热处理生产线清洗机控制系统的设计

1 设计系统的目的及要求

热处理生产线清洗机控制系统的应用, 实现了生产过程的自动控制, 从而减轻了工人的劳动强度, 改善了工人的劳动条件, 大大地提高了劳动生产率。更为重要的是:产品质量较之以前有了很大的提高。

该设计系统要求在清洗液温度大于80℃以上时, 管状加热器能够自动断开。温度低于80℃时管状加热器能自动导通。当清洗液的液面低于下限位开关时, 系统应自动导通电磁阀, 以此保证液位的高度。当清洗液的液面高于上限位开关时, 系统应自动关断电磁阀。同时, 系统要求能够安全、稳定的循环工作。

2 设计系统的结构及工作过程

根据我国当前情况, 继电器—接触器电气控制系统仍然是机电设备最常用的电气控制形式之一, 在社会工业生产中仍占主导地位。因此, 本设计采用“继电器—接触器电气控制系统”。

本系统主要由3组管状加热器、转换开关、接触器、继电器、限位开关、仪表、电磁阀、按钮等电器元件组成。管状加热器是系统加热元件, 电磁阀是系统补液的元件。接触器、继电器、限位开关、转换开关、按钮、仪表等元件组成了系统的控制部分。

本系统要实现清洗液温度控制在80℃, 另外由于清洗液不断损失需向水槽中补液, 且需要控制它的上下限。因此, 系统工作过程分为温度控制和自动补液两个过程。

温度控制:该过程利用温度仪表、中间继电器、转换开关、接触器、按钮、熔断器控制9个3kW的管状加热器。系统设定温度为80℃。当清洗液温度低于80℃时, 温度仪表中的常开开关闭合, 中间继电器KA1的电, 其常开触点闭合, 接触器KM1得电, 从而使其常开触点闭合, 管状加热器得电加热。若清洗液的温度高于80℃时, 则仪表中的常开开关断开, KA1失电, KM1失电, 管状加热器失电, 停止加热。

自动补液:系统由上限位开关、中间继电器、下限位开关、浮球和铁杆、电磁阀等组成。

2.1 系统的工作原理如下

按下电源转换开关QS, 给系统提供电源, 如果转换开关QS1调到自动档, 此时温控仪表开始接受清洗液温度信息并进行转换, 当清洗液温度高于系统设定的温度80℃时, 其内部的常开开关保持断开状态, 中间继电器KA1不得电, 其常开触头保持断开, 接触器KM1线圈不得电, 其常开触头不闭合, 所以管状加热器无法进行加热, 若清洗液温度地于系统设定的温度80℃, 则温控仪表的常开开关闭合中间继电器KA1线圈得电, 从而使其常开触头得电, 接触器KM1线圈得电, 其常开触头相继闭合, 管状加热器开始对清洗液进行加热, 如果将转换开关QS1调到手动档, 直接控制加热, 若要求系统停止加热, 则可将转换开关调到停止档, 此时无论清洗液温度为多少, 管状加热器都不能进行加热。由于加工零件清洗之后会带走一部分清洗液, 并且由于加热会有一些蒸发, 水漕内的清洗液会不断消耗, 如果由于清洗液太少, 会导致管状加热器暴露于空气当中, 此时如果在给清洗液进行加热, 会导致管状加热器损坏。所以要及时给水漕中加清洗液, 系统在水漕中设置了上限位开关和下限位开关, 并且有一个带铁杆的浮球在这两点之间上下移动。下限位开关SQ1为常开开关, 上限位开关SQ2为常闭开关, 如果水漕中的液位高于上限位开关SQ2, 则上限位开关断开, 中间继电器KA2线圈失电, 其常开触头断开, 主电路失电, 电磁阀断开停止向水漕中加液, 如果水漕中的液位低于限位SQ1, 则下限位开关SQ1闭合。中继电器KA2线圈得电, 其常开辅助触头闭合, 电路得电, 电磁阀导通, 从而可以进行加液。由于下限位开关在加液后会因液位上升而随之断开, 从而不能进行正常加液, 所以系统对加液过程进行自锁, 从而可以保持电磁阀的正常工作。就是在电磁阀一侧并接一个中间继电器KA3, 其常开触头可使中间继电器KA2实现自锁。从而可使电磁阀能够继续导通为清洗机加液。

3 系统电器元件的选择

系统的设计能否满足要求, 能否安全、稳定的运行, 电器元件的选择至关重要。在进行系统安装时, 应按照系统电器元件明细表配置电器元件。所有的电器元件必须质量可靠, 型号规格与设计要求相符

3.1 温度仪表的选择

在工业控制中, 将开关型的热敏电阻埋设在被测物中, 并与继电器串联, 给电路加上恒定电压, 当周围介质温度升到一定数值时, 电路中的电流可以由十分之几毫安突变为几十毫安, 引起继电器动作, 从而实现温度控制或过热保护等。本设计根据需要采用热电偶传感器代替热电阻传感器与温度仪表结合, 并串联中间继电器对电路进行控制。

3.2 限位开关的选择

限位开关又称行程开关, 是实现形成控制的小电流主动电器。它主要用于生产机械的运动方向、行程的控制和位置保护。其作用原理与按钮类似, 动作时碰撞行程开关的顶杆。限位开关按其结构可分为直动式、滚轮式和微动式三种, 按运动方式分为直动式和转动式, 按触点性质分为有触点式和无触点式。根据设计要求, 本设计系统选用型号为JLX1-11K系列限位开关。

3.2 热电偶传感器的选择

由于传感器技术的研制和发展非常迅速, 各种各样的传感器应运而生, 对选用传感器带来很大的灵活性。众所周知, 对于同种被测物理量, 可以用各种不同的传感器测量, 为了选择适合测定目的的传感器, 有必要掌握传感器的正确选择, 虽然传感器选择时应考虑的事项很多, 但主要应根据传感器实现使用目的、指标、环境条件和成本等限制条件, 优先考虑几个重要的条件。

4 设计系统的优缺点分析

本设计结构简单、价格低廉、维护方便、抗干扰能力强、工作稳定, 这是其主要的优点, 但也存在着许多不足。由于采用的是“继电器—接触器电气控制系统”, 系统的接线形式固定, 只能按固定的程序进行控制, 因此改变程序不方便, 通用性和灵活性差;而且采用有触头的开关动作, 存在着工作频率低、触头易损坏、使用寿命短、噪声大等缺点。

同时, 本设计也存在其他一些方面的不足。如在设计过程中遇到一个难题:热处理生产线清洗机会源源不断地产生污水, 这是一个非常棘手的问题, 污水如果不进行处理而直接排放到外界, 势必造成环境污染, 给社会造成极大危害, 如果进行污水处理, 势必增加企业生产成本, 也不利于企业长期发展, 如果能够对产生的污水进行回收在利用, 那么不仅不会造成环境问题, 而且能够节约宝贵的水资源, 并降低企业生产成本, 提高企业经济效益, 这对于当今世界各国所倡导的环境保护和可持续发展无疑有着重大意义

摘要：本设计采用“继电器—接触器控制系统”。该系统主要由转换开关、继电器、接触器、限位开关等组成。这种控制由操作者通过主令电器 (例如转换开关) 接通或断开继电器、接触器电路, 使它们的触点闭合或分断, 以此来控制管状加热器和电磁阀的通断的。采用这种控制系统主要因为其具有结构简单、价格低廉、维护方便、抗干扰强、工作稳定等优点。采用该系统可以很好地实现设计要求及目的。

关键词：电机与电气,控制技术,系统,设计

参考文献

[1] 谭维瑜.电机与电气控制[M].北京:机械工业出版社, 2004.

[2] 任志锦.电机与电气控制[M].北京:机械工业出版社, 2002.

[3] 吴旗.传感器与自动检测技术[M].北京:高等教育出版社, 2003.