【正文】 Engergie,1927
[22]Bis configuration of ASVC for power transmission Power Systems ,49致 謝 在本論文完成之際,周老師傾注了大量的心血和汗水,無論在論文的選題、構(gòu)思和材料的選擇收件方面,還是在論文的研究方法以及成文定稿方面,我得到了周老師的悉心細(xì)致的教誨無私的幫助,特別是他廣博的學(xué)識(shí)、深厚的學(xué)術(shù)素養(yǎng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和一絲不茍的工作作風(fēng)使我終生受益,在此表示誠(chéng)摯的感謝和深深的謝意.附錄:附件1：機(jī)械手總裝配圖1張附件2：系統(tǒng)控制原理圖2張附件3：零件圖6張39。 張翼。 沈大喬。 王渝。 劉建中。 朱君。 李宇林。 王勤。W弗雷里奇斯。 王珍明 特大型水輪機(jī)調(diào)速器主配壓閥集 成式機(jī)械液壓控制裝置 武漢國(guó)測(cè)三聯(lián)水電設(shè)備有限公司 【中國(guó)專利】武漢國(guó)測(cè)三聯(lián)水電設(shè)備有限公司 20100804 [18] 張英嬋 一種蓄能器進(jìn)回油的液壓控制系統(tǒng) 太原重工股份有限公司 【中國(guó)專利】太原重工股份有限公司 20101013 [19]T 李東風(fēng)。 高文進(jìn)。參考文獻(xiàn)[1][M].第三版，華中科技大學(xué)出版社，.[2]濮良貴，[M]，高等教育出版社，.[3]［M］.化學(xué)工業(yè)出版社。必要時(shí)可以更換手抓，抓取其它形狀零件。本設(shè)計(jì)采用液壓驅(qū)動(dòng)，液壓輸出力及輸出力矩大，且可用電液伺服機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制，使機(jī)械手用途更廣更便捷，定位精度一般比較高。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)翻轉(zhuǎn)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)做了系統(tǒng)的計(jì)算設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中涉及到對(duì)機(jī)械手的電液控制問題，因設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，此處的構(gòu)思設(shè)計(jì)尚有不足，需在以后的工作中不斷學(xué)習(xí)強(qiáng)化提高。使我也了解了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在此方面的一些先進(jìn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)和制造技術(shù)，了解了機(jī)械手設(shè)計(jì)的一般過程，通過對(duì)機(jī)械手結(jié)構(gòu)作了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握了一定的機(jī)械設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)知識(shí)。它要求我們綜合所學(xué)知識(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)流程設(shè)計(jì)出符合設(shè)計(jì)要求的機(jī)械成品來構(gòu)思出自己的設(shè)計(jì)理念，并將詳細(xì)設(shè)計(jì)過程用文字及圖紙表現(xiàn)出來。PLC工作流程圖如下: PLC硬件接口配置與梯形圖見附CAD圖。10 PLC工作控制過程簡(jiǎn)述 機(jī)械手在工作時(shí)，按下SB1,液壓泵啟動(dòng)，YV1得電機(jī)械手伸長(zhǎng)臂液壓缸伸長(zhǎng)，觸動(dòng)限位開關(guān)SQ1后,YVI失電,YV2得電，夾緊液壓缸夾緊，機(jī)械手手指閉合抓住物體，機(jī)械手手臂縮回，碰到限位開關(guān)SQ2后停止，手臂右旋180度，觸動(dòng)右限位開關(guān)SQ3后停止，手臂伸長(zhǎng)，觸動(dòng)限位開關(guān)SQ1停止伸長(zhǎng),機(jī)械手手指松開物體，手臂縮回，觸到限位開關(guān)SQ2后停止，手臂左旋180度，機(jī)械手回到原點(diǎn)，完成一個(gè)動(dòng)作循環(huán)。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費(fèi)用?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。3）根據(jù)需要對(duì)重要的I/O信號(hào)，可選用2重化或3重化的I/O接口單元。b． I/O接口單元的冗余（1）控制回路的多點(diǎn)I/O卡應(yīng)冗余配置。a．控制單元的冗余（1）重要的過程單元：CPU（包括存儲(chǔ)器）及電源均應(yīng)1B1冗余。 由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)器的價(jià)格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求PLC的存儲(chǔ)器容量，按256個(gè)I/O點(diǎn)至少選8K存儲(chǔ)器選擇。如果PLC本身帶有可使用電源時(shí)，應(yīng)核對(duì)提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。 PLC的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn)PLC應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計(jì)和選用外，一般PLC的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用220VAC電源，與國(guó)內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。可根據(jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本。對(duì)輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場(chǎng)合，但價(jià)格較貴，過載能力較差。2．輸入輸出模塊的選擇輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。整體型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。9. 4 PLC機(jī)型的選擇方法1．PLC的類型 PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長(zhǎng)分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等?？删幊绦蚩刂破骺偟捻憫?yīng)延遲時(shí)間一般只有幾十ms，對(duì)于一般的系統(tǒng)是無關(guān)緊要的。輸出模塊的滯后時(shí)間與模塊的類型有關(guān)，繼電器型輸出電路的滯后時(shí)間一般在10ms左右；雙向可空硅型輸出電路在負(fù)載接通時(shí)的滯后時(shí)間約為1ms，負(fù)載由導(dǎo)通到斷開時(shí)的最大滯后時(shí)間為10ms；晶體管型輸出電路的滯后時(shí)間約為1ms。(4)輸入/輸出滯后時(shí)間輸入/輸出滯后時(shí)間又稱系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，是指可編程序控制器的外部輸入信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻至它控制的有關(guān)外部輸出信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔，它由輸入電路濾波時(shí)間、輸出電路的滯后時(shí)間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時(shí)間三部分組成。（3）輸出刷新階段在輸出刷新階段，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)刷新所有的數(shù)據(jù)鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)響應(yīng)的外設(shè)?；蛘叽_定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。第(N1)個(gè)掃描周期輸出刷新第(N+1)個(gè)掃描周期輸入采樣第N個(gè)掃描周期輸入采樣輸出刷新用戶程序執(zhí)行 PLC的掃描運(yùn)行方式: PLC scan openration mode （2）用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC的CPU總是由上而下，從左到右的順序依次的掃描梯形圖。在這兩個(gè)階段中，即使輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)發(fā)生變化I/O映象區(qū)的相應(yīng)單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)也不會(huì)改變。（1）輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次讀入所有的數(shù)據(jù)和狀態(tài)它們存入I/O映象區(qū)的相應(yīng)單元內(nèi)。當(dāng)用戶程序較長(zhǎng)時(shí)，指令執(zhí)行時(shí)間在掃描周期中占相當(dāng)大的比例。掃描周期可編程序控制器在RUN工作狀態(tài)時(shí)，其典型值為1~100ms。若梯形圖中輸出繼電器線圈斷電對(duì)應(yīng)的輸出映像寄存器為“0”狀態(tài)，在輸出處理階段后，繼電器型輸出模塊中對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的線圈斷電，其常開觸點(diǎn)斷開，外部負(fù)載斷電，停止工作。體型圖某一輸出繼電器的線圈“通電”時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出映像寄存器為“1”狀態(tài)。在執(zhí)行指令時(shí)，從輸入映像寄存器或別的元件映像寄存器中將有關(guān)編程元件的0/1狀態(tài)讀出來，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果寫入到對(duì)應(yīng)的元件映像寄存器中，因此，各編程元件的映像寄存器（輸入映像寄存器除外）的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化?？删幊绦蚩刂破鞯挠脩舫绦蛴扇舾蓷l指令組成，指令在存儲(chǔ)器中按步序號(hào)順序排列。外接的輸入觸點(diǎn)電路斷開，對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為“0”狀態(tài)，梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入繼電器的常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通。在輸入處理階段，可編程序控制器把所有外部輸入電路的接通/斷開（ON/OFF）狀態(tài)讀入輸入寄存器。在可編程序控制器的存儲(chǔ)器中，設(shè)置了一片區(qū)域用來存放輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的狀態(tài)，它們分別稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器。當(dāng)可編程序控制器處于停止（STOP）狀態(tài)時(shí)，只執(zhí)行以上的操作。可編程序控制器檢查CPU模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。由于計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入輸出關(guān)系來看，處理過程似乎是同時(shí)完成的。除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過程中，可如上圖編程序控制器還要完成，內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為5個(gè)階段。在運(yùn)行狀態(tài)，可編程控制器通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能。這種計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)的“軟繼電器”，與繼電器系統(tǒng)中的物理結(jié)構(gòu)在功能上某些相似之處。驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電源一般由用戶提供?？删幊绦蚩刂破鲀?nèi)部的直流穩(wěn)壓電源為各模塊內(nèi)的元件提供直流電壓。一般交流電壓波動(dòng)在正負(fù)10%（15%）之間，因此可以直接將PLC接入到交流電網(wǎng)上去。（3）PLC電源PLC電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。除了上述通用I/O外，還有特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。D．常用的I/O分類常用的I/O分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。不同類型的PLC其存儲(chǔ)容量各不相同，一般來說，隨著PLC機(jī)型增大其存儲(chǔ)容量也相應(yīng)增大。使這部分存儲(chǔ)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)得以保留；后者當(dāng)PLC停止運(yùn)行時(shí)，將這部分存儲(chǔ)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)全部置“零”。（B）系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū)除了I/O映象區(qū)以外，系統(tǒng) RAM存儲(chǔ)區(qū)還包括PLC內(nèi)部各類軟設(shè)備（邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、變址寄存器、累加器等）的存儲(chǔ)區(qū)。一個(gè)開關(guān)量I/O占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)位（bit）, 一個(gè)模擬量I/O占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)字（16個(gè)bit)。（A）I/O映象區(qū)由于PLC投入運(yùn)行后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)。它和硬件一起決定了該P(yáng)LC的各項(xiàng)功能。它包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷程序等。PLC存儲(chǔ)空間的分配：雖然大、中、小型 PLC的CPU的最大可尋址存儲(chǔ)空間各不相同，但是根據(jù)PLC的工作原理， 其存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)，系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)（包括I/O映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等）和用戶程序存儲(chǔ)區(qū)。PLC的軟件分為兩部分: 系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。（2）存儲(chǔ)器與微型計(jì)算機(jī)一樣，除了硬件以外，還必須有軟件。并將邏輯或算術(shù)運(yùn)算等結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能，接受并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)，檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能檢查用戶程序的語法錯(cuò)誤。9. 2 PLC內(nèi)部原理 PLC實(shí)質(zhì)上是一種被專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)和微機(jī)是基本一的。 通用PLC應(yīng)用于專用設(shè)備時(shí)可以認(rèn)為它就是一個(gè)嵌入式控制器，但PLC相對(duì)一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。 近10年來，隨著PLC價(jià)格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來越多的中小設(shè)備開始采用PLC進(jìn)行控制，PLC在我國(guó)的應(yīng)用增長(zhǎng)十分迅速。如果被控對(duì)象主要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用PLC較為合適。PLC沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護(hù)成本比DCS要低很多。把計(jì)算結(jié)果送給PLC的控制器。它把所有的輸入都當(dāng)成開關(guān)量來處理，16位（也有32位的）為一個(gè)模擬量。不同型號(hào)的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC的CPU內(nèi)有指示程序步存儲(chǔ)地址的程序計(jì)數(shù)器，在程序運(yùn)行過程中，每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，程序從起始步（步序號(hào)為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為END指令），然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中。PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀(jì)七十年代的PLC只有開關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。9 可編程控制器PLC PLC簡(jiǎn)介自二十世紀(jì)六十年代美國(guó)推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。油液溫升的計(jì)算式可以用單位時(shí)間內(nèi)輸入熱量和油箱有效容積近似地表示成： (28)液壓系統(tǒng)工作時(shí)，除開執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)外載荷輸出有效功率外，其余功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量，使油溫升高。 計(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升這項(xiàng)驗(yàn)算時(shí)用熱平衡原理來對(duì)油液的溫升值進(jìn)行估計(jì)。手臂升降電磁換向閥的額定流量為，調(diào)速閥的額定流量為，實(shí)際流量為，額定壓力損失；手腕回轉(zhuǎn)電磁換向閥的額定流量為，調(diào)速閥的額定流量為，實(shí)際流量為，額定壓力損失為；手指夾緊電磁換向閥的額定流量為，調(diào)速閥的額定流量為，實(shí)際流量為，額定壓力損失為。油在管中實(shí)際的流速為： (26 )查參考文獻(xiàn)［1］中表2—3判斷出油管中液流為層流狀態(tài)，其行程阻力系數(shù)為：回路壓力損失為： (27) 局部壓力損失驗(yàn)算局部壓力損失包括通過管路和管接頭處的管路局部壓力損失，以及通過控制閥的局部壓力損失，但由于管路局部壓力損失相對(duì)控制閥的局部壓力損失小得多，所以主要計(jì)算控制閥的局部壓力損失。液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓力損失包括兩部分，一部分是沿程壓力損失，另一部分是局部壓力損失。8 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 壓力損失的驗(yàn)算實(shí)際油液是有粘性的，所以流動(dòng)時(shí)要損耗一部分熱量，這種熱量損失表現(xiàn)為壓力損失。我國(guó)在液壓系統(tǒng)中大量采用汽輪機(jī)油，其氧化要定性好，使用壽命長(zhǎng)，與水混合后能迅速分離，純凈度高。 上面說過，油溫對(duì)粘度影響極大，因此，為了發(fā)揮江東液壓系統(tǒng)的最佳運(yùn)轉(zhuǎn)效