氣動(dòng)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目匯報(bào)

動(dòng)作要求

本加料裝置具有自動(dòng)與手動(dòng)兩種加料方式。自動(dòng)加料時(shí)，吊車把物料運(yùn)到加料裝置上方，并壓下啟動(dòng)發(fā)信器，于是頂鐘ZA開(kāi)啟卸料于兩鐘之間，經(jīng)延時(shí)發(fā)訊，使頂鐘關(guān)閉而底鐘打開(kāi)，卸料到爐內(nèi)，再延時(shí)待卸料完后底鐘關(guān)閉，循環(huán)結(jié)束。料鐘開(kāi)或閉一次的時(shí)間均為t≤6s，缸行程S均為600mm，氣缸活塞平均速度v=S/t=100mm/s=0.1m/s，行程末端不許有沖擊。動(dòng)作時(shí)，頂部料鐘和底部料鐘被打開(kāi)時(shí)所需克服的阻力（包括配種的阻力在內(nèi)）分別為FZA≤5.10×103N和FZb≤2.10×104N；兩料鐘的關(guān)閉和氣缸的復(fù)位靠配種實(shí)現(xiàn)。兩料鐘的關(guān)閉動(dòng)作必須連鎖，可全部關(guān)閉但不許同時(shí)打開(kāi)。工作環(huán)境

環(huán)境多灰塵，溫度30~40℃。鼓風(fēng)爐氣動(dòng)加料裝置示意圖

下圖中，ZA、ZB分別為鼓風(fēng)爐上、下部?jī)蓚€(gè)料鐘（頂料鐘、底料鐘），WA、WB分別為頂、底料鐘的配重，料鐘平時(shí)均處于關(guān)閉狀態(tài)。圖中A與B分別為操縱頂、底兩個(gè)料鐘開(kāi)、閉的氣缸。

擬定系統(tǒng)原理圖

根據(jù)裝置所在的工作環(huán)境和系統(tǒng)的動(dòng)作要求，考慮用氣控行程順序控制方式，為此：列出氣動(dòng)執(zhí)行元件的動(dòng)作程序及程序循環(huán)圖：畫X-D狀態(tài)線圖

為消除由a0信號(hào)線長(zhǎng)于其所控制的B0動(dòng)作線引起的障礙，采用單記憶邏輯元件K,使實(shí)際執(zhí)行信號(hào)變?yōu)閍0*（B0）=K

。畫邏輯原理圖

為實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)兩種控制方式，圖中增設(shè)了手動(dòng)信號(hào)發(fā)生器S。畫氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖

回路中YA1和YA2為延時(shí)換向閥（常斷延時(shí)接通型），由其延時(shí)推動(dòng)主控閥QFA和QFB動(dòng)作。兩缸的動(dòng)作由QFA和QFB控制，配種在汽缸返程中起作用。自動(dòng)：加料吊車放罐壓?jiǎn)?dòng)發(fā)信器x0手動(dòng)：按手動(dòng)信號(hào)發(fā)生器S頂鐘開(kāi)頂鐘閉底鐘開(kāi)底鐘閉延時(shí)延時(shí)A1A0B0B0x0a1a0b0延時(shí)延時(shí)X-D狀態(tài)線圖氣動(dòng)控制邏輯原理圖加料裝置氣動(dòng)原理圖

系統(tǒng)壓力和執(zhí)行元件類型

本系統(tǒng)為一般的氣動(dòng)系統(tǒng)，故選系統(tǒng)壓力為0.4Mpa。執(zhí)行元件用氣缸，但由于爐體結(jié)構(gòu)所限，料鐘中心線上下不便安裝；料鐘開(kāi)閉行程較小及安全性要求，擬采用尾部單耳環(huán)支撐單桿雙作用氣缸，并用配種和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)和封閉料鐘。為實(shí)現(xiàn)料鐘的平穩(wěn)開(kāi)閉，宜采用緩沖式氣缸。

執(zhí)行元件主要規(guī)格的確定

(1)內(nèi)徑D

頂鐘氣缸DA，由式（5-5），取ηF=0.7，則

底鐘氣缸DB，因結(jié)構(gòu)布置限制,采用內(nèi)縮為工作行程（示意圖b）,

進(jìn)氣腔為有桿腔。此時(shí)

DB=φφ=

DA==0.152m

φ取值一般為1.01~1.09，今因缸徑較大，取較小Φ=1.03則

DB=1.03=0.318m(2)行程S：據(jù)動(dòng)作要求并考慮兩端余量取標(biāo)準(zhǔn)S=600mm。查氣動(dòng)執(zhí)行元件樣本，取用JB系列緩沖氣缸，其中頂鐘氣缸為JB160×600-S；底鐘氣缸為JB320×600-S（活塞桿直徑為φ90）。系統(tǒng)耗氣量計(jì)算

在設(shè)備的一個(gè)工作周期內(nèi)，由壓縮空氣推動(dòng)活塞并打開(kāi)料鐘的單行程次數(shù)缸A和缸B各為一次（回程靠配種不消耗壓縮空氣），故兩缸的壓縮空氣耗量為qVA=

D2=(3.14×0.162×0.6)/4×6×0.9=2.23×10-3m3/s

=(3.14×(0.322-0.092)×0.6)/4×6×0.9=2.23×10-3m3/s

(D2-d2)

qVB=

式中：qVA

、qVB為A缸、B缸工作行程中的壓縮空氣耗量（m3/s）；tA、tB為氣缸A、B單行程時(shí)間（s）；ηV為氣缸的容積效率，取ηV=0.9。

兩缸的自由空氣耗量qZA、qZB為

qZA=（2.23×10-3×（0.4-0.1013））/0.1013=11.04×10-3m3/s

qZB=（8.23×10-3×（0.4+0.1013））/0.1013=40.73×10-3m3/s

整個(gè)系統(tǒng)（一臺(tái)設(shè)備）在一個(gè)工作周期內(nèi)的平均自由空氣耗氣量=12.94×10-3m3/s

=qZ=

選擇控制元件

主控?fù)Q向閥：QFA采用23JQb-L15，該閥通徑φ15mm，其額定流量為10m3/h＞2.23×10-3m3/s；QFB采用23JQb-L25，該閥通徑φ25mm，其額定流量為30m3/h＞8.23×10-3m3/s。以上兩閥均為截止式、雙氣控、管接式換向閥。氣缸裝配圖

其他用于對(duì)主換向閥控制的各類閥，采用φ3~φ6mm通徑的相應(yīng)類型的氣閥，詳述如下：行程發(fā)訊器x0：選用可通過(guò)式行程閥23JC4-L3；行程發(fā)訊器a0、a1、b0：均選用杠桿滾輪式行程閥23JC3-L3；單記憶邏輯閥QF1：因無(wú)兩位三通雙氣控閥，故以二位五通雙氣控閥25Q2-L6代用；梭閥QF2：選用S-L3；手動(dòng)發(fā)訊器S：選用二位三通手動(dòng)推拉式氣閥23JR5-L3；手動(dòng)氣開(kāi)關(guān)a：選用二位三通手動(dòng)按式氣閥23JR1-L3。選擇氣動(dòng)輔件

減壓閥和其他輔件考慮兩套系統(tǒng)用兩套氣源處理（減壓閥）輔助元件，同時(shí)因每套系統(tǒng)中A、B兩缸具有連鎖動(dòng)作的特點(diǎn)，系統(tǒng)流量消耗的最大值等于B缸的平均流量qvB=8.23×10-3m3/s=29.6m3/h，故選用QTY-25減壓閥（通徑φ25mm）和QSL-25型分水濾氣器、QIU-25型油霧器。在兩只主控閥和氣缸排氣口，分別配以KXY-15和KXY-25型消聲器。如孔口螺紋尺寸和消聲器不相配，應(yīng)考慮制造過(guò)度接頭。實(shí)際連接所用氣動(dòng)元件兩個(gè)緩沖式氣缸三個(gè)雙氣控式二位五通換向閥兩個(gè)延時(shí)閥四個(gè)行程開(kāi)關(guān)(一個(gè)可通過(guò)式，三個(gè)杠桿滾輪式）一個(gè)梭閥兩個(gè)開(kāi)關(guān)（一個(gè)按鈕式，一個(gè)旋鈕式）兩個(gè)節(jié)流閥氣動(dòng)控制回路接線圖A缸B缸行程開(kāi)關(guān)X0手動(dòng)開(kāi)關(guān)在設(shè)計(jì)的氣動(dòng)回路基礎(chǔ)上，為對(duì)系統(tǒng)有一個(gè)整體上的認(rèn)識(shí)，設(shè)計(jì)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)方案。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件和課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目的性質(zhì)，本項(xiàng)目制定了兩種深一步的實(shí)驗(yàn)方案。采用繼電器控制和PLC控制來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)作效果。通過(guò)繼電器控制，了解繼電器之間的互鎖和信號(hào)之間障礙的排除，加深對(duì)電氣系統(tǒng)在實(shí)際上應(yīng)用的認(rèn)識(shí)。通過(guò)PLC系統(tǒng)的搭接和程序的編寫，了解力士樂(lè)PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)的應(yīng)用以及工程上自動(dòng)控制的優(yōu)越性。電氣控制工作原理初始狀態(tài)：加料裝置上、下口關(guān)閉（即A缸縮回壓下行程開(kāi)關(guān)a0，B缸伸出壓下行程開(kāi)關(guān)b1)SB：手動(dòng)加料開(kāi)始按鈕SB0：急停按鈕，加料過(guò)程中若出現(xiàn)問(wèn)題按下此按鈕，上、下口立刻關(guān)閉行程開(kāi)關(guān)X0：來(lái)料小車到位所觸發(fā)的自動(dòng)開(kāi)關(guān)電氣控制原理圖接下頁(yè)延時(shí)斷開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)手動(dòng)按下SB（來(lái)料小車自動(dòng)壓下X0）KA1線圈得電并自鎖動(dòng)合觸點(diǎn)合上動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)YA1線圈得電KA4線圈得電閥Ⅰ右位工作，A缸伸出（上口打開(kāi)）壓下行程開(kāi)關(guān)a1KT線圈得電并延時(shí)延時(shí)ts加料閥Ⅱ左位工作，B缸退回（下口打開(kāi)）KT1線圈失電壓下行程開(kāi)關(guān)a0KA3線圈得電動(dòng)合觸點(diǎn)合上YA2線圈得電KA1線圈失電動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合動(dòng)合觸點(diǎn)斷開(kāi)YA1線圈失電閥Ⅰ在彈簧作用下回到右位工作，A缸退回（上口關(guān)閉）接上頁(yè)KA1線圈得電并自鎖動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)KA3線圈失電回到初始狀態(tài)壓下行程開(kāi)關(guān)b0KA2線圈得電并自鎖動(dòng)合觸點(diǎn)合上KT2線圈得電延時(shí)ts出料延時(shí)斷開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)YA2線圈失電閥Ⅱ在彈簧作用下回到右位工作，B缸伸出（下口關(guān)閉）壓下行程開(kāi)關(guān)b1搭接時(shí)所用電氣和氣動(dòng)元件兩個(gè)時(shí)間繼電器五個(gè)中間繼電器三個(gè)開(kāi)關(guān)兩個(gè)緩沖式氣缸兩個(gè)電磁換向閥兩個(gè)節(jié)流閥一個(gè)行程開(kāi)關(guān)電氣控制回路接線圖閥ⅡA缸閥ⅠB缸行程開(kāi)關(guān)X0PLC控制的設(shè)計(jì)在深入了解和分析鼓風(fēng)爐鐘罩式加料裝置氣動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作要求和控制要求后，制定PLC程序編寫的初步規(guī)劃。在深入了解PLC控制的硬件和軟件后，制定本項(xiàng)目的相應(yīng)硬件接口和軟件編程方法。分配PLC的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入輸出分配表及輸入輸出端子的接線圖。輸入輸出端的接線圖

PLC控制線路接線圖輸入端口輸出端口B缸A缸I/O分配表打開(kāi)應(yīng)用程序選擇文件---新建----工程將IndraLogicL20DP的模塊拖到新建的工程中（如下圖）依次出現(xiàn)如下對(duì)話框接下頁(yè)點(diǎn)擊新建，選擇圖示設(shè)備接上頁(yè)將圖示IP地址改為192.168.1.10接上頁(yè)點(diǎn)擊結(jié)束，完成打開(kāi)L20-DP,打開(kāi)logic選擇LD梯形圖定義步的名稱，進(jìn)行編程PLC編程過(guò)程中的分步PLC程序綜合比較通過(guò)繼電器和PLC控制系統(tǒng)回路的設(shè)計(jì)和搭接實(shí)驗(yàn)，了解了二者的應(yīng)用領(lǐng)域和部分優(yōu)缺點(diǎn)，加上最初設(shè)計(jì)的純氣動(dòng)控制回路，對(duì)三者有一個(gè)綜合的認(rèn)識(shí)和比較。由于項(xiàng)目為雙缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中存在動(dòng)作信號(hào)之間的干擾與障礙，需要在控制系統(tǒng)中進(jìn)行信號(hào)障礙之間的消除。通過(guò)純氣動(dòng)控制、繼電器控制和PLC控制三種控制方案的實(shí)施，對(duì)各控制系統(tǒng)的應(yīng)用有較為直觀的了解。氣動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)施穩(wěn)定，系統(tǒng)的控制和走向較為明確，容易理解，氣動(dòng)控制也易應(yīng)用于工程，對(duì)實(shí)際方面的系統(tǒng)有較為直觀的認(rèn)識(shí)。繼電器控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)行程上的自動(dòng)控制，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但其穩(wěn)定性較差，容易產(chǎn)生信號(hào)之間的錯(cuò)亂，當(dāng)存在較多障礙時(shí)回路設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。PLC控制系統(tǒng)是針對(duì)日益強(qiáng)大的自動(dòng)化方向設(shè)置的較現(xiàn)代的控制方法。其可靠性高、抗干擾力強(qiáng)，另外，其系統(tǒng)適用性較強(qiáng)，功能完善，易學(xué)易懂。結(jié)論

本課題以氣動(dòng)控制系統(tǒng)、可編程控制器為核心，利用其強(qiáng)大的控制功能，實(shí)現(xiàn)了基于PLC的氣動(dòng)鉆床控制系統(tǒng)。它具有接線簡(jiǎn)單、編程直觀、擴(kuò)展容易等特點(diǎn)。當(dāng)氣動(dòng)鉆床的功能需要增加時(shí)，硬件接線上只需要增加行程開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)。原來(lái)的接線不需要改變，軟件上只需要增加相應(yīng)程序以及輸出的功能，其操作相對(duì)于傳統(tǒng)的方式有了很大的改善。調(diào)試結(jié)果表明，在適應(yīng)性、精確性和可靠性方面，到達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，表明該設(shè)計(jì)方案是