度下限，所以溫度下限報警觸點閉合，加熱管開始工作，清洗槽開始加溫；當清洗液的溫度超過溫控表設定的溫度下限，溫度下限報警觸點斷開，加熱管繼續工作，清洗液的溫度繼續升高；當清洗液的溫度超過溫控表設定的溫度上限，溫度上限報警觸點斷開，加熱管停止工作，隨著超聲清洗工作的進行，清洗液的溫度將會降低；當清洗液的溫度低于溫控表設定的溫度下限，溫度下限報警觸點再次閉合，加熱管開始工作，清洗液溫度升高，直到清洗液的溫度超過溫控表設定的溫度上限，加熱管停止工作。以此往復，清洗槽內的清洗液的溫度將一直保持在設定的工作溫度范圍內。

3 超聲控制系統設計

由于低渦軸為空心軸，為了能夠使清洗的效果更好，所以超聲系統振源分為兩部分：超聲振板――主要功能是使清洗槽內清洗液超聲振動，清洗軸的外表面；超聲振動棒――主要功能是使低渦軸內部的清洗液超聲振動，清洗軸的內表面。

低渦軸的清洗工藝還要求超聲清洗的時間，所以在本設備超聲控制系統中采用定時器來設定超聲振板及振動棒的工作時間，并且在到達工作時間后，設備自動停止超聲振板及振動棒工作，達到精確控制的目的。

4 其它系統設計

4.1 漏電保護系統設計

用于清洗低渦軸的清洗液是導電的液體，加熱管、超聲振板及振動棒出現漏電現象，那么直接威脅著操作者的生命安全，所以設備在設計中增加漏電保護的功能。設備帶有漏電保護功能的空氣斷路器，加熱管、超聲振板及振動棒出現漏電現象，漏電保護器將動作，切斷該用電器主回路電源，使設備處于安全狀態中，保護操作者的人身安全。

4.2 清洗液液位保護系統設計

清洗機工作時，可能出現兩種清洗槽“干燒”現象。第一，工作前忘記向清洗槽中添加清洗液時就開始加熱，由于清洗槽內沒有清洗液造成“干燒”現象；第二，超聲清洗工作時間過長，清洗液揮發嚴重，操作者沒有及時發現造成“干燒”現象。這兩種情況都會對設備造成嚴重的損壞，甚至發生火災等安全事故。為避免這種情況的發生，在清洗槽中增加了液位傳感器。當清洗槽中的清洗液超過液位傳感器設定的下限值時，液位傳感器的常開觸點閉合，將這個觸點串聯在控制回路中，只有這個觸電閉合的情況下才可以進行加熱的工作。

結語

低渦軸是航空發動機的重要部件，其在發動機修理過程中超聲清洗的結果，直接影響著發動機的性能及安全。所以低渦軸超聲清洗機是修理航空發動機必不可缺的試驗設備。通過對低渦軸的技術資料及工藝文件要求的消化理解，確定設計電氣控制系統所需的技術參數，完成試驗器的電氣控制系統設計。設備具有自動控溫、超聲計時控制、清洗液液位低位控制、漏電保護等功能。超聲清洗機的電氣性能完全可以滿足低渦軸的超聲清洗工藝要求，而且系統還具有性能穩定、操作簡單、維護方便、安全性高等特點。

參考文獻

[1]楊帆.某型航空發動機滑油系統試驗臺計算機控制系統設計與實現[D].西安：西北工業大學碩士學位論文，2009.

[2]李博.航空發動機燃滑油散熱器熱動力性能研究[D].沈陽：東北大學碩士學位論文，2008.

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隨著科學技術的快速發展，電力行業也有了翻天覆地的變化，作為電力行業的重要技術，電力傳動技術也日益成熟和發展了起來，近幾年，電力傳動系統已經用嶄新的面貌呈現在大眾眼前，也取得了很好的效果，如今在各式各樣的工業場所中都可以看見電力傳動系統的身影，本文就從電力傳動系統的控制這一問題入手，重點分析一下在電力傳動系統中應用控制的意義和具體的應用措施，同時介紹一下控制系統的特點和相關原理。

關鍵詞：電力傳動系統, 控制 , 應用措施 , 應用意義

中圖分類號：F407.61 文獻標識碼：A 文章編號：

引言：

隨著控制手段的日益更新和控制技術的不斷發展，智能控制技術已經逐漸在控制行業中占據主導地位，相應的大量的智能控制軟件也逐漸取代了常規的控制軟件，像在生活中經常提到的神經網絡，模糊控制等都屬于智能控制的范疇。由于智能控制的控制效果很好，很適合應用在電力傳動系統中，因此有必要研究適合電力系統的更簡便，性能更優異的智能控制系統。同時，要想將智能控制這一理念成功的應用在電力傳動系統中就必須充分了解智能控制的原理和應用特點，雖然現在已經有了一些應用實例，但是這并不普及，還有許多缺陷。因此，在電力系統中應用智能控制系統仍然是一個很大的挑戰。

電氣控制對象的特點和要求

電氣控制量與熱工控制量相比在控制要求及運行過程中有著很多不同點，電氣的主要特點表現為:

1. 電氣控制系統相對熱機設備而言控制信息采集量小、對象少，操作頻率低，但強調快速性、準確性;

2. 電氣設備保護自動裝置要求可靠性高，動作速度快;同時對抗干擾要求較高。

3. 熱力系統控制處理信息量大，系統復雜，以過程控制為主;電氣控制系統(ECS)主要以數據采集系統和順序控制為主，聯鎖保護較多。

因此，機組的電氣系統納入DCS 控制，要求控制系統具有很高的可靠性。除了能實現正常起停和運行操作外，尤其要求能夠實現實時顯示異常運行和事故狀態下的各種數據和狀態，并提供相應的操作指導和應急處理措施，保證電氣系統自動控制在最安全合理的工況下工作。

電氣自動化控制系統的設計

1. 集中監控方式

這種監控方式優點是運行維護方便，控制站的防護要求不高，系統設計容易。但由于集中式的主要特點是將系統的各個功能集中到一個處理器進行處理，處理器的任務相當繁重，處理速度受到影響。由于電氣設備全部進入監控，伴隨著監控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降、電纜數量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經常不到位，造成設備無法操作。這種接線的二次接線復雜，查線不方便，大大增加了維護量，還存在由于查線或傳動過程中由于接線復雜而造成誤操作的可能性。

2. 遠程監控方式

遠程監控方式具有節約大量電纜、節省安裝費用、，節約材料、可靠性高、組態靈活等優點。由于各種現場總線(如Lonworks 總線，CAN總線等)的通訊速度不是很高，而電廠電氣部分通訊量相對又比較大，所有這種方式適合于小系統監控，而不適應于全廠的電氣自動化系統的構建。

3. 現場總線監控方式

目前，對于以太網(Ethernet)、現場總線等計算機網絡技術已經普遍應用于變電站綜合自動化系統中，且已經積累了豐富的運行經驗，智能化電氣設備也有了較快的發展，這些都為網絡控制系統應用于發電廠電氣系統奠定了良好的基礎。現場總線監控方式使系統設計更加有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據間隔的情況進行設計。采用這種監控方式除了具有遠程監控方式的全部優點外，還可以減少大量的隔離設備、端子柜、I/0 卡件、模擬量變送器等，而且智能設備就地安裝，與監控系統通過通信線連接，可以節省大量控制電纜，節約很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對獨立，裝置之間僅通過網絡連接，網絡組態靈活，使整個系統的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應的元件，不會導致系統癱瘓。因此現場總線監控方式是今后發電廠計算機監控系統的發展方向。

電力系統中的智能控制

在電力傳動系統中應用智能控制理論已經引起了許多學者的研究興趣，專家表示通過智能系統的合理應用很可能將電力系統的控制水平提升一個臺階。目前所使用的交直流傳動系統的控制手段比較成熟，如矢量控制，閉環控制等都有很好的效果。雖然利用PID控制法可以很容易的完成數學建模進行傳統的控制，但是可以發現實際的電力傳動系統并不是穩定不變的，電機本身的一些參數要隨著其工作狀態的改變而不斷變化，這就為傳統的建模控制帶來了很大的困難。智能控制便可以很好的解決這一問題，首先智能控制是采取非線性，變結構的模式來進行工作的，它可以很好的克服電力傳動系統的變參數問題，從而在很大程度上提高電力傳動系統的魯棒性。另外值得注意的是將智能控制應用到電力傳動系統中時要結合傳統的控制理念共同作用，如果完全排斥傳統控制方法，生搬硬套的直接應用智能控制不但不能發揮其優勢反而會引發一系列問題，因此在引入這一控制手段時要注意繼承一些傳統的控制理念，做到揚長避短。就拿交流電機為例來說，前面已經說到交流電機以往采取矢量控制和閉環控制，因此在將智能控制引入之一系統中時，應該保留一些矢量控制法和PID控制法，可以將智能能控制作為外環控制，將一些傳統的控制手段用做內環做輔助控制，這樣新舊相結合的方法可以將智能控制的優勢充分的發揮出來，提高系統的工作效率。這主要是因為內環的控制可以幫助外環完成采樣工作，提高外環采樣頻率同時通過內環的控制可以減少外環的控制誤差。

探討電氣自動化控制系統的發展趨勢

OPC(OIJEforProcess Control)技術的出現，IEC61131 的頒布，以及Microsoft 的Windows平臺的廣泛應用，使得未來的電氣技術的結合，計算機日益發揮著不可替代的作用。IEC61131 已成為了一個國際化的標準，正被各大控制系統廠商廣泛采納。Pc 客戶機/服務器體系結構、以太網和Internet 技術引發了電氣自動化的一次又一次革命。正是市場的需求驅動著自動化和IT 平臺的融和，電子商務的普及將加速著這一過程。Internet／Intranet 技術和多媒體技術在自動化領域有著廣泛的應用前景。企業的管理層利用標準的瀏覽器可以存取企業的財務、人事等管理數據，也可以對當前生產過程的動態畫面進行監控，在第一時間了解最全面和準確的生產信息。虛擬現實技術和視頻處理技術的應用，將對未來的自動化產品，如人機界面和設備維護系統的設計產生直接的影響。相對應的軟件結構、通訊能力及易于使用和統一的組態環境變得重要了。軟件的重要性在不斷提高。這種趨勢正從單一的設備轉向集成的系統。

參考文獻：

[1]戴汝為,楊一平.一類智能控制和決策支持系統的體系結構[A].1995年中國智能自動化學術會議暨智能自動化專業委員會成立大會論文集（上冊）[C] ,1995 年.

[2]費敏銳,陳伯時,郎文鵬.綜合智能控制方法概述[A].1995 年中國智能自動化學術會議暨智能自動化專業委員會成立大會論文集（上冊）[C] ,1 995 年.

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關鍵詞：組合機床 液壓傳動 工況分析 液壓泵站

引言

組合機床是一種工序集中的高效率專用機床，它具有加工范圍較廣、自動化程度較高，經濟性好等優點，故在機械制造業的成批和大量生產中得到普遍應用。S195柴油機在生產中應用廣泛，鏜孔是其機體加工中最重要的工序，故提供高精度的組合機床對提高S195柴油機生產效率有重要作用。液壓傳動裝置是本組合機床的動力源，液壓傳動技術是在在工業生產中應用相當廣泛的一種傳動技術，液壓技術發展到今天已經成為一門重要的自動化技術，是衡量一個國家工業化水平的重要標志。

1液壓技術的發展及S195柴油機鏜孔組合機床液壓系統概述

1.1液壓技術在國內外的發展趨勢

近年來，國外、國內液壓技術由于廣泛應用了高新技術成果，如自動控制技術、計算機技術、微電子技術、磨擦磨損技術、可靠性技術及新工藝和新材料，使傳統技術有了新的發展，也使液壓系統和元件的質量、水平有一定的提高。主要的發展趨勢將集中在以下幾個方面：1.減少能耗，充分利用能量 2.主動維護和故障預測 3.機電一體化。液壓技術作為便捷和廉價的自動化技術，有著良好的前景。其產品不僅在機電、輕紡、家電等傳統領域有著很大的市場，且在新興的產業如信息技術產業、生物制品業、微納精細加工等領域都有廣闊的發展空間。

1.2 S195柴油機組合機床液壓傳動系統

組合機床液壓傳動系統的結構這樣布置：其動力箱安裝在滑臺上，動力箱上的電動機帶動刀具實現運動。滑臺采用液壓驅動，完成刀具的進給運動，根據不同的加工需要可實現多種進給工作循環。

一個完整的液壓系統由五個部分組成，即動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。動力元件的作用是將原動機的機械能轉換成液體的壓力能，指液壓系統中的油泵，它向整個液壓系統提供動力。液壓泵的結構形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。執行元件（如液壓缸和液壓馬達）的作用是將液體的壓力能轉換為機械能，驅動負載作直線往復運動或回轉運動。 控制元件（即各種液壓閥）在液壓系統中控制和調節液體的壓力、流量和方向。根據控制功能的不同，液壓閥可分壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為溢流閥（安全閥）、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節流閥、調整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據控制方式不同，液壓閥可分為開關式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計等。液壓油是液壓系統中傳遞能量的工作介質。

2液壓系統的設計過程概述

2.1明確液壓系統設計要求

明確液壓系統設計要求，明確主機的工藝、結構、工作情況及技術特性，從而確定哪些機構需要采用液壓傳動，所需執行元件的形式和數量，對執行元件的工作范圍、尺寸、重量和安裝等到有何限制。明確各執行元件的動作順序或自動工作循環的周期。明確主機對液壓系統的性能要求及系統的工作環境。

2.2對所加工零件進行工藝分析

2.3液壓系統設計步驟

1.工況分析，確定液壓系統主要參數的基本依據，包括液壓執行元件的動力分析（負載循環圖）和運動分析（運動循環圖）。2.確定主要參數，編制液壓執行元件工況圖，其參數包括壓力、流量和功率。3.擬定液壓系統圖，主要包括兩項內容：一是通過分析對比選擇合適的液壓回路；二是把選出的液壓回路拼搭組合成完整的液壓系統。4.選擇和設計液壓元件，在滿足性能要求的前提下，應盡量選用現有的標準液壓元件。5.驗算液壓系統技術性能，作也評價和判斷。驗算內容一般包括：系統壓力損失，系統效率，系統發熱與溫升，液壓沖擊等。6.設計電氣控制系統7.確定液壓裝置的結構形式和元件配置方式，包括動力源，控制，調節裝置等，分為集中配置和分散配置兩種結構形式。8.繪制正式工作圖，編制技術文件。正式工件圖包括液壓系統原理圖，各種裝配圖（管路裝配圖、非通用泵站裝配圖、電氣控制系統圖）和各種非標準液壓元、輔件裝配圖和零件圖等。9.液壓系統的安裝調試。

3液壓泵站的簡介

液壓泵站是液壓系統的動力源，它向系統提供一定壓力、流量和清潔度的工作介質，是液壓系統的重要組成部分。液壓泵站適用于主機與液壓裝置可分義的各種液壓機械上。

泵組布置在油箱之上的上置式液壓泵站，當電機采用立式安裝，液壓泵置于油箱內時，稱炎立式液壓泵站；當電機采用臥式安裝，液壓泵置于油箱之上時，稱為臥式液壓泵站。上置式液壓泵站占地小，結構緊湊，液壓泵置于油箱內的立式安裝噪聲低。這種結構在中、小功率液壓泵站中被廣泛采用。

將泵組布置在底座或地基上的非上置式液壓泵站，如果泵組座落在與油箱一體的公用底座，上則稱為整體型液壓泵站；將泵組單獨安裝在地基上的則稱為分離型液壓泵站。整體型液壓泵站又可分為旁置之不理式液壓泵站和下置式液壓泵站。非上置式液壓泵由于液壓泵置于油箱液面以下，能有效地改善液壓泵的吸入性能。這種泵站裝置高度低，便于維修，但占地面積大。因此，適用于泵的吸入允許高度受限制，傳動功率大，而使用空間不受限制以及開機率低，使用時又要求很快投入運行的場合。

4 結論

本文介紹了S195柴油機鏜孔組合機床液壓傳動系統的的結構和設計過程，論文表明采用液壓傳動方式的組合機床具有諸多顯著優點。

參考文獻：

[1]朱梅、朱光力.主編.液壓與氣動技術.西安：電子科技大學出版社.2004

[2]張利平.主編.液壓氣動系統設計手冊.北京：機械工業出版社.1997

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作為制造大類的電氣自動化技術專業是中國著力打造世界制造業基地的緊缺專業之一。電氣自動化技術方面的高等技術應用性人才市場需求潛力巨大。電氣自動化技術專業的畢業生主要面向企業自動化生產線的供配電系統、電氣工程、電氣控制設備、自動控制系統和計算機測控系統安裝、調試及運行維護，機電設備公司的設備銷售、安裝及維護、樓宇智能化及交通智能化設備的安裝、調試及運行維護，電力系統的設備運行及維護等。

電氣自動化課程一般都開設《自動控制原理》等關于電氣自動化技術基礎方面的課程， 課程內容除了一些有關自動化系統的基礎理論外，其課程中所講述的電氣自動化技術、裝置與器件，大多數都與當前工業現場使用的技術、裝置與器件有脫節。顯然，這樣的教學，無論是內容、方法及水平、都已大大落后于技術的發展，脫離了職業崗位的需求。深化校企合作，創新人才培養模式，緊密結合產業發展，深化課程體系和課程內容改革，在辦學過程中，電氣自動化專業逐步構建起了“校企融合、能力遞進”的工學結合人才培養模式。以“工學結合”的模式校企共同培養本專業自動化生產設備應用方向的學生。既突出崗位技能，又注重人文素質培養。學生綜合素質高，專業技能強，從而受到用人單位的普遍歡迎。

根據本地區經濟與社會發展對高技能專門人才的實際需求，基于電氣自動化專業崗位典型工作任務，以能力培養為主線，將中（高）級維修電工、可編程控制系統設計師、機電一體化工等職業資格認證課程內容融入到專業課程體系。構建以電氣控制系統的運行維護及技術改造；自動化生產線的組裝與調試、維護和維修及電子線路的設計與維修等3大能力培養為主線的課程體系。有專業指導委員會對人才培養目標進行恰當的定位；根據培養目標，設計培養規格；根據培養目標與培養規格制定人才培養方案，人才培養方案擁有科學的理論、實踐教學有機整合的模塊化課程體系。 根據培養目標、培養規格與培養方案，以校內、校外實習實訓基地為載體，采用“任務驅動、實境育人”的人才培養模式，采用“項目引導”、“任務驅動”、“學訓交替”等多種工學結合適合職業教育目標的課程組織模式。通過畢業生的社會反饋，畢業生適應本地區社會經濟發展的需求。

電氣自動化技術課程的設置主要有兩種方法，一是在保持原來開設的電氣自動化基礎課程基礎上，將當前通用的電氣自動化技術插入到傳統技術課程中，如將 PLC技術或變頻調速技術穿插到電機控制、接觸器/繼電器控制等技術中，以解決電氣自動化技術課程不足的問題。二是單獨開設自動控制原理、傳感器、PLC、單片機技術、電力電子技術、變頻調速技術、供配電技術、工業網絡、組態技術等都課程，由于信息技術和計算機技術在電氣自動化領域中的應用日益廣泛，要求我們必須改革原有課程體系中陳舊的內容，并根據自動化技術的發展增加新的教學內容。

強調以素質教育為核心的“基礎+專業”結構本科人才培養模式，隨著教學改革新形勢的不斷變化而變化。學校制定和修訂人才培養計劃，要貫徹黨的教育方針，遵循高等教育教學基本規律，主動適應社會、經濟、文化和科技發展對人才培養的需要。固化學校已經取得的教育教學研究成果，借鑒、吸收外校教學改革的成功經驗，體現學校定位和人才培養目標，反映學校辦學特色。堅持知識、能力、素質協調發展和綜合提高，使學生得到全面發展。堅持整體優化，科學地處理好各教學環節之間的關系；堅持共性與個性的充分結合，因材施教，促進學生個性發展；突出人才培養特色，滿足行業發展需求，構建適應未來社會發展以及終身教育需求的知識結構、能力結構及綜合素質培養。

優化實踐教學環節，推進實踐教學改革，建立科學系統的實驗教學體系，增加綜合性、設計性、應用性、創新研究性實驗的比例，使綜合性、設計性實驗課程達到實驗課程總數的30%以上；五是第二課堂.著重于實施大學生素質拓展計劃，以提高學生綜合素質，全面發展.主要有各類大學生競賽、學術論文和研究成果、校院兩級各類科技學術節活動、文體競賽活動、社會實踐和社會工作；在校內的實訓基地營造職場氛圍，利用實訓室先進的設備，進行系統的設計、安裝和調試，重點培養學生對現代控制系統的設計、安裝、調試、維護維修能力。每學期末設置綜合性的實踐應用型項目，給學生分組布置任務，讓學生查找資料、設計、仿真、裝配、調試、檢測、合作完成，培養學生理論與實踐結合、靈活應用知識的能力和團隊合作精神。通過開放“創新實訓室”、定期舉辦“電氣技術設計競賽”，以及創新激勵制度的實施， 使各門課程在教學環節中，注重創新能力的培養已蔚然成風。從“技術改造和小發明”為起點，到內容復雜的課程設計、畢業設計，循序漸進地加強學生的創新能力的培養。

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關鍵詞:可編程控制器 電鍍 梯形圖

前言:在眾多生產領域中,工業電鍍生產線工位多、生產復雜,電鍍產品的質量除了要有好的電鍍工藝和鍍液添加劑外,如何保證電鍍產品嚴格按照電鍍工藝流程運行和保證產品的電鍍時間則是決定電鍍產品質量和品質的重要因素。電動行車是電鍍生產線上用于物料輸送的重要設備,對行車的控制則是保證電鍍產品質量的關鍵,在傳統的控制方式下,大都采用人工操縱的繼電器接觸控制的半自動控制方式,使用硬連接電器多,可靠性差,自動化程度不高,維護也困難,目前已有許多企業采用先進控制器對傳統接觸控制進行改造,以提高控制系統的可靠性和自控程度,本文提出在電鍍生產車間用PLC對專用行車進行自動化控制,不但可以提高系統的可靠性,使電鍍產品的質量和品質得到嚴格的保證,減少廢品率,而且還可以提高生產效率和減輕工人的勞動強度,有著非常好的經濟效益和社會效益。核心部分是用PLC實現自動控制程序的實現。

一、系統及工藝簡介

電鍍車間專用行車是電鍍車間為提高工效、促進生產自動化和減輕勞動強度,而提出制造的一臺專用半自動起吊設備。采用的是遠距離控制,起吊重量在500KG以下,起吊物品是待進行電鍍及表面處理的各種產品零件,根據工藝要求,專用行車的結構與動作流程如圖所示。

在電鍍生產線一側,工人將待加工零件裝入吊籃,并發出信號,專用行車便提升并按工藝要求在需要停留的槽位停止,并自動下降,停留一定時間(根據各槽停留時間預先按工藝要求設定)后自動提升,如此完成電鍍工藝規定的每一道工序,直至生產線的末端自動返回原位,卸下處理好的零件,重新裝料發出信號進入下一個加工循環。

為了節約場地,適應批量生產需要,提高設備利用率和發揮最大經濟效益,對于不同零件,其鍍層要求和工藝過程是不相同的。所以電鍍車間專用行車的電氣控制系統要針對不同的工藝流程(例如鍍金、鍍銀、鍍鋅)有程序預選和修改能力。

設備機械結構與普通小型行車結構類似,跨度較小,但要求準確停位,以便吊籃能準確進入電鍍槽內。工作是除具有自動控制的大車前\后移動與吊物上\下移動外,還有調整吊籃位置的小車左\右移動。生產線上鍍槽的數量,由用戶綜合各種電鍍工藝的需要提出要求,電鍍種類越多,則槽數也越多,為簡化設計過程,本設計暫定5個電鍍槽,停留時間有用戶根據工藝要求進行調整。

二、控制系統設計

1、主電路設計

專用行車的小車、大車及升降運動均采用三相交流異步電動機(JO2-12-4型0.8kW、1.99A、1410r/min、380V)分散拖動,并采用一級機械減速。(如圖所示)。

專用行車的左右、前后及上下運動分別由電動機M1、M2、M3拖動,并由接觸器KM1、KM 2、KM3、KM4及KM5、KM6分別控制電動機M1、M2、M3的正反轉。

電動機M2、M3為自動控制連續運轉,由熱繼電器FR1、FR2實現過載保護。電動機M1為點動短時工作,所以不設過載保護。

隔離開關QS作為電源控制,由熔斷器FU1實現短路保護。為保證準確停車,并考慮到前后與升降運動由同一型號的電動機拖動,并且不能同時工作。所以停車時,可采用同一個直流電源實現能耗制動。直流電源可采用低壓交流電源經單相橋式整流得到。能耗制動回路中設有單獨的短路保護,由熔斷器FU2、FU4實現短路保護。

考慮到升降運動吊有一定的重量,在行車平移中,需設置電磁鐵抱閘制動控制。三相電磁鐵YA與M3并聯,當M3得電時,YA工作,松開剎車允許升降運動。M3失電時,YA釋放,抱閘剎車,使吊籃穩定停留在空中,能安全地前后平移。

2、PLC型號選擇及地址分配

根據本設計的專用行車的控制要求,選用三菱公司的FX2N-64MR型PLC,其基本I/O點數為:輸入32點,輸出32點。

在電鍍專用行車PLC控制系統中,PLC的I/O點數隨電鍍槽的數目不同而不同。5個電鍍槽時,共需要PLC有26點的輸入,21點的輸出;每增加一個槽,會增加2點的輸入、1點的輸出,其中2點的輸入一個用于槽位控制行程開關,另一個用于槽位選擇開關;1點的輸出為槽位指示燈。如果電鍍槽的數量較多,可根據需要再配用FX2N系列的擴展單元。

3、PLC控制程序設計

根據系統的工作過程、控制要求和PLC的外部接線圖,設計的梯形圖如圖所示。說明如下:

①吊籃的左右移動,由Y001和Y002控制M1的正反轉實現。M1的正轉左移,反轉右移,采用點動控制。在吊籃進退與升降運動中,不允許左右移動,故串聯Y003、Y004、Y005、Y006常閉,以實現聯鎖。

②根據電鍍工藝要求,行車前進運動與升降運動為自動控制,其控制過程是:在原位狀態下,按下SB10,KM3吸合,行車前進,當運行至需要停留的槽位,例如至1槽,由運動擋鐵壓下固定于道軌一側的行程開關SQ1,SQ1常開觸點接通使M2停止運轉,同時接通前進制動回路,使M2制動,行車準確停在1槽位。在行車停止在1槽位時,要求接通KM6,使M3正轉,吊籃下降,至下限保護開關SQ11動作,使KM6失電,M3失電,三相電磁鐵YA釋放,抱閘剎車,根據工藝要求不同,吊籃在每個電鍍槽停留的時間不同,由用戶根據工藝要求進行設定。為簡化設計過程,本設計暫定吊籃在第1槽停留的時間為10秒,在第2槽停留的時間為20秒,在第3槽停留的時間為30秒,在第4槽停留的時間為40秒,在第5槽停留的時間為50秒。吊籃在槽位停留的時間結束后,應該馬上接通M3反轉,吊籃上升,至上限保護開關SQ10動作,使KM5失電,M3失電,三相電磁鐵YA釋放,抱閘剎車,根據工藝要求不同,吊籃在電鍍槽電鍍后要停留的時間不同,由用戶根據工藝要求進行設定。為簡化設計過程,本設計暫定吊籃在第1槽電鍍后停留的時間為10秒,在第2槽電鍍后停留的時間為20秒,在第3槽電鍍后停留的時間為30秒,在第4槽電鍍后停留的時間為40秒,在第5槽電鍍后停留的時間為50秒。吊籃在電鍍后停留的時間結束,又馬上接通KM3,行車再次前進,如此循環,直至按工藝要求完成零件的電鍍過程,行車到達終點,壓下SQ8前進限位開關,接通前進制動回路后,接通KM4,使行車自動回到原位。若工藝要求2槽無需要電鍍加工,則可扳動SA2,則行車會繼續前進,直接到3槽加工。

③在生產過程中由指示燈HL1~HL5和HL12顯示行車的停留位置,由HL6~HL11顯示行車的運行狀態,并由HL13顯示電源

4、主要參數計算

①FU1熔體額定電流

IRN ≥ 7IN/2.5 = 7*1.99/2.5A = 5.6A

故選用IRN=6A,其余熔體額定電流選用2A.

②能耗制動參數計算

制動電流 ID = 1.5IN = 3A

直流電壓 UD = IDR = 30V (R為定子兩相電阻,可查電工手冊得知)

整流變壓器二次側交流電流I2 = 3/0.9A = 3.33A

整流變壓器二次側交流電壓U2 =30/0.9V = 33.3V

整流變壓器容量S = I2 U2 =100VA

5. 選擇電器元件

序 代號 名稱 數量 規格型號 備注

1 M1～M3 電動機 3 JO2-12-4

2 FR1、FR2 熱繼電器 2 JR10-20/3 整定值2A

3 YA 三相制動電磁鐵 1 JC2～380V

4 FU1～FU3 熔斷器 3 RL1-15 FU1熔體額定電流6A,其余2A

5 VC 整流器 1 QL5A,100V

6 TC 變壓器 1 BK-100

7 QS 電源開關 1 HZ10-10/3

8 SB1～SB7 按鈕 7 LA19-11

9 KM1～KM8 接觸器 8 CJ10-10 10A/380 線圈額定電壓為220V

10 SQ1～SQ5 行程開關 5 LXK2-131

11 SQ6～SQ11 限位開關 6 JLXK1-411

12 SA1～SA5 轉換開關 5 HZ10-10/13

13 HL1～HL13 指示燈 13 KH508-TL DC 24V

14 PLC 可編程控制器 1 FX2-64MR

三、結束語

將由人工操縱的半自動化電動行車改造為自動化控制,可以大大提高生產效率。選用PLC作為電動行車自動運行的控制器,不僅可以方便地實現各種控制功能,而且可以適應行車所處的惡劣的工作環境,無需在硬件上采取過多的措施。簡化了電氣控制系統的硬件和接線,減少了控制器的體積,提高了控制系統的靈活性,提高系統的可靠性。應用表明,PLC在舊電動行車的自動化改造和新型電動行車的設計中,有廣泛的應用前景。

參考文獻:

[1]《技師論文撰寫與答辯》 廣東經濟出版社 廣東省職業技能鑒定指導中心編 2001.10(2008.1重印)

[2]《PLC的原理與編程實例分析》 程子華 編著 國防工業出版社

篇(6)

【摘要】景洪水電站通航建筑物采用水力驅動垂直升降式升船機。針對該升船機具體運行工況進行分析，提出在充泄水、承船廂、同步軸及制動器、鋼絲繩、電源以及控制網絡等系統可能發生的主要事故工況，并詳細分析了每一種事故工況可能導致的嚴重后果，最后給出可提供船機控制系統采用的應對策略。

1概述

景洪水電站水力式升船機布置在溢流壩段右側6#、7#壩段內，主要由上閘首段、塔樓段（船廂池段）、下閘首段等部分組成。

塔樓是升船機的主體建筑物，它的安全運行是升船機安全運行的關鍵。由于塔樓是薄壁高聳結構，受力條件復雜，另外這種大型水力式升船機在國內還是第一次使用，尚無先例可借鑒。因此，為掌握升船機塔樓的工作性態、及時發現問題，并檢驗設計理論，安全監測是十分必要的。

根據景洪水電站水力式升船機自身特點，主要監測項目有：變形監測；塔樓內部的應力應變及溫度監測；上閘首和塔樓底板揚壓力監測；塔樓結構強震監測等。

2安全監測設計

2.1監測設計重點

2.1.1變形監測

變形監測能直觀反映建筑物工作性態，集中體現建筑物結構形態的變化，為評價工程的安全、驗證設計提供實測資料，是安全監測系統的重要組成部分。

（1）大量的數值計算表明，受到地震、風和溫降荷載作用，景洪升船機塔樓頂部橫河向位移較大，故塔樓頂部橫河向位移監測為監測設計的重點。

（2）景洪升船機塔樓結構豎向位移主要受結構自重影響，基本為下沉，且越靠近結構頂部沉降值越大。所以塔樓頂部垂直位移監測為監測設計重點。

（3）景洪升船機塔樓高92m，為薄壁高聳結構，施工期對塔樓垂直度要求很高，運行期兩塔柱之間的相對位移、撓度以及傾斜關系到升船機的正常運行。因此，兩塔柱之間的相對位移、撓度、傾斜監測為重點監測項目。

（4）景洪升船機由上閘首、塔樓、下閘首三部分組成，在升船機運行期間，上閘首與塔樓之間，塔樓與下閘首之間，以及塔樓中部的三條縱向分縫均存在水平向錯動及分縫的張開，故分縫部位的接縫開合度監測為監測設計的重點。

（5）景洪升船機建基面的抗滑穩定及抗傾覆穩定是確定升船機各結構的整體穩定及應力的重要因素，因此，基礎變形監測是監測的重點項目之一。

2.1.2應力應變及溫度監測

（1）景洪升船機塔樓豎井邊墻順河向應力受溫度荷載影響較大，在溫升情況下，邊墻內側（靠豎井一側）受拉、外側受壓。在溫降情況下，邊墻外側受拉、內側受壓；豎井的底部在無溫降荷載作用下，均出現拉應力集中現象；塔樓豎井間的隔墻主要在豎井內水壓作用下，其橫河向應力基本為拉應力，在豎井連通廊道的頂部出現顯著的拉應力集中；塔樓之間的聯系梁在各種工況下，梁底部也有較大的橫河向拉應力；因此在以上部位的應力應變及溫度監測是監測設計的重點。

（2）景洪升船機塔樓豎井井筒鋼襯和輸水管道鋼襯在內水壓作用下產生的應力也是監測設計的重點之一。

2.2監測設計難點

水力浮動式升船機是一種新型通航過壩設施，采用的是水力驅動而不是電力驅動，具有與傳統升船機不同的特性，安全監測設計無相關經驗可借鑒，因此，設計存在很多難點。

（1）由于景洪升船機塔樓體型結構特殊，與以往水工建筑物混凝土結構差異較大，在布置正倒垂線進行塔樓的撓度監測時，對垂線布設的位置選取成為本工程的難點之一。

（2）升船機塔樓頂部EL.614.0m平臺及其上部吊車梁處在密閉空間內，無法采用GPS方法進行位移自動化監測，因此，該部位位移變形自動化監測手段的選取成為本工程的難點之一。

（3）升船機塔樓豎井間的隔墻厚度僅為1.4m，塔樓豎井邊墻厚度僅為1.85~2.25m，在邊墻、隔墻中還貫穿預應力錨索并配有環向、橫河向、順河向、垂直方向的鋼筋。而這些部位的應力應變及溫度監測又至關重要，因此，如何合理分配監測儀器的埋設空間也是本工程的難點之一。

（4）升船機塔樓被縱向結構縫分為前后兩部分，變形監測儀器布置在其中任意一部分均不能代表塔樓的整體變形，因此，需要在分縫前后都布置相應的變形監測儀器，這也成為本工程的難點之一。

2.3變形監測

2.3.1塔樓頂部位移監測

在塔樓豎井兩側邊墻頂部沿順河向各布置1條引張線，每條引張線設置4個測點，同時在每條引張線測點與端點處對應布置1個表觀點和1個水準點，以監測塔樓頂部水平及垂直位移。

2.3.2塔樓撓度監測

在上閘首段引張線兩端點附近各布置1條正垂線，1條倒垂線，每條正垂長70m，倒垂線鉆至基巖下30m；在塔樓段兩個樓梯井中各布置2條正垂線，1條倒垂線。每條正垂長40m，倒垂線鉆至基巖下30m，正垂線在EL.594.5m、EL.574.5m、EL.554.5m、EL.534.0m高程樓梯井內各布置1個測點。監測塔樓的撓度變化，并用來校核引張線的端點。

2.3.3塔樓傾斜監測

在兩側豎井內側邊墻EL.612.0m、EL.594.5m、EL.574.5m、EL.554.5m高程各布置1支傾斜儀，共計16支，監測兩側塔柱的傾斜變化情況，并與正倒垂線監測成果互相校驗。

2.3.4接縫監測

在上閘首與塔樓結構縫、塔樓中部結構縫處各布置6組雙向測縫計，塔樓與下閘首結構縫處布置2組雙向測縫計，共計14組，監測結構縫處水平向的錯動及結構縫的張開。在兩側豎井高程EL.575.0m高程處井筒鋼襯四周與混凝土接合處共布置16支單向測縫計，監測鋼襯四周與混凝土的接縫開合度。

2.3.5基礎變形監測

沿升船機中心線在上閘首基礎和塔樓基礎共布置3套多點位移計，監測基礎變形。

2.4應力應變及溫度監測

2.4.1塔樓鋼筋應力監測

在豎井井筒邊墻豎直向鋼筋、井筒環向鋼筋、井筒靠下游隔墻內的橫河向鋼筋、井筒底部鋼筋以及塔樓聯系梁中部的橫河向鋼筋上布置鋼筋計，共計66支。監測塔樓混凝土結構中的鋼筋應力。

2.4.2塔樓混凝土應變監測

在豎井井筒底部布置五向應變計組，與每組五向應變計組相距1m對應布置無應力計，共計4組五向應變計組、4支無應力計。監測豎井底部混凝土結構中的混凝土應變。

2.4.3塔樓混凝土溫度監測

在豎井內外兩側邊墻分別布置溫度計，以觀測內外溫差，以此推算溫差引起的溫度應力，共布置8支溫度計。

2.4.4井筒和輸水管道鋼襯應力監測

在豎井井筒鋼襯上布置鋼板計，在輸水管道進水段和出水段鋼襯上布置鋼板計，總計40支，監測在內水壓作用下鋼襯的應力情況。

2.4.5塔樓基礎壓應力監測

在塔樓中心線與基礎接觸面共布置2支壓應力計，監測基礎面的壓應力情況。

2.5揚壓力監測

在上閘首和塔樓底板共布置7支滲壓計進行底板揚壓力監測。其中上閘首段滲壓計布置在上閘首順河向中心線上，塔樓段滲壓計布置在兩側井筒底板順河向中心線上。

2.6強震監測

在塔樓頂部結構縫前后兩側井筒上各布置1臺強震儀，共4臺，對塔樓結構進行強震監測

2.7結語

水力式升船機是一種新型通航過壩設施，采用的是水力驅動而不是電力驅動，具有與傳統升船機不同的特性。安全監測設計無相關經驗可借鑒。因此，對升船機結構的變形、應力應變及溫度、基礎揚壓力的監測設計很有必要，也是相當重要的。監測系統將了解和監控升船機的工作狀態，為運行提供直接的觀測數據，并為結構設計提供驗證資料。

參考文獻

[1]須清華、張瑞凱等．通航建筑物應用基礎研究．中國水利水電出版社，

1999年4月．

[2]石曉俊.王虎軍 景洪水電站水力式升船機信號檢測系統設計與實現 [期刊論文] -中國水運（下半月） 2013(11

[3]董曾南、余常昭著.水力學. 清華大學水力學教研組編．高等教育出版社，1995