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控制
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2Th電子純水設備及其PLC控制,th,電子,純水,設備,裝備,及其,plc,控制,節(jié)制
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目 錄 畢業(yè)設計任務書 2 畢業(yè)設計調研報告 3 摘要 7 第一章 引言 8 1.1 相關歷史的回顧 8 1.2 課題簡介 9 第二章 題總體方案論述 10 2.1 電子純水設備的簡介 10 2.2 純水的分類 11 2.3 可編程控制器 (PLC)的簡介 12 第三章 設計總體設計框架和設計過程詳細論述 15 3.1 工藝方面設計說明 15 3.2 水處理系統(tǒng)工藝流程 15 3.3 水處理工藝設計概論 16 3.4 PLC 控制部分 21 3.5 PLC 的編程 設計 28 第四章 結果和討論 32 第五章 展望和總結 33 參考文獻 36 附錄 37 外文資料和翻譯 38 nts第 2 頁 共 56 頁 畢 業(yè) 設 計 任 務 書 畢業(yè)設計題目 2T/h 電子純水設備及其 PLC 控制 指導教師 林偉 職稱 副教授 專業(yè)名稱 機電一體化技術 班級 機電 20932 學生姓名 黃二闖 學號 2062093208 設計要求 1、 完成專業(yè)的英文翻譯 2、 系統(tǒng)設計和相關元器件的選型 3、 繪制相應的設計圖紙 4、論文說明說 完成畢業(yè)課題的計劃安排 序號 內容 時間安排 1 外文資料翻譯 212-2-20 至2012-3-3 2 搜集課題相關資料 2012-3-4 至2012-3-14 3 完成畢業(yè)設計說明書 2012-3-15 至2012-3-31 4 預審，修改 2012-4-1 至2012-4-19 5 答辯 2012-4-20 答辯提交資料 外文資料翻譯，畢業(yè)設計說明書 計劃答辯時間 2012.4.20 2012 年 2 月 20 日 nts第 3 頁 共 56 頁 畢業(yè)實踐調研報告 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。 1968 年美國 GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一 代可編程序控制器，稱 ProgrammableController（ PC）。 機（簡稱 PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為 ProgrammableLogic Controller（ PLC）。 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為3040%。在這時期， PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡能力得到大幅度提高， PLC 逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的 DCS 系統(tǒng)。 PLC 具有通用 性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。 PLC 在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。 PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式 PLC 包括 CPU 板、 I/O 板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式 PLC包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順 序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 PLC 及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。 ” 高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無故障時間高達 30 萬小時。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時間則更長。從 PLC 的機外電路來說，使用 PLC 構成控制系統(tǒng)， 和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外， PLC 帶nts第 4 頁 共 56 頁 有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。近年來 PLC 的功 能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 PLC 作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用 PLC 的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控 制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。 目前， PLC 在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 這是 PLC 最基本、最廣泛的應用領域，它取 代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（ Analog）和數(shù)字量（ Digital）之間的 A/D 轉換及 D/A 轉換。 PLC 廠家都生產(chǎn)配套的 A/D和 D/A 轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 nts第 5 頁 共 56 頁 PLC 可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早 期直接用于開關量 I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要 PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機， PLC 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。 PID 調節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調節(jié)方法。大中型 PLC 都有 PID 模塊，目前許多小型 PLC也具有此功能模塊。 PID 處理一般是運行專用的 PID 子程序。過程控 制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發(fā) 展，工廠自動化網(wǎng)絡發(fā)展得很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 世界上公認的第一臺 PLC 是 1969 年美國數(shù)字設備公司（ DEC）研制的。限于當時的元器件條件及計算機發(fā)展水平，早期的 PLC 主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時、計數(shù)功能。 20 世紀 70 年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使 PLC 增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器 、接觸器系統(tǒng)的工程技術人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運算及處理的計算機存儲元件都以繼電器命名。此時的 PLC 為微機技術和繼電器常規(guī)控制概念相結合的產(chǎn)物。 20 世紀 70 年代中末期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段，計算機技術已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設計、模擬量運算、 PID 功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)nts第 6 頁 共 56 頁 代工業(yè)中的地位。 20 世紀 80 年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應用。這個時期可編程控制器 發(fā)展的特點是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個階段的另一個特點是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。 20 世紀末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機和超小型機；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程控制器的工業(yè)控制設備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工 、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領域的應用都得到了長足的發(fā)展。 我國可編程控制器的引進、應用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進設備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設備及產(chǎn)品中不斷擴大了 PLC 的應用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的 CF 系列、杭州機床電器廠生產(chǎn)的 DKK 及 D 系列、大連組合機床研究所生產(chǎn)的 S 系列、蘇州電子計算機廠生產(chǎn)的 YZ 系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較 著名的 PLC 生產(chǎn)廠家?？梢灶A期，隨著我國現(xiàn)代化進程的深入， PLC 在我國將有更廣闊的應用天地。 21 世紀， PLC 會有更大的發(fā)展。從技術上看，計算機技術的新成果會更多地應用于可編程控制器的設計和制造上，會有運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設備會更好地適應各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網(wǎng)構成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術的發(fā)展方向。 nts第 7 頁 共 56 頁 摘要 ： 自 20 世紀 70 年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使 PLC 增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。到 20 世紀 70 年代中末期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段，計算機技術已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設計、模擬量運算、 PID 功能及極高的性價比奠 定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。由于具有上述優(yōu)點，可編程控制器已受到廣泛的應用，目前我國經(jīng)濟的發(fā)展主要特點： 1 、目前我國還是制造業(yè)大國，是世界的生產(chǎn)加工中心，有大量的制造業(yè)，就必須用各種生產(chǎn)設備，大部分生產(chǎn)設備都和 PLC 有關，需要大量的精通 PLC 控制的從業(yè)人員。 2 、產(chǎn)業(yè)結構已發(fā)生調整，逐漸有勞動力密集型轉化為技術密集型，大量的新設備被采用，這些設備很多都和 PLC 控制相關，需大量的高技術人才。 目前和 PLC 有關的從業(yè)人員主要有： 1 、企業(yè)的設備維護和維修人員 2 、從事工控設備銷售的人員 3 、從事設備開發(fā)，編程的電氣工程師。因此，此次畢業(yè)設計中通過對 PLC 的學習、應用，以 PLC 為核心，輔以必要的電路，來完成對反滲透設備的自動控制，使其能準確的收集反饋信號，并發(fā)出相應的指令來使設備完成相應的動作。在畢業(yè)設計完成后，以便能使自己對 PLC 的認識和應用不如一個新的臺階。 關鍵詞 ： 可編程控制器 反滲透設備 nts第 8 頁 共 56 頁 第一章 引言 1.1 相關歷史回顧 水是人類生存的基本條件，又是國民經(jīng)濟的生命線。隨著人口和經(jīng)濟的增長，一方面人類對水的需求量和品質要求越來越高，另一方面，水污染的范圍和程度也越來越大。 解決水資源短缺和水污染的一個主要途徑在于水處理。在很多地方并不是沒有水，而是水質不合用。如果能通過人工和自然的處理，使水滿足用戶和環(huán)境的各種要求，并循環(huán)使用，則缺水問題將不復存在。當然，在現(xiàn)有技術經(jīng)濟的條件下，除了處理途徑，還有其他解決辦法可以選擇。 水處理的主要任務是改善水質，即運用工程技術將源水中的雜質去掉，加工成符合生產(chǎn)和生活使用水質要求的成品水，并輸送到用戶，以及收集使用過的廢水并處理到水質符合循環(huán)使用或排放要求。特別是在光伏行業(yè)中，為了做出高品質高質量的產(chǎn)品，對水的品質要求越來越高， 對水的純度也越來越高。 反滲透設備是一種將自來水制作為超純水的裝置。反滲透純水機組核心元件反滲透（ RO）膜 。該設備就是用三菱 PLC 控制電動磁閥和泵控制管路的通斷。使出水的純度和電導率達到客戶的要求。而目前反滲透設備還需要專人的看護，占用了人力資源。而由可編程控制器（ PLC）組成的反滲透設備運行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著，采用 PLC 控制的反滲透設備運行可靠性高，可以完成很復雜的邏輯控制。 可編程序控制器，是微機技術與繼電器常規(guī)控制技術相結合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機控制器的基礎上發(fā)展起來的新型控制 器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計算機。自 1969 年針對工業(yè)自動控制的特點和需要而丌發(fā)的第一臺 PLC 問世以來，迄今己 30 多年，它的發(fā)展雖然包含了前期控制技術的繼承和演變，但又不同于順序控制器和通用的微機控制裝置。它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點來滿足各種工業(yè)領域的實時控制要求，同時也照顧到現(xiàn)場電氣操作維護人員的技能和習慣，摒棄了微機常用的計算機編程語言的表達方式，獨具風格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎的形象編程語言和模塊化的軟件結構，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學，調試和查錯都很容易。用戶買到所 需 PLC后，只需按說明書或提示，做少量的安裝接線和用戶程序的編制工作，就可靈活而方便地將 PLC 應用于生產(chǎn)實踐。而且用戶程序的編制、修改和調試不需要具有nts第 9 頁 共 56 頁 專門的計算機編程語言知識。這樣就破除了“電腦”的神秘感，推動了計算機技術的普遍應用。可編程序控制器 PLC 在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制中是最值得重視的先進控制技術。 PLC 現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱 (PLC、 CAD CAM、 ROBOT)之一，以其可靠性、邏輯功能強、體積小、可在線修改控制程序、具有遠程通信聯(lián)網(wǎng)功能，易與計算機接口、能對模擬量進行控制、具備高速記數(shù)與位控等 高性能模塊等優(yōu)異性能，同益取代由大量中間繼電器、時間繼電器、記數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)的繼電一接觸控制系統(tǒng)，在機械、化工、石油、冶會、輕工、電子、紡織、食品、交通等行業(yè)得到廣泛應用。 PLC 的應用深度和廣度已經(jīng)成為一個國家工業(yè)先進水平的重要標志之一。 總之，可編程控制器的使用為反滲透設備的控制提供了廣闊的空間， PLC 是專門為工業(yè)過程控制而設計的控制設備，隨著 PLC 應用技術的不斷發(fā)展，將使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過程的控制更平穩(wěn)、可靠，抗干擾性能增強、機械與電氣部件有機地結合在一個設備內，把儀表、電子和計 算機的功能綜合在一起。 1.2 課題簡介 課題所研究的內容主要是用可編程控制器（ PLC）改造在用反滲透設備自動控制系統(tǒng)。由于大部分老式設備的電控系統(tǒng)可靠性欠佳，用戶尋求對設備 |的電控系統(tǒng)進行改造，以節(jié)約資金。因此，對反滲透設備的控制技術進行研究，找出一條適合反滲透設備的改造之路，并進而提高水處理方面的技術水平和質量，具有十分重要的意義。 針對老式設備采用的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷，提出采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器（ PLC）來控制反滲透設備。 首先對反 滲透系統(tǒng)及可編程控制器（ PLC）作了比較全面的總結和介紹。確定了系統(tǒng)的總體結構，由 PLC 來實現(xiàn)反滲透設備信號控制，完成了電機和可編程控制器（ PLC）的選擇。然后是系統(tǒng)硬件開發(fā)，完成了 PLC 的選型、 I/O 點數(shù)分配與 PLC 的連接。在分析了反滲透系統(tǒng)的軟件設計方法基礎上，設計出了軟件流程圖，提出了模塊化編程思想，介紹了系統(tǒng)的軟件開發(fā)。最后對反滲透系統(tǒng) 進行模擬調試。 nts第 10 頁 共 56 頁 第二章 選題總體方案論述 2.1 電子純水設備的簡介 水一向被稱為工業(yè)系統(tǒng)的“血液”。隨著高新技術的發(fā)展，工業(yè)部門對水、氣、化學試劑 及環(huán)境這些基礎條件提出了越來越高的要求。這也促進了相應產(chǎn)業(yè)和技術的進步，水作為一種應用量最大、面最廣的基本材料，其發(fā)展的速度尤為迅速。當今，純水和超純水已成為現(xiàn)代工業(yè)部門必不可少的基礎材料之一，它們在電子、醫(yī)藥、能源、化工、汽車、機械、電鍍、電池、冶金等幾乎全部的工業(yè)及實驗室領域中已得到了廣泛的應用。 （ 1）純水在電子工業(yè)中的應用 純水在電子工業(yè)中主要用作超大規(guī)模（ VLSI）和甚大規(guī)模集成電路芯片（ ULSI）清洗水。自 1958 年世界上第一塊集成電路問世以來，尤其是最近 20 年來，幾乎每隔 2 3 年就有一代產(chǎn)品問 世，其集成度達到 0.15 m 以下，不斷地給人類生活和現(xiàn)代科學技術的發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響。在集成電路的生產(chǎn)過程中有幾百道工序，其中 80%以上的工序要使用高純水進行清洗。水中的各種微量雜質（電解質、顆粒、有機物、細菌、硅、溶解氣體）對產(chǎn)品質量都會有重要影響，因此高品質的純水對集成電路的生產(chǎn)直至關重要。 VLSI 和 ULSI 對水質的要求成為當代高純水水質的極限?？梢哉f沒有高純水就沒有現(xiàn)代電子工業(yè)。 （ 2）純水在醫(yī)藥工業(yè)中的應用 純水在醫(yī)藥工藝中有著十分廣泛的應用。在藥品生產(chǎn)中，不論容器的洗滌，還是原料、制劑的生產(chǎn)均 離不開水。水是藥物生產(chǎn)中用量最大、使用最廣的一種原諒，其質量好壞直接關系到藥品質量。一般所講的制藥用水，是指要用純水。各國的藥典對藥用純水的規(guī)定各不相同。中國藥典 1995 版收載有蒸餾水、注射用水和滅菌注射用水，美英等國的藥典則收載有精制水、注射用水、滅菌注射用水、滅菌吸入用水和滅菌沖洗用水。 2000 版的中國藥典取消了“蒸餾水”的名稱而代之“純凈水”，定義為“本品為蒸餾法、離子交換法、反滲透法或其他事宜的方法制得供藥用的水，不含任何附加劑”。純化水可用作配置普通藥物制劑用的溶劑或試驗用水，注射用水用作配置注射 劑。 （ 3）純水在能源工業(yè)中的應用 能源工業(yè)如火電廠和核電公司在電能生產(chǎn)的過程中需要用大量的高純水作nts第 11 頁 共 56 頁 為鍋爐的供水，因此電力公司也是高純水的主要用戶。電廠鍋爐的補給水有著較嚴格的質量標準，不合格的水進入水汽循環(huán)系統(tǒng)，將有可能導致熱力設備結垢、腐蝕、過熱器和汽輪機的積鹽等各種危害。隨著高參數(shù)、大容量火電機組的迅速發(fā)展，對高壓鍋爐和超高壓鍋爐的補給水水質提出了更高的要求。 （ 4）純水在化工工業(yè)中的應用 純水、超純水在化學工業(yè)中的應用也十分廣泛?；瘜W工業(yè)中也常常需要涉及鍋爐用水，純水的應用可以保證鍋爐及整個 系統(tǒng)的正常運轉。除了鍋爐補給水以外，化學工業(yè)生產(chǎn)中的工藝用水也需要純水，通常水量較大。在精細化工產(chǎn)品的生產(chǎn)中，反應用水、洗滌用水、結晶用水等對水質要求高，需要大量的純水。這些工藝用水對水質要求通常為 1 5M cm，單機制水能力也較小，通常為 120t/h。在離子膜法制堿工藝中的許多工序都需用無離子水，如電解工段離子膜堿濃度的調節(jié)，過濾二精工段樹脂的再生，高純酸工段高純鹽酸的生產(chǎn)等。在化工高純材料，如電子工業(yè)用 MOS 級試劑高絕緣性能的微粉及納米級化工材料的生產(chǎn)工藝中需要用 18M cm 的超純水。 （ 5） 純水在其他工業(yè)中的應用 純水在輕工業(yè)如造紙廠、食品加工廠中也有著廣泛的應用。在只講和造紙廠、化學加工工廠、食品加工系統(tǒng)中需要用鍋爐來生產(chǎn)僅供加熱的蒸汽。在這些應用中，所需蒸汽的質量不同于電廠所需的蒸汽質量。二氧化硅的沉淀和渦輪機葉片的腐蝕不是問題，比較而言，返回管線中冷凝液的酸性腐蝕才是最重要的。這涉及去除水中的碳酸氫鹽和碳酸鹽的堿度，避免這些化合物在鍋爐中的解離，以及產(chǎn)生的二氧化碳進入冷凝管線。在這些工業(yè)過程中，提高鍋爐用水的純度是十分必要的。 2.2 純水的分類 在工業(yè)用水中，根據(jù)對水的不同要求可按其純 度進行分類。 1 軟化水 一般是是指將水中的 Ca2+、 Mg2+等離子的含量降低或去除至一定程度的水。水在軟化過程中，硬度降低，軟化水一般廣泛用于低壓工業(yè)鍋爐用水。軟化方法通常為離子交換法和藥劑軟化法。 2 純水 又稱去離子水。一般是指用物理、化學的方法將水中易于去除的強電解質去nts第 12 頁 共 56 頁 除之外，還將水中難以去除的硅酸即二氧化碳等弱電解質去除至一定程度的水。25時純水中的電導率一般為 0.11 S/cm，剩余含鹽量一般應在 1mg/L 以下。純水制備的常用方法有離子 交換、滅菌、膜分離等方法。 3 高純水 又稱“超純水”。一般是指將水中的導電介質幾乎完全去除，又將水中不離解的膠體物質、氣體即有機物均去除至極低程度的水。高純水中剩余含鹽量應在0.1mg/L 以下， 25時的電導率在 0.1 S/cm 以下。 4 理論水 又稱理想水，即不含任何雜質的水，這樣的水是不存在的。 5 脫鹽水（包括一級脫鹽與二級脫鹽） 一般是指用物理、化學等方法將水中易于去除的強電解質去除至一定程度的水。在除鹽過程中亦 除去了部分機械雜質和有機物質。脫鹽水中的剩余含鹽量一般應在 15mg/L， 25時的電導率為 110 S/cm。常用的脫鹽方法有蒸餾、膜分離、離子交換或幾種方法的組合使用。 2.3 可編程控制器 (PLC)的簡介 1.3.1 PLC 發(fā)展歷史 早期的工業(yè)控制中采用的繼電器控制系統(tǒng)屬于固定接線的邏輯控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的結構隨功能的不同而不同。系統(tǒng)中采用的機械電器式器件本身不足影響了控制系統(tǒng)的各種性能，無法適應現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要。而 PLC 的產(chǎn)生則彌補了這些不足。 PLC 的產(chǎn)生 首先是在 1968 年美國通用汽車公司（ GM） ，為了適應激烈的市場競爭，制定出多品種小批量、多品種、不斷推出新車型來吸引顧客的戰(zhàn)略，提出了以下幾個 招標要求： （ 1）軟連接代替硬接線 （ 2）維護方便 （ 3）可靠性高于繼電器控制柜 （ 4）體積小于繼電器控制柜 （ 5）成本低于繼電器控制柜 （ 6）有數(shù)據(jù)通訊功能 （ 7）輸入 115V （ 8）可在惡劣環(huán)境下工作 （ 9）擴展時，原系統(tǒng)變更要少 （ 10）用戶程序存儲容量可擴展到 4K。 這就初步形成了 PLC 的雛形，而在 1969年美國 DEC 公司研制出世界上第一臺 PLC（ PDP-14），并在 GM 公司汽車生產(chǎn)線上應用成 功 。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂、操作方便、可靠性高、使用靈活、體積小、壽命長等一系列因素很快就推廣到食品飲料、冶金、造紙等其他工業(yè)領域。隨后在 1971 年，日本nts第 13 頁 共 56 頁 研制出第一臺 DCS-8； 1973 年，德國研制出第一臺 PLC ；我國從 1974 年開始研究， 1977 年開始應用于工業(yè)領域。 隨著微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展，微處理器被廣泛應用于課編程控制器的設計中，使其功能增強，速度加快，體積減少，成本下降，可靠性高，更多的具有了計算機功能。在課編程控制器 (PLC)的早期設計中，雖然采用了計算機的設計思想，但只 用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯（開關量）控制，主要用于順序控制，所以被稱為可編程控制器，簡稱 PLC。隨著技術的發(fā)展，這種裝置的功能早已大大超過了邏輯控制的范圍。 國際電工委員會定義 PLC：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應用而設計，它采用可編程的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)、和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出來控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌湎嚓P設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴充其功能的原則設計。 1.3.2 PLC 發(fā)展方向 隨著技術的發(fā)展特別是超大規(guī)模集成電路技術的迅速發(fā)展及其在 PLC 中的廣泛應用， PLC 中采用更高性能的微處理器作為 CPU,功能進一步增強，逐步縮小了與工業(yè)控制計算機之間的差距 現(xiàn)代 PLC 的發(fā)展有兩個主要趨勢。其一是體積更小、速度更快、功能更強和價格更低的微小型方面發(fā)展；其二是向大型網(wǎng)絡化、高可靠性、良好的兼容性和多功能方面發(fā)展，趨向于當前工業(yè)控制計算機的性能。 2.3.3 PLC 的特點 PLC 把微型計算機技術和繼電器控制技術融合在一起，兼具計算機的功能完備、靈活性強、通用性好以及繼電器 接觸控制系統(tǒng)的簡單易懂、維修方便等特點，主要體現(xiàn)在以下幾個方面： （ 1）編程簡單易學 PLC 的程序設計大多采用類似于繼電器控制電路的梯形圖語言，梯形圖主要是有人們熟悉的常開常閉觸電，線圈，定時器，計數(shù)器等符號組成。對于使用者來說只要有一點電氣控制方面的相關基礎知識，而不需要具備計算機方面的專業(yè)知識，因此很容易為一般工程技術人員所掌握操作。 （ 2）可靠性高 工業(yè)現(xiàn)場一般環(huán)境比較惡劣，如：高溫、潮濕、震動、沖nts第 14 頁 共 56 頁 擊、粉塵和強電干擾等，因此工業(yè)生產(chǎn)對控制系統(tǒng)的可靠性要求很高。 PLC 是專為工業(yè)控制設計的，能適應工 業(yè)現(xiàn)場的惡劣環(huán)境。 （ 3）功能強 PLC 綜合運用了微電子技術、通信技術、自動控制技術和計算機技術，除了具有邏輯、定時、計數(shù)等順序控制功能外，還能進行各種算術運算、模擬量處理、 PID 調節(jié)、運動控制、過程監(jiān)視、網(wǎng)絡通信、遠程 IO、內部和外部中斷以及高速數(shù)據(jù)處理能力，因此可以滿足工業(yè)控制中各種復雜要求。 （ 4）安裝簡單，維修方便 PLC 可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接安裝運行，使用時只需要根據(jù)控制要求編寫程序，將現(xiàn)場各種輸入設備 輸出設備與 PLC的 IO口相連接，系統(tǒng)便可以投入運行。 （ 5）采用模塊化結構 為了適應各種工業(yè)控制要求，除了單元式的小型PLC 以外，絕大多數(shù) PLC 均采用模塊化結構。 PLC 中的 CPU、直流電源、 IO 模塊等各種功能單元都用模塊化設計，由各機架，電纜連接。 （ 6）接口模塊豐富 PLC 除了具有 CPU 和存儲器以外，還有豐富的 IO接口模塊，對工業(yè)現(xiàn)場的不同信號有相應的轉換設備。 （ 7）系統(tǒng)設計與調試周期短 用 PLC 進行設計時，用程序代替繼電器硬接線，控制柜設計與安裝量得到大量減少。設計與施工同時進行，大大縮短了工期。 2.3.4 PLC 的應用 經(jīng)過長期的工程實踐， PLC的上述特點 越來越為廣大技術人員所認識和接受，已經(jīng)廣泛的應用到石油、化工、機械、鋼鐵、交通、電力、輕工、采礦、水利、環(huán)保等各個領域，包括從單機自動化到工廠自動化，從機器人、柔性制造系統(tǒng)到工業(yè)控制網(wǎng)絡。從功能來看， PLC 的應用范圍大致包括以下幾個方面：（ 1）邏輯（開關量）控制；（ 2）定時控制；（ 3）計數(shù)控制；（ 4）步進控制；（ 5）模擬量處理和 PID 控制；（ 6）數(shù)據(jù)處理；（ 7）通信和聯(lián)網(wǎng)功能。 nts第 15 頁 共 56 頁 第三章 設計總體設計框架和設計過程詳細論述 3.1 工藝方面設計說明 電子純水制造的發(fā)展情況： 方案一：預處理 陽床 陰床 混床 方案二：預處理 RO 反滲透 混床 方案三：預處理 RO 反滲透 EDI 第二種方案減少了酸堿的使用，同時提高了純水質量，但成本較高。第三種方案無需酸堿，可以達到的純水質量跟高，但成本很高。 第三種方案達到的純水質量高，節(jié)能環(huán)保，是未來純水制造發(fā)展的主流，我選擇第三種方案進行設計說明 3.2 水處理系統(tǒng)工藝流程 根據(jù)水質情況和各部分進水要求，設計水處理系統(tǒng)工藝流程如下： 3.2.1 主系統(tǒng) 原水箱原水泵多介質過濾器活性炭過濾器精密過濾器一級反滲透 二級反滲透純水箱 EDI 泵 EDI EDI 水箱 3.2.2 輔助系統(tǒng) 1) 阻垢劑注入系統(tǒng) 阻垢劑溶解計量箱計量泵精密過濾器進口母管 2) 氫氧化鈉注入系統(tǒng) 氫氧化鈉溶解計量箱計量泵二級反滲透進口母管 3) 膜清洗系統(tǒng) 清洗溶液箱清洗泵精濾器膜組件清洗接口 4) EDI 清洗系統(tǒng) 清洗溶液箱清洗泵精濾器 EDI 模塊清洗nts第 16 頁 共 56 頁 3.3 水處理工藝設計概論 本水處理系統(tǒng)設計由預處理部分、 RO 反滲透系統(tǒng)部分、 EDI 模塊部分和清洗部分組成。 2.3.1 預處理部分（多介質過濾器 +活性炭過濾器 +保安過濾器）： 原水預處理的主要作用： 防止膠體物質污染堵塞； 防止有機物 污染堵塞； 防止強氧化劑對反滲透膜的氧化損傷； 前處理系統(tǒng)出水指標： 濁度： 陽床 陰床 混合床第二階段：預處理過濾器 反滲透 混合床目前階段：預處理過 濾器 反滲透 EDI（無需酸堿） 近幾十年以來，混床離子交換技術（ D）一直作為超純水制備的標準工藝。由于其需要周期性的再生且再生過程中消耗大量的化學藥品（酸堿）和工業(yè)純水，并造成一定的環(huán)境問題，因此需要開發(fā)無酸堿 超純水系統(tǒng) 。 正因為傳統(tǒng)的離子交換已經(jīng)越來越無法滿足現(xiàn)代工業(yè)和環(huán)保的需求，于是將膜、樹脂和電化學原理相結合的 EDI 技術成為水處理技術的一場革命。其離子交換樹 脂的的再生使用的是電能，而不再需要酸堿，因而更滿足于當今世界的環(huán)保要求。 3.3.4 清洗和加藥系統(tǒng)部分 nts第 20 頁 共 56 頁 1、 阻垢劑投加系統(tǒng) 反滲透裝置在長時間運行后，會在膜表面逐漸形成結垢物，嚴重時對產(chǎn)水量影響較大，為降低反滲透膜結垢的傾向，減少化學清洗的次數(shù)，固本系統(tǒng)設置了阻垢劑投加系統(tǒng)，選用進口美國阻垢劑 MDC 系列。本系統(tǒng)的計量泵選用德國普羅敏特公司（大連）產(chǎn)品，另配 50L 計量箱 1只。 2、 NaOH 投加系統(tǒng) 因反滲透膜對 CO2截留率低，且一級反滲透脫鹽裝置產(chǎn)水 pH 值小于6.0，在此條件下， CO2溶解度較高，使一級反滲透裝置產(chǎn)水中含有較高的 CO2，經(jīng)二級反滲透裝置處理后，產(chǎn)水 pH 值和電導率達不到技術指標，因此二級反滲透裝置進水需要進行 pH 值調節(jié)。在二級反滲透進水處注入 NaOH 溶液，調節(jié)進水的 pH 值至 7.0左右。這樣，一方面 CO2和 OH-反應生成 HCO3-，反滲透對 HCO3-有很高的去除率，使產(chǎn)水電導率指標得到了保證，另一方面，調整進水 pH 值在 7.0 左右，使反滲透處在最佳工作條件，同時使產(chǎn)水的 pH 值符合要求。 3 化學清洗系統(tǒng) A， RO 反滲透清洗部分 無論預處理多么完善。反滲透裝置運行較長時間后，總會出現(xiàn)產(chǎn)水量下降，脫鹽率下 降和壓差上升等現(xiàn)象，這是由于水中的污染物在膜面結垢引起的，需用化學藥劑進行循環(huán)清洗。 nts第 21 頁 共 56 頁 在化學清洗箱中配制好一定濃度的化學藥劑，然后切換相應的閥門，就可對某臺需清洗的設備進行化學清洗。 清洗系統(tǒng)由清洗溶液箱、清洗泵、管閥件等組成。 本系統(tǒng)反滲透裝置的給水采用較為合理的預處理，膜的化學清洗的頻率將大大減少。 B， EDI 模塊清洗部分 EDI 模塊清洗示意圖 3.4 PLC 控制部分 本水處理系統(tǒng)的控制分手動及 PLC 控制兩部分： 3.4.1 手動部分 1、多介質過濾器、活性炭過濾器反洗時閥門切換采用手動操作； 2、反滲透主機的化nts第 22 頁 共 56 頁 學清洗采用手動； 3、混床的再生過程采用手動操作。 3.4.2 自動部分 1、原水箱進水采用浮球液位控制； 2、投加藥劑與 RO 主機聯(lián)動，自動投加； 3、反滲透主機系統(tǒng)采用 PLC 程序控制，與純水箱液位實現(xiàn)連鎖，當純水箱達設定高液位時，反滲透主機自動執(zhí)行關機程序，反之則開機，并設置如下功能： A、低壓斷水保護； B、開機自動膜面沖洗； C、混床出口采用自動高壓防爆裝置，以免誤操作引起局部壓力過高，損壞交換柱 3.4.3 PLC 控制方面設計和各原件選型 PLC 等硬件選擇和電氣控制圖， PLC 程序編 寫 1、 PLC 等硬件選擇和電氣控制圖 PLC的型號有許多，根據(jù)廠家的分類有：三菱公司的 FX系列，西門子公司的S7系列，歐姆龍公司的 C系列，松下公司的 FP系列，等等。而根據(jù) I/O點數(shù)分類，可以有：點數(shù)在 256點以下的 PLC為小型機，點數(shù)在 256 1024之間的 PLC為中型機，點數(shù)在 1024以上的 PLC為大型機。 要在如此多的 PLC之中選擇使用的 PLC也是有一定的方法的。首先考慮的是編程人員所用的編程軟件，而一般的 PLC都有其對應的編程軟件來編程，例如：三菱的 FX系列的 PLC所用的編程軟件有 GPPW編程軟件和 FX編程軟件，而西門子公司的編程軟件有 S7編程軟件，而兩種編程軟件的顯示是不同的，對應的特殊觸點，特殊地址也是不同的，因此首先要考慮的編程人員所用的 PLC編程軟件的種類來確定使用 PLC的種類。其次是所使用的 PLC的硬件方面的要求，例如：所使用到的輸入觸電的數(shù)目的多少和輸出觸點的數(shù)目的多少來確定 PLC的 I/O數(shù)目的多少，確定 PLC的型號，如果選多了則是顯得浪費，如果選擇少了，多應得控制點數(shù)不夠，就不能完成對應的動作要求，所以 I/O點數(shù)的多少來確定 PLC的型號是有很大的重要性的。 而我們所用的是三菱的 FX系列的編 程軟件，所以也選擇三菱 FX-2N的 PLC。 nts第 23 頁 共 56 頁 FX-2N是三菱 FX系列中功能最強、速度最快的小型 PLC。他的基本指令執(zhí)行時間高達 0.08us，內置的用戶存儲器為 8k步，可擴展到 16k步。 I/O最多可擴展到256個，并提供多種特殊功能模塊或功能擴展模塊，可實現(xiàn)多軸定位控制。 根據(jù)設計的要求，選擇具有 36個輸入點數(shù)和 24個輸出點數(shù)的 FX-1N-60MR的三菱 PLC，可以滿足條件。 3.4.4 其他硬件的選型 1.低壓斷路器的選擇 低壓斷路器分為 萬能式斷路器 和塑料外殼式斷路器兩大類，目前我國萬能式斷路器主要生產(chǎn)有 DWl5、 DWl6、 DWl7(ME)、 DW45等系列， 塑殼斷路器 主要生產(chǎn)有 DZ20、 CMl、 TM30等系列。斷路器都是由本體和附件組成。本體是不帶任何附件，但能確保順利合、分 電路 ，并且有在電路或設備發(fā)生過載、短路等事故時，自動切斷故障的功能。而附件作為斷路器功能的派生補充，為斷路器增加了控制手段和擴大保護功能，使斷路器的使用范圍更廣、保護功能更齊全、操作和安裝方式更多。 目前斷路器附件已成為斷路器不可分 割的一個重要部分，但附件并不是越齊全越好，這就要根據(jù)具體的控制 線路 和保護線路來合理地應用附件，避免造成不必要的浪費，同時要分清電壓等級，交流或直流，輔助觸頭的對數(shù)等， 當線路發(fā)生短路或嚴重過載電流時，短路電流超過瞬時脫扣整定電流值，電磁脫扣器產(chǎn)生足夠大的吸力，將銜鐵吸合并撞擊杠桿，使搭鉤繞轉軸座向上轉動與鎖扣脫開，鎖扣在反力彈簧的作用下將三副主觸頭分斷，切斷電源。當線路發(fā)生一般性過載時，過載電流雖不能使電 磁脫扣器動作，但能使熱元件產(chǎn)生一定熱量，促使雙金屬片受熱向上彎曲，推動杠桿使搭鉤與鎖扣脫開，將主觸頭分斷，切斷電源。在此次設計中，用了源水泵、高壓泵、淡水泵、純水泵四臺電機，為了防止電路中的電流過大而使電路燒毀，因此在電路中加入低壓斷路器，保護電路。為此，正確的選擇低壓斷路器需要考慮以下幾點： （ 1）斷路器額定電壓大于或等于線路額定電壓； （ 2）斷路器欠壓脫扣器額定電壓等于線路額定電壓； （ 3）斷路器分勵脫扣器額定電壓等于控制電源電壓； （ 4） 斷路器殼架等級的額定電流大于或等于線路計算負載電流； nts第 24 頁 共 56 頁 （ 5）斷 路器額定電流大于或等于線路計算電流； （ 6）斷路器的額定短路通斷能力大于或等于線路中最大短路電流； （ 7）線路末端單相對地短路電流大于或等于 1.5倍斷路器瞬時（或短延時）脫扣器整定電流； （ 8）斷路器的類型應符合安裝條件、保護性能及操作方式的要求。 2. 24V開關電源的選擇 隨著電力電子技術的高速發(fā)展， 電力電子設備 與人們的工作、生活的關系日益密切，而電子設備都離不開可靠的電源，進入 80年代 計算機電源全面實現(xiàn)了開關電源化，率先完成計算機的電源換代，進入 90年代開關電源相繼進入各種電子、電器設備領域， 程控交換機 、通訊、電子檢測設備電源、控制設備電源等都已廣泛地使用了開關電源，更促進了開關電源技術的迅速發(fā)展。開關電源是利用現(xiàn)代電力電子技術，控制開關晶體管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源， 開關電源一般由 脈沖寬度調制 （ PWM）控制 IC和 MOSFET構成。開關電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關電源，這一成本反轉點。隨著電力電子技術的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關電源技術在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動，這為開關電源提供了廣泛的發(fā)展空間。 開關電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關電源小型化，并 使開關電源進入更廣泛的應用領域，特別是在高新技術領域的應用，推動了高新技術產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開關電源的發(fā)展與應用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護環(huán)境方面都具有重要的意義。 24V開關電源的工作源理是 : （ 1）交流電源輸入經(jīng)整流濾波成直流； （ 2）通過高頻 PWM(脈沖寬度調制 )信號控制開關管 ,將那個直流加到 關變壓器初級上； （ 3）開關變壓器次級感應出高頻電壓 ,經(jīng)整流濾波供給負載； （ 4）輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路 ,控制 PWM占空比 ,以 到穩(wěn)定輸出的目的。 3. 熱繼電器的選擇 （ 1）工作源理： nts第 25 頁 共 56 頁 熱繼電器是由流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當形變達到一定距離時，就推動連桿動作，使控制電路斷開，從而使接觸器失電，主電路斷開，實現(xiàn)電動機的過載保護。繼電器作為電動機的過載保護元件，以其體積小，結構簡單、成本低等優(yōu)點在生產(chǎn)中得到了廣泛應用。 （ 2）熱繼電器的主要技術參數(shù)： 額定電壓：熱繼電器能夠正常工作的最高的電壓值，一般為交流 220V，380V， 600V。 額定電流：熱繼電器的額定電流主要是指通過熱繼電器的電流。 額定頻率：一般而言，其額定頻率按照 4562HZ設計。 整定電 流范圍：整定電流的范圍有本身的特性來決定。它描述的是在一定的電流條件下熱繼電器的動作時間和電流的平方成正比。熱繼電器的作用是：主要用來對異步電動機進行過載保護，他的工作源理是過載電流通過熱元件后，使雙金屬片加熱彎曲去推動動作機構來帶動觸點動作，從而將電動機控制電路斷開實現(xiàn)電動機斷電停車，起到過載保護的作用。鑒于雙金屬片受熱彎曲過程中，熱量的傳遞需要較長的時間，因此，熱繼電器不能用作短路保護，而只能用作過載保護 。 （ 3）組成結構 它由發(fā)熱元件、雙金屬片、觸點及一套傳動和調整機構組成。發(fā)熱元件是一段阻值不大的 電阻 絲，串接在被保護電動機的主電路中。雙金屬片由兩種不同熱膨脹系數(shù)的金屬片輾壓而成。圖中所示的雙金屬片，下層一片的熱膨脹系數(shù)大，上層的小。當電動機過載時，通過發(fā)熱元件的電流超過整定電流，雙金屬片受熱向上彎曲脫離扣板，使常閉觸點斷開。由于常閉觸點是接在電動機的控制電路中的，它的斷開會使得與其相接的接觸器線圈 斷電，從而接觸器主觸點斷開，電動機的主電路斷電，實現(xiàn)了過載保護。熱繼電器動作后，雙金屬片經(jīng)過一段時間冷卻，按下復位按鈕即可復位。 （ 4） 選擇方法 熱繼電器主要用于保護電動機的過載，因此選用時必須了解電動機的情況，如工作環(huán)境、啟動電流、負載性質、工作制、允許過載能力等。 1、源則上應使熱繼電器的安秒特性盡可能接近甚至重合電動機的過載nts第 26 頁 共 56 頁 特性，或者在電動機的過載特性之下，同時在電動機短時過載和啟動的瞬間，熱繼電器應不受影響 (不動作 )。 2、當熱繼電器用于保護長期工作制或間斷長期工作制的電動機時，一般按電動機的額定 電流來選用。例如，熱繼電器的整定值可等于 0.951.05倍的電動機的額定電流，或者取熱繼電器整定電流的中值等于電動機的額定電流，然后進行調整。 3、當熱繼電器用于保護反復短時工作制的電動機時，熱繼電器僅有一定范圍的適應性。如果短時間內操作次數(shù)很多，就要選用帶速飽和 電流互感器 的熱繼電器。 4、對于正反轉和通斷頻繁的特殊工作制電動機，不宜采用熱繼電器作為過載保護裝置，而應使用埋人電動機繞組的 溫度繼電器 或熱敏電阻來保護。 熱繼電器的斷相保護功能是由內、外推桿組成的差動放大機構提供的。當電動機正常工作時，通過熱繼電器熱元件的電流正常，內外兩推桿均向前移至適當位置。當出現(xiàn)電源一相斷線而造成缺相時，該相電流為
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