【正文】 圖 12 吸氣 如圖圖 11(a)所示，氣體通過(guò)吸氣進(jìn)入轉(zhuǎn)子齒槽隨著轉(zhuǎn)子的傳動(dòng)的傳動(dòng)，星輪依次進(jìn)入與轉(zhuǎn)子齒槽嚙合的狀態(tài)，氣體隨即便被吸入與轉(zhuǎn)子齒槽、機(jī)殼及星輪面形成的密閉空間，即壓縮腔。 排氣 如圖圖 11(c)所示，壓縮腔前沿轉(zhuǎn)至排氣口后便開(kāi)始排氣，直到壓縮腔完全通過(guò)排氣口，完成一個(gè)工作循環(huán)。因此系統(tǒng)內(nèi)的氣壓平衡控制，壓縮空氣控制以及供油系統(tǒng)的控制成為被系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。因此，在空壓機(jī)組中設(shè)置以下的檢測(cè)裝置及工作狀態(tài)指示裝置，以確保其安全、穩(wěn)定、可靠地工作。 6 ?溫度方面 在壓縮機(jī)排氣口裝有排氣超溫開(kāi)關(guān)； 風(fēng)機(jī)冷卻壓縮空氣。 ?其他方面 風(fēng)機(jī)過(guò)載保護(hù)； 主機(jī)過(guò)載保護(hù)； 相序缺相保護(hù)。 PLC 的發(fā)展史 PLC（可編程控制器）是 20世紀(jì) 60 年代發(fā)展起來(lái)的一種新型自動(dòng)化控制裝置，最早是用于替代傳統(tǒng)的繼電器 控制裝置，功能上只有邏輯計(jì)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)以及順序控制等，而且只能進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制。后來(lái)，隨著計(jì)數(shù)的進(jìn)步，其控制功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出邏輯控制的范疇，其名稱也就改為“ Programmable Controller”，稱 PC。 上世紀(jì) 60 年代，由于美國(guó)汽車(chē) 工業(yè)需要進(jìn)行大規(guī)模的技術(shù)改造和設(shè)備的更新，由傳統(tǒng)的繼電器控制裝置來(lái)進(jìn)行控制，不僅體積龐大、故障率高、柔性差、不靈活、耗能，而且調(diào)試?yán)щy，可靠性也差。次年，就由美國(guó) DEC（數(shù)字設(shè)備公司）首先研制成功了第一胎可編程邏輯控制器 PDP14。它們的問(wèn)世，引起了全世界的矚目，美國(guó)的其他公司和西歐、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，也相機(jī) 研究開(kāi)發(fā)出類(lèi)似的產(chǎn)品。但是，隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模越來(lái)越大，勞動(dòng)生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量的要求在不斷提高，對(duì)于控制系統(tǒng)的可靠性也提出了更高的要求，原有“繼電器控制系統(tǒng)”已不適應(yīng)需要，究其原因是：動(dòng)作緩慢；壽命短、可靠性差；體積大、耗電多；設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng)、程序修改費(fèi)時(shí)；不能實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)對(duì) 7 話。由于生產(chǎn)的需要與可能性，促使人們尋求新的出路， PLC 應(yīng)運(yùn)而生。 由于 PLC 同時(shí)提高了功能和柔性度，使其應(yīng)用迅速增長(zhǎng)，并普及 到 許多其它離散零件制造工業(yè)領(lǐng)域。隨著 CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) )的發(fā)展， PLC 當(dāng)前還被人們用于工廠通信網(wǎng)絡(luò)之中，于其他智能控制器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一起成為計(jì)算機(jī)綜合控制系統(tǒng) 中的重要組成部分，特別是單元級(jí)和工作站級(jí)。用戶存儲(chǔ)區(qū)容量在 2KB 左右，掃描速度為 20～ 50ms/KB，指令較為簡(jiǎn)單，只有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等，編程語(yǔ)言采用簡(jiǎn)單的語(yǔ)句表語(yǔ)言。如下圖： 8 第二階段： PLC 的容量有所擴(kuò)展， I/O 點(diǎn)數(shù)從 512 點(diǎn)至 1024 點(diǎn)，用戶程序存儲(chǔ)區(qū)擴(kuò)展到 8KB 以上，速度也有提高，掃描速度達(dá)到 5～ 6ms/KB，指令功能除了基本的邏輯運(yùn)算 、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)外，還增加了算術(shù)運(yùn)算指令，以及模擬量處理指令等，輸入 /輸出類(lèi)型也由純開(kāi)關(guān)量 I/O，擴(kuò)展為帶模擬量的 I/O。如下圖： 第三階段： 進(jìn)入 80 年代以來(lái)，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，以 16 位和 32 位微處理器構(gòu)成的 PLC得到驚人的發(fā)展，其功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了上述兩階段的產(chǎn)品。這一階段的產(chǎn)品向大型和小型兩個(gè)方面發(fā)展。編程語(yǔ)言普遍采用梯形語(yǔ)言，同時(shí)也使用語(yǔ)句表和順序功能圖語(yǔ)言（典型的有 GRAFCET 語(yǔ)言）。這一階段的小型產(chǎn)品向超小型化和加強(qiáng)型功能發(fā)展有 16點(diǎn) I/O,24dian I/O 的整體型小型 PLC 在小型 PLC 上配置模擬量 I/O、通信口、高速計(jì)數(shù)，指令上也設(shè)置有算術(shù)運(yùn)算、比較指令以及 PID調(diào)節(jié)指令。如下圖： 除了專用編程器外，很多 PLC 可以使用通用的筆記本電腦實(shí)現(xiàn)編程，開(kāi)發(fā)一些專用軟件，充分利用個(gè)人計(jì)算機(jī)的能力，完成各種高級(jí)的編程功能，省卻了專用編程器，既便于推廣又節(jié)省投資。 10 第 2 章 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)工作原理 （加上我讓你們畫(huà)的那張?jiān)韴D） 單螺桿式壓縮機(jī)是一種按容積變化而工作的軸回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)。當(dāng)工作室內(nèi)的氣體達(dá)到預(yù)期的最終壓力時(shí)，工作室立即與壓出管接通，工作室再繼續(xù)縮小時(shí)，受壓縮的氣體被排出至排氣管道內(nèi)。此時(shí)，轉(zhuǎn)子副齒面的相互接觸所組成的接觸線沿軸向方向運(yùn)動(dòng)。 空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖 21 機(jī)組由空氣濾清器、卸荷閥、單螺桿壓縮機(jī)、單向排氣閥、油氣分離器缸、油氣過(guò)濾器、單向閥、供油電磁閥、加載電磁閥、壓力控制閥、節(jié)流閥等組成。而潤(rùn)滑油主要起潤(rùn)滑軸承與轉(zhuǎn)子接觸面，密封嚙合副間隙，冷卻要所過(guò)程的作用，后者作用最為重要。過(guò)濾后的潤(rùn)滑油在這里與油氣細(xì)分離器經(jīng)單向閥送來(lái)的潤(rùn)滑油匯合，其后共同 經(jīng)過(guò)供油電磁閥，分為兩路。這些油氣混合體經(jīng)過(guò)單項(xiàng)排氣閥后分別在油氣分離缸和油氣細(xì)分離器被分離出來(lái)，在開(kāi)始下一次循環(huán)。與混合的壓縮空氣排入油氣桶，經(jīng)油氣桶和油細(xì)分離器去除油分后，純凈的空氣經(jīng)壓力維持閥、后部冷卻器，送入使用系統(tǒng)。當(dāng)控制面板上空氣濾清器阻塞指示燈亮?xí)r，表示空氣濾清器濾芯必須清潔或更換，但壓縮機(jī)仍繼續(xù) 11 運(yùn)轉(zhuǎn)。 (2)進(jìn)氣閥 進(jìn)氣閥是整個(gè)空壓機(jī)空氣流程機(jī)控制系統(tǒng)中核心元件之一。 空車(chē)：進(jìn)氣閥全關(guān)，空壓機(jī)無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)壓縮空氣輸出。 一般單螺桿空氣壓縮機(jī)采用活塞式進(jìn)氣閥，結(jié)構(gòu)如圖 22 所示，主要由上蓋、底座、活塞等部分組成。當(dāng)管口 1有壓力時(shí)，且此壓力足以克服真空吸力，則活塞受氣壓推動(dòng)向上運(yùn)動(dòng)直至與上蓋接觸關(guān)閉進(jìn)氣口。管口 1的壓力供給與否由泄放電磁閥控制。 壓縮機(jī)體排出的油氣混合氣首先排至油氣桶，經(jīng)油氣罐第一次分離，絕大部分油被分離出來(lái)，沉降于油氣罐底部，參與下次循環(huán)，仍含有少量油份的壓縮空氣將送至油細(xì)分離器。 油氣罐側(cè)裝有觀油鏡用于觀察油位，正常的油位是：機(jī)器重車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，油位位于油鏡兩條紅線之間。 由于停機(jī)后系統(tǒng)內(nèi)的油回流到油氣罐中，使停機(jī)時(shí)的油位可能位于上紅線上方。底部有泄油口，用于排放冷凝水及換油時(shí)排放潤(rùn)滑油。安全閥在出廠前已調(diào)整好 ，請(qǐng)勿隨便調(diào)整。 (5)油過(guò)濾器 油過(guò)濾器是一種紙質(zhì)的過(guò)濾器，其功能是初期油中顆粒雜質(zhì)。新機(jī)第一次運(yùn)轉(zhuǎn) 1000 小時(shí)左右的磨合期后即需要更換油過(guò)濾器，如更換不及時(shí)，將可能導(dǎo)致排油量不足，排氣溫度過(guò)高，同時(shí)因油量不足映像軸承壽命。外邊有固定用的鐵網(wǎng)保持架以及法蘭、外殼等。油細(xì)分離器是一次性使用的部件。但某些因素對(duì)其使用壽命影響很大。如潤(rùn)滑油中灰塵等雜志很多，油細(xì)分離器芯很快會(huì)被堵塞。 ②潤(rùn)滑油品質(zhì)。 一般而言，油氣細(xì)分離器是否損壞可由以下方法判斷： ①空氣管路中所含的油份增加。 ③檢視油壓是否偏高。 (7)泄放電磁閥 泄放電磁閥是一個(gè)兩位兩通常開(kāi)電磁閥，常態(tài)下是開(kāi)通的，當(dāng)?shù)秒姇r(shí)關(guān)閉，得電與否信號(hào)由 CPU 給出。當(dāng)機(jī)組在這些狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，此閥斷電導(dǎo)通，將系統(tǒng)內(nèi)壓力泄放掉。 在一般機(jī)型中，此閥控制進(jìn)氣閥實(shí)現(xiàn)機(jī)組空重車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)控制。當(dāng)需要空壓機(jī)重車(chē)時(shí)，此閥得電關(guān)閉，進(jìn)氣口打開(kāi)，停止供氣。它允許油細(xì)分離器濾出的油單向流入機(jī)體，而防止停機(jī)后系統(tǒng)壓力降為零以前機(jī)體內(nèi)的油倒流回油細(xì)分離器（這些倒流回油細(xì)分離器的油將使機(jī)組耗油量大大增加）。這些過(guò)濾元件一旦阻塞將對(duì)機(jī)組運(yùn)行造成不良影響，故機(jī)組為這三種元件分別配置了壓差開(kāi)關(guān)。千萬(wàn)不要有僥幸心理繼續(xù)使用，這樣極易造成機(jī)組其他故障或損壞，得不償失。 使用風(fēng)冷型機(jī)組需注意： ① 冷空氣的溫度（基本等同于換進(jìn)溫度）很重要，不能過(guò)高，建議不超過(guò) 40℃。故應(yīng)經(jīng)常用壓縮空氣將翅片表面的灰塵吹干凈。清潔時(shí)，可拆開(kāi)冷卻器支架側(cè)面的蓋板，使用手持風(fēng)槍向上吹掃。但它們的組成是相同的，對(duì)箱體式 PLC，有一塊 CPU 板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，當(dāng)然按 CPU 性能分成若干型號(hào)，并按 I/O 點(diǎn)數(shù)又有若干規(guī)格。無(wú)論哪種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的 PLC，都屬于總線式開(kāi)放型結(jié)構(gòu)，其 I/O 能力可按用戶需要進(jìn)行擴(kuò)展與組合。它確定了進(jìn)行控制的規(guī)模、工 14 作速度、內(nèi)存容量等。 CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。 PLC 的基本結(jié)構(gòu)框圖如下： 接受現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)受控部件電源部件輸入接口部件接口部件輸出中央處理單元CPU 板 一、 CPU 的構(gòu)成 PLC中的 CPU是 PLC 的核心，有神經(jīng)中樞的作用，每臺(tái) PLC 至少有一個(gè) CPU，它按 PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和 PLC 內(nèi)部的電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ) 法錯(cuò)誤等。 CPU的運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。 CPU 雖然劃分為以上幾個(gè)部分，但 PLC 中的 CPU 芯片實(shí)際上就是微處理器，由于電路的高度集成，對(duì) CPU 內(nèi)部的詳細(xì)分析已無(wú)必要，我們只要弄清它在 PLC 中的功能與性能，能正確的使用它就夠了。一般講， CPU 模塊總要有相應(yīng)的狀態(tài)指示燈，如電源顯示、運(yùn)行顯示、故障顯示等。它的總線接口，用于接 I/O 末班或底板；有內(nèi)存接口，用于安裝內(nèi)存；有外接口，用于接外部設(shè)備。 CPU 模塊上還有許多設(shè)定開(kāi)關(guān)，用以對(duì) PLC 作設(shè)定，如設(shè)定其實(shí)工作方式、內(nèi)存區(qū)等。 I/O 模塊繼承了 PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反應(yīng)輸出鎖存器狀態(tài)。同時(shí)，有的還為輸入電路提供 24V 的工作電源。 四、底板或機(jī)架： 大多數(shù)模塊式 PLC 使用底板或機(jī)架，其主要作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)個(gè)模塊間的聯(lián)系使CPU 能訪問(wèn)底板上的所有模塊；機(jī)械 上，實(shí)現(xiàn)個(gè)模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。編程器是 PLC開(kāi)發(fā)應(yīng)用、檢測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的部件，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。 3. 存儲(chǔ)設(shè)備：有存儲(chǔ)卡、存儲(chǔ)磁帶、軟磁盤(pán)或只讀存儲(chǔ)器，用于永久性地存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失，如 EPROM、 EEPROM 寫(xiě)入器等。 六、 PLC 的通信聯(lián)網(wǎng) PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使 PLC 與 PLC 之間、 PLC 與上位計(jì)算機(jī)以及其它智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。 當(dāng)然， PLC 之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的， PLC 與計(jì)算機(jī)之間的通訊，一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，并向標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議靠攏，將使不同機(jī)型的 PLC 之間， PLC 與計(jì)算機(jī)之間可以方便地進(jìn)行通訊與聯(lián)網(wǎng)。 可編程控制器的特點(diǎn) ? 硬件可靠性高 PLC 專為在工業(yè)環(huán)境的惡劣條件下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，一個(gè)設(shè)計(jì)良好的 PLC 能置于有很強(qiáng)的電噪聲、電磁干擾、機(jī)械振動(dòng)、極端溫度和濕度很大的環(huán)境中。例如，在輸入 /輸出（ I/O）電路 16 中都采用了光電隔離措施，各個(gè) I/O端口除采用常規(guī)模擬器濾波外，還加上數(shù)字濾波；內(nèi)部采用了電磁屏蔽措施，防止輻射干擾；采用了絞線機(jī)的電源電路，以防止由電源回路串入的干擾信號(hào)；采用了較合理的電路程序，一旦某模塊出現(xiàn)故障，進(jìn)行在線插拔、調(diào)試時(shí)不會(huì)影響各機(jī)的正常工作。為了及時(shí)診斷故障，有的公司研制了智能可編程控制 I/O 系統(tǒng)，供用戶了解 I/O 租金按狀態(tài)和檢測(cè)系統(tǒng)的故障，也有的公司研制了故障檢測(cè)程序。 ? 編程簡(jiǎn)單，使用方便 用為即實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，常使用匯編語(yǔ)言，難以掌握，要求使用者，有一定的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識(shí)。例如，目前大多數(shù) PLC 均采用梯形圖語(yǔ)言編程方式，既集繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀感，又估計(jì)大多數(shù)電氣技術(shù)人員的讀圖 習(xí)慣及應(yīng)用微機(jī)的水平，很容易被電氣技術(shù)人員所接受，易于編程，程序改變時(shí)也容易修改，很靈活方便。 ? 接線簡(jiǎn)單，通用性好 在電信號(hào)匹配的情況下， PLC 的界限之需要將輸入信號(hào)的設(shè)備（按鈕、開(kāi)關(guān)等）與 PLC端子連接，將接受輸出信號(hào)執(zhí)行控制人物的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥等）與 PLC 輸出端子鏈接。 PLC 的編程邏輯提供了能隨要求而改變的邏輯關(guān)系，這種生產(chǎn)線的自動(dòng)化過(guò)程就能隨意改變。 用于連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的硬件接口實(shí)際上已經(jīng)設(shè)計(jì)成為 PLC 的組成部分，模塊化的自診斷接口電路能指出故障，并易于排出故障與替換故障部件，這樣的軟硬件設(shè)計(jì)就使現(xiàn)場(chǎng)電氣人員與技術(shù)人員易于使用。一般 PLC 網(wǎng)絡(luò)可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是低俗網(wǎng)絡(luò)，采用主從方式通信，傳輸速率從幾千波特到上萬(wàn)波特，傳輸距離為 500— 2500m；另一類(lèi)為高速網(wǎng)絡(luò)，采 用令牌傳送方式通信出阿叔速率為 1M— 10Mbps，傳輸距離為 500— 1000m，網(wǎng)點(diǎn)上結(jié)點(diǎn)可達(dá) 1024 個(gè)。 ? 易于安裝，便于維護(hù) PLC 安裝簡(jiǎn)單而且功能有效，其相對(duì)小的體積使之能安裝在通常繼電器控制箱所需空 17 間一半的地方。 在 PLC 系統(tǒng) 的安裝中，遠(yuǎn)程輸入 /輸出站安放在最優(yōu)地點(diǎn)。 從一開(kāi)始， PLC 便以易維護(hù)作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。 從以上各點(diǎn)可見(jiàn)，在工業(yè)應(yīng)用中 使用 PLC 的好處是很多的。 可編程控制器的發(fā)展 隨著 PLC 應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大， PLC 本身也在不但發(fā)展，表現(xiàn)為功能越來(lái)越強(qiáng)性能越來(lái)越可靠，速度越來(lái)越快，程度越來(lái)越高，使用越來(lái)越方便。 20 世紀(jì) 80 年代末、 90 年代初推出的小型機(jī)，在元件上大都選擇表面封裝元件，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的可靠性，且體積趨于超小型化。 FX2 系列 PLC 除了有開(kāi)關(guān)量 I/O 外，還具有模擬量輸入、輸出以及多種智能模塊，并具有聯(lián)網(wǎng)通信功能，擴(kuò)大了小型 PLC 的應(yīng)用范圍。 (2)向高速度、大容量和智能化方向發(fā)展。如