射流偏转器的电气系统可编程软件设计PLC.doc
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1、摘 要射流偏转器电气系统将用于厦门机场正在建造的飞机试验场,飞机在试验场内进行喷射试验。试验过程具有气流大、温度高、噪音大等特点,试验场需要建一个超大型门。该超大型门不仅要满足吸声隔声需要,还可抵御厦门地区50年一遇的最大风力及飞机发动机起飞功率下喷射尾流形成的最大风压。射流偏转器的电气系统将由三菱生产的FX2N系列可编程控制器(PLC)对其进行电机控制。行走机构在开启时电动机采用Y形启动,之后可以转为快速行走,并可以在设定位置停止或在任意位置急停。同时,卷线器,警示系统等也由该可编程控制器进行控制。本控制系统以可编程控制器(PLC)为核心,通过可编程控制器软件编程实现了对射流偏转器行走机构的
2、电动机控制。在配合硬件设计的情况下,完成了厦门机场飞机试验场提出的设计要求。关键词:射流偏转器,可编程控制器(PLC),FX2N系列,电机控制AbstractThe jet flow deflector electrical system will use in the Xiamen airport the airplane test facility which will construct, the airplane is carrying on in the test facility sprays the experiment. The testing has the air curr
3、ent in a big way, the temperature high, the noise is big and so on the characteristic, the test facility needs to construct an ultra-large type gate. This ultra-large type gate not only must meet the sound absorption sound insulation needs, but also may resist the biggest wind power and under the ai
4、rcraft engine take-off rating which the Xiamen area 50 years as soon as meets sprays the biggest wind pressure which the wake forms.The jet flow deflector electrical system the FX2N series programmable controller which will produce by Mitsubishi (PLC) carries on the electrical machinery control to i
5、t. Walks the organization when opening the electric motor uses the Y- shape to start, afterwards may transfer fast walks, and may establish the position to stop or stops anxiously in the free position. At the same time, curls the line, the police shows the system and so on also to carry on the contr
6、ol by this programmable controller.This control system take the programmable controller (PLC) as a core, realized through the programmable controller software programming walked the organization motor control to the jet flow deflector. In coordinates in the situation which the hardware designs, has
7、completed the design request which the Xiamen airport airplane test facility proposed.Key word: Jet flow deflector, programmable controller (PLC), FX2N series, electrical machinery control目 录第一章 前 言11.1 题目来源及设计要求11.2 射流概念2第二章 可编程控制器的选择32.1 可编程控制器简介32.2 可编程控制器的定义32.3 可编程控制器的组成及各部分作用62.3.1 PLC的基本组成62.
8、3.2 PLC各组成部分的作用62.4 可编程控制器的特点82.5 可编程序控制器的发展趋势92.6 射流偏转器电气系统的PLC选择102.6.1 FX2N系列简介102.6.2 FX2N系列可编程控制器性能规格122.6.3 FX2N-32MR的功能142.6.4 FX2N-32MR可编程控制器的软元件地址分配14第三章 可编程控制器用于电机控制的电路及软件设计163.1 电动机的正、反、停控制电路及软件设计163.1.1 系统配置163.1.2 程序设计173.1.3 运行及调试183.2 三相异步电动机Y-降压启动控制及软件设计183.2.1 系统配置183.2.2 程序设计193.2.
9、3 运行及调试20第四章 射流偏转器的设计要求及操作规范214.1 射流偏转器的设计要求214.1.1 射流偏转器结构和构造简介214.1.2 射流偏转器的工作状态214.1.3 射流偏转器与推拉门式声屏障的开闭顺序关系214.1.4 安全措施214.1.5 电气控制224.1.6 行走机构整体要求224.1.7 设计深度要求224.2 液压系统控制224.3 射流偏转器的电气系统操作规程22第五章 射流偏转器的电气系统可编程控制器软件设计245.1 射流偏转器电气系统的主电路图245.2 射流偏转器电气系统的控制电路图,I/O接线图255.3 射流偏转器的电气系统可编程序控制器的梯形图275
10、.4 射流偏转器的电气系统可编程序控制器的指令表27第六章 结 论29参 考 文 献30致 谢31研究成果声明32第一章 前 言1.1 题目来源及设计要求射流偏转器电气系统将用于厦门机场正在建造的飞机试验场,飞机在试验场内进行喷射试验。试验过程具有气流大、温度高、噪音大等特点,试验场需要建一个超大型门。该超大型门不仅要满足吸声隔声需要,还可抵御厦门地区50年一遇的最大风力及飞机发动机起飞功率下喷射尾流形成的最大风压。设计该门的要求如下:(1) 油泵使用Y225M-4-45电机作驱动,应在电气系统前装有电源总开关,并且装有电源指示灯。(2) 因电机起动时空载,2个Y225M-4-45电机均采用Y
11、降压起动,同时为防止电流过大,两个三相电机不能同时起动,需采用延时继电器相继起动。(3) 在射流偏转器行走的同时,为起警示作用,还需响起警铃,同时要警灯闪烁。(4) 应控制2 个走行电磁换向阀处于三个不同的位置:左、中、右,相应的对应于射流偏转器行走的前进、制动、后退。(5) 应控制1 个轨钳电磁换向阀处于三个不同的位置:左、中、右,相应的对应于轻钳的紧、中、松。(6) 为了使射流偏转器能紧急停车,需要控制总电路断电,为了使在不同的位置都能紧急停车,射流偏转器应装有7个断电按钮。(7) 行走机构的起停采用手持遥控方式以及就地手动控制两种方式,其中手持遥控控制范围在半径150m内。两种控制方式都
12、要合成其它的控制按钮。(8) 为了使行走机构走行方便,要在行走机构上安装卷线器。射流偏转器行走机构采用全液压驱动,两个油泵站分别带动8个马达作驱动。作为点位运动控制器,主要应用在那些仅对终点位置有要求,与运动轨迹无关的系统。这种运动控制器要求具有快速的定位速度,在运动的加速段和减速段,采用不同的加减速控制策略。在加速运动时,为了使系统能够快速加速到设定速度,往往提高系统增益和加大加速度,在减速的末段采用S曲线减速的控制策略。为了防止系统到位后振荡,规划到位后,又会适当减小系统的增益。所以,点位运动控制器往往具有在线可变控制参数和可变加减速曲线的能力。1.2 射流概念射流技术(fluidics)
13、:利用射流运动原理制成器件来实现自动控制的一门技术。射流技术一词由“流体”(fluid)和“逻辑”(logic)两词组合而成。所谓射流是气体或液体从孔口或管口高速喷射成束的流体。如药水从注射器针头喷出,空气从打气筒中压出等。射流在流动中具有以下特性:空吸作用:根据伯努利方程,高速流动的射流使压力减小,周围流体就会流向该处。利用空吸作用可制造各种设备与仪器,例如喷雾器、水流抽气机等;附壁效应:在射流两侧加两块平行挡板,若它们到射流束的距离不等,则射流两侧会出现压力差,射流将向着距离较近的挡板弯射过去,最后会贴着此板喷射出去;偏转效应:两股相互垂直的射流同时从喷嘴中射出,汇合之后的射流将偏转一个角
14、度,而偏转角度的大小与原来两股射流的动量有关。利用射流的上述物理特性,可制成各种不同性质的元件,如附壁式元件,动量交换式元件,以及湍流式、涡流式和混合式元件,再与一些相应的附件组成控制系统,应用于工业生产中进行自动控制,这就是射流技术。按工作物质分,有气动和液动两类;按工作方式分,有数字式和模拟式两类。数字式流控元件多由附壁式元件组成,可制成“非门”、“或门”、“与门”和“或非”等元件,以及计数触发器、振荡器等,这些元件的任一输出孔只有两种状态:有气流输出或无气流输出,相当于电子元件中的“开”与“关”。由此组成比较、检测、逻辑运算、程序控制等线路;模拟式流控元件多由动量交换式或流控元件构成,可
15、制成流量放大器、压力放大器和功率放大器等,可用来控制温度、流量、压力等物理量的连续变化。射流技术具有结构简单、工作稳定可靠、耐用、操作安全、工效高、不受各种辐射、电磁波和温度的影响,并能抗腐蚀、抗震、抗爆等优点,因此在机械、化工、轻工、交通、导弹、原子反应堆、宇航技术等部门有着广泛应用。第二章 可编程控制器的选择2.1 可编程控制器简介1969年,在美国出现第一台可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称PC)以来,经过35年的发展,现在已成为一种最重要、高可靠性、应用场合最多的工业控制微型计算机。它应用大规模集成电路、微型机技术和通讯技术的发展成果,
16、逐步形成具有多种优点和微型、小型、中型、大型、超大型等各种规格的PLC系列产品,应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多过程控制领域。可以说只有可编程控制器才是真正的工业控制计算机。PLC已和数控技术及工业机器人并列为工业自动化的三大支柱。初期可编程控制器只是用于逻辑控制的场合,用于代替继电控制盘,但现在可编程控制器已进入包括过程控制、位置控制等场合的所有控制领域。现在可编程控制器继续保留了原来逻辑控制器的所有优点,同时它吸收发展了其他控制设备(如过程仪表、计算机、集散系统、分散系统等)的优点,在许多场合只需可编程控制器即可构成包括逻辑控制、过程控制、数据采集以及控制和图形工作站的经济核算
17、、体积小巧、设计调试方便的综合控制系统。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计,它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计算和算术操作等面向用户的指令,并通过数字式或模拟式输入输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备,都按易于与工业控制联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。近年来,可编程控制器在广大企业技术改造中迅速得到应用和推广,深入到过程控制、位置控制等场合,其独特的易于使用性、可靠性和灵活性越来越受到广大工程技术人员的青睐。2.2 可编程控制器的定义可编程序控制器(Programmable Cont
18、roller)缩写为PC,为了和个人计算机相区别,把可编程序控制器缩写为PLC。美国电气制造商协会NEMA (National Electrical Manufacturers Association)在1980年给PLC作了如下的定义:“PLC是一个数字式的电子装置,它使用了可编程序的记忆体以存储指令,用来执行诸如逻辑、顺序、计时、计数和演算等功能,并通过数字或模拟的输入和输出,以控制各种机械或生产过程。一部数字电子计算机若是用来执行PLC之功能者,亦被视同为PLC,但不包括鼓式或机械式顺序控制器。”国际电工委员会(IEC)曾于1982年11月颁发了可编程序控制器标准草案第一稿,1985年1
19、月又发表了第二稿,1987年二月颁发了第三稿。草案中对可编程控制器的定义是:“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。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、计数和算术操作等面向用户的指令,并通过数字式或模拟式的输入/输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备,都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”定义强调了可编程序控制器是“数字运算操作的电子系统”,它也是一种计算机。它是“专为在工业环境下应用而设计”的工业计算机。这种工业计算机采用“面向用户的指令”,因此编程方便。它能完成逻辑运算
20、、顺序控制、定时、计数和算术操作,它还具有“数字量或模拟量的输入输出控制”的能力,并且非常容易与“工业控制系统联成一体”.易于“扩充”。定义强调了可编程序控制器直接应用于工业环境,它还具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和应用范围。这也是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。应该强调的是,可编程序控制器与以往所讲的鼓式、机械式的顺序控制器在“可编程序”方面有质的区别。由于PLC引入了微处理机及半导体存储器等新一代电子器件,并用规定的指令进行编程,能灵活地修改,即用软件方式来实现“可编程序”的目的。可编程序控制器30多年来迅速发展,IEC专门为其制定了一个标准IEC1131标准。该标准分五个部分
21、。我国参照IEC1131于1995年也为可编程序控制器制定了国家标准GB/T15969。其主题内容与适用范围为:1第1部分 通用信息(Programmable controllers Part 1: General information) (G/T15969.1-1995)。本标准规定了可编程序控制器及其有关外围设备所用术语的定义。适用于可编程序控制器及其有关的外围设备,如编程和调试工具(PADT)、试验装置(TE)和人-机接口(MMI)等。适用于由可编程序控制器及其有关外围设备组成的控制系统。2第2部分 设备特性(Programmable controllers Part 2:Equipm
22、ent characteristics)(GB/T15969.2-1995)。本标准适用于可编程序控制器及其有关外围设备的工作条件、结构特性、一般安全性及试验的一般要求。规定了可编程序控制器及其有关外围设备在装置要求及测试验证方面的定义。规定了可编程序控制器及其有关外围设备适应受控机械或过程所必须进行的试验方法和步骤。规定了PLC制造厂商需要提供的资料。本标准适用于可编程序控制器及其有关的外围设备如编程和调试工具(PADT),试验装置(TE)和人-机接口(MMIS)等。适用于可编程序控制器及其有关的外围设备组成的控制系统。本标准覆盖的装置适用于过电压类型2在额定电网供电电压不超过AC1000V
23、 (50/60Hz)或DC1500V的用于机械或工业过程控制和普通的低电压设施中。3第3部分 编程语言 (Programmable controllers Part 3:Programming languages)(GB/T15969.3-1995)本标准规定了可编程序控制器(PLC)编程语言的语法和语义。规定的PLC编程语言有文本语言指令表(IL)语言和结构文本(ST)语言,图形语言梯形图(LD)语言和功能块图(FBD)语言。还描述了可编程序控制器与自动化系统其他部件之间便于通信的特征。本标准适用于可编程序控制器所用编程语言的打印表示和显示表示,表示所用字符为GB/T 1988-1998信息
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