【正文】 成整機(jī)設(shè)備的機(jī)械穩(wěn)定性降低，因而故障率高，維修率高進(jìn)一步限制了它的使用范圍。如果選用鋼制的行星齒輪，由于鋼材膨脹系數(shù)大，膨脹量大，所以必須在行星齒輪與螺桿間留較大的間隙，不但泄露多，效率低，而且容易咬死造成重大故障。這些瞬時(shí)接觸線在對(duì)應(yīng)的星輪齒有效轉(zhuǎn)角φ范圍內(nèi)，形成一個(gè)連續(xù)的曲面S。但是曲面S的一大部分，只在某一瞬時(shí)，即某一轉(zhuǎn)角Φ時(shí)，實(shí)現(xiàn)螺桿和星輪的共軛接觸。因此，S曲面的這一部分是不可用的。因此我們面臨了一個(gè)“最優(yōu)化”的課題，它的“目標(biāo)函數(shù)”是如何在有效轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)最大限度地令S曲面處在可用區(qū)間，以增加星輪齒側(cè)曲面的嚙合面積。加工精度高技能高度專用機(jī)床是加工優(yōu)質(zhì)螺桿、星輪必不可少的設(shè)備，是整個(gè)項(xiàng)目的關(guān)鍵，也是國(guó)外對(duì)我國(guó)封鎖的重點(diǎn)。但是在當(dāng)前伺服系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用情況下，制造由最短的傳動(dòng)鏈和超高精度傳動(dòng)元件組成的專機(jī)是可以實(shí)現(xiàn)的。這種型線的螺桿齒面不可展，不能用磨削方法加工。星輪的加工時(shí)我國(guó)二十多年來一直未能解決的問題。在星輪設(shè)計(jì)中盡一切可能增加嚙合副在整個(gè)嚙合轉(zhuǎn)角區(qū)間內(nèi)的接觸面積。加工技術(shù)與裝配技術(shù)加工技術(shù)是單螺桿壓縮機(jī)技術(shù)的核心，掌握了它就能自行研制高精度專機(jī)而不必依賴進(jìn)口。無論加工精度多高，如果不能正確裝配，以前的一切努力將前功盡棄。嚙合副應(yīng)在沒有跑合的情況下，實(shí)現(xiàn)嚙合區(qū)內(nèi)的全部齒面同時(shí)嚙合，每個(gè)齒面的嚙合總面積不低于90%。螺桿螺槽、氣缸和星輪齒頂面構(gòu)成封閉的齒間容積。氣體由吸氣孔空口進(jìn)入螺槽內(nèi)，經(jīng)壓縮后通過氣缸上的排氣空口排出。單螺桿空氣壓縮機(jī)的工作過程分為吸氣、壓縮、排氣三步。壓縮如圖圖11(b)所示，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，這種壓縮腔的體積不斷減小，即其中氣體隨之被壓縮，直到該壓縮腔的前沿轉(zhuǎn)至排氣口。這個(gè)系統(tǒng)屬于高氣壓設(shè)備。除此之外，壓縮機(jī)主電機(jī)，風(fēng)機(jī)的過載保護(hù)，電源相序的正確（壓縮機(jī)絕對(duì)不能反轉(zhuǎn)）性等對(duì)空壓機(jī)組的正常工作也至關(guān)重要。⑴壓力方面在空氣濾清器排氣口裝有真空壓力開關(guān)，以防其堵塞；在油氣細(xì)分離器，油過濾器中裝有壓差開關(guān)，以防其堵塞；為保證控制系統(tǒng)氣壓平衡，裝有可調(diào)壓力上下限開關(guān)；加載電磁閥控制加載和卸載。⑶供油方面供油電磁閥兩端裝有壓差發(fā)訊器，確保主機(jī)氣動(dòng)運(yùn)行時(shí)不斷供油，其故障事緊急停車。⑸工作狀態(tài)指示裝置正常狀態(tài)指示；聲光故障報(bào)警，同時(shí)顯示故障代碼。其英文原名為“Programmable LogicController”，簡(jiǎn)稱為PLC，中文稱“可編程邏輯控制器”。但PC又容易與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱PC產(chǎn)生混淆，所以近年來人們又傾向于使用PLC這一簡(jiǎn)稱，中文仍然稱“可編程控制器”。1968年美國(guó)通用汽車公司提出使用新一代控制器的設(shè)想，從用戶的角度考慮，該公司對(duì)新一代控制器提出了10點(diǎn)要求，為各大公司提供了明確的開發(fā)目標(biāo)。差不多同時(shí)，美國(guó)MODICON公司也研制出084控制器。在PLC發(fā)明之前，在工業(yè)控制的順序控制領(lǐng)域內(nèi)，常常采用諸如繼電器、鼓式開關(guān)、紙帶閱讀器等機(jī)械、電氣式器件作為控制元件，尤其是控制繼電器，在離散制造過程控制領(lǐng)域內(nèi)，成為“開關(guān)控制系統(tǒng)”中最廣泛使用的器件。 到上世紀(jì)60年代后期，雖然小型計(jì)算機(jī)已日趨完善，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大，但小型計(jì)算機(jī)用于開關(guān)控制系統(tǒng)，又顯然存在著“大馬拉小車”的情況，這是由于小型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)決定的：編程復(fù)雜，要求有較高水平的編程人員和操作人員；需要配套非標(biāo)準(zhǔn)的外部接口，對(duì)環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)條件的要求過高；功能過剩，及其資源未能充分利用；造價(jià)高昂。它首先應(yīng)用于美國(guó)的汽車工業(yè)，這是的PLC用固態(tài)（集成）電路來代替繼電器邏輯電路，用存儲(chǔ)器電路中的存儲(chǔ)數(shù)位（程序）來代替繼電器系統(tǒng)的布線，以程序來規(guī)定邏輯關(guān)系；用固態(tài)I/O電路來檢測(cè)按鈕和一些特點(diǎn)：環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)，可以使用于車間現(xiàn)場(chǎng)；有較高的可靠性和診斷能力，維修容易；基本能適應(yīng)不同的制造過程所需，柔性度有了較大提高，只要改變系統(tǒng)中的程序即可改變控制“邏輯”，而無需改造或更換控制硬件等。隨后又?jǐn)U展到與批量生產(chǎn)和連續(xù)生產(chǎn)過程有關(guān)的工業(yè)領(lǐng)域。從1969年第一臺(tái)PLC問世至今，可編程控制器大約經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一階段：開發(fā)的PLC容量較小，I/O點(diǎn)數(shù)小于120點(diǎn)。使用上，主要用來作開關(guān)量控制。編程語言除了使用語句表外，還可以使用梯形圖編程語言。使PLC在概念，設(shè)計(jì)，性價(jià)比以及應(yīng)用方面都有了新的突破。大型產(chǎn)品的I/O點(diǎn)數(shù)，超過4000點(diǎn)，有些產(chǎn)品達(dá)到8000個(gè)I/O點(diǎn)用戶存儲(chǔ)區(qū)容量超過32KB，配置有各種智能模塊(例如溫度控制模塊、軸定位模塊、過程控制模塊等)和通信模塊，掃描速率也大大提高，指令功能除了基本的邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制外，還有算術(shù)浮點(diǎn)運(yùn)算指令、PID調(diào)節(jié)功能指令、圖形組態(tài)功能指令、網(wǎng)絡(luò)和通信指令等。為了提高系統(tǒng)的可靠性，設(shè)計(jì)上考慮了容錯(cuò)技術(shù)和冗余技術(shù)等。小型PLC使用的手握式編程器使用大面積液晶顯示器，也可以用梯形圖和GRAFCET語言進(jìn)行編程。隨著計(jì)數(shù)的進(jìn)步PLC的功能越來越強(qiáng)，應(yīng)用范疇越來越廣，與其他工業(yè)控制機(jī)，如分散型控制系統(tǒng)（DCS）的界限已經(jīng)不十分明顯，很多以往必須由分散型控制系統(tǒng)來完成的控制，現(xiàn)在用PLC都能實(shí)現(xiàn)，因此在應(yīng)用上“交錯(cuò)”已經(jīng)成為普遍的現(xiàn)象。其工作原理和一般已知的活塞式壓縮機(jī)類似，即待壓縮的氣體被吸入到一個(gè)工作室，工作室隨即關(guān)閉縮小，被壓縮氣體在其體內(nèi)經(jīng)受一種多變壓縮過程?；钊綁嚎s機(jī)的工作室有一個(gè)活塞在其中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的汽缸組成，對(duì)于螺桿式壓縮機(jī)其內(nèi)部則有一對(duì)斜齒的轉(zhuǎn)子副在與它精密配合的殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。如果利用殼體在兩端及外周的表面把槽空間封閉，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在齒槽間輸送的氣體體積變小，理論上可以把氣體壓縮至任意高的壓力。外界空氣由空氣過濾器除塵后，經(jīng)卸荷閥進(jìn)入壓縮機(jī)主機(jī)進(jìn)行壓縮，在壓縮腔內(nèi)與潤(rùn)滑油混合，壓縮后的混合油氣經(jīng)單向排氣閥進(jìn)入油氣分離缸，在油氣分離缸內(nèi)分離大部分潤(rùn)滑油，在經(jīng)過油氣細(xì)分離器過濾掉殘余所謂潤(rùn)滑油，接著經(jīng)過最小壓力閥，空氣冷卻器，空氣干燥器，截止閥后，以較低的溫度和較干燥的壓縮空氣送入使用系統(tǒng)，供用戶使用。油氣缸內(nèi)的潤(rùn)滑油在空氣壓力下被壓入油冷卻器，在油冷卻器內(nèi)被冷卻后，再送入油過濾器濾去污垢和雜質(zhì)。一路由主機(jī)下端噴入壓縮室冷卻壓縮空氣；另一路流到主機(jī)兩端用來潤(rùn)滑軸承，然后在聚集在壓縮室底部隨壓縮空氣排出。一 、空氣系統(tǒng)流程空氣由空氣濾清器濾去塵埃之后，經(jīng)由進(jìn)氣閥進(jìn)入壓縮機(jī)機(jī)體內(nèi)進(jìn)行壓縮，冰雨潤(rùn)滑油混合。二、氣路中各組件功能說明(1)空氣濾清器空氣濾清器濾芯為一干式紙質(zhì)過濾濾芯，其主要功能是過濾空氣中的塵埃?？諝鉃V清器外殼為鐵質(zhì)或塑料，內(nèi)裝旋風(fēng)除塵裝置，可去除絕大部分灰塵，大大延長(zhǎng)空濾芯的壽命。進(jìn)氣閥的打開或關(guān)閉的動(dòng)作對(duì)應(yīng)著空壓機(jī)的兩種運(yùn)行狀態(tài)：（進(jìn)氣閥的打開或關(guān)閉時(shí)針對(duì)閥內(nèi)的進(jìn)氣口而言，進(jìn)氣閥打開即進(jìn)氣口打開） 重車：進(jìn)氣閥全開，空壓機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)全氣量輸出。 空調(diào)：進(jìn)氣閥部分打開，空壓機(jī)部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，壓縮空氣輸出量在0～100%之間。當(dāng)空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，只要管路22壓力輸入，微孔2就會(huì)泄放掉活塞底部的氣壓，活塞就會(huì)在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的真空吸力下往下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣口打開，空氣被吸入，空載壓機(jī)重運(yùn)轉(zhuǎn)。空壓機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)。 圖22(3)油氣罐 油氣罐的作用有兩個(gè)：儲(chǔ)存潤(rùn)滑油及油氣第一次分離。 一般空壓機(jī)采用立式油氣罐，油氣第一次分離應(yīng)用離心分離的機(jī)理，配套的油細(xì)分離器是內(nèi)置的，即油細(xì)分離器置于油氣罐內(nèi)部。如重車運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)油位高于上紅線則油位過高；如重車運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)油位低于下紅線則油位過低，建議此時(shí)應(yīng)立即加油。 油氣罐備有加油口，用于添加潤(rùn)滑油。(4)安全閥 ，安全閥即會(huì)打開，使壓力降至設(shè)定排氣壓力以下。安全閥每半年測(cè)試一次動(dòng)作是否正常。 當(dāng)控制面板上油過濾器壓差指示燈亮?xí)r，表示油過濾器阻塞，必須更換，但壓縮機(jī)仍然繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。(6)油細(xì)分離器油細(xì)分離器是單螺桿壓縮機(jī)的關(guān)鍵元件之一，其芯部是由多層密西的玻璃纖維制成。經(jīng)油細(xì)分離器分離后壓縮空氣中的含油量可控制在3ppm以下（油細(xì)分離器對(duì)蒸汽狀態(tài)尊在于空氣中的油則無能為力，故這部分油被空氣帶走）。 正常情況下，油細(xì)分離器芯的壽命可達(dá)4000小時(shí)。如： ①潤(rùn)滑油的潔凈程度。故請(qǐng)?zhí)貏e注意環(huán)境的情節(jié)及空氣濾清器的保養(yǎng)。如潤(rùn)滑油品質(zhì)不佳或已變質(zhì)，會(huì)嚴(yán)重影響其壽命。 ②在油氣罐與油氣細(xì)分離器間裝有一油細(xì)分離器壓差開關(guān)，則壓差指示燈亮，表示油細(xì)分離器已阻塞，應(yīng)立即加以更換。 ④電流是否增加。其作用是啟動(dòng)、停機(jī)以及空車時(shí)泄放系統(tǒng)內(nèi)的壓力。當(dāng)空壓機(jī)重車時(shí)此閥的點(diǎn)關(guān)閉，系統(tǒng)停止泄放。當(dāng)需要機(jī)組空載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，此閥斷電導(dǎo)通，氣流得以通至進(jìn)氣閥管口1并關(guān)閉進(jìn)氣口而是先空車。(8)止回閥 止回閥位于回油管與集體之間。(9)壓差開關(guān) 機(jī)組中總共有三種過濾元件，分別是空氣濾清器、油過濾器和油細(xì)分離器。當(dāng)這些阻塞后使前后壓差達(dá)到壓差設(shè)定值時(shí)，壓差開關(guān)動(dòng)作，信號(hào)輸入CPU，則控制面板上響應(yīng)指示燈亮，表明該元件阻塞，應(yīng)在最短的時(shí)間更換。壓差開關(guān)動(dòng)作發(fā)訊時(shí)的壓差值： 空氣濾清器 油過濾器 油細(xì)分離器 風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng) 風(fēng)冷式冷卻系統(tǒng)包含風(fēng)扇和冷卻器兩大部件，冷卻器采用鋁制板翅式換熱器，風(fēng)扇將冷空氣強(qiáng)制吹向冷卻器，空氣在流過冷卻器散熱翅片時(shí)，與壓縮空氣或潤(rùn)滑油做熱交換，將熱量帶走，達(dá)到冷卻壓縮空氣和冷卻潤(rùn)滑油的效果。 ② 冷卻器暴露于空氣中,翅片上會(huì)沾上灰塵,如聚集灰塵太多,會(huì)嚴(yán)重影響冷卻器換熱效果。如情況嚴(yán)重?zé)o法吹干凈時(shí)，必須用清潔劑清洗，清洗機(jī)組零部件時(shí)，嚴(yán)禁使用易燃易爆、易揮發(fā)的清洗劑。 單螺桿空氣壓縮機(jī)的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PLC的結(jié)構(gòu)及基本配置 一般講，PLC分為箱體式和模塊式兩種。對(duì)模塊式PLC，有CPU模塊、I/O模塊內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架。與通用計(jì)算機(jī)一樣，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，式PLC不可缺少的組成單元。但工作節(jié)奏由振蕩信號(hào)控制。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU的寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。CPU模塊的外部變現(xiàn)就是它的工作狀態(tài)的種種顯示、種種接口及設(shè)定或控制開關(guān)。箱體式PLC的主箱體也有這些顯示。有的還有通訊口，用于進(jìn)行通訊。二、I/O模塊： PLC對(duì)外的功能，主要式通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的，按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或幾家槽數(shù)限制。三、電源模塊：有些PLC中的電源，是與CPU模塊合二為一的，有些是分開的，其主要用途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為220VAC或110VAC；直流電源，加的為直流電壓，常用的為24V。五、PLC的外部設(shè)備外部設(shè)備是PLC系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類：1. 編程設(shè)備：有簡(jiǎn)易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對(duì)系統(tǒng)一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)工作狀況。2. 監(jiān)控設(shè)備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器，直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。4. 輸入輸出設(shè)備：用于接受信號(hào)或輸出信號(hào)，一般有條碼讀入器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等?，F(xiàn)在幾乎所有的PLC新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計(jì)算機(jī)一樣具有RS232接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內(nèi)交換信息。 了解了PLC的基本結(jié)構(gòu)，我們?cè)谫?gòu)買程控器是就有了一個(gè)基本配置的概念，做到既經(jīng)濟(jì)又合理，盡可能發(fā)揮PLC所提供的最佳功能。 在硬件設(shè)計(jì)方面，首先是選用優(yōu)質(zhì)器件，再就是采用合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，加固、簡(jiǎn)化安裝，使它易于抗振動(dòng)沖擊，對(duì)印刷電路板的設(shè)計(jì)、加工及焊接都采用了極為嚴(yán)格的工業(yè)措施，而且在電路、結(jié)構(gòu)及工藝上采用了一些獨(dú)特的方式。 由于PLC本身具有很高的可靠性，所以發(fā)生故障的部位大多集中在輸入輸出的部件以及傳感器件、限位開關(guān)、觀點(diǎn)開關(guān)、電磁閥、電機(jī)等外圍設(shè)備上。近年來還發(fā)展了公共回路遠(yuǎn)距離診斷和網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)。 PLC采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”編程，容易掌握。 這種面向控制過程，面向問題的編程方式，與目前微機(jī)控制常用的編程語言相比，雖然在PLC內(nèi)部增加了解釋程序，增加了程序執(zhí)行時(shí)間，但對(duì)大多數(shù)的幾點(diǎn)控制設(shè)備來說，這種時(shí)耗是微不足道的。接線簡(jiǎn)單、工作量少，省去了傳統(tǒng)界限和拆線的麻煩。這種性能是PLC具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。⑷ 可連接為控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) PLC可連成為功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這兩類網(wǎng)絡(luò)可以級(jí)連，網(wǎng)上可兼容不同類型的可編程控制器和計(jì)算機(jī)，從而組成控制范圍很大的局部網(wǎng)絡(luò)。在從繼電器控制系統(tǒng)改造到PLC系統(tǒng)的情況下，PLC小的模塊饑餓哦故使之能安裝在繼電器箱附近并將連線接向已有線段，并且改換很方便，只要將PLC的輸入/輸出端子連向已有的接線端即可。遠(yuǎn)程I/O站通過同軸電纜或雙絞線連向CPU，這種配置大大減少了物料和勞力，遠(yuǎn)程子系統(tǒng)方法也意味著系統(tǒng)不同部分可在到達(dá)安裝場(chǎng)地前由PLC工程商預(yù)先連好線，這一方法大大減少了電氣技術(shù)員的現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間。由于幾乎所有器件都是模塊化的維護(hù)時(shí)之需要更換模塊級(jí)插入式部件，故障檢測(cè)電路將診斷指示器嵌在每一部件中，能知識(shí)不見是否正常工作，借助于編程設(shè)備可見輸入/輸出是ON/還是OFF，還可寫編程指令來報(bào)告故障。通過使用PLC用戶可獲得高性能、高可靠性帶來的高質(zhì)量和低成本。(1)向小型方向發(fā)展。例如，以三菱公司的FX0、FX2系列PLC為例，F(xiàn)X0行的I/O點(diǎn)數(shù)為14點(diǎn)，體積最小的是100mm80mm47mm，卻具有告訴技術(shù)、終端PWM等功能，其功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出早期的小型PLC產(chǎn)品。最新推出的小型PLC配置更加靈活，柔性更大。由于采用了微處理器或大規(guī)模集成芯片，PLC的速度大大提高。 PLC的內(nèi)存容量不斷擴(kuò)大，目前有的已達(dá)幾MB，有些PLC已采用硬盤作為外部存儲(chǔ)器。各種智能模塊的不斷推出，如技術(shù)模塊、PID回路控制、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、通信和人機(jī)