【正文】 i 畢業(yè)設(shè)計論文 單螺桿空氣壓縮機(jī)的設(shè)計 ii 摘要 空氣壓縮機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠和操作方便等一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因此在空氣動力學(xué)、制冷空調(diào)及各種工藝流程中獲得了廣泛的應(yīng)用?？删幊炭刂破鳎?PLC）將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計算機(jī)控制技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，專為工業(yè)控制而設(shè)計。本文介紹了空氣壓縮機(jī) PLC 控制系統(tǒng)組成、保護(hù)功能、控制原理、系統(tǒng)通信、系統(tǒng)信號的采集，以及控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計思想。 單螺桿壓縮機(jī)亦稱蝸桿壓縮機(jī)，采用高效帶輪傳動，帶動主機(jī)轉(zhuǎn)動進(jìn)行空氣壓縮，通過噴油對主機(jī)內(nèi)的壓縮空氣進(jìn)行冷卻，主機(jī)排出 的空氣和油混合氣體經(jīng)過粗、精兩道分離，將壓縮空氣中的油分離出來，最后得到潔凈的壓縮空氣。冷卻器用于冷卻壓縮空氣和油。因其在結(jié)構(gòu)、力學(xué)及可靠性等方面的獨(dú)特優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于船舶、機(jī)車、能源、國防、石油、化工、機(jī)械、食品、輕紡等行業(yè)，具有優(yōu)良的可靠性能，振動小、噪聲低、操作方便、易損件少、運(yùn)行效率高是其最大的優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞 : 可編程控制器（ PLC） 單螺桿空氣壓縮機(jī) 控制 iii Abstract Air pressor has a simple structure, reliable and easy to operate and a series of unique advantages, so aerodynamics, refrigeration and air conditioning and a variety of process to obtain a wide range of applications. Programmable Logic Controller (PLC) to the traditional relay control technology, puter control technology and munication technology integration, specifically designed for industrial control. This article describes the position of the air pressor PLC control system, protection, control theory, system munication, system signal acquisition and control system software design. Singlescrew pressors also known as worm pressor, using high pulley drive, drive rotation to host the air pressed within the host by injection of pressed air for cooling, host the exhaust air and oil mixture through the coarse, fine 2 separation, the pressed air oil separation, and finally get clean air. Cooler for cooling pressed air and oil. Because of their structural, mechanical and reliability aspects of the unique advantages of widely used in ships, lootives, energy, defense, petroleum, chemicals, machinery, food, textile and other industries, with high reliability, little vibration, low noise convenient operation, the vulnerability of small, high operating efficiency of its greatest strengths. Key words: singlescrew air pressors, programmable logic controllers, control I 目 錄 第 1 章 緒論 ............................................ 1 單螺桿壓縮機(jī)的歷史及現(xiàn)狀 ................................. 1 單螺桿空氣壓縮機(jī)在國內(nèi)外概況與優(yōu)缺點(diǎn) ..................... 1 單螺桿空氣壓縮機(jī)在國內(nèi)外的概況 ...................... 1 單螺桿空氣壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn) ........................ 2 單螺桿空氣壓縮機(jī)的開發(fā)關(guān)鍵技術(shù) ...................... 3 單螺桿空氣壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ............................... 4 PLC 的發(fā)展史 ............................................. 6 第 2 章 硬件設(shè)計 ........................................ 11 系統(tǒng)工作原理 ............................................ 10 系統(tǒng)流程及零件功能簡介 ............................. 10 單螺桿空氣壓縮機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng) 的設(shè)計 .................... 13 PLC 的結(jié)構(gòu)及基本配置 ............................... 13 可編程控制器的特點(diǎn) ................................. 15 可編程控制器的發(fā)展 ................................. 17 可編程控制器的工作原理 ............................. 18 控制系統(tǒng) PLC 設(shè)計原則 ............................... 19 PLC 的選型設(shè)計 ..................................... 19 FX3U64MT 的意思及其編程元件 ........................... 21 BCD 的工作原理 ......................................... 26 第 3 章 軟件設(shè)計 ....................................... 30 II 軟件流程圖的軟件設(shè)計 .................................... 30 軟件流程圖 ............................................. 30 FX3U64MT 系列 PLC 編程語言及系統(tǒng)控制原理 ................ 31 FX3U 系列的基本邏輯指令 ................................. 36 功能圖編程語言 .......................................... 39 設(shè)計梯 形圖 .............................................. 40 第四章 維修與保養(yǎng) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 空壓機(jī)的壓力調(diào)節(jié)器整定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 空氣濾清器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .... 46 冷卻器及安全閥 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46. 冷卻器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 安全閥 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 數(shù)顯溫度計實驗及電機(jī)過載繼電器 . . . . . . . . . . . . . . 47 數(shù)顯溫度計實驗 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47 電機(jī)過載繼電器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47 結(jié)論 ???????????????????????????? 47 參考文獻(xiàn) .............................................. 48 致謝 .................................................. 49 附錄 . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .. . . .. . . . . .50 1 第 1 章 緒 論 單螺桿 壓縮機(jī) 的歷史及現(xiàn)狀 1960 年法國辛麥恩 ()提出了單螺桿 壓縮機(jī) 的構(gòu)想，并獲得專利權(quán)， 1962年 試制出第一臺樣機(jī)， 70年代初期由法國標(biāo)致汽車公司正式生產(chǎn)投放市場。 70年代末期，荷蘭、英國和日本等國家先后開發(fā)生產(chǎn)制冷、空調(diào)用單螺桿壓縮機(jī)，其形式有開啟式和半封閉式兩種。 80年代末又推進(jìn)技術(shù)，發(fā)展制造出石油、化工、礦 山等行業(yè)用的壓縮各種氣體 (包括空氣、易燃易爆及有毒氣體 )的單螺桿壓縮機(jī)。目前世界上已有英、法、美、日、荷蘭等國家的廠商可以生產(chǎn)出不同規(guī)格單螺桿壓縮機(jī)。 單螺桿空氣壓縮機(jī)在國內(nèi)外概況與優(yōu)缺點(diǎn) 單螺桿空氣壓縮機(jī)在國內(nèi)外的概況 國外概況 目前只有日、美、英、法和荷蘭等國家在引進(jìn)法國奧費(fèi)爾公司技術(shù)的基礎(chǔ)上生產(chǎn)單螺桿壓縮機(jī)。單螺桿冷凍機(jī)英國（ Hall）公司將剖分式機(jī)體改成整體式，提高了整機(jī)的剛性與精度，設(shè)置進(jìn)氣線減少了油液的粘性剪切損失并提高了進(jìn)氣效率。所以生產(chǎn)的噴油單螺桿冷凍機(jī)其性能 全面優(yōu)于雙螺桿冷凍機(jī)，但水平低于日本。日本大金公司生產(chǎn)的單螺桿冷凍機(jī)比該公司原生產(chǎn)的雙螺桿冷凍機(jī)，滿載時效率提高了 25%，部分負(fù)載時效率提高了 40%。八十年代，日本三菱公司創(chuàng)造了自己的高精度加工和裝配技術(shù)，所生產(chǎn)的無油單螺桿冷凍機(jī)由于減少了油液的粘性剪切損失，比噴氣單螺桿冷凍機(jī)節(jié)能 5%,現(xiàn)在的水平又有了進(jìn)一步的提高。大型無油單螺桿冷凍機(jī)的性能全面達(dá)到或超過了最節(jié)能但價格昂貴的透平式冷凍機(jī)，成為當(dāng)代最好的冷凍機(jī)，也是冷凍機(jī)的發(fā)展方向，因而市場前景良好，目前僅日本能生產(chǎn)。由于其成本遠(yuǎn)低于透平式而售價卻較高，所以 單螺桿冷凍機(jī)附加值很高，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益很好。 國內(nèi)概況 北一通是國內(nèi)最早研制單螺桿壓縮機(jī)的廠家， 76 年研制出樣機(jī)，當(dāng)時齒合副的壽命僅數(shù)十小時。該廠由于長期未能突破各項關(guān)鍵技術(shù)，曾經(jīng)與美國 CP 公司達(dá)成引進(jìn)單螺桿壓縮機(jī)全套技術(shù)的協(xié)議，但后來美國單方面中止了合同。北一通僅得到產(chǎn)品樣機(jī)與不齊全的圖紙（缺最關(guān)鍵的螺桿與星輪圖紙）。之后該廠又多方努力尋找引進(jìn)，迄今毫無結(jié)果。溫嶺化工機(jī)械廠和蘇北冷凍機(jī)廠先后與西安交大合作研制的單螺桿壓縮機(jī)均由于長期未能解決嚙合副的加工技術(shù)而放棄了研制工作。武漢空氣壓縮機(jī)廠 和西安交大合作染指的壓噴油單螺桿空氣壓縮機(jī)，為 86 年國家科委重點(diǎn)項目，此外七零四所艦船用噴水單螺桿空氣壓縮機(jī)系國防科工委重點(diǎn)項目，研制情況不明。國內(nèi)其他單位得到北一通退休職工轉(zhuǎn)讓技 2 術(shù)所生產(chǎn)的樣機(jī)，其水平在北一通一下。關(guān)鍵技術(shù)單螺桿壓縮機(jī)生產(chǎn)中最大的困難，即關(guān)鍵技術(shù)在于螺桿。星輪的參數(shù)設(shè)計及其優(yōu)化，兩嚙合面得齒廓精度（加工精度和裝備精度）。只要解決了這兩個問題，就能大批量生產(chǎn)各種用途的單螺桿壓縮機(jī)。 （近年的情況加上） 單螺桿空壓機(jī)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn) 單螺桿空壓機(jī)的優(yōu)點(diǎn)有： ①結(jié)構(gòu)好 單螺桿空氣壓縮機(jī) 的量星輪在螺桿兩側(cè)的對稱位置，使單螺桿空氣壓縮機(jī)不僅沒有不平衡慣性力，而且使用在螺桿上的軸向力和徑向力也互相抵消，這是單螺桿壓縮機(jī)設(shè)計先進(jìn)最顯著的特征。 ②效率高 單螺桿壓縮機(jī)在理論上不存在余隙容積，螺桿轉(zhuǎn)速在 3000r/min 左右時，動力潤滑性能優(yōu)異，這就決定了但羅噶壓縮機(jī)油很高的工作效率。 ③噪音低 單螺桿壓縮機(jī)的齒合副由于星輪采用高分子材料，惦記與螺桿直聯(lián)而無中間傳動齒輪，同時箱板粘貼有吸音材料，因而運(yùn)行噪音極小。 ④振動小 單螺桿壓縮機(jī)有優(yōu)越的動力平衡系統(tǒng)，有效的遏制振動源，使機(jī)器運(yùn)行極為平衡，對基 礎(chǔ)無特殊要求。 ⑤費(fèi)用小 單螺桿空壓機(jī)的易損件極少，加之監(jiān)控系統(tǒng)信息化，智能化水平高，全天無值守運(yùn)行。由于力平衡性能好，主軸可工作 5萬小時甚至更長壽命，無故障運(yùn)行時間長，運(yùn)行費(fèi)用比其他各類壓縮機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用都少。 單螺桿空壓機(jī)的缺點(diǎn)有： ①運(yùn)動部件較多 單螺桿空壓機(jī)有三個螺旋軸，而且螺桿和行星齒輪的剛性相差較大，運(yùn)動中易變形不均勻，因而相互嚙合精度難以保證，所以溶劑效率較低。 ②耐磨性較