[优秀毕业设计精品]电热器控制系统的设计.doc
《[优秀毕业设计精品]电热器控制系统的设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《[优秀毕业设计精品]电热器控制系统的设计.doc(25页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、 毕业论文题目:电热器控制系统的设计 专业: 机械制造与自动化 班级:10级机械制造与自动化 学号: 姓名: 指导老师: 2011 年 5 月 摘 要随着社会的不断发展,人们已经越来越离不开电了。不管在什么领域,从事着什么项目,电都和我们密不可分,并且电的需求也越来越大。当今社会,人们凭借着自己的智慧,把电能转变成其他各种形式的能量。但这又离不开一个完善的控制系统,人们究竟是怎么安全可靠的完成电能到其他形式能量的转换的喃?这里我们主要来研究电热器控制系统的设计,本课题通过三相电热器控制PLC控制系统来对电热器进行研究,来使人们更加深刻的了解电热器及其控制系统,使人们以后能更加方便安全的使用电热
2、器。 关键字:电热器 能量 PLC控制系统目录第一章 电热器的介绍.1.1 电热器的概念及发展.1.2 电热器相关常识. 1.2.1 电热器的的分类. 1.2.2 电热器的热能的计算. 1.2.3 电热器热效应参数. 1.2.4 电热管.1.3 三相电热器的工艺分析.第二章 三相电热器控制PLC控制系统设计.2.1 三相电热器控制程序流程图设计.2.2 三相电热器控制程序设计思路.第三张 三相电热器控制PLC监控系统设计. 3.1 PLC介绍. 3.1.1 PLC概念. 3.1.2 PLC结构. 3.1.3 PLC的工作原理.3.2 PLC与上位监控软件通讯.3.3 上位监控系统组态设计.3.
3、4 三相电热器控制PLC监控系统梯形图.结论与体会.致辞.参考.附录.前言近年来随着科技的飞速发展,PLC的应用不断走向深入,同时带动着工业控制的日新月异的更新。由于PLC自身的优势和特点,在工业控制中PLC以得到广泛运用,包括机械、化工、电力、建筑等众多领域,应用范围也在不断扩大。三相电热器控制系统是PLC的一种应用。主要运用PLC所具备的继电器、计数器及特殊继电器的功能来实现的的,并运用模拟的方式来检测系统的可行性。而在PLC控制程序中注重的是互锁的实现、定时器和计数器组成的有限震荡实现灯的闪烁。程序中可分为两方面的控制:第一,点动即用XOO5的开关状态实现对电热器的点动控制;第二,启动即
4、用X001、X002和X004来实现对电热器的启动和停止。 第一章 电热器的介绍1.1 电热器的概念及发展电热器:电热器(heater-type thermistor): 用导体制成具有一定电热性的元件, 电热是导体的一种基本性质,与通电导体的尺寸、材料、粗细程度有关. 作用:主要职能就是把电能转化为热能。电阻式电热器是利用导体的电阻来产生热量来加热的,由于电流通过导体,导体对电流的阻碍作用,而电流要克服导体的阻力要做功,因为能的转化是靠做功来量度的,所以电流做多少功,就有多少电能转化成热能。这就是电阻式电热器的加热原理电热器的发展:电加热是将电能转换为热能的过程。自从发现电源通过导线可以发生
5、热效应之后,世界上就许多发明家从事于各种电热电器的研究与制造。电热的发展及普及应用也与其它行业一样,遵循着这样一个规律:从先进的国家逐步推广到世界各国;从城市逐步发展到农村;由集体使用发展到家庭、再到个人;产品由低档发展到高档。十九世纪处于萌芽阶段的电热电器大都是拙劣的,最早出现是用于生活的电热电器,1893年电慰斗的雏型首在美国出现并使用,接着到1909年出现电灶的使用,那是在炉灶中放置电加热器,也就是说加热从柴禾转移到电气,即从电能转变为热能。但是真正电热电器工业的急速发展,却是在用作电热元件的镍铬合金的发明之后。1910年美国首先研制成功用镍铬合金电热丝制作的电慰斗,这就从根本上改善了电
6、慰斗结构,使用慰斗迅速得到普及。到1925年在日本出现在锅中安装电热元件的产品,成为现代电饭锅的原形。在这阶段工业上也出现实验室用电炉,熔胶炉、暖气器等电热产品。1910年至1925年是电热电器历史上的大发展阶段,在家庭和工业方面,电热电器各种品种的出现和普及应用都得到了急速的发展,而尤以家庭方面为甚。所以镍铬合金的发明是奠定了电热电器工业发展的基础。1.2 电热器相关常识. 电热元件(电热器)是以金属管为外壳(包括不锈钢、紫铜管),沿管内中心轴向均布螺旋电热合金丝(镍铬、铁铬合金)其空隙填充压实具有良好绝缘导热性能的氧化镁砂,管口两端用硅胶密封,这种金属铠装电热元件可以加热空气,金属模具和各
7、种液体。电热元件1.2.1 电热器的分类电热器分两类:(1) 纯电阻类,通电的目的只用于发热,如电暖气电热水器等.(2) 非纯电阻类:通电后电能转化为机械能同时线圈散热,如电风扇等带电动机的电器电阻。 1.2.2 电热器的热能计算电热器(1)若是纯电阻电路:因为它几乎是纯电阻电路,所以公式为P=VI。V是电压,I是电流。功率主要是和电阻率有密切联系的。一般来说,同材质的电热丝,直径越大,电阻越小,功率也越大。也就是说绕成线圈后,线圈的大小和形状对功率没有太大的影响。(2)若是非纯电阻电路:1、首先需要确定升温时间(H)和温度差(度),多长时间从多少度升到多少度,这个参数很重要。如果时间要求很短
8、,那要求的加热功率可能就很大,浪费能源;如果时间长了,设备的准备时间就长,需要一个平衡点。2、主体设备内空气的体积(立方米),包括管道,估算一下。3、空气比重1.16(Kg/m3),比热0.24kcal/kg.4、还有加热效率,一般0.50.6。按下列公式计算:加热功率(KW)=(体积X比重X比热X温度差)/(860X升温时间X效率)。物体电热能计算公式:电热 Q=I2Rt=IUt=Pt ,其中,电压符号U, 电流符号I ,电阻符号R ,R叫做物体的电阻系数或是电阻率,它与物体的材料有关,在数值上等于单位长度、单位面积的物体在20时所具有的电阻值。常见导体的电阻率 常见导体的电阻率材料20时的
9、电阻率(m)银0.016 铜0.0172 金0.022 铝0.029 锌0.059 铁0.0978 铅0.206汞0.958 碳25康铜(54%铜,46%镍)0.50 锰铜(86%铜,12%锰,2%镍)0.431.2.3 电热器热效应参数电介质中出现的热电效应(见热电性)的逆效应。热电体的温度变化时其极化强度会发生变化;另一方面如果在绝热条件下施加外电场来改变热电体的极化强度,则其温度亦会发生变化;后者称为电热效应,类似于顺磁体的绝热去磁(见磁热效应)。绝热去磁是获得1K以下低温的重要方法,利用绝热去极化也可以获得致冷,目前用氯化钾或氧化铷晶体掺杂,可获得由1K附近到mK级致冷。 与绝热去磁相
10、比,绝热去极化因为不需要强磁场而只需电场,在技术设备上要简单得多。由热力学知在绝热条件下施加于电介质的外电场改变E时,其温度变化limT0(S)T=0式中P为热电系数矢量,为电场等于零时单位体积电介质的热容量。在低温下随T3减小很快,因此借助于绝热去极化获得低温的方法十分有效。常用材料有SrTiO3、玻璃陶瓷及有机热电体如PVF及PVF2等。对于铁电体,当其电滞回线具有较窄的形状,回线面积较小时能产生较大的电热效应,这类材料电热效应都很小。例如:SrTiO3玻璃陶瓷,在10K时,E为20kVcm时,可获得30mK的致冷。其实极化率与温度有关的所有电介质都存在电热效应。现在初步证明,有可能利用铁
11、电体的电热效应得到功率密度很高的热电换能,例如在60赫的电频率下,功率密度达106兆瓦米2。1.2.4 电热管金属管状电加热器元件(电热管),是在金属管中放入电热元件,并在空隙部分紧密填充有良好耐热性、导热性和绝缘性的结晶氧化镁粉,在经其它工艺处理而成。它具有结构简单,机械强度高、热效率高、安全可靠、安装简便、使用寿命长等特点。广泛适用于各种硝石槽、水槽、油槽、酸碱槽、易熔金属熔化炉、空气加热炉、干燥炉、干燥箱、热压模等装置。为什么摸通电的电热丝时感觉不到有电?当然我不是直接摸发热的电热丝。电饭锅上的电热板原理大致相同,而锅胆本身是金属做的,与电热板直接接触。 在正常情况下,如果不是电热锅其它
12、的元件漏电,赤手摸锅胆感觉不到有电。而我用手摇发电机做过尝试,这个手摇发电机的功率较大,能电得人手麻痹。可是,在两个极之间接上一根金属线后,发电,再摸这根金属线就感觉不到有电了。如何验证优质电热器。 验证电热管优劣最直观的方法是:先将电热管表面擦净,然后接通交流220V电源,在空气中干烧,表面发红后断电,待电热管完全冷却后,用餐巾纸擦拭,白纸上应无黑色氧化粉末(未与空气中的氧气反应),说明为优质电热管。碳纤维发热体是本世纪最具有竞争力的高科技材料,它的出现在电热领域掀起了一场新的革命,碳纤维发热体替代金属发热体将成为一种必然的趋势。 电热管1.3 三相电热器工艺分析电加热器是一种消耗电能转换为
13、热能,来对需加热物料进行加热。在工作中低温流体介质通过管道在压力作用下进入其输入口,沿着电加热容器内部特定换热流道,运用流体热力学原理设计的路径,带走电热元件工作中所产生的高温热能量,使被加热介质温度升高,电加热器出口得到工艺要求的高温介质。电加热器内部控制系统依据输出口的温度传感器信号自动调节电加热器输出功率,使输出口的介质温度均匀;当发热元件超温时,发热元件的独立的过热保护装置立即切断加热电源,避免加热物料超温引起结焦、变质、碳化,严重时导致发热元件烧坏,有效延长电加热器使用寿命。三相电的最大用途是驱动电热器。如果是单相或者两项交流电构不成稳定的具有固定旋转方向的旋转磁场,四相、五相甚至更
14、多的相当然好,但费用昂贵不经济,那就只有选三相交流电了。三相电的产生是因为其能为电电热器带来较好的性能。三相并不是产生旋转磁场的最小相数,两个在空间上垂直,在相位上差90度的交流线圈同样可以产生旋转磁场,但这会造成电机极距下线圈无法均布,从而不但降低了电机容量,还会产生主磁场的严重崎变。三相供电系统具有很多优点,为各国广泛采用。在发电方面,相同尺寸的三相发电机比单相发电机的功率大,在三相负载相同的情况下,有利于电热器的工作;在传输方面,三相系统比单相系统节省传输线,三相变压器比单相变压器经济三相电应是工厂用的三相动力线,是三根火线,火线之间的电压是380V,而每根火线与零线是220V,也就是我
15、们用的市电。三根火线相位不同,相差120度。第二章 三相电热器控制PLC控制系统设计2.1 三相电热器控制程序流程图设计开始 判断coscos切在1位置cos切在2位置按键选择PB5按下是否风扇停止运转,电热器断电PL4动作按PBl,风扇运转MCl、PLl闪烁,PL4熄灭。5秒后PLl闪烁5次,PLl亮,此时方可按PB2,电热器导电MC2、PL2动作按PB4时电热器断电,15秒后PLl闪烁15次,风扇停止运转,PL4亮风扇运转MCl、PLl动作,电热器导电MC2、PL2动作,PL4熄灭结束2.2 三相电热器控制程序设计思路1控制电路如图2-2所示。2COS切在1的位置。 (1) 按住PB5,风
16、扇运转MCl、PLl动作,电热器导电MC2、PL2动作,PL4熄灭。 (2) 放开PB5,风扇停止运转,电热器断电PL4动作。 (3) 此时按PBl、PB2、PB4均无作用。3COS切在2的位置。 (1) 按PBl,风扇运转MCl、PLl闪烁,PL4熄灭。5秒后PLl闪烁5次,PLl亮,此时方可按PB2,电热器导电MC2、PL2动作。 (2) 按PB4时电热器断电,15秒后PLl闪烁15次,风扇停止运转,PL4亮。 (3) 此时按PB5没有作用。4热继电器(THRY)动作时,风扇停止运转,电热器断电,PL4亮,BZ响,PL3闪烁ON05s,OFF05s 。5热继电器先复位,警报同前BZ响、PL
17、3闪烁,按PB3,Bz停响,PL3熄灭。6先按PB3时,Bz停响,PL3亮;热继电器复位,PL3熄灭。第3章 三相电热器控制PLC监控系统设计3.1 PLC的介绍3.1.1 PLC的概念早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC),它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展,这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围,因此,今天这种装置称作可编程控制器,简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆,所以将可编程序控制器简称PLC,plc自1966年美国数据设备
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 优秀毕业设计精品 优秀 毕业设计 精品 电热器 控制系统 设计

链接地址:https://www.31ppt.com/p-2986319.html