【正文】 在我讀大學(xué)期間，在電子設(shè)計的研究方面，趙老師敏銳的洞察力獨到的思維方法和平易近人的態(tài)度將使我受益終生，他對技術(shù)的開拓精神激勵我奮進(jìn)，他孜孜不倦的教導(dǎo)不僅使我增長了知識，也學(xué)到了許多人生哲 理，由衷地對趙老師說聲謝謝。設(shè)計了整個系統(tǒng)的完整功能硬件電 路，真空泵、油泵電機(jī)控制電路圖 ； （ 2） 軟件設(shè)計方面， 利用 GX Developer 開發(fā)環(huán)境，根據(jù)硬 件模塊的組合搭建完成了程序的設(shè)計，并詳細(xì)介紹了真空泵、油泵電機(jī)控制梯形圖，模擬量的處理梯形圖。這樣對濾油機(jī)的性能提出了越來越高的要求，而工業(yè)化控制越來越趨向于計算機(jī)化，智能化。如圖 48 為真空破壞閥的控制梯形圖。 圖 47油溫控制梯形圖 M0 閉合時開始比較，當(dāng) D0 中數(shù)據(jù)小于 45 時或者 D0中數(shù)據(jù)小于 75時，輸出控制 I/O 口 Y24控制繼電器打開加熱器，當(dāng) D0中數(shù)據(jù)大于 75 時， M13=1， M14的常閉觸點打開， Y24不得電，加熱器控制繼電器斷開，從而實現(xiàn)加熱器的關(guān)斷控制。當(dāng)真空罐中油溫大于 75℃ 時，我們關(guān)閉加熱器，當(dāng)真空罐中油溫低于 45℃ 時我們打開加熱器。 表 緩沖存儲器分配（ BFM）分配 BFM 編號 B15 到 B8 B7 到 B4 B3 B2 B1 B0 0 保留 輸入數(shù)據(jù)的當(dāng)前值（低 8 位數(shù)據(jù)） 1 保留 輸入數(shù)據(jù)當(dāng)前值（高 4 位數(shù)據(jù)） 2～ 16 保留 17 保留 模擬到數(shù)字轉(zhuǎn) 換開始 模擬到數(shù)字轉(zhuǎn) 換開始 18 或更大 保留 當(dāng)讀取數(shù)值不穩(wěn)定時 可以在 A/D 轉(zhuǎn)換的程序后面添加求平均值程序使讀取數(shù)值穩(wěn)定。當(dāng)前數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式存儲。 圖 45 模擬量采集 梯形圖 2）本系統(tǒng)對真空罐中的壓力信號采集。 三菱 FX2N4ADPT 模塊來自四個鉑電阻溫度傳感器（ PT100， 3 線， 100KΩ）的輸入信號放大并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 12 位湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 22 的可讀數(shù)據(jù)（ 11 位數(shù)據(jù) +1 位符號位），存儲在主處理單元中由 PLC 的 TO/FROM指令完成 。 Y23 輸出控制電磁閥 打開進(jìn)油閥 門 ， 延時 5 分鐘 ， Y24 輸出啟動加熱器。當(dāng)液位經(jīng)過中上限時打開真空破壞閥，當(dāng)液位進(jìn)過中下限時關(guān)閉真空破壞閥。 當(dāng)油溫大于 75℃ 時關(guān)閉加熱器，當(dāng)溫度低于 40℃ 又開始運行加熱器，使油溫始終保持在 45℃ ～ 75℃ 之間。 詳細(xì)的梯形圖程序見附錄 2。 油泵啟湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 19 動后，為了先使管道中充滿液體，防止加熱器干燒，設(shè)置延時，打開加熱器開關(guān)，揮發(fā)需過濾油中的水份。 GX Developer 軟件還能在線仿真，這更有利的檢查程序的運行狀況以及對應(yīng)的功能是否達(dá)到理想效果 ,并且程序的形式可以相互轉(zhuǎn)換，如編好的梯形圖可以自動轉(zhuǎn)換成指令表的形式等 [20]。它在繼電接觸器的基礎(chǔ)上加進(jìn)了許多功能強大、使用靈活的指 令，并 結(jié)合 計算機(jī)的特點，使邏輯關(guān)系清晰直觀、編程 容易、可讀性強，所實現(xiàn)的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)的繼電接觸控制電路，因此 很受用戶歡迎。 整體硬件電路設(shè)計 圖 見附錄 1。輸出口為 16 個，包括指示燈的顯示、油溫油壓報警器、 真空泵油泵電機(jī)控制、真空破壞閥的控制、加熱器控制、進(jìn)油控制。 2個 通道的輸入特性相同。 本系統(tǒng) 只需一個模擬量轉(zhuǎn)換通道，因此選用 FX2N2AD來實現(xiàn)對壓力傳感器的信號處理 [18]。 2）系統(tǒng)還需對真空罐中的壓力進(jìn)行實時監(jiān)測，并將監(jiān)測到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳遞給 PLC。FX2N4ADPT 性能參數(shù)表如 表 。 外部可連接輸入輸出擴(kuò)展模塊以及特殊功能模塊等 。 因此本設(shè)計采用三菱公司的 FX2N48MR 型號的可編程控制器。其主要電氣 圖如 圖 32所示。 總體設(shè)計方案如 圖 31所示。 PJT206 氣液壓力傳感器量程為 0～ 1～ 150(MPa)，介質(zhì)溫度為20～ 85℃ ， 在機(jī)械振動頻率 20Hz～ 1000Hz 內(nèi)，輸出變化小于 %FS，標(biāo)準(zhǔn)模擬信號電流輸出型 [15]。它的工業(yè)原理；當(dāng) PT100 在 0 攝氏度的時候他的阻值為 100 歐姆 ,它的阻值會隨著溫度上升而成勻速增長 [14]。鉑電阻主要作為標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計使用，也常被用在工業(yè)測量中。 鉑電阻溫度傳感器 PT100 實物圖 如圖 25 所示 。 當(dāng) 2BV 水環(huán)式真空泵排出的氣體不再利用時，在 2BV 水環(huán)式真空泵排氣口上接有氣水分離器，廢氣和所帶的 部分水排入汽水分離器后，汽 水分離，氣體由排氣管排出，留下的水經(jīng)回水管供至泵內(nèi)繼續(xù)使用 [11]。 泵蓋。 當(dāng) 2BV 水環(huán)式真空泵在吸氣壓力低于 80mbar 的狀態(tài)下長期工作時， 此時為了對泵的保護(hù)應(yīng)連 接汽蝕保護(hù)管， 若 2BV 水環(huán)式真空泵配 備 大氣噴射器吸氣壓力可達(dá) 10mbar。 結(jié)合以上控制要求，本設(shè)計選用 2BV 系列水環(huán)真空泵 ， 2BV 系列水環(huán)真空泵為整體結(jié)構(gòu) — 機(jī)泵同軸的單級泵。 TFM/JG管道外包型遠(yuǎn)紅外加熱裝置 ， 額定電壓為單相 220V，電功率為 1～3KW， 控溫范圍為 30℃ ～ 300℃ [6]， 常用的管徑：Φ 3Φ 5Φ 7Φ 8Φ 10Φ 12Φ 15Φ 180、Φ 21Φ 32Φ 450、Φ 600 以上的各種管道 [7]， 本設(shè)計選擇 Φ 34 的 管道直徑。 從而油液需要加熱到 45℃ ~70℃， 考慮到 高海拔地區(qū)因能達(dá)到較低的真空度， 因此 需適當(dāng)提高加熱溫度 [4]。 表 油泵型號 及參數(shù)表 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 鑒于以上原理 有油泵型號為 KCB13 KCB200、 KCB300 符合要求， 三種油泵的參數(shù)對照 如表 所示 。 （ 2）油泵工作流量確定。 抽油泵的公稱排量也是濾油機(jī)設(shè)計計算的主要參數(shù)。 油 泵 的選型 常用的油泵按結(jié)構(gòu) 分 為 齒輪泵、葉片泵、柱塞泵三種 [2]。 通過 反沖除 去 濾芯上累積的污染物，延長了濾芯的壽命。 其功能為通過 油泵將 油液從真空罐中抽出，再經(jīng)多次精過濾后回到工作箱（罐）中。 油液 液位 有 4 個控制點，高于上限位停止真空泵，以免油液竄入真空泵；低于下限位停止抽油泵，以免 油泵空吸；中上位 用來 打開真空破壞閥，中下位 用來 關(guān)閉真空破壞閥。 加熱器將油液加熱 到一定溫度，然后將油液噴淋出，使油液中的游離水、乳化水和溶解水揮發(fā) 于真空罐中。真空破壞閥的通斷由液位控制器的信號控制。 （ 3） 真空破壞系 統(tǒng)。 利用真空泵 將真空罐內(nèi)抽成真空負(fù)壓， 保證 油液中水分能在較低溫狀態(tài)下?lián)]發(fā)； 水蒸汽 被抽出后 經(jīng)冷卻器和分水器冷凝、析出； 使用 單向閥防止真空泵反轉(zhuǎn)。 根據(jù)用戶的特殊要求可以 設(shè)置 專用過濾器 ，如增設(shè)化學(xué)劑入口以除去油液的酸性或堿性； 采用 玻釬濾布 或 線 隙式 結(jié)構(gòu)消除油液泡沫。 （ 1） 進(jìn)油過濾系統(tǒng)。能夠全面培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，分析問題的能力以及解決問題的能力，同時也對工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備有了一定的認(rèn)識與理解，為以后走上工作崗位奠定了可靠的基礎(chǔ)。通過本設(shè)計的一系列功能，濾油機(jī)實現(xiàn)了在較低的溫度下真空除水和去除油液中雜質(zhì)、絮狀物、金屬微粒兩大功能。 理論上是各種油品都能經(jīng)過濾油機(jī)處理的，但是現(xiàn)目前國內(nèi)的濾油技術(shù)參差不齊，所以有的油品處理起來有一定的難度，需要根據(jù)用戶的實際情況量身定做。這類設(shè)備除水效果只能達(dá)到接近于合格邊緣，而不能除去微量水份 ； 耗材一般為脫水濾 芯和脫雜質(zhì)的濾芯，除雜質(zhì)效果一般與精密油過濾機(jī)接近。過濾油中普通的機(jī)械雜質(zhì)效湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 果明顯，精度高。濾芯多為筒狀金屬網(wǎng)，阻止不純 凈油中較大的固體顆粒進(jìn)入油泵。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 目前，我國生產(chǎn)此類濾油機(jī)的生產(chǎn)廠家較多，但其技術(shù)水平都不高，與國外同規(guī)格的濾油機(jī)相比差距較大，存在著能耗高，結(jié)構(gòu)不合理，造型雜亂，油液處理精度不高等問題。 但頗爾公司 核心 技術(shù)不在于真空技術(shù)的研發(fā)，而是聚結(jié)分離技術(shù)中高 β 值濾芯的應(yīng)用（ β 值用于表示過濾能力，指多少個雜質(zhì)顆粒經(jīng)過濾后只漏掉一個雜質(zhì)顆粒。在真空槽（罐）方面專門開發(fā)適用于超高變壓器脫氣裝置，包括噴射脫氣部件和自動液位控制裝置，過濾系統(tǒng)附有帶自動油溫控制的低瓦特密度電加熱器、油真空密封的低噪油泵、以及全自動電腦控制的中央控制屏等。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國外研究現(xiàn)狀 國外真空 濾 油機(jī)的典型產(chǎn)品主要有：美國 頗爾（ PALL）公司 HNP021 真空凈油機(jī)、移動式真空油液凈化機(jī) HVP 270高真空變壓器油凈化設(shè)備 THP070、瑞典 HERING 公司 EOK 型真空凈油機(jī)、日本加滕（ KATO）公司 KLVCAXIA 6000l/h型帶電在線濾油機(jī)、 KLVC8AXSOII 30000 l/h 型全自動真空凈油機(jī)、瑞士麥克菲爾（ MICAFIL）公司 VH061e 型真空凈油機(jī)等 [2]。 隨著電力工業(yè)的飛速發(fā)展，以繼電接觸器為主的老一代控制系統(tǒng)已不能滿足工業(yè)污染油精確過濾的要求，這一領(lǐng)域的計算機(jī)化是未來的趨勢，而工業(yè)控制過程中以可編程控制器（ PLC）的應(yīng)用越來越廣泛，且其也是計算機(jī)化最便捷，最可靠的途徑。 FX2n48MR湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 III 目錄 第 1 章 緒論 .................................................................................................................. 1 真空濾油機(jī)的研究背景 .................................................................................. 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .............................................................................................. 1 國外研究現(xiàn)狀 ........................................................................................ 1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ........................................................................................ 2 本課 題的研究目的和意義 .............................................................................. 3 第 2 章 基于 PLC 真空濾油機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計的總體方案 .......................................... 4 真空濾油機(jī)的工藝原理 .................................................................................. 4 油泵的 選型 ...................................................................................................... 6 加熱器的選型 .................................................................................................. 7 真空泵的選型 .................................................................................................. 8 模擬量的檢測 ........................................