1、毕业设计开题报告 电气工程及其自动化 消声器自动除尘控制系统设计 电气控制系统硬件设计 1 前言 压缩机消声器是一种密封的塑料壳体，在壳体内部通过空气流通渠道的变化而实现消除压缩空气噪声的作用。塑料壳体是由两部分组成，后经过超声波焊接机焊接在一起，焊接前必须对壳体进行必要的除尘，否则会因为壳体内部有粉尘造成管路堵塞。如果除尘都靠人工来实行，不但需要大量的人力，而且难以保证除尘的效果。本课题针对消声器的结构特点，以及消声器内部粉尘的状态，设计一套自动除尘控制系统 , 采用 PLC 控制器，减速电机为流水线驱动器，通 过变频器调速，流水线上设置器件探测器，探测到物料后自动启动吹气进行除尘，一条流水
2、线上共设 4 个除尘工位，去除的粉尘再通过一个收集装置进行有效的收集。这套设备将大大提高消声器生产过程中的除尘效率和效果，并且由于采用 PLC 电控柜来控制这个流水线，将节约很大的占地空间，并且更能适应运行的环境和保障生产操作人员的安全。 2 主题 除尘系统的工艺流程是：一个较大功率的风机工作于吸尘管道的一端，该管道和除尘器是相连的，在另一端除尘气体被吸入管道中，在除尘器中被除尘袋过滤，粉尘等微小颗粒不能透过布袋而被吸附到除尘过滤介质中 从而达到除尘效果1。目前除尘系统普遍存在成本高、效率低、运行不稳定等问题，并且现在一般的压缩机消声器生产过程中的除尘环节多是人工操作，由工人手工对物件进行除尘
3、，这样在整个除尘过程中难以避免工人会与粉尘积灰接触，从而带来二次污染2，这样就难以达到彻底的除尘效果。所以建立一套自动化控制系统来实现除尘是很有效并且很有必要的。而要想实现这种小型的生产流水线上的自动化控制系统，采用 PLC 控制器是最合适的。 PLC 即可编程逻辑控制器（ Programmable Logic Controller）是专为在工业环境下 应用而设计的一种数字运算操作电子系统，综合了计算机、自动控制、通讯等现代科技的一种新型工业自动控制装置。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算数运算等操作的指令，并通过数字量、模拟量的输入和输出，控制各
4、种类型的机械或生产过程 . PLC 的基本结构： （ 1） 电源 PLC 的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此 PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在 +10%(+15%)范围内，可以不采取其它措 施而将 PLC 直接连接到交流电网上去。 （ 2） 中央处理单元 (CPU) 中央处理单元 (CPU)是 PLC 的控制中枢。它按照 PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、 I/O 以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当 PLC 投入运行时，首先它以扫描的
5、方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入 I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入 I/O 映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后 ，最后将 I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。近年来为了进一步提高 PLC 的可靠性，对大型PLC 还采用双 CPU 构成冗余系统，或采用三 CPU 的表决式系统。这样，即使某个CPU 出现故障，整个系统仍能正常运行。 （ 3） 存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。
6、 （ 4） 输入输出接口电路 a、现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是 PLC 与现场控制的接口界面的输入通道 。 b、现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用 PLC 通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 （ 5） 功能模块 如计数、定位等功能模块。 （ 6） 通信模块 如以太网、 RS485、 Profibus-DP 通讯模块等。 PLC 是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点。 PLC 的主要特点如下
7、 3： A 用内部已定义的各种辅助继电器代 替机械触点继电器，通过软件编程方式用内部逻辑关系代替实际的硬件连接导线，这些内部继电器的节点变位时间可理想化地认为等于零，因此只需考虑它的 0-1 状态而无需考虑传统继电器所固有的返回系数。 B 可靠性高，抗干扰能力强，适用于复杂的工业环境。 C 配套齐全，功能完善，适用性强，易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能。 D 易学易用，照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是 PLC 的程序编制采用简单指令形式，是用户程序编制形象、直观、方便易学。 经过 30 多年的发展， PLC 技术已十分成熟与完善，尤其在顺序控制、开关量逻辑运算和处理
8、这两方面具有显著优势，而模拟量闭环控制也已非常成熟。越来越多的自动化控制系统由 PLC 来设计控制实现。 为解决压缩机消声器生产过程的除尘操作，本次设计采用 PLC 设计编程来控制流水线上对器件的除尘功能。在整个生产流水线上，自动控制系统可实现如下功能 4：对过来物件实现高精度智能检测；在物件到达除尘工作区时自动实行除尘控制，收尘控制；具有手动和自动控制两种功能；物件自动计件功能；卡带和总数报警功能以及工艺流程能在一个显示屏上显示功能。当所有需要达到的控制功能由 PLC编程设计实现后由一个 PLC电控 柜来控制。流水线上所有的开关控制，包括流水线传送带电机的开关，变频器调速的开关都可以安置在
9、PLC 电控柜中，这样一来原本一条生产流水线上就可以节约大量的人力，只需一两个人来负责控制电控柜从而来控制整条生产流水线。如果出现传送带卡带或者总数已满的情况，流水线上会自动报警，这时工人再过去检查，保证正常运转后继续回到电控柜处。并且电控柜用可编程控制器控制，柜体小巧；布线简单，操作方便；手动、自动两重控制；无需专业人员操作，简单易懂，普通工人也能轻易上手。这样一来，整条生产流水线不但可以节约大量人力，大大减小占地面积 ，而且还能解决人工除尘的二次污染，大大提高了流水线生产的速度和效率，提高了产品的除尘质量。 3 总结 针对现有的压缩机消声器生产过程中除尘环节多数靠人工除尘来操作从而导致生产
10、效率低，除尘难彻底（工人的二次污染）的现象，提出怎样来解决这一问题。通过研究比较，用 PLC 控制器来自动控制消声器生产流水线上的除尘系统是一个可行的并且有效的途径。由于微电子技术和计算机的广泛应用，可编程控制器出现了越来越多的高性能、多功能的控制元件，更广泛的应用于各个领域 5. PLC 自身所具备的像控制程序可变，具有很好的柔性；具有高 度的可靠性，适用于各种工业环境；功能完善；易于掌握，便于维修；体积小，耗电省等特点使它能广泛的有效的应用于生产车间流水线生产上的自动化系统中。 随着社会的进步，科技水平的不断发展，自动化控制系统将逐步取代原有的人工劳动力生产模式，而 PLC 的不断发展将越
11、来越适用于自动化控制系统中。 PLC 的引进和利用，是现代工业控制领域提高生产效率和管理水平的必然趋势，采用软硬结合的控制法案则是充分利用系统资源，提高系统效率的有效手段。本次系统就是在这样的指导思想下进行设计的，具有占地面积小，生产效率高，自动化程度高，操作使用 方便等优点。我相信技术先进，功能强大的 PLC 在自动除尘控制系统上的应用会更加广泛。 4 参考文献 1 王树东 .PLC 在除尘控制系统中的研究与应用 J.计算机测量与控制 ,2006.（ 04） 2 王琬 .基于 PLC 工业含尘气体处理及循环利用自动控制系统设计 J.机械设计与制造 ,2010,（ 07） 3 叶小晖 .PLC 在电气自动化中的应用现状及发展前景概述 J.中国新技术产品 ,2009,（ 15） 4 许国玲 .PLC 在混铁炉除尘控制系统中的应用 J.河北工业科技 ,2005,（ 03） 5 田 锐 .浅谈 PLC 在水电厂自动化系统中的应用及前景 J. 科技资讯 ,2007,（ 14）
