電解質(zhì)清理機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專業(yè)班級(jí)指導(dǎo)教師學(xué)院答辯日期第1章緒論1.1電解質(zhì)清理機(jī)概述電解質(zhì)清理機(jī)是電解鋁工業(yè)生產(chǎn)線中陽(yáng)極組裝車間的自動(dòng)化設(shè)備，屬于特殊環(huán)境下特種機(jī)器。其核心技術(shù)長(zhǎng)期為國(guó)外壟斷。本文根據(jù)機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)原理，提出了一種模擬人工清理的單炭塊電解質(zhì)清理機(jī)器人設(shè)計(jì)方案，并對(duì)在清理作業(yè)的機(jī)進(jìn)行了自動(dòng)化控制。電解質(zhì)清理機(jī)是電解鋁工業(yè)生產(chǎn)線中陽(yáng)極組裝車間的自動(dòng)化設(shè)備之一。大型預(yù)焙電解鋁生產(chǎn)常利用陽(yáng)極炭塊組供應(yīng)電解生產(chǎn)，并對(duì)消耗更換的陽(yáng)極炭塊組進(jìn)行清理、壓脫、破碎等處理，組裝澆注形成新的陽(yáng)極炭塊組返回電解，從而形成陽(yáng)極組裝生產(chǎn)工藝--11(如圖1．1)。 圖1．1陽(yáng)極組裝生產(chǎn)工藝流程圖預(yù)焙電解槽更換后的陽(yáng)極炭塊組在鋁電解生產(chǎn)上稱之為“殘極”，殘極可分為硬殘極與軟殘極。硬殘極受電解質(zhì)侵蝕較少，強(qiáng)度高，假比重大，比電阻較小。軟殘極受電解質(zhì)侵蝕較嚴(yán)重，各項(xiàng)性能次之。殘極鋼爪以下由氧化鋁燒結(jié)塊、電解質(zhì)及殘余陽(yáng)極炭塊組成，這部分統(tǒng)稱為殘極電解質(zhì)。由于殘極表面電解質(zhì)中含有大量的微量元素，對(duì)炭陽(yáng)極質(zhì)量和鋁液質(zhì)量危害很大，因此必須采用有效的方法將殘極清理干凈。由于硬殘極的強(qiáng)度、假比重較大，添加硬殘極塊作骨料時(shí)對(duì)陽(yáng)極有好的影響，而且其加入的量越大，陽(yáng)極的強(qiáng)度、假比重也越大。添加軟殘極則對(duì)陽(yáng)極強(qiáng)度及假比重?zé)o明顯的影響，但是容易被氧化性氣體所侵蝕，造成極炭塊疏松。加入清潔后的硬殘極對(duì)提高炭陽(yáng)極質(zhì)量有利。所以要將清理下來(lái)的電解質(zhì)進(jìn)行回收。電解質(zhì)的自動(dòng)化清理～般分兩次清理，第一次清理是將殘極上附著的較硬電解質(zhì)大塊的震打下來(lái)，一般稱為一級(jí)清理；第二次清理是將陽(yáng)極炭塊表面附著的剩余的較軟電解質(zhì)再清理掉，一般稱為二級(jí)清理。在清理的過(guò)程中將電解質(zhì)回收再利用。早期的一次清理是以人工清理為主，工人用大錘敲碎電解質(zhì)，或者用風(fēng)鎬鐵鏟將附著在殘極上的電解質(zhì)鏟碎。然而人工清理電解質(zhì)勞動(dòng)強(qiáng)度極大，生產(chǎn)力低下，同時(shí)又造成車間的環(huán)境污染，危害職工健康。隨著電解鋁工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展和生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，人工清理已經(jīng)大大地制約了生產(chǎn)的發(fā)展和規(guī)模的擴(kuò)大，使用電解質(zhì)清理機(jī)器人來(lái)代替人工清理，安全、高效地處理陽(yáng)極殘極已經(jīng)是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。于此同時(shí)，殘極處理生產(chǎn)線和設(shè)備也正逐步向全面機(jī)械化和自動(dòng)化的方向發(fā)展。電解質(zhì)清理機(jī)器人設(shè)備的需求將越來(lái)越大，運(yùn)用將越來(lái)越廣泛。電解質(zhì)清理機(jī)器人在一次清理中的主要裝置就是鏟碎(破碎)清理裝置。它的作用就是代替人工，將殘極上較硬的電解質(zhì)大塊的振打下來(lái)，充當(dāng)人工拿風(fēng)鎬或者大錘將電解質(zhì)清理下來(lái)。同時(shí)，又要做到不破壞殘極本身，大塊的電解質(zhì)能順利掉下被回收利用，清理速度能適應(yīng)不同的陽(yáng)極組裝車間的生產(chǎn)速度。1.2電解質(zhì)清理機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀就電解質(zhì)清理機(jī)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)和國(guó)外還是有相當(dāng)大的差距。國(guó)外的電解質(zhì)清理機(jī)是由專業(yè)的機(jī)械設(shè)備制造商生產(chǎn)的全自動(dòng)化或者半自動(dòng)化的成套設(shè)他們以陽(yáng)極組裝車間為主，系統(tǒng)化的生產(chǎn)整個(gè)陽(yáng)極組裝生產(chǎn)線的所有成套自動(dòng)化設(shè)備，其中電解質(zhì)清理機(jī)分別有適用于單炭塊(4爪單陽(yáng)極)組裝陽(yáng)極的單極電解質(zhì)清理機(jī)和適用于雙炭塊(6爪雙陽(yáng)極)組裝陽(yáng)極的雙極電解質(zhì)清理機(jī)。國(guó)內(nèi)的電解質(zhì)清理機(jī)中還只能做到半自動(dòng)化，電解質(zhì)一次清理用人工，二次清理用自動(dòng)化設(shè)備，這些半自動(dòng)化設(shè)備的研發(fā)也僅限于中國(guó)鋁業(yè)公司等專門(mén)的跟鋁工業(yè)有關(guān)的企業(yè)，而沒(méi)有專業(yè)的機(jī)械設(shè)備企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)。當(dāng)然也有一些鋁工業(yè)企業(yè)自行研發(fā)的一級(jí)清理的電解質(zhì)清理設(shè)備，但是也只能適用于他們自己的陽(yáng)極車間的生產(chǎn)線，不能廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)鋁工業(yè)生產(chǎn)線。全自動(dòng)化的電解質(zhì)清理機(jī)器人主要還是進(jìn)口國(guó)外設(shè)備。下面詳細(xì)介紹一下國(guó)內(nèi)外電解質(zhì)清理機(jī)器人的發(fā)展?fàn)顩r：1.2.1國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀：自從Hall．Heronlt煉鋁法誕生以來(lái)，出于經(jīng)濟(jì)和效率上的考慮，人們不斷開(kāi)發(fā)大電流的電解槽。而俗稱“電解之心臟”的陽(yáng)極在電解槽中布置方式、數(shù)量也各有不同，如德國(guó)的VAW公司開(kāi)發(fā)的300kA電解槽陽(yáng)極是單炭塊；南非的海利塞德鋁廠AP30電解系列使用的陽(yáng)極是帶兩塊炭塊的組裝陽(yáng)極。所以在自動(dòng)化電解質(zhì)清理技術(shù)上也要有分別適合單炭塊殘極清理(4爪單陽(yáng)極)和雙炭塊殘極清理(6爪雙陽(yáng)極)兩種不同的電解質(zhì)清理機(jī)器人。雙極電解質(zhì)清理機(jī)的工作原理：6爪雙陽(yáng)極的組裝陽(yáng)極炭塊是一個(gè)鋼爪上有兩排，一排3個(gè)爪腳，各帶一個(gè)陽(yáng)極炭塊，也就是一個(gè)鋼爪上帶兩個(gè)陽(yáng)極炭塊，兩個(gè)陽(yáng)極炭塊間的間隙為200mm左右。殘極進(jìn)入電解質(zhì)清理機(jī)系統(tǒng)后，首先進(jìn)入電解質(zhì)的一次清理，將附著在兩個(gè)炭塊上表面的較硬電解質(zhì)振打下來(lái)，由于硬電解質(zhì)的硬度較高，需要大的驅(qū)動(dòng)和鋒利又較硬的工具進(jìn)行清理，而且要讓破碎的電解質(zhì)順利掉入回收裝置中，保證不能影響到固定在導(dǎo)桿上的陽(yáng)極；其次就是進(jìn)入電解質(zhì)的二次清理，將陽(yáng)極表面附著的軟電解質(zhì)和全部清理下來(lái)，軟殘疾的顆粒較小，硬度也稍低，所以用較軟而又韌性高的工具細(xì)致的來(lái)清理，但要注意的是要把一個(gè)鋼爪上的兩炭塊間隙的電解質(zhì)清理下來(lái)。然后將清理下來(lái)的電解質(zhì)進(jìn)行回收。單極電解質(zhì)清理機(jī)的工作原理：4爪單陽(yáng)極的陽(yáng)極炭塊是一個(gè)鋼爪上有4個(gè)爪腳，只帶一個(gè)陽(yáng)極炭塊。殘極進(jìn)入電解質(zhì)清理機(jī)系統(tǒng)后，首先進(jìn)入電解質(zhì)一次清理，用硬度高，驅(qū)動(dòng)力大的工具將附著在一個(gè)炭塊上表面其的較硬電解質(zhì)振打下來(lái)，而且要讓破碎的電解質(zhì)順利掉入回收裝置中，其中保證不能影響到固定在導(dǎo)桿上的陽(yáng)極；其次進(jìn)入電解質(zhì)的二次清理，用軟度高而又有韌性的工具細(xì)致的將陽(yáng)極所有表明附著的軟電解質(zhì)全部清理下來(lái)，然后將清理下來(lái)的電解質(zhì)回收。目前國(guó)外電解質(zhì)清理機(jī)器人主要由奧托昆普技術(shù)公司(OutokumpuTechnology)19]和法國(guó)BROCHOT公司兩大公司研發(fā)并提供給全球各地電解鋁生產(chǎn)企業(yè)。它們的機(jī)器人現(xiàn)在主要針對(duì)雙陽(yáng)極的電解質(zhì)清理，各有特點(diǎn)，但也存在著一些問(wèn)題，尤其在我國(guó)的引進(jìn)使用狀況并不理想。加拿大AISCO公司生產(chǎn)的清理機(jī)和TECHMO公司生產(chǎn)的清理站以及娜威海德羅銘業(yè)公司主要是針對(duì)單陽(yáng)極的電解質(zhì)清理，我國(guó)也有進(jìn)口它們公司的電解質(zhì)清理設(shè)備，效果比較理想。下面就這幾個(gè)公司的機(jī)器人的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。1．奧托昆普技術(shù)公司(OutokumpuTechnology)研發(fā)的陽(yáng)極組裝全自動(dòng)化設(shè)備包括電解質(zhì)清理機(jī)等，已經(jīng)在世界各地的大型鋁廠投入使電解質(zhì)清理機(jī)設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)性能研究用。例如，印度科爾巴(Korba)Sterlite集團(tuán)，南非BillitonHillside電解鋁廠，ComalcoBoyneIsland電解鋁廠，AlcanAlma的PechineyAP30組裝車間以及中國(guó)鋁業(yè)公司青海分公司等都引進(jìn)了他們公司的陽(yáng)極組裝全自動(dòng)化設(shè)備。此機(jī)器人的信息由是Outokumpu技術(shù)公司供應(yīng)給南非BillitonHillside電解鋁廠提供的，它是針對(duì)雙炭塊組裝陽(yáng)極的(六爪雙陽(yáng)極)，機(jī)器的循環(huán)速率是40塊陽(yáng)極／d,時(shí)，由三個(gè)預(yù)破碎站組成的：殘陽(yáng)極在進(jìn)入預(yù)破碎站之前，由空中吊運(yùn)車系統(tǒng)運(yùn)送到某一?？空军c(diǎn)。一個(gè)殘陽(yáng)極組被送入電解質(zhì)清理站。夾緊導(dǎo)桿防止其晃動(dòng)。在進(jìn)行預(yù)破碎碎操作的過(guò)程中，固定陽(yáng)極組。液壓錘將堅(jiān)硬的電解質(zhì)破碎為較小的粉塊，并沿著陽(yáng)極的長(zhǎng)度方向進(jìn)行錘擊破碎。開(kāi)啟導(dǎo)桿夾具，陽(yáng)極組隨后被倒旋轉(zhuǎn)90度角。陽(yáng)極組被送入第2個(gè)預(yù)破碎站，重復(fù)上述的清理流程。極組被送入傾斜清理站。夾緊導(dǎo)桿防止其晃動(dòng)。在進(jìn)行預(yù)破碎操作的過(guò)程中，固定陽(yáng)極組。液壓錘將堅(jiān)硬的電解質(zhì)破碎為較小的粉塊，并沿著陽(yáng)極的寬度方向進(jìn)行錘擊破碎。開(kāi)啟導(dǎo)桿夾具。擺動(dòng)的殘極支托被提升，以支撐殘極的側(cè)部。一套導(dǎo)桿夾具將導(dǎo)桿夾住。傾斜站將陽(yáng)極從正常的懸垂方位(垂直方向)進(jìn)行90度角的旋轉(zhuǎn)，使其回復(fù)到水平位置。壓撞擊機(jī)用來(lái)清除殘極表面(垂直面)，繼而將鋼爪之間區(qū)域的電解質(zhì)予以清除。兩個(gè)水平錘被分別安裝在殘極組的兩側(cè)，并從陽(yáng)極末端進(jìn)行清除作業(yè)，繼而將鋼爪之間區(qū)域的電解質(zhì)予以清除。陽(yáng)極被恢復(fù)到正常的懸垂方位，隨后被送入第3次清理及清掃站。鼓風(fēng)清掃系統(tǒng)用于吹掃殘陽(yáng)極頂部的殘余電解質(zhì)。對(duì)于奧托昆普技術(shù)公司研發(fā)的這款電解質(zhì)清理機(jī)器人存在以下優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：清理率達(dá)到95％以上，清理循環(huán)速率高，電解質(zhì)回收方便。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)陽(yáng)極和導(dǎo)桿的質(zhì)量要求比較高，價(jià)格很高。2．法國(guó)BROCHOT公司研發(fā)的陽(yáng)極組裝車間生產(chǎn)線成套設(shè)備也是世界各地鋁業(yè)公司的自動(dòng)化設(shè)備供應(yīng)商。他的銷售業(yè)績(jī)包括了世界各地共50多家電解鋁企業(yè)B0]。例如：哈薩克斯坦的NFC—PAVLODARAL．SM．中色．哈薩克斯坦巴甫洛達(dá)鋁廠，阿聯(lián)酋的DUBAL迪拜鋁業(yè)公司，印度BALCO巴拉特鋁廠，加拿大ALCAN阿爾瑪鋁廠以及中國(guó)蘭州鋁廠二期等。圖1-2蘭州鋁廠引進(jìn)BRHOCHOT公司的電解質(zhì)清理機(jī)器人由蘭州鋁廠2期引進(jìn)的BROCHOT公司的電解質(zhì)機(jī)器人(如圖12所示)。此套設(shè)備由全自動(dòng)電解質(zhì)破碎清理設(shè)備，電解質(zhì)回收設(shè)備以及自動(dòng)殘極拋丸清理機(jī)組成。它的破碎清理設(shè)備的鏟碎裝置如圖1．3所示。它是針對(duì)雙炭塊組裝陽(yáng)極的(六爪雙陽(yáng)極)。圖1-3BRHOCHOT電解質(zhì)清理機(jī)器人鏟碎裝置結(jié)構(gòu)圖殘極從裝卸站隨天車進(jìn)入電解質(zhì)破碎清理設(shè)備中，夾具裝置夾緊導(dǎo)桿防止晃動(dòng)，夾緊裝置向x方向移動(dòng)到左右裝有鏟刀的鏟碎裝置中間，鏟碎裝置向中間移動(dòng)鏟裂殘極兩側(cè)堅(jiān)硬的電解質(zhì)，使其與殘極分離。然后夾緊裝置從X軸方向向Y軸方向旋轉(zhuǎn)45度角，由45度方向角的帶有鏟刀的鏟碎裝置由液壓驅(qū)動(dòng)向殘極移動(dòng)鏟碎清除殘極表面附著的電解質(zhì)，順便使已經(jīng)破碎的電解質(zhì)順利的掉入電解質(zhì)回收設(shè)備的運(yùn)輸皮帶上。一級(jí)清理結(jié)束后夾緊裝置將殘極送回天車，由天車帶殘極進(jìn)入自動(dòng)殘極拋丸清理機(jī)組進(jìn)行二級(jí)清理，將附著在殘極上未清理掉的殘極，軟電解質(zhì)清理干凈。對(duì)于法國(guó)博壽公司研發(fā)的這款電解質(zhì)清理機(jī)器人存在以下優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，清理循環(huán)速率高，較進(jìn)口的雙陽(yáng)極清理設(shè)備價(jià)格相對(duì)較低。缺點(diǎn)：鏟碎程度不高，對(duì)導(dǎo)桿陽(yáng)極的質(zhì)量要求較高導(dǎo)致殘極塊容易被一起振下，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上導(dǎo)致鏟碎的電解質(zhì)塊不能順利掉下。3．加拿大AISCO公司生產(chǎn)的清理機(jī)和TECHMO公司生產(chǎn)的清理站。AISCO公司生產(chǎn)的清理機(jī)包括兩個(gè)部分，一次清理和二次清理，一次清理是通過(guò)液壓錘的交叉運(yùn)動(dòng)，松動(dòng)、清理大部分的電解質(zhì)，二次清理是通過(guò)鏈條的縱向運(yùn)動(dòng)清理其余電解質(zhì)，該設(shè)備已在中鋁青海分公司85kt項(xiàng)目組裝部分使用。TECHMO公司生產(chǎn)的清理站由破碎和清理兩級(jí)組成，破碎和清理均采用類似錘滑動(dòng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行。工作步驟為：清理站從懸鏈系統(tǒng)接收殘極并處理這些殘極上的電解質(zhì)，首先一次清理清走碳素表面凝固的95％以上的電解質(zhì)然后將清理掉的電解質(zhì)導(dǎo)入設(shè)備下面的皮帶運(yùn)輸機(jī)輸送到破碎系統(tǒng)去。最后將殘極送往二次清理站進(jìn)行拋丸清理。他們主要針對(duì)的也是單極炭塊的陽(yáng)極(4爪單陽(yáng)極)。機(jī)器的循環(huán)速率為15組／d,時(shí)。以上兩款電解質(zhì)清理機(jī)器人的優(yōu)缺點(diǎn)如下：優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)純熟，清理率在95％以上，對(duì)導(dǎo)桿和陽(yáng)極質(zhì)量的要求較低。缺點(diǎn)：運(yùn)行速度較低，運(yùn)行費(fèi)高，價(jià)格也相對(duì)較高。1.2.2國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)電解質(zhì)清理的狀況大致可分為三類：純?nèi)斯で謇恚斯?設(shè)備半自動(dòng)化清理及引進(jìn)國(guó)外全自動(dòng)設(shè)備清理。1．純?nèi)斯で謇恚簝?yōu)點(diǎn)：價(jià)格便宜，對(duì)于小型的鋁廠使用較理想。缺點(diǎn)：人工清理不僅存在安全隱患，而且清理過(guò)程中造成電解廠房工作環(huán)境粉塵量的超標(biāo)．危害職工健康：從破碎后電解質(zhì)的使用情況來(lái)看，由于主要更換陽(yáng)極后陽(yáng)極的覆蓋和保溫，人工清理的電解質(zhì)顆粒過(guò)大，不利于保溫，陽(yáng)極氧化嚴(yán)重，增加陽(yáng)極的消耗量，不利于電解的生產(chǎn)在云南鋁廠設(shè)計(jì)中，電解質(zhì)處理僅為簡(jiǎn)單的人工風(fēng)鎬清理線，經(jīng)電解車間初次清理的殘極運(yùn)來(lái)后由人工二次清理。按目前各廠對(duì)殘極的要求，這種方式完全能滿足電解質(zhì)清理的要求。同時(shí)電解質(zhì)清理裝置的投資大為減少，當(dāng)然工人的勞動(dòng)強(qiáng)度與工作環(huán)境均不如自動(dòng)電解質(zhì)清理系統(tǒng)。2．人工+設(shè)備半自動(dòng)化清理：優(yōu)點(diǎn)：部分減少了工人的勞動(dòng)量，對(duì)于清理環(huán)境也有所改善，其中自動(dòng)化部分的設(shè)備由國(guó)內(nèi)自行研制，價(jià)格也相對(duì)較低。缺點(diǎn)：不能做到全自動(dòng)化，只有殘極的二次清理能做到自動(dòng)化，而殘極的一次清理還是由人工清理為主，清理速度不能跟上現(xiàn)有的生產(chǎn)狀況和速度。中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司在2006年研發(fā)的“電解殘極表面的電解質(zhì)清理系統(tǒng)”。殘極在進(jìn)入清理系統(tǒng)之前拿大錘將較硬的電解質(zhì)砸碎脫落人后再進(jìn)入這個(gè)電解質(zhì)清理系統(tǒng)。此系統(tǒng)的組成為(如圖1．6)：在密封室內(nèi)有上部清理機(jī)、下部清理機(jī)、下料口皮帶運(yùn)輸機(jī)和收塵點(diǎn)，一次清理點(diǎn)與密封室連接，二次清理點(diǎn)在一次清理點(diǎn)之后；上部清理機(jī)安裝在殘極的上面，下部清理機(jī)安裝在殘極的下面；下料口皮帶運(yùn)輸機(jī)位于下部清理機(jī)之下。其中，上、下部清理機(jī)采用變頻器控制，上部清理機(jī)的電機(jī)與清理滾筒一側(cè)連接，清理滾筒的另一側(cè)與支撐軸承連接；下部清理機(jī)的電機(jī)通過(guò)皮帶傳動(dòng)與清理滾筒一側(cè)連接，清理滾筒兩側(cè)與支撐軸承連接；清理鋼絲繩穿過(guò)滾筒通孔、并通過(guò)螺紋孔將壓板固定在清理滾筒上。此款發(fā)明也是針對(duì)單極炭塊陽(yáng)極(4爪單陽(yáng)極)。圖1-4中國(guó)鋁業(yè)公司設(shè)計(jì)的內(nèi)部清理機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3．進(jìn)口國(guó)外全自動(dòng)化設(shè)備：優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)環(huán)境得到較大改善，更加適應(yīng)現(xiàn)在的生產(chǎn)規(guī)模與速度。缺點(diǎn)：投入資金高，對(duì)導(dǎo)桿和陽(yáng)極的質(zhì)量要求較高，不能廣泛在全國(guó)范圍的鋁廠運(yùn)用。河南伊川鋁廠陽(yáng)極組裝車間的電解質(zhì)清理設(shè)備是加拿大進(jìn)口，此款設(shè)備是也是由奧托昆普技術(shù)公司(OutokumpuTechnology)研制的[201。它的工作原步驟如下：返回來(lái)的殘極由裝卸站上線，先經(jīng)電解質(zhì)清理機(jī)清理殘極上的大塊電解質(zhì)。電解質(zhì)清理機(jī)由二個(gè)預(yù)碎站、一個(gè)傾翻站，三個(gè)工作站自動(dòng)清理六爪碳?jí)K陽(yáng)極，前兩個(gè)工作站通過(guò)液壓氣錘(沖擊錘)，使電解質(zhì)被破碎從陽(yáng)極塊上去掉；最后一個(gè)工作站是通過(guò)一系列的推進(jìn)頂桿，將鋼爪問(wèn)的電解質(zhì)清理干凈，并經(jīng)過(guò)氣吹系統(tǒng)清理，再經(jīng)過(guò)殘極拋丸機(jī)清理附在殘極表面或滲透在軟殘極內(nèi)的電解質(zhì)，以及殘極底部電解質(zhì)。這套電解質(zhì)清理機(jī)器人是以20萬(wàn)噸電解鋁產(chǎn)能為背景的，針對(duì)單極炭塊陽(yáng)極(4爪單陽(yáng)極)。機(jī)器的循環(huán)速率為30組／小時(shí)。1.3電解質(zhì)清理機(jī)現(xiàn)存在的問(wèn)題電解質(zhì)清理機(jī)從國(guó)外的發(fā)展到國(guó)內(nèi)的發(fā)展還存在很多的問(wèn)題。國(guó)外的機(jī)器性能好，基本做到了全自動(dòng)化，代替了人工清理，而且分別有針對(duì)4爪單陽(yáng)極的和6爪雙陽(yáng)極的，適應(yīng)了不同是陽(yáng)極組裝生產(chǎn)線，在國(guó)外的應(yīng)用也非常廣泛，使用情況也比較理想。但引進(jìn)國(guó)外的針對(duì)6爪雙陽(yáng)極的電解質(zhì)清理機(jī)在國(guó)內(nèi)的使用并不是很理想。由于國(guó)內(nèi)陽(yáng)極質(zhì)量達(dá)不到其標(biāo)準(zhǔn)，在清理過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)殘極砸落現(xiàn)象，清理效率受到影響。其鋼球與電解質(zhì)的分離，返回系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)桿的質(zhì)量也達(dá)不到這種機(jī)器的要求，導(dǎo)致導(dǎo)桿變形等，這樣使得機(jī)器故障率高，維修量大，運(yùn)行費(fèi)也高。而且相對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致所需的費(fèi)也相當(dāng)高[21-26]。從上述方面可以看出進(jìn)口的雙極電解質(zhì)清理機(jī)器人并不適應(yīng)國(guó)內(nèi)目前的陽(yáng)極組裝生產(chǎn)線。對(duì)于國(guó)外進(jìn)口的針對(duì)4爪單陽(yáng)極的電解質(zhì)清理機(jī)器人，在國(guó)內(nèi)的使用情況是比較理想的，因?yàn)槠淝謇黼y度相對(duì)雙極陽(yáng)極來(lái)說(shuō)較低，所以對(duì)于陽(yáng)極質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)要求也較低，再者其結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)于導(dǎo)桿以及其它陽(yáng)極組裝生產(chǎn)線的硬件設(shè)備的影響也要低一些。但唯一的缺點(diǎn)是國(guó)外進(jìn)口的電解質(zhì)清理機(jī)器人設(shè)備資金一次性投入還是太大?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)自主研發(fā)整套電解質(zhì)清理機(jī)的設(shè)備還沒(méi)有，而國(guó)內(nèi)能自主研發(fā)的機(jī)器一般都是電解質(zhì)清理機(jī)器人的一部分，而這一部分都集中在電解質(zhì)的二次清理自動(dòng)化設(shè)備，電解質(zhì)的一次清理很多還是靠人工清理為主，部分鋁廠也有研發(fā)一次清理的自動(dòng)化設(shè)備的，但只適用于他們的陽(yáng)極組裝生產(chǎn)線，并未投放市場(chǎng)，也沒(méi)有相關(guān)資料記載。1.4電解質(zhì)清理機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)以電解質(zhì)清理機(jī)等為代表的機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)成為相關(guān)重大基礎(chǔ)裝備在國(guó)產(chǎn)化道路中進(jìn)一步發(fā)展的技術(shù)瓶頸。機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)。它屬于多學(xué)科、多技術(shù)綜合運(yùn)用的先進(jìn)制造裝備的典型代表，其技術(shù)屬于核心競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)，對(duì)它的研究有利于掌握未來(lái)新的戰(zhàn)略性高技術(shù)，有利于形成未來(lái)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，對(duì)研究和發(fā)展國(guó)家需要的戰(zhàn)略性前沿核心技術(shù)與裝備具有重大的意義，新型機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)的重點(diǎn)則主要有具有更加自適應(yīng)性和復(fù)雜工藝能力的各種機(jī)器人控制技術(shù)、視覺(jué)圖象處理技術(shù)、機(jī)器人動(dòng)作規(guī)劃和軌跡補(bǔ)償技術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控和具有工藝水平的離線編程技術(shù)等，新型機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。而隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷成熟電解質(zhì)清理機(jī)器人將向著提高清理率、提高清理速度、降低噪音、提高資源利用率、降低消耗、削減污染、提高產(chǎn)品質(zhì)量和國(guó)產(chǎn)化的方向發(fā)展。就電解質(zhì)清理機(jī)而言它的發(fā)展趨勢(shì)如下：1．國(guó)外電解質(zhì)清理機(jī)的發(fā)展水平已經(jīng)成熟，但是在滿足清理要求下結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本的降低，性能的優(yōu)化，以及隨著電解鋁產(chǎn)量的逐步提高，而跟上電解鋁生產(chǎn)的速度是其發(fā)展的趨勢(shì)。2．國(guó)內(nèi)要趕上國(guó)外的現(xiàn)有水平，就得自主研發(fā)成套的電解質(zhì)清理設(shè)備，逐步做到全自動(dòng)化，用自動(dòng)化設(shè)備代替人工操作。即電解質(zhì)清理機(jī)器人的逐步國(guó)產(chǎn)化。3．但從目前國(guó)內(nèi)陽(yáng)極組裝生產(chǎn)線的情況看，雙極電解質(zhì)清理機(jī)器人顯然還并不能完全適用國(guó)內(nèi)陽(yáng)極清理，當(dāng)然隨著國(guó)內(nèi)電解鋁整個(gè)生產(chǎn)線技術(shù)的提高，陽(yáng)極的質(zhì)量的提高，雙陽(yáng)極的清理將會(huì)廣泛應(yīng)用，但目前的情況來(lái)看，單極電解質(zhì)清理機(jī)器人還是更適合國(guó)內(nèi)的陽(yáng)極組裝生產(chǎn)線。所以國(guó)產(chǎn)化的目標(biāo)應(yīng)該從單極電解質(zhì)的清理機(jī)器人入手，逐步向雙極電解質(zhì)清理機(jī)器人過(guò)渡。4．而從國(guó)內(nèi)國(guó)產(chǎn)化電解質(zhì)清理機(jī)器人的現(xiàn)狀來(lái)看，殘極的二次清理已有部分鋁廠研發(fā)了一些專利產(chǎn)品。而對(duì)于殘極的一次清理：鏟(破)碎裝置的研發(fā)還沒(méi)有任何資料記載，更沒(méi)有投放市場(chǎng)的機(jī)器出現(xiàn)，所以殘極的一次清理裝置的自主研發(fā)也是目前主要關(guān)注的部分。5．就是對(duì)于現(xiàn)在過(guò)于復(fù)雜的電解質(zhì)清理機(jī)器人，怎樣可以做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化來(lái)降低成本也是要考慮的發(fā)展方向。6．工作環(huán)境也要向著輕污染，無(wú)污染的方向發(fā)展。1.5本文設(shè)計(jì)的內(nèi)容電解質(zhì)清理機(jī)是電解鋁工業(yè)生產(chǎn)線中陽(yáng)極組裝車間的自動(dòng)化設(shè)備，屬特殊環(huán)境下特種機(jī)器。其核心技術(shù)長(zhǎng)期為國(guó)外壟斷。國(guó)外電解質(zhì)清理機(jī)可靠性、自動(dòng)化與智能化程度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴；國(guó)內(nèi)的電解質(zhì)清理主要以人工清理和引進(jìn)國(guó)外全自動(dòng)設(shè)備為主。尤其是電解質(zhì)一次清理機(jī)器人國(guó)內(nèi)基本完全依靠進(jìn)口。我國(guó)對(duì)這方面的研究非常少，因此本文對(duì)電解質(zhì)一級(jí)清理機(jī)器人提出了新的設(shè)計(jì)的思路，并對(duì)其進(jìn)行控制。證明這種設(shè)計(jì)思路的可行性，具體內(nèi)容如下：1．對(duì)課題的來(lái)源以國(guó)內(nèi)電解質(zhì)清理機(jī)的發(fā)展以及研究現(xiàn)狀進(jìn)行了解。2．針對(duì)單炭塊電解質(zhì)的清理需求和技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，控制一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的電解質(zhì)一次清理機(jī)。目標(biāo)以節(jié)約成本，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高他的控制精度。并且能完成清理效果跟上國(guó)內(nèi)鋁電解生產(chǎn)線的速率。

第二章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1電解質(zhì)清理機(jī)的工藝流程電解質(zhì)清理機(jī)的清理步驟分為三步：首先由二個(gè)氣動(dòng)錘將雙頭螺將兩側(cè)的電解質(zhì)錘松，這為粗清理，執(zhí)行此操作的機(jī)器人如圖2-1所示；而后進(jìn)行二次精清理，第一次是用6個(gè)旋轉(zhuǎn)工具打掉殘極上各個(gè)部分的電解質(zhì)，執(zhí)行此操作的機(jī)器人如圖2-2所示；第二次是噴鋼砂處理，徹底清除殘極上的殘留電解質(zhì)。噴砂處理強(qiáng)度可通過(guò)鋼砂噴出量調(diào)節(jié)。這套電解質(zhì)清理機(jī)器人是針對(duì)單極炭塊陽(yáng)極(4爪單陽(yáng)極)。機(jī)器的循環(huán)速率為30塊／4,時(shí)。圖2-1青海鋁廠引進(jìn)Hydra-Fab公司的單炭塊電解質(zhì)一次清理機(jī)圖2-2Hydra-Fab公司的單炭塊電解質(zhì)二次清理機(jī)這款電解質(zhì)清理機(jī)器人的優(yōu)缺點(diǎn)如下：優(yōu)點(diǎn)：全封閉的裝置通風(fēng)裝置和過(guò)濾器降低了環(huán)境污染，高度自動(dòng)化減少了工人和勞動(dòng)量，行速度較高。缺點(diǎn)：返回系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，敲障率高，維修量大，價(jià)格相對(duì)較高2.2基于電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則就是：在最大程度滿足生產(chǎn)工藝對(duì)電氣控制系統(tǒng)要求的前提下，力求運(yùn)行安全、可靠、動(dòng)作準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，電動(dòng)機(jī)及電氣元件選用合理，操作、安裝、調(diào)試和維修方便。電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是在傳動(dòng)形式及控制方案選擇的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，式傳動(dòng)形式與控制方案的具體化。其設(shè)計(jì)靈活多變，沒(méi)有固定的方法和模式，即使是同一個(gè)電路的功能結(jié)構(gòu)，不同人員設(shè)計(jì)出來(lái)的線路可能完全不同。因此，作為設(shè)計(jì)人員，應(yīng)該隨時(shí)發(fā)現(xiàn)和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷豐富和拓寬思路，才能做出最為合理的設(shè)計(jì)。一般情況下，電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足生產(chǎn)機(jī)械加工工藝的要求，線路要安全可靠，操作和維護(hù)方便，設(shè)備投資少等。因此，要求控制電路的設(shè)計(jì)必須正確，并能合理的選擇電器元件。一般在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該滿足以下要求。1.最大限度的實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械和工藝對(duì)電氣控制線路的要求首先對(duì)生產(chǎn)要求、機(jī)械設(shè)備的工作性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和實(shí)際加工情況有充分了解。生產(chǎn)工藝要求一般是由機(jī)械設(shè)計(jì)人員提供的，實(shí)際執(zhí)行時(shí)有些地方可能會(huì)有些差異，這就需要電氣設(shè)計(jì)人員深入現(xiàn)場(chǎng)對(duì)同類或接近的產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)差、分析和綜合，從而作為設(shè)計(jì)電氣控制線路的依據(jù)。并在此基礎(chǔ)上考慮控制方式，啟動(dòng)、反響、制動(dòng)及調(diào)速的要求，設(shè)置各種連鎖及保護(hù)裝置。2.在滿足生產(chǎn)要求的前提下，力求施工是線路簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)(1)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的，成熟的環(huán)節(jié)和線路。(2)盡量縮短連接導(dǎo)線的數(shù)量和線路。2.3基于可編程控制器的設(shè)計(jì)1．的主要特點(diǎn)(1)高可靠性①所有的I/O接口電路均采用光電隔離使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離②各輸入端均采用R-C濾波器其濾波時(shí)間常數(shù)一般10~20ms.③各模塊均采用屏蔽措施以防止輻射干擾④采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源⑤對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選⑥良好的自診斷功能一旦電源或其他軟硬件發(fā)生異常情況CPU立即采用有效措施以防止故障擴(kuò)大⑦大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高2．豐富的I/O接口模塊PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)如交流或直流開(kāi)關(guān)量或模擬量電壓或電流脈沖或電位強(qiáng)電或弱電等有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備如按鈕行程開(kāi)關(guān)接近開(kāi)關(guān)傳感器及變送器直接連接另外為了提高操作性能它還有多種人-機(jī)對(duì)話的接口模塊;為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊等等。3．采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)，PLC的各個(gè)部件包括CPU電源I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。4．編程簡(jiǎn)單易學(xué)PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)不需要具備計(jì)算機(jī)的專門(mén)知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。5．安裝簡(jiǎn)單維修方便PLC不需要專門(mén)的機(jī)房可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行，使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接即可投入運(yùn)行，各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障，由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障用戶可以通過(guò)更換模塊的方法使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。2.4方案比較及選擇2.4.1與繼電器線路比較PLC的優(yōu)勢(shì)1．功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高一臺(tái)小型PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器相比，具有很高的性能價(jià)格比?？善绦蚩刂破骺梢酝ㄟ^(guò)通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。2．硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)可編程序控制器產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用。用戶能靈活方便的進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同的功能、不規(guī)模的系統(tǒng)。楞編程序控制器的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器。3．可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障，PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的1/10--1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬(wàn)小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，PLC已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。4．系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)方法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，通過(guò)PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題一般通過(guò)修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。5．編程方法簡(jiǎn)單梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語(yǔ)言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語(yǔ)言，并用來(lái)編制用戶程序。梯形圖語(yǔ)言實(shí)際上是一種面向用戶的一種高級(jí)語(yǔ)言，可編程序控制器在執(zhí)行梯形圖的程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺胺g”成匯編語(yǔ)言后再去執(zhí)行。6．維修工作量少，維修方便PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的住處迅速的查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。7．體積小，能耗低對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，小型PLC的體積相當(dāng)于幾個(gè)繼電器大小，因此可將開(kāi)關(guān)柜的體積縮小到原來(lái)的確1/2-1/10。PLC的配線比繼電器控制系統(tǒng)的配線要少得多，故可以省下大量的配線和附件，減少大量的安裝接線工時(shí)，可以減少大量費(fèi)用。2.4.2方案選擇根據(jù)以上實(shí)際情況，該清理機(jī)系統(tǒng)的控制核心選擇采用可編程控制器，配置常規(guī)電氣控制系統(tǒng)。PLC與繼電器均可以用于開(kāi)關(guān)量邏輯控制。PLC的梯形圖與繼電器電路圖都是用線圈和觸點(diǎn)來(lái)表示邏輯關(guān)系。PLC的控制功能主要是用軟件（即程序）實(shí)現(xiàn)的，繼電器控制系統(tǒng)的控制功能是用硬件繼電器和硬件接線實(shí)現(xiàn)的。PLC采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，具有順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)處理、閉環(huán)控制和通信聯(lián)網(wǎng)等功能，比繼電器控制系統(tǒng)的功能強(qiáng)大得多。繼電氣系統(tǒng)的可靠性差，診斷與排除復(fù)雜的繼電器系統(tǒng)的故障非常困難。梯形圖程序中的輸出繼電器等是一種“軟繼電器”，它們的功能是用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此沒(méi)有硬件繼電器那樣的觸點(diǎn)易于接觸不良的缺點(diǎn)。PLC的可靠性高，故障率極低，并且很容易診斷和排除故障。而繼電器的控制功能被固定在線路中，其功能單一，不易修改，靈活性差。PLC的控制方式靈活，有很強(qiáng)的柔性，僅需修改梯形圖就可以改變控制功能。繼電器系統(tǒng)要在硬件安裝、接線全部完成后才能進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后修改電路花的時(shí)間也很多。PLC控制系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)柜制作、現(xiàn)場(chǎng)施工和梯形圖設(shè)計(jì)可以同時(shí)進(jìn)行，梯形圖可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后修改起來(lái)非常方便。一般來(lái)說(shuō)，清理機(jī)的控制并不復(fù)雜，但對(duì)工藝過(guò)程卻有較為嚴(yán)格的要求。鋁生產(chǎn)車間電解質(zhì)具體特點(diǎn)，完成電解質(zhì)清理的PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)通過(guò)激光傳感器定位，改變移動(dòng)電機(jī)的速，增強(qiáng)了控制先進(jìn)性和可靠性，清理過(guò)程的快速性。此套電解質(zhì)清理機(jī)控制系統(tǒng)的投入徹底改變了以前人工清理帶來(lái)的安全隱患，而且清理過(guò)程中造成電解廠房工作環(huán)境粉塵量的超標(biāo)．危害職工健康：從破碎后電解質(zhì)的使用情況來(lái)看，由于主要用于更換陽(yáng)極后陽(yáng)極的覆蓋和保溫，人工清理的電解質(zhì)顆粒過(guò)大，不利于保溫，陽(yáng)極氧化嚴(yán)重，增加陽(yáng)極的消耗量，不利于電解的生產(chǎn)。第三章硬件設(shè)計(jì)3.1PLC主電氣接線原理圖主電氣接線圖如圖3-1所示，EM223為變頻器；QF1、QF2、QF3、QF4、QF5、QF6、QF7、QF8空氣斷路器，其控制和隔離電源的作用，QF1為控制控制變頻器的電源斷路器，QF2~QF7分別為控制六個(gè)清理電機(jī)的電源斷路器，QF8為控制除塵電機(jī)的電源斷路器。KM1~KM6分別為控制六個(gè)清理電機(jī)的交流接觸器，KM7為控制除塵電機(jī)的交流接觸器。FR1~FR6分別作為六臺(tái)清理電機(jī)的短路、缺相和過(guò)載保護(hù)繼電器。FR7為除塵電機(jī)的短路、缺相和過(guò)載保護(hù)繼電器。在正常工作的情況下，為了防止電機(jī)頻繁啟停導(dǎo)致電機(jī)損壞，除塵電機(jī)和清理電機(jī)保持一直運(yùn)行。圖中變頻器主要負(fù)責(zé)控制移動(dòng)電機(jī)的速度。移動(dòng)電機(jī)分為三級(jí)速度控制，在從檔桿到進(jìn)入封閉罩時(shí)，移動(dòng)電機(jī)以中速正轉(zhuǎn)；在進(jìn)入封閉罩開(kāi)始清理時(shí)，為了清理干凈，移動(dòng)電機(jī)需慢慢移動(dòng)，以低速前進(jìn)。到清理完畢時(shí)，移動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，以很快的速度返回到檔桿前，準(zhǔn)備進(jìn)入下一個(gè)陽(yáng)極的清理過(guò)程。3-1硬件接線圖3-2硬件接線圖3.2變頻器3.2.1變頻器的接線變頻器主要負(fù)責(zé)控制移動(dòng)電機(jī)的速度。移動(dòng)電機(jī)分為三級(jí)速度控制，在從檔桿到進(jìn)入封閉罩時(shí)，移動(dòng)電機(jī)以中速正轉(zhuǎn)；在進(jìn)入封閉罩開(kāi)始清理時(shí)，為了清理干凈，移動(dòng)電機(jī)需慢慢移動(dòng)，以低速前進(jìn)。到清理完畢時(shí)，移動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，以很快的速度返回到檔桿前，準(zhǔn)備進(jìn)入下一個(gè)陽(yáng)極的清理過(guò)程。圖3-3變頻器接線圖3.2.2變頻器說(shuō)明1.應(yīng)用MICROMASTER440變頻器適用于各種變速驅(qū)動(dòng)裝置。由于它具有高度的靈活性因而可以在廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用。它尤其適合用于吊車和起重系統(tǒng)、立體倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、食品、飲料和煙草工業(yè)以及包裝工業(yè)的定位系統(tǒng)。這些應(yīng)用對(duì)象要求變頻器具有比常規(guī)應(yīng)用更高的技術(shù)性能和更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。變頻器的特點(diǎn)是設(shè)備性能面向用戶的需求，并且使用方便。它的輸入電源電壓范圍寬廣，適用于各地世界。設(shè)計(jì)MICROMASTER440采用模塊化設(shè)計(jì)。操作面板和各種模塊。2．主要特征調(diào)試簡(jiǎn)單模塊化的結(jié)構(gòu)，因而其配置具有最大的靈活性6個(gè)可編程，帶隔離的數(shù)字輸入2個(gè)可標(biāo)定的模擬輸入(0V至10V,0mA至20mA)，它們也可作為第7和第8個(gè)入2個(gè)可編程的模擬輸出(0mA至20mA)3個(gè)完全可編程的繼電器輸出(30V直流/5A，阻性負(fù)載；250V交流/2A，感性負(fù)載)當(dāng)使用較高的開(kāi)關(guān)頻率時(shí)，電機(jī)可以低噪音運(yùn)行(在開(kāi)關(guān)頻率較高的情況下，要降格使用)完善的變頻器和電動(dòng)機(jī)保3．機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)模塊化設(shè)計(jì)工作溫度0.12kW至75kW:-10°C~+50°C/90kW至200kW:0°C~+40°C結(jié)構(gòu)緊湊，單位空間00內(nèi)的變頻器kW數(shù)高。電纜連接方便，電源和電機(jī)連接線相互隔離，達(dá)到最佳電磁兼容性。可拆卸的操作面板4．控制性能的特點(diǎn)最新的IGBT技術(shù)數(shù)字微處理器控制高質(zhì)量的矢量控制系統(tǒng)磁通電流控制(FCC)改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)，并且優(yōu)化電動(dòng)機(jī)的控制線性V/F特性平方V/F特性多點(diǎn)v/f特性(可編程V/F特性)力矩控制捕捉再起動(dòng)滑差補(bǔ)償在電源中斷或故障跳閘以后，自動(dòng)再起動(dòng)可以由用戶定義的自由功能塊，實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算和算術(shù)運(yùn)算的操作動(dòng)態(tài)緩沖用于定位控制的減速斜坡函數(shù)曲線高品質(zhì)的PID控制器(具有參數(shù)自整定功能)，可用于一般的過(guò)程控制可編程的加速/減速斜坡函數(shù)，0秒至650秒斜坡起始段和結(jié)束段的平滑功能快速電流限制(FCL)功能，避免運(yùn)行中不應(yīng)有的跳閘快速、可重復(fù)的數(shù)字輸入響應(yīng)時(shí)間使用兩個(gè)高分辨率的10位二進(jìn)制模擬輸入，實(shí)現(xiàn)速度精調(diào)復(fù)合制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速制動(dòng)控制集成的制動(dòng)(斬波)器(僅限于0.12kW至75kW的變頻器)。4個(gè)跳轉(zhuǎn)頻率可拆卸的”Y”形鏈路電容器，可用于中性點(diǎn)不接地(IT)的電源系統(tǒng)(由中性點(diǎn)不接地的電源供電時(shí)，”Y”形鏈路電容器必須拆掉，并要安裝輸出電抗器)5．保護(hù)功能(1)過(guò)載能力①CT方式0.12kW至75kW:過(guò)載電流:1.5x額定輸出電流(即150%過(guò)載)，持續(xù)時(shí)間60S，重復(fù)周期時(shí)間300S，和2.0x額定輸出電流(即200%過(guò)載)，持續(xù)時(shí)間3S，重復(fù)周期時(shí)間300S。90kW至200kW:過(guò)載電流:1.36x額定輸出電流(即136%過(guò)載)，持續(xù)時(shí)間57S，重復(fù)周期時(shí)間300s。1.6x額定輸出電流(即160%過(guò)載)，持續(xù)時(shí)間3S，重復(fù)周期時(shí)間300S。①VT方式5.5kW至90kW:過(guò)載電流:1.4x額定輸出電流(即140%過(guò)載)，持續(xù)時(shí)間3S，重復(fù)周期時(shí)間300S，和1.1x額定輸出電流(即110%過(guò)載)，持續(xù)時(shí)間60S，重復(fù)周期時(shí)間300S。110kw至250kW:過(guò)載電流:1.5x額定輸出電流(即150%過(guò)載)，持續(xù)時(shí)間1S，重復(fù)周期時(shí)間300S，1.1額定輸出電流(即110%過(guò)載)持續(xù)時(shí)間59S，重復(fù)周期時(shí)間300S。(2)過(guò)壓/欠壓保護(hù),變頻器過(guò)溫保護(hù),使用PTC通過(guò)數(shù)字輸入實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)過(guò)熱保護(hù),接地故障保護(hù),短路保護(hù),I2t電動(dòng)機(jī)過(guò)熱保護(hù),閉鎖電動(dòng)機(jī)保護(hù),防止電動(dòng)機(jī)失速.3.2.3變頻器電路圖3-1硬件接線圖MM440變頻器的控制電路由CPU、模擬輸入（AN1、AN2）、模擬輸出（AOUT1、AOUT2）、數(shù)字輸入（DN1-DN6）、繼電器輸出（RL1、RL2、RL3）、操作板等組成，兩個(gè)模擬輸入回路也可以作為兩個(gè)附加的數(shù)字輸入DIN7和DIN8使用，當(dāng)模擬輸入作為數(shù)字輸入時(shí)，電壓門(mén)限制如下：1.75（DC）=OFF、3.70（DC）=ON.端子1、2是變頻器為用戶提供的10V直流穩(wěn)壓電源。當(dāng)采用模擬電壓信號(hào)輸入方式給定頻率時(shí)，為提高交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制精度，必須配備一個(gè)高精度的直流穩(wěn)壓電源作為模擬電壓信號(hào)輸入的直流電源。模擬輸入3、4和10、11端為用戶提供了兩隊(duì)模擬電壓輸入端，作為頻率給定信號(hào)，經(jīng)變頻器內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并傳輸給CPU來(lái)控制系統(tǒng)。數(shù)字輸入5、6、7、8、和16、17端為用戶提供了6個(gè)完全可編程的數(shù)字輸入端，數(shù)字信號(hào)經(jīng)光電隔離輸入CPU，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)、正反向電動(dòng)、固定頻率設(shè)定值控制等。端子9和28是24V直流電源端。端子9（24V）在作為數(shù)字輸入使用時(shí)也可以用于驅(qū)動(dòng)模擬輸入，要求端子2和28（0V）必須連在一起。輸入12、13和26、27端為兩對(duì)模擬輸出端；輸出18-25端為輸出繼電器的觸頭；輸入14、15端為電動(dòng)機(jī)過(guò)熱保護(hù)輸入端；輸入29、30端為串行接口RS-485端。圖3-5變頻器端子接線圖3.2.4技術(shù)數(shù)據(jù)（1）額定參數(shù)的降格脈沖頻率（2）工作溫度（3）工作地點(diǎn)的海拔高度（4）允許的電源電壓，以最大允許電源電壓的%值表示3.2.5變頻器參數(shù)設(shè)置表3-1變頻器參數(shù)設(shè)置表參數(shù)號(hào)出廠值設(shè)置值說(shuō)明P000312命令源選擇由端子排輸入P070022命令源選擇由端子排輸入P0701117選擇固定頻率P0702117選擇固定頻率P070312ON接通反轉(zhuǎn)，OFF停止P070411ON接通正轉(zhuǎn)，OFF停止P100023選擇固定頻率值設(shè)定P1001010設(shè)定固定頻率1(HZ)P1002520設(shè)定固定頻率2(HZ)P10031050設(shè)定固定頻率3(HZ)3.2.6采用變頻調(diào)速的主要優(yōu)點(diǎn)1.減小了靜差度由于采用了有反饋的矢量控制，電動(dòng)機(jī)調(diào)速后的機(jī)械特性很“硬”，靜差度可不小于3%。2.具有轉(zhuǎn)矩限制功能下垂特性是指在電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重過(guò)載時(shí)，能自動(dòng)地將電流限制在一定范圍內(nèi)，即使堵轉(zhuǎn)，也能將電流限制住，新系列的變頻器都具有“轉(zhuǎn)矩限制”功能，十分方便。3.“爬行”距離易控制各種變頻器在采用有反饋矢量控制的情況下，一般都具有“零速轉(zhuǎn)矩”，即使工作頻率為0Hz，也有足夠大的轉(zhuǎn)矩，使負(fù)載的轉(zhuǎn)速為0r/min從而有效控制了小車的爬行距離，使其不越位。4.節(jié)能效果可觀拖動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化使附加損失大為減少，采用變頻調(diào)速后，電動(dòng)機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩線十分貼近負(fù)載的機(jī)械特性，進(jìn)一步提高了電動(dòng)機(jī)的效率。所以，節(jié)能效果是十分可觀的。3.3電動(dòng)機(jī)3.3.1三相異步電動(dòng)機(jī)原理與單相異步電動(dòng)機(jī)相比，三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動(dòng)機(jī)可分為籠式和繞線式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、重量輕、價(jià)格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點(diǎn)是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子一樣也設(shè)置了三相繞組并通過(guò)滑環(huán)、電刷與外部變阻器連接。調(diào)節(jié)變阻器電阻可以改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)向三相定子繞組中通過(guò)入對(duì)稱的三相交流電時(shí)，就產(chǎn)生了一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開(kāi)始時(shí)是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用右手定則判定）。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)體在定子磁場(chǎng)中受到電磁力的作用（力的方向用左手定則判定）。電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)。通過(guò)上述分析可以總結(jié)出電動(dòng)機(jī)工作原理為：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相對(duì)稱交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同。根據(jù)實(shí)際情況，選擇三相異步籠型電機(jī)。除塵電機(jī)選擇額定功率為1.5KW,清理電機(jī)選擇3KW，移動(dòng)電機(jī)選擇2.2KW。3.3.2電動(dòng)機(jī)參數(shù)表3-2電動(dòng)機(jī)參數(shù)型號(hào)功率電流效率轉(zhuǎn)動(dòng)慣量KWHP400V380V%(Kgm2)Y90S-21.523.263.43790.001Y90L-22.234.614.85810.001Y100L-2345.996.31830.003型號(hào)功率因數(shù)堵轉(zhuǎn)電流/額定電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩速度（r/min）Y90S-20.8462.72.32840Y90L-20.8562.52.32840Y100L-20.82870Y系列電動(dòng)機(jī)是一般用途的低壓三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，它是我國(guó)普遍采用的基本系列。Y系列電動(dòng)機(jī)的基本防護(hù)等級(jí)為IP23、IP44，絕緣等級(jí)為B級(jí)。該系列電機(jī)都具有效率高、節(jié)能、噪聲低、振動(dòng)小、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩高可靠性高、安裝維護(hù)方便等特點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)的功率等級(jí)、安裝尺寸、電氣性能均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB775-2000。3.3.3使用范圍

本系列電動(dòng)機(jī)可用于驅(qū)動(dòng)各種通用機(jī)械如壓縮機(jī)、通風(fēng)機(jī)、水泵、切削機(jī)床、運(yùn)輸機(jī)械及其它機(jī)械設(shè)備，在礦山、機(jī)械工業(yè)、石化工業(yè)、發(fā)工廠等各種工礦企業(yè)中作原動(dòng)機(jī)使用。用以驅(qū)動(dòng)大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的鼓風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)、軋鋼機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、破碎機(jī)、皮帶機(jī)等機(jī)械的電動(dòng)機(jī)應(yīng)在訂貨時(shí)提供有關(guān)技術(shù)資料，簽定技術(shù)協(xié)議，作為電機(jī)特殊設(shè)計(jì)的依據(jù)，以確保電機(jī)可靠運(yùn)行。

電動(dòng)機(jī)正常工作基本條件：

A．海拔不超過(guò)1000m；

B．最高環(huán)境空氣溫度不超過(guò)去40oC；最低環(huán)境空氣溫度對(duì)滾動(dòng)軸承的電動(dòng)機(jī)為-15oC；對(duì)采用滑動(dòng)軸承的電動(dòng)機(jī)為5oC；對(duì)YKS、YRKS系列電動(dòng)機(jī)為5oC；

C．對(duì)YKS、YRKS系列電動(dòng)機(jī)，冷卻器入口處冷卻水溫度不超過(guò)33oC，最低溫度為5oC；

D．最濕月月平均最高相對(duì)濕度為90%，同時(shí)該月月平均最低溫度不高于25oC；

E．電源頻率為50HZ±1%；

F．額定電壓變化不大于5%；

G．電動(dòng)機(jī)為連續(xù)工作制S1；3.3.4用電設(shè)備負(fù)荷計(jì)算1.用電設(shè)備容量及單臺(tái)計(jì)算負(fù)荷的確定：設(shè)備的設(shè)備容量PS:(1)指在長(zhǎng)期工作制下的電動(dòng)機(jī)的設(shè)備容量,是指其銘牌上的額定功率PN(2)成組用電設(shè)備的設(shè)備容量PSΣ=Σ(3)照明設(shè)備容量PS=AW(A建筑物面積W單位容量(4)單臺(tái)用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷PjS1=PS(對(duì)于需要計(jì)及效率（η）的單臺(tái)用電設(shè)備，PjS1=PS2．用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定:求出各用電設(shè)備的設(shè)備容量后,就可以按需要系數(shù)表上的分類方法詳細(xì)分若干個(gè)組,進(jìn)行用電設(shè)備組的負(fù)荷計(jì)算。用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式如下：有功計(jì)算負(fù)荷：Pjs2=KxPjs2(K無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Qjs2=Pjs2tan視在計(jì)算負(fù)荷：Sjs2=注：三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^(guò)總?cè)萘康?5%時(shí)，單相設(shè)備可按三相負(fù)荷平衡計(jì)算。3．尖峰電流的計(jì)算：尖峰電流是指由電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、電壓波動(dòng)等原因引起的單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備持續(xù)1s~2s的短時(shí)最大負(fù)荷電流。它與計(jì)算電流不同，它比計(jì)算電流大得多。計(jì)算尖峰電流的目的是選擇熔斷器、整定低壓斷路器、繼電保護(hù)裝置、計(jì)算電壓波動(dòng)及檢驗(yàn)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)條件等。尖峰電流就是用電設(shè)備的起動(dòng)電流。尖峰電流的計(jì)算公式為：IPK=K×其中：IN——額定電流K（鼠籠型電動(dòng)機(jī)取6~7，繞線式電動(dòng)機(jī)取2~2.5，直流電動(dòng)機(jī)取1.7。）4．本設(shè)計(jì)的負(fù)荷計(jì)算過(guò)程如下：①移動(dòng)電機(jī)PC=Kd×QC=PC×SC=PC/IC=SC/UN=1.486/0.38×尖峰電流的計(jì)算：(其中INIPK=Ist=Kst②除塵電機(jī)PC=Kd×QC=PC×SC=PC/IC=SC/UN=0.92/0.38×尖峰電流的計(jì)算：(其中IN=3.43A)IPK=Ist=Kst③清理電機(jī)電機(jī)PC=Kd×QC=PC×SC=PC/IC=SC/UN=1.57/0.38×尖峰電流的計(jì)算：(其中IN=6.31A)IPK=Ist=Kst3.4光電傳感器3.4.1概述

光電開(kāi)關(guān)是傳感器大家族中的成員，它把發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達(dá)到探測(cè)的目的。由于光電開(kāi)關(guān)輸出回路和輸入回路是電隔離的（即電緣絕），所以它可以在許多場(chǎng)合得到應(yīng)用。

采用集成電路技術(shù)和SMT表面安裝工藝而制造的新一代光電開(kāi)關(guān)器件，具有延時(shí)、展寬、外同步、抗相互干擾、可靠性高、工作區(qū)域穩(wěn)定和自診斷等智能化功能。這種新穎的光電開(kāi)關(guān)是一種采用脈沖調(diào)制的主動(dòng)式光電探測(cè)系統(tǒng)型電子開(kāi)關(guān)，它所使用的冷光源有紅外光、紅色光、綠色光和藍(lán)色光等，可非接觸，無(wú)損傷地迅速和控制各種固體、液體、透明體、黑體、柔軟體和煙霧等物質(zhì)的狀態(tài)和動(dòng)作。

3.4.2光電開(kāi)關(guān)的分類

(1)按檢測(cè)方式分

常用光電開(kāi)關(guān)的分類方法：按檢測(cè)方式可分為反射式、對(duì)射式和鏡面反射式三種類型。對(duì)射式檢測(cè)距離遠(yuǎn)，可檢測(cè)半透明物體的密度（透光度）。反射式的工作距離被限定在光束的交點(diǎn)附近，以避免背景影響。鏡面反射式的反射距離較遠(yuǎn)，適宜作遠(yuǎn)距離檢測(cè)，也可檢測(cè)透明或半透明物體。

(2)按結(jié)構(gòu)分類

光電開(kāi)關(guān)按結(jié)構(gòu)可分為放大器分離型、放大器內(nèi)藏型和電源內(nèi)藏型三類。

放大器分離型是將放大器與傳感器分離，并采用專用集成電路和混合安裝工藝制成，由于傳感器具有超小型和多品種的特點(diǎn)，而放大器的功能較多。因此，該類型采用端子臺(tái)連接方式，并可交、直流電源通用。具有接通和斷開(kāi)延時(shí)功能，可設(shè)置亮、音動(dòng)切換開(kāi)關(guān)，能控制6種輸出狀態(tài)，兼有接點(diǎn)和電平兩種輸出方式。

放大器內(nèi)藏型是將放大器與傳感一體化，采用專用集成電路和表面安裝工藝制成，使用直流電源工作。其響應(yīng)速度局面（有0.1ms和1ms兩種），能檢測(cè)狹小和高速運(yùn)動(dòng)的物體。改變電源極性可轉(zhuǎn)換亮、暗動(dòng)，并可設(shè)置自診斷穩(wěn)定工作區(qū)指示燈。兼有電壓和電流兩種輸出方式，能防止相互干擾，在系統(tǒng)安裝中十分方便。

電源內(nèi)藏型是將放大器、傳感器與電源裝置一體化，采用專用集成電路和表面安裝工藝制成。它一般使用交流電源，適用于在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)取代接觸式行程開(kāi)關(guān)，可直接用于強(qiáng)電控制電路。3.4.3光電開(kāi)關(guān)工作原理圖3-6所示是反射式光電開(kāi)關(guān)的工作原理框圖。圖中，由振蕩回路產(chǎn)生的調(diào)制脈沖經(jīng)反射電路后，由發(fā)光管GL輻射出光脈沖。當(dāng)被測(cè)物體進(jìn)入受光器作用范圍時(shí)，被反射回來(lái)的光脈沖進(jìn)入光敏三極管DU。并在接收電路中將光脈沖解調(diào)為電脈沖信號(hào)，再經(jīng)放大器放大和同步選通整形，然后用數(shù)字積分或RC積分方式排除干擾，最后經(jīng)延時(shí)（或不延時(shí)）觸發(fā)驅(qū)動(dòng)器輸出光電開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。

光電開(kāi)關(guān)一般都具有良好的回差特性，因而即使被檢測(cè)物在小范圍內(nèi)晃動(dòng)也不會(huì)影響驅(qū)動(dòng)器的輸出狀態(tài)，從而可使其保持在穩(wěn)定工作區(qū)。同時(shí)，自診斷系統(tǒng)還可以顯示受光狀態(tài)和穩(wěn)定工作區(qū)，以隨時(shí)監(jiān)視光電開(kāi)關(guān)的工作。 圖3-6各種光電開(kāi)關(guān)光線工作示意圖3.4.4光電開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)MGK系列光電開(kāi)關(guān)是現(xiàn)代微電子技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，是HGK系列紅外光電開(kāi)關(guān)的升級(jí)換代產(chǎn)品。與以往的光電開(kāi)關(guān)相比具有自己顯著的特點(diǎn)：具有自診斷穩(wěn)定工作區(qū)指示功能，可及時(shí)告知工作狀態(tài)是否可靠射式、反射式、鏡面反射式光電開(kāi)關(guān)都有防止相互干擾功能，安裝方便；對(duì)ES外同步（外診斷）控制端的進(jìn)行設(shè)置可在運(yùn)行前預(yù)檢光電開(kāi)關(guān)是否正常工作。并可隨時(shí)接受計(jì)算機(jī)或可編程控制器的中斷或檢測(cè)指令，外診斷與自診斷的適當(dāng)組合可使光電開(kāi)關(guān)智能化；響應(yīng)速度快，高速光電開(kāi)關(guān)的響應(yīng)速度可達(dá)到0.1ms，每分鐘可進(jìn)行30萬(wàn)次檢測(cè)操作，能檢出高速移動(dòng)的微小物體；采用專用集成電路和先進(jìn)的SMT表面安裝工藝，具有很高的可靠性；體積?。ㄗ钚H20×31×12mm）、重量輕，安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，并具有短路保護(hù)功能。3.4.5使用光電開(kāi)關(guān)可用于各種應(yīng)用場(chǎng)合，圖3所示為光電開(kāi)關(guān)在多種場(chǎng)合的應(yīng)用例圖。另外，在使用光電開(kāi)關(guān)時(shí)，還應(yīng)注意環(huán)境條件，以使光電開(kāi)關(guān)能夠正常可靠的工作。1.避免強(qiáng)光源光電開(kāi)關(guān)在環(huán)境照度較高時(shí)，一般都能穩(wěn)定工作。但應(yīng)回避將傳感器光軸正對(duì)太陽(yáng)光、白熾燈等強(qiáng)光源。在不能改變傳感器（受光器）光軸與強(qiáng)光源的角度時(shí)，可在傳感器上方四周加裝遮光板或套上遮光長(zhǎng)筒。2.防止相互干擾

MGK系列新型光電開(kāi)關(guān)通常都具有自動(dòng)防止相互干擾的功能，因而不必?fù)?dān)心相互干擾。然而，HGK系列對(duì)射式紅外光電開(kāi)關(guān)在幾組并列靠近安裝時(shí)，則應(yīng)防止鄰組和相互干擾。防止這種干擾最有效的辦法是投光器和受光器交叉設(shè)置，超過(guò)2組時(shí)還拉開(kāi)組距。當(dāng)然，使用不同頻率的機(jī)種也是一種好辦法。HGK系列反射式光電開(kāi)關(guān)防止相互干擾的有效辦法是拉開(kāi)間隔。而且檢測(cè)距離越遠(yuǎn)，間隔也應(yīng)越大，具體間隔應(yīng)根據(jù)調(diào)試情況來(lái)確定。當(dāng)然，也可使用不同工作頻率的機(jī)種。3.鏡面角度影響當(dāng)被測(cè)物體有光澤或遇到光滑金屬面時(shí)，一般反射率都很高，有近似鏡面的作用，這時(shí)應(yīng)將投光器與檢測(cè)物體安裝成10～20°的夾角，以使其光軸不垂直于被檢測(cè)物體，從而防止誤動(dòng)作。4.排除背景物影響使用反射式擴(kuò)散型投、受光器時(shí)，有時(shí)由于檢出物離背景物較近，光電開(kāi)關(guān)或者背景是光滑等反射率較高的物體而可能會(huì)使光電開(kāi)關(guān)不能穩(wěn)定檢測(cè)。因此可以改用距離限定型投、受光器，或者采用遠(yuǎn)離背景物、拆除背景物、將背景物涂成無(wú)光黑色、或設(shè)法使背景物粗糙、灰暗等方法加以排除。5.自診斷功能使用

在安裝或使用時(shí)，有時(shí)可能會(huì)由于臺(tái)面或背景影響以及使用振動(dòng)等原因而造成光軸的微小偏移、透鏡沾污、積塵、外部噪聲、環(huán)境溫度超出范圍等問(wèn)題。這些問(wèn)題有可能會(huì)使光電開(kāi)關(guān)偏離穩(wěn)定工作區(qū)，這時(shí)可以利用光電開(kāi)關(guān)的自診斷功能而使其通過(guò)STABLITY綠色穩(wěn)定指示燈發(fā)出通知。高壓線、動(dòng)力線和光電傳感器的配線不應(yīng)放在同一配線管或用線槽內(nèi)，否則會(huì)由于感應(yīng)而造成光電開(kāi)關(guān)的誤動(dòng)作或損壞，所以原則上要分別單獨(dú)配線。下列場(chǎng)所，一般有可能造成光電開(kāi)關(guān)的誤動(dòng)作，應(yīng)盡量避開(kāi)：(1)灰塵較多的場(chǎng)所；(2)腐蝕性氣體較多的場(chǎng)所；(3)水、油、化學(xué)品有可能直接飛濺的場(chǎng)所；(4)戶外或太陽(yáng)光等有強(qiáng)光直射而無(wú)遮光措施的場(chǎng)所。(5)環(huán)境溫度變化超出產(chǎn)品規(guī)定范圍的場(chǎng)所；(6)振動(dòng)、沖擊大，而未采取避震措施的場(chǎng)所。光電開(kāi)關(guān)型號(hào)選擇：MGK-308443.5斷路器低壓斷路器：低壓斷路器又稱自動(dòng)開(kāi)關(guān)，它是一種既有手動(dòng)開(kāi)關(guān)作用，又能自動(dòng)進(jìn)行失壓、欠壓、過(guò)載、和短路保護(hù)的電器。它可用來(lái)分配電能，不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，對(duì)電源線路及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過(guò)載或者短路及欠壓等故障時(shí)能自動(dòng)切斷電路，其功能相當(dāng)于熔斷器式開(kāi)關(guān)與過(guò)欠熱繼電器等的組合。而且在分?jǐn)喙收想娏骱笠话悴恍枰兏悴考?，一獲得了廣泛的應(yīng)用。1)斷路器附件2)微型斷路器：微型斷路器，簡(jiǎn)稱MCB，是建筑電氣終端配電裝置中使用最廣泛的一種終端保護(hù)電器3)塑殼斷路器：塑殼斷路器能夠自動(dòng)切斷電流在電流超過(guò)跳脫設(shè)定后。塑殼指的是用塑料絕緣體來(lái)作為裝置的外殼，用來(lái)隔離導(dǎo)體之間以及接地金屬部分。塑殼斷路器通常含有熱磁跳脫單元，而大型號(hào)的塑殼斷路器會(huì)配備固態(tài)跳脫傳感器。4)框架斷路器5)智能型萬(wàn)能斷路器1.接線方式斷路器的接線方式有板前、板后、插入式、抽屜式，用戶如無(wú)特殊要求，均按板前供貨，板前接線是常見(jiàn)的接線方式。(1)板后接線方式：板后接線最大特點(diǎn)是可以在更換或維修斷路器，不必重新接線，只須將前級(jí)電源斷開(kāi)。由于該結(jié)構(gòu)特殊，產(chǎn)品出廠時(shí)已按設(shè)計(jì)要求配置了專用安裝板和安裝螺釘及接線螺釘，需要特別注意的是由于大容量斷路器接觸的可靠性將直接影響斷路器的正常使用，因此安裝時(shí)必須引起重視，嚴(yán)格按制造廠要求進(jìn)行安裝。(2)插入式接線：在成套裝置的安裝板上，先安裝一個(gè)斷路器的安裝座，安裝座上6個(gè)插頭，斷路器的連接板上有6個(gè)插座。安裝座的面上有連接板或安裝座后有螺栓，安裝座預(yù)先接上電源線和負(fù)載線。使用時(shí)，將斷路器直接插進(jìn)安裝座。如果斷路器壞了，只要拔出壞的，換上一只好的即可。它的更換時(shí)間比板前，板后接線要短，且方便。由于插、拔需要一定的人力。因此目前我國(guó)的插入式產(chǎn)品，其殼架電流限制在最大為400A。從而節(jié)省了維修和更換時(shí)間。插入式斷路器在安裝時(shí)應(yīng)檢查斷路器的插頭是否壓緊，并應(yīng)將斷路器安全緊固，以減少接觸電阻，提高可靠性。(3)抽屜式接線：斷路器的進(jìn)出抽屜是由搖桿順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的，在主回路和二次回路中均采用了插入式結(jié)構(gòu)，省略了固定式所必須的隔離器，做到一機(jī)二用，提高了使用的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)給操作與維護(hù)帶來(lái)了很大的方便，增加了安全性、可靠性。特別是抽屜座的主回路觸刀座，可與NT型熔斷路器觸刀座通用，這樣在應(yīng)急狀態(tài)下可直接插入熔斷器供電。由于分勵(lì)脫扣器、欠電壓脫扣器，電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)和閉鎖電磁鐵具有不同的電壓等級(jí)和交流、直流不同的電源，用戶在訂貨時(shí)加以說(shuō)明，同時(shí)用戶在選用時(shí)不可能用單一的附件，如需兩臺(tái)斷路器電氣聯(lián)鎖(當(dāng)一臺(tái)合閘時(shí)，另一臺(tái)必須分閘)則可選用輔助觸頭和分勵(lì)脫扣器或電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，在進(jìn)行板前和板后接線時(shí)一定要把螺釘緊固，以免燒壞斷路器。交流斷路器可以派生為直流電路的保護(hù)，但必須注意三點(diǎn)改變：2.過(guò)載和短路保護(hù)(1)過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)。采用熱動(dòng)式(雙金屬元件)作過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)時(shí)，其動(dòng)作源為I2R，交流的電流有效值與直流的平均值相等，因此不需要任何改制即可使用。但對(duì)大電流規(guī)格，采取電流互感器的二次側(cè)電流加熱者，則因互感器無(wú)法使用于直流電路而不能使用。如果過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)脫扣器是采用全電磁式(液壓式，即油杯式)，則延時(shí)脫扣特性要變化，最小動(dòng)作電流要變大110%—140%，因此，交流全電磁式脫扣器不能用于直流電路(如要用則要重新設(shè)計(jì))。(2)短路保護(hù)。熱動(dòng)—電磁型交流斷路器的短路保護(hù)是采用磁鐵系統(tǒng)的，它用于經(jīng)濾波后的整流電路（直流)，需將原交流的整定電流值乘上一個(gè)1．3的系數(shù)。全電磁型的短路保護(hù)與熱動(dòng)電磁型相同。3.低壓斷路器的選擇本設(shè)計(jì)中選擇的斷路器是具有過(guò)載和短路功能的塑料外殼式自動(dòng)空氣斷路器，該斷路器又稱裝置式自動(dòng)開(kāi)關(guān)，選擇這種斷路器后不用再選擇熱繼電器了。(1)過(guò)電流脫扣器動(dòng)作電流的整定——式中，為可靠系數(shù)，對(duì)動(dòng)作時(shí)間在0.02s以上的斷路器=1.35。(2)熱脫扣器動(dòng)作電流的整定——式中，取1.1。移動(dòng)電機(jī)=1.35×33.95=45.83A=1.1×2.27=2.497A故選型號(hào)：C65N-D6A/2P②除塵電機(jī)=1.35×9.81=13.24A=1.1×1.402=1.542A故選型：C65N-D10A/2P清理電機(jī)＝1.35×44.7=60.345A=1.1×2.45=2.695A故選型號(hào)為：C65N-D4A/2P圖3-7C65斷路器選型表3.6接觸器交流接觸器是廣泛用作電力的開(kāi)斷和控制電路。它利用主接點(diǎn)來(lái)開(kāi)閉電路，用輔助接點(diǎn)來(lái)執(zhí)行控制指令。主接點(diǎn)一般只有常開(kāi)接點(diǎn)，而輔助接點(diǎn)常有兩對(duì)具有常開(kāi)和常閉功能的接點(diǎn)，小型的接觸器也經(jīng)常作為中間繼電器配合主電路使用。交流接觸器的接點(diǎn)，由銀鎢合金制成，具有良好的導(dǎo)電性和耐高溫?zé)g性。1．基本組成交流接觸器主要有四部分組成:(1)電磁系統(tǒng),包括吸引線圈、動(dòng)鐵芯和靜鐵芯；(2)觸頭系統(tǒng),包括三組主觸頭和一至兩組常開(kāi)、常閉輔助觸頭,它和動(dòng)鐵芯是連在一起互相聯(lián)動(dòng)的；(3)滅弧裝置,一般容量較大的交流接觸器都設(shè)有滅弧裝置,以便迅速切斷電弧,免于燒壞主觸頭；(4)絕緣外殼及附件,各種彈簧、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、短路環(huán)、接線柱等。2．工作原理當(dāng)線圈通電時(shí),靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力,將動(dòng)鐵芯吸合,由于觸頭系統(tǒng)是與動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)的,因此動(dòng)鐵芯帶動(dòng)三條動(dòng)觸片同時(shí)運(yùn)行,觸點(diǎn)閉合,從而接通電源。當(dāng)線圈斷電時(shí),吸力消失,動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)部分依靠彈簧的反作用力而分離,使主觸頭斷開(kāi),切斷電源。3．使用接法(1)一般三相接觸器一共有8個(gè)點(diǎn)，三路輸入，三路輸出，還有是控制點(diǎn)兩個(gè)。輸出和輸入是對(duì)應(yīng)的，很容易能看出來(lái)。如果要加自鎖的話，則還需要從輸出點(diǎn)的一個(gè)端子將線接到控制點(diǎn)上面。(2)首先應(yīng)該知道交流接觸器的原理。他是用外界電源來(lái)加在線圈上，產(chǎn)生電磁場(chǎng)。加電吸合，斷電后接觸點(diǎn)就斷開(kāi)。知道原理后，你應(yīng)該弄清楚外加電源的接點(diǎn)，也就是線圈的兩個(gè)接點(diǎn)，一般在接觸器的下部，并且各在一邊。其他的幾路輸入和輸出一般在上部，一看就知道。還要注意外加電源的電壓是多少（220V或380V），一般都標(biāo)得有。并且注意接觸點(diǎn)是常閉還是常開(kāi)。如果有自鎖控制，根據(jù)原理理一下線路就可以了。4．交流接觸器選型交流接觸器的選用，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的類型和工作參數(shù)合理選用。具體分為以下步驟：(1)．選擇接觸器的類型在電工學(xué)上。接觸器是一種用來(lái)接通或斷開(kāi)帶負(fù)載的交直流主電路或大容量控制電路的自動(dòng)化切換器，主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，此外也用于其他電力負(fù)載，如電熱器，電焊機(jī)，照明設(shè)備，接觸器不僅能接通和切斷電路，而且還具有低電壓釋放保護(hù)作用。接觸器控制容量大。適用于頻繁操作和遠(yuǎn)距離控制。是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要元件之一。通用接觸器可大致分以下兩類。①交流接觸器。主要由電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置等組成。常用的是CJ10、CJ12、CJ12B等系列。②直流接觸器，一般用于控制直流電器設(shè)備，線圈中通以直流電，直流接觸器的動(dòng)作原理和結(jié)構(gòu)基本上與交流接觸器是相同的。但現(xiàn)在接觸器的型號(hào)都重新劃分了。都是AC系列的了。AC-1類接觸器是用來(lái)控制無(wú)感或微感電路的.AC--2類接觸器是用來(lái)控制繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和分?jǐn)嗟?AC-3和AC--4接觸器可用于頻繁控制異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和分?jǐn)?．選擇接觸器的額定參數(shù)根據(jù)被控對(duì)象和工作參數(shù)如電壓、電流、功率、頻率及工作制等確定接觸器的額定參數(shù)。(1)接觸器的線圈電壓，一般應(yīng)低一些為好，這樣對(duì)接觸器的絕緣要求可以降低，使用時(shí)也較安全。但為了方便和減少設(shè)備，常按實(shí)際電網(wǎng)電壓選取。(2)電動(dòng)機(jī)的操作頻率不高，如壓縮機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)、空調(diào)、沖床等，接觸器額定電流大于負(fù)荷額定電流即可。接觸器類型可選用CJl0、CJ20等。(3)對(duì)重任務(wù)型電機(jī)，如機(jī)床主電機(jī)、升降設(shè)備、絞盤(pán)、破碎機(jī)等，其平均操作頻率超過(guò)100次/min，運(yùn)行于起動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、正反向制動(dòng)、反接制動(dòng)等狀態(tài)，可選用CJl0Z、CJl2型的接觸器。為了保證電壽命，可使接觸器降容使用。選用時(shí)，接觸器額定電流大于電機(jī)額定電流。(4)對(duì)特重任務(wù)電機(jī)，如印刷機(jī)、鏜床等，操作頻率很高，可達(dá)600～12000次/h，經(jīng)常運(yùn)行于起動(dòng)、反接制動(dòng)、反向等狀態(tài)，接觸器大致可按電壽命及起動(dòng)電流選用，接觸器型號(hào)選CJl0Z、CJl2等。(5)交流回路中的電容器投入電網(wǎng)或從電網(wǎng)中切除時(shí)，接觸器選擇應(yīng)考慮電容器的合閘沖擊電流。一般地，接觸器的額定電流可按電容器的額定電流的1.5倍選取，型號(hào)選CJ10、CJ20等。(6)用接觸器對(duì)變壓器進(jìn)行控制時(shí)，應(yīng)考慮浪涌電流的大小。例如交流電弧焊機(jī)、電阻焊機(jī)等，一般可按變壓器額定電流的2倍選取接觸器，型號(hào)選CJl0、CJ20等。(7)對(duì)于電熱設(shè)備，如電阻爐、電熱器等，負(fù)荷的冷態(tài)電阻較小，因此起動(dòng)電流相應(yīng)要大一些。選用接觸器時(shí)可不用考慮(起動(dòng)電流)，直接按負(fù)荷額定電流選取。型號(hào)可選用CJl0、CJ20等。(8)由于氣體放電燈起動(dòng)電流大、起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)于照明設(shè)備的控制，可按額定電流1.1～1.4倍選取交流接觸器，型號(hào)可選CJl0、CJ20等。(9)接觸器額定電流是指接觸器在長(zhǎng)期工作下的最大允許電流，持續(xù)時(shí)間≤8h，且安裝于敞開(kāi)的控制板上，如果冷卻條件較差，選用接觸器時(shí)，接觸器的額定電流按負(fù)荷額定電流的110%～120%選取。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間工作的電機(jī)，由于其氧化膜沒(méi)有機(jī)會(huì)得到清除，使接觸電阻增大，導(dǎo)致觸點(diǎn)發(fā)熱超過(guò)允許溫升。實(shí)際選用時(shí)，可將接觸器的額定電流減小30%使用。3．接觸器選擇的有關(guān)計(jì)算：本設(shè)計(jì)選用CJ系列交流接觸器。該系列交流接觸器的功能很強(qiáng)大，其輔助設(shè)備也是很完備，主要用于交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和控制。具體選擇如下：（1）除塵電機(jī)Ic=PN/KUN=1.5kW/1×380=3.95A選型：由于該電動(dòng)機(jī)不是經(jīng)常啟動(dòng)；也不用使其正、反轉(zhuǎn)工作；它們的功率也是很小。故選擇型號(hào)：CJ10—10輔助觸頭數(shù)量:一常分（2）清理電機(jī)Ic=PN/KUN=3kW/1×380=7.89A選型：由于該電動(dòng)機(jī)不是經(jīng)常啟動(dòng)；也不用使其正、反轉(zhuǎn)工作；它們的功率也是很小。故選擇型號(hào)：CJ10—10輔助觸頭數(shù)量:一常分3.7繼電器3.7.1熱繼電器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(dāng)形變達(dá)到一定距離時(shí)，就推動(dòng)連桿動(dòng)作，使控制電路斷開(kāi)，從而使接觸器失電，主電路斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。繼電器作為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)元件，以其體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。1．熱繼電器的主要技術(shù)參數(shù)(1)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。(2)額定電流：熱繼電器的額定電流主要是指通過(guò)熱繼電器的電流(3)額定頻率：一般而言，其額定頻率按照45~62HZ設(shè)計(jì)。整定電流范圍：整定電流的范圍有本身的特性來(lái)決定。它描述的是在一定的電流條件下熱繼電器的動(dòng)作時(shí)間和電流的平方成正比。熱繼電器的作用是：主要用來(lái)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，他的工作原理是過(guò)載電流通過(guò)熱元件后，使雙金屬片加熱彎曲去推動(dòng)動(dòng)作機(jī)構(gòu)來(lái)帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，從而將電動(dòng)機(jī)控制電路斷開(kāi)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)斷電停車，起到過(guò)載保護(hù)的作用。鑒于雙金屬片受熱彎曲過(guò)程中，熱量的傳遞需要較長(zhǎng)的時(shí)間，因此，熱繼電器不能用作短路保護(hù)，而只能用作過(guò)載保護(hù)熱繼電器的符號(hào)為FR，電路符號(hào)如3-8圖圖3-8熱繼電器2．選擇方法熱繼電器主要用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載，因此選用時(shí)必須了解電動(dòng)機(jī)的情況，如工作環(huán)境、啟動(dòng)電流、負(fù)載性質(zhì)、工作制、允許過(guò)載能力等。(1)原則上應(yīng)使熱繼電器的安秒特性盡可能接近甚至重合電動(dòng)機(jī)的過(guò)載特性，或者在電動(dòng)機(jī)的過(guò)載特性之下，同時(shí)在電動(dòng)機(jī)短時(shí)過(guò)載和啟動(dòng)的瞬間，熱繼電器應(yīng)不受影響(不動(dòng)作)。(2)當(dāng)熱繼電器用于保護(hù)長(zhǎng)期工作制或間斷長(zhǎng)期工作制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，一般按電動(dòng)機(jī)的額定電流來(lái)選用。例如，熱繼電器的整定值可等于0.95~1.05倍的電動(dòng)機(jī)的額定電流，或者取熱繼電器整定電流的中值等于電動(dòng)機(jī)的額定電流，然后進(jìn)行調(diào)整。(3)當(dāng)熱繼電器用于保護(hù)反復(fù)短時(shí)工作制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，熱繼電器僅有一定范圍的適應(yīng)性。如果短時(shí)間內(nèi)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(duì)于正反轉(zhuǎn)和通斷頻繁的特殊工作制電動(dòng)機(jī)，不宜采用熱繼電器作為過(guò)載保護(hù)裝置，而應(yīng)使用埋入電動(dòng)機(jī)繞組的溫度繼電器或熱敏電阻來(lái)保護(hù)電動(dòng)機(jī)。3．工作原理熱繼電器是用于電動(dòng)機(jī)或其它電氣設(shè)備、電氣線路的過(guò)載保護(hù)的保護(hù)電器。電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，如拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行工作過(guò)程中，若機(jī)械出現(xiàn)不正常的情況或電路異常使電動(dòng)機(jī)遇到過(guò)載，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降、繞組中的電流將增大，使電動(dòng)機(jī)的繞組溫度升高。若過(guò)載電流不大且過(guò)載的時(shí)間較短，電動(dòng)機(jī)繞組不超過(guò)允許溫升，這種過(guò)載是允許的。但若過(guò)載時(shí)間長(zhǎng)，過(guò)載電流大，電動(dòng)機(jī)繞組的溫升就會(huì)超過(guò)允許值，使電動(dòng)機(jī)繞組老化，縮短電動(dòng)機(jī)的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)