..礦用自動(dòng)風(fēng)門設(shè)計(jì)1第1章緒論21.1

礦井用風(fēng)門的現(xiàn)狀21.1.1

國內(nèi)礦井風(fēng)門的發(fā)展現(xiàn)狀2通風(fēng)系統(tǒng)概述31.2

本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容41.3

礦用自動(dòng)風(fēng)門系統(tǒng)的組成及工作原理4全自動(dòng)遠(yuǎn)程風(fēng)門控制系統(tǒng)的組成4全自動(dòng)風(fēng)門工作原理7第2章礦用自動(dòng)風(fēng)門的門體及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)82.1

門體設(shè)計(jì)82.2傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)102.2.1

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算102.2.2.

電動(dòng)機(jī)的選型112.2.3.

減速機(jī)的選擇122.2.4.

手搖機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)132.2.5.聯(lián)軸器的選用142.3傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算15第3章礦用自動(dòng)風(fēng)門控制柜的設(shè)計(jì)173.1

控制柜的主要功能和技術(shù)參數(shù)173.1.1

性能要求173.2

礦井隔爆概述173.2.1

耐爆性183.2.2

隔爆性193.2.3

外殼的強(qiáng)度203.2.4

法蘭面強(qiáng)度203.2.5

表面溫度213.2.6

耐濕熱性能213.3

隔爆設(shè)備的隔爆原理213.3.1

間隙的熄火作用223.4

隔爆設(shè)備的參數(shù)選擇依據(jù)223.4.1

隔爆的結(jié)構(gòu)類型22第4章自動(dòng)風(fēng)門的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)254.1

控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路254.1.1

控制系統(tǒng)的組成254.1.2

國外PC及其發(fā)展概況254.1.3

國內(nèi)PC及其發(fā)展概況274.1.4

PLC采用典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)284.2

控制系統(tǒng)的工作過程及流程圖314.2.1

控制系統(tǒng)的工作過程314.2.2

檢測(cè)及控制系統(tǒng)框圖324.2.3

控制系統(tǒng)工作流程圖33第5章全自動(dòng)風(fēng)門控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)34參考文獻(xiàn)35礦用自動(dòng)風(fēng)門設(shè)計(jì)第1章緒論1.1礦井用風(fēng)門的現(xiàn)狀國內(nèi)礦井風(fēng)門的發(fā)展現(xiàn)狀煤炭是我國重要的能源資源,我國的煤炭工業(yè)長(zhǎng)期停留在人工開采水平,生產(chǎn)效率低,安全隱患多,如瓦斯爆炸、地下滲水等事故經(jīng)常發(fā)生。隨著計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用逐步普及,煤炭生產(chǎn)水平目前已逐步實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化,礦井安全數(shù)字化,生產(chǎn)效率大大提高。但是井下巷道縱橫交錯(cuò)、相互貫通,為了保證風(fēng)流沿著設(shè)計(jì)的方向流動(dòng),需在兩聯(lián)絡(luò)巷中設(shè)置風(fēng)門設(shè)施對(duì)風(fēng)流進(jìn)行控制,若風(fēng)門設(shè)施出現(xiàn)問題,就會(huì)出現(xiàn)漏風(fēng)和風(fēng)流短路、紊亂及有害氣體涌出等現(xiàn)象,而導(dǎo)致通風(fēng)系統(tǒng)失控,誘發(fā)重大災(zāi)害事故發(fā)生。因此,風(fēng)門設(shè)施在通風(fēng)系統(tǒng)中起著重要作用,務(wù)必安全可靠。我國早期大多數(shù)煤礦使用木質(zhì)單扇風(fēng)門,后一些煤礦使用鐵門,都為人力啟閉,但由于井下負(fù)壓大,造成開啟風(fēng)門時(shí)阻力大,關(guān)門時(shí)動(dòng)量大,通過風(fēng)門行人、行車?yán)щy,風(fēng)門關(guān)閉速度快,易出現(xiàn)風(fēng)門碰車碰人事故；風(fēng)門閉鎖不可靠,給通風(fēng)系統(tǒng)造成極大隱患；風(fēng)門自動(dòng)化程度低,司機(jī)要下車開門及關(guān)閉風(fēng)門,勞動(dòng)強(qiáng)度大,運(yùn)輸效率低。針對(duì)諸多問題,我們?cè)谖”姸嗟V用風(fēng)門之優(yōu)缺點(diǎn)后,研制成功了智能型全自動(dòng)平衡風(fēng)門,并利用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),地面或中心監(jiān)控人員可以直接對(duì)井下風(fēng)門情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,不僅能直觀地監(jiān)視和記錄井下風(fēng)門工作現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)情況,并能通過在井下安裝的傳感器,可及時(shí)地觀察風(fēng)門的開閉情況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故苗頭,工作人員在井上監(jiān)控室隨時(shí)關(guān)閉和開啟風(fēng)門,防患于未然,也能為事后分析事故提供有關(guān)的第一手圖像資料,為將來的安全生產(chǎn)提供可靠的保證。因此,研發(fā)出全自動(dòng)風(fēng)門控制裝置及全礦井風(fēng)門遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng),它是現(xiàn)代化礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。風(fēng)門是最主要的通風(fēng)裝置之一,風(fēng)門安設(shè)在擋風(fēng)墻上,為了能保持該巷道的通行與運(yùn)輸。為了防止風(fēng)流短路使礦井一部分的即定通風(fēng)系統(tǒng)遭到破壞,風(fēng)門的數(shù)目不應(yīng)少于兩個(gè)；各風(fēng)門間的距離應(yīng)大于列車的最大長(zhǎng)度。如果巷道放設(shè)有鐵軌,則必須設(shè)法防止經(jīng)過門坎漏風(fēng)。連接入風(fēng)井與排風(fēng)井的巷道,應(yīng)設(shè)置兩個(gè)混凝土擋風(fēng)墻或磚擋風(fēng)墻,每道擋風(fēng)墻上應(yīng)設(shè)兩風(fēng)門。風(fēng)門有木制的和鐵制的。鐵風(fēng)門在重要的地方采用,例如,在入風(fēng)井排風(fēng)井間的聯(lián)絡(luò)巷道里,該處空氣壓力很大,且有發(fā)生短路的危險(xiǎn)。門板一般是用厚不小于3mm的鋼板覆蓋作門面。為了堅(jiān)固門板上還要裝置角鐵。門框處了嚴(yán)密,在門框邊緣釘有毛氈或密封條。目前我國礦井使用的木制風(fēng)門的地點(diǎn)比較多。這種風(fēng)門的優(yōu)點(diǎn)是：1.結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、不易損壞、使用年限為1.5——2年。2.漏風(fēng)少。3.規(guī)格統(tǒng)一,可以在地面上做成成品在井下安裝,并可反復(fù)使用。4.經(jīng)濟(jì),其制造與維修費(fèi)的總和較一般形式的風(fēng)門低。井中,目前也常使用木材和鐵板混合制成的風(fēng)門。這種風(fēng)門的使用年限更長(zhǎng),其構(gòu)造更加嚴(yán)密。由于礦井通風(fēng)管理,向自動(dòng)化方向發(fā)展,要求風(fēng)門能自動(dòng)關(guān)閉。尤其是在井下運(yùn)輸頻繁的地方,風(fēng)門的自動(dòng)化更顯得重要。下面介紹幾種典型的自動(dòng)風(fēng)門：1.礦車撞桿式自動(dòng)風(fēng)門。種自動(dòng)風(fēng)門一面是靠拉桿連動(dòng)裝置打開風(fēng)門的,另一面,則靠礦車撞擊緩沖器而打開風(fēng)門。此風(fēng)門多用于軌道上山和軌道下山中。2.氣閥式自動(dòng)風(fēng)門。這種風(fēng)門是靠壓縮空氣〔或壓力水推動(dòng)汽缸活塞,活塞帶動(dòng)連桿；活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使風(fēng)門開關(guān),壓縮空氣〔或壓力水是靠礦車觸動(dòng)開關(guān)控制的。3.電動(dòng)自動(dòng)風(fēng)門。這種自動(dòng)風(fēng)門的關(guān)閉是靠電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)件速裝置來完成的。電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止由設(shè)在軌道下面或巷道兩側(cè)的接觸點(diǎn)來控制。某些礦井利用光電繼電器自動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)開閉風(fēng)門。當(dāng)?shù)V車〔或電機(jī)車到達(dá)時(shí),由于光電的作用,打開風(fēng)門使礦車通過。礦車過后風(fēng)門自動(dòng)關(guān)閉。通風(fēng)系統(tǒng)概述而根據(jù)礦井安全規(guī)程,可知礦井通風(fēng)是必要的。地面的大氣進(jìn)入礦井以后,在成分上會(huì)發(fā)生一系列的變化。這是因?yàn)槊汉推渌镔|(zhì)的氧化、人的呼吸會(huì)使氧氣減少和二洋化碳增加；井下煤和巖層中不斷放出沼氣〔CH4、二氧化碳等有害氣體在生產(chǎn)過程中也要生成巖塵,煤塵和炮煙等。其中瓦斯〔沼氣和煤塵達(dá)到一定濃度遇火時(shí)就會(huì)引起爆炸。此外,井下空氣由于地?zé)嶙饔?、人體和機(jī)械的散熱,水分的蒸發(fā)等原因,溫度和濕度都會(huì)顯著增加,造成不良的氣候條件。因此,對(duì)礦井必須進(jìn)行通風(fēng)。礦井通風(fēng)的任務(wù)：1.供給井下人員足夠的新鮮空氣。2.把有害的氣體和礦塵稀釋到安全濃度以下,并排出礦外。3.保證井下有適宜的氣候條件,以利于工人勞動(dòng)和機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)。礦井通風(fēng)工作,對(duì)于保證礦井安全生產(chǎn),創(chuàng)造良好的氣候條件,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,具有十分重要的意義。此外,危及礦井安全的重要一項(xiàng)就是瓦斯爆炸。因此,必須采取必要的措施來防止礦井中的瓦斯爆炸。而瓦斯爆炸必須具備兩個(gè)條件。瓦斯?jié)舛葹?~~6%的混和氣體和溫度為攝氏650~~750°的火源來引爆。為此,預(yù)防瓦斯爆炸必須從兩個(gè)方面考慮。其中防止瓦斯積聚的措施之一有加強(qiáng)通風(fēng)。用足夠的風(fēng)量把瓦斯稀釋到無害的程度。例如：1.采用機(jī)械通風(fēng)〔在瓦斯礦井應(yīng)采用抽出式通風(fēng)。2.正確合理地計(jì)算與分配風(fēng)量,使各采掘工作面,各巷道,各峒室都供給足夠的風(fēng)量,既不使瓦斯超限又能創(chuàng)造良好的氣候條件。3.加強(qiáng)風(fēng)扇管理和風(fēng)筒的維護(hù),防止漏風(fēng),避免循環(huán)風(fēng)流。保證掘進(jìn)工作面有足夠的新鮮風(fēng)流,嚴(yán)禁用擴(kuò)散通風(fēng)。4.正確的選擇通風(fēng)構(gòu)筑物的位置,加強(qiáng)其維護(hù)與管理,防止礦內(nèi)大量漏風(fēng)5.在瓦斯礦井中,回采工作面,回風(fēng)巷道都要采用上行通風(fēng)。為此,礦井中必須建立比較完善的通風(fēng)系統(tǒng)。其中礦井用風(fēng)門就是礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。它屬于通風(fēng)構(gòu)筑物〔通風(fēng)構(gòu)筑物包括風(fēng)門、密封閉墻、主風(fēng)井巷口的密閉裝置及其它的通風(fēng)構(gòu)筑物。由于風(fēng)門有以上的作用和意義,實(shí)現(xiàn)礦用風(fēng)門的自動(dòng)化也就顯得勢(shì)在必行。1.2本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容本次設(shè)計(jì)的對(duì)象就是礦用自動(dòng)風(fēng)門系統(tǒng)。主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：1.自動(dòng)控制風(fēng)門系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)2.PLC程序框圖設(shè)計(jì)3.風(fēng)門結(jié)構(gòu)及機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)=1\*GB2⑴門體系統(tǒng)〔包括門體、上下軌道、導(dǎo)向輪及張緊裝置等=2\*GB2⑵傳動(dòng)系統(tǒng)〔電機(jī)選型、減速器選型、摩擦傳動(dòng)及手搖機(jī)構(gòu)4.電器控制箱設(shè)計(jì)5.自動(dòng)風(fēng)門系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是第三部分的內(nèi)容。以下是設(shè)計(jì)對(duì)象的有關(guān)描述：主要技術(shù)參數(shù)及技術(shù)要求1.風(fēng)門有效斷面5600mmX3200mm；2.風(fēng)門承受壓差1200mm水柱；3.風(fēng)門采用鋼絲繩牽引,摩擦驅(qū)動(dòng)水平對(duì)拉式開關(guān)門方式；4.來車檢測(cè)信號(hào)采用燈光脈沖照射檢測(cè)裝置；5.風(fēng)門要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、手動(dòng)控制且要相互自鎖；6.AB兩道門實(shí)現(xiàn)相互閉鎖；7.電器要滿足防爆、隔爆等安全要求。1.3礦用自動(dòng)風(fēng)門系統(tǒng)的組成及工作原理1.3.1全自動(dòng)遠(yuǎn)程風(fēng)門控制系統(tǒng)的組成礦用全自動(dòng)智能風(fēng)門控制裝置及配套的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)是我公司自主設(shè)計(jì)的新一代全自動(dòng)智能型風(fēng)門系統(tǒng)。系統(tǒng)采用智能化、控制功能超強(qiáng)的日本產(chǎn)PLC控制器,先進(jìn)的行人車輛位置檢測(cè)、中文語音提示、紅綠燈信號(hào)指示及電子閉鎖控制技術(shù),配置我公司生產(chǎn)的平衡式透視無壓風(fēng)門,有效防止因風(fēng)流短路對(duì)煤礦安全生產(chǎn)帶來的危害,實(shí)現(xiàn)了風(fēng)門的自動(dòng)啟動(dòng)、關(guān)閉,減小了操作人員的強(qiáng)度,礦用自動(dòng)風(fēng)門遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由地面部分和井下部分組成：地面監(jiān)控部分包含：風(fēng)門監(jiān)控主機(jī)〔光端機(jī)、信息傳輸接口等,上位機(jī)監(jiān)控軟件,控制軟件。井下監(jiān)控部分包含：礦用隔爆兼本安型可編程控制器〔PLC、光端機(jī)、信息傳輸接口、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸器等,隔爆型攝像頭,礦用隔爆兼本安型自動(dòng)風(fēng)門電控裝置,礦用本安型聲光報(bào)警器,礦用本安型紅外傳感器,礦用本安型磁控傳感器,礦用本安型電磁鎖,電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。圖1.為風(fēng)門遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)控制圖,圖2.為風(fēng)門控制系統(tǒng)流程圖。圖1..圖2全自動(dòng)風(fēng)門工作原理裝置組成如圖3所示,自動(dòng)風(fēng)門控制裝置安裝在需要進(jìn)行風(fēng)量控制的巷道中,裝置有兩個(gè)風(fēng)門A、B,A風(fēng)門裝有：紅外光電停車線TA1,紅外光電停車線TA2,紅外光電警戒線JA1,紅外光電警戒線JA2,觸控傳感器AK1,觸控傳感器AK2,開門傳感器KM1,關(guān)門傳感器KM2,聲光報(bào)警箱SA1,聲光報(bào)警箱SA2,電磁鎖DS1,電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)A。B風(fēng)門裝有：紅外光電停車線TB1,紅外光電停車線TB2,紅外光電警戒線1,紅外光電警戒線2,觸控傳感器AK3,觸控傳感器AK4,開門傳感器KM3,關(guān)門傳感器KM4,聲光報(bào)警箱SB1,聲光報(bào)警箱SB2,電磁鎖DS2,電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)B。工作時(shí)風(fēng)門A、B處于關(guān)閉狀態(tài),當(dāng)機(jī)車、人員需要通過巷道中風(fēng)門A時(shí),?！舱趽踉诩t外光電停車線TA1,電控器檢測(cè)到車、人通過信號(hào)后,首先關(guān)閉電磁鎖DS2,使B門閉鎖,同時(shí)控制報(bào)警箱SB1、SB2點(diǎn)亮紅燈,禁止B門通行,以及聲音報(bào)警"前方風(fēng)門已開,請(qǐng)耐心等待",然后控制風(fēng)門A電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)打開風(fēng)門,檢測(cè)到開門傳感器KM1信號(hào)后,停止打開動(dòng)作,人、車進(jìn)入風(fēng)門A,同時(shí)控制報(bào)警箱SA1、SA2點(diǎn)亮綠燈,以及聲音報(bào)警"風(fēng)門已開,快速通過,注意安全",當(dāng)機(jī)車、人員通過風(fēng)門A,?！舱趽踉诩t外光電停車線TA2,電控器檢測(cè)到車、人通過信號(hào)后,自動(dòng)控制關(guān)閉風(fēng)門A,等待風(fēng)門A可靠關(guān)閉,即檢測(cè)到關(guān)門傳感器KM2信號(hào)后,停止關(guān)閉動(dòng)作,報(bào)警箱SA1、SA2點(diǎn)亮黃燈,打開電磁鎖DS2,A風(fēng)門和B風(fēng)門進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；當(dāng)機(jī)車、人行到B風(fēng)門時(shí),過程同前。反向通過時(shí)控制過程同樣進(jìn)行控制,以保證同一時(shí)間內(nèi)最少有一個(gè)風(fēng)門處于關(guān)閉狀態(tài)。手動(dòng)操作情況下,人、礦車需要通過風(fēng)門時(shí),從A門進(jìn)入,將按AK1觸控傳感器〔開,A門自動(dòng)打開,開門到位后,自動(dòng)停止位置,通過風(fēng)門A后,通過操作AK2觸控傳感器〔關(guān),關(guān)閉風(fēng)門,到位后,自動(dòng)停止,如不按AK2,延遲一段時(shí)間后,自動(dòng)關(guān)門。到達(dá)風(fēng)門B后,按動(dòng)AK3〔開,B門自動(dòng)打開,開門到位后,自動(dòng)停止,按動(dòng)AK4〔關(guān),關(guān)閉風(fēng)門B,到位后自動(dòng)停止位置,如不按AK4〔關(guān),延遲一段時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉。第2章礦用自動(dòng)風(fēng)門的門體及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1門體設(shè)計(jì)風(fēng)門門體及上下導(dǎo)軌的組成如圖2–1所示。兩扇風(fēng)門通過滾輪組件吊裝在上導(dǎo)軌組合中,上導(dǎo)軌對(duì)門體起導(dǎo)向和承重作用,門體通過槽輪與下導(dǎo)軌結(jié)合,下導(dǎo)軌通過槽輪承受風(fēng)壓作用在門體上的側(cè)向力。2-1風(fēng)門門體及導(dǎo)軌簡(jiǎn)圖風(fēng)門門體要求整體剛度好,不易變形,適合井下環(huán)境和條件。風(fēng)門門體采用輕型槽鋼焊接成骨架。其結(jié)構(gòu)為：先將槽鋼互相焊接如圖2-2所示的門架,用3mm厚的鋼板覆蓋作門面,骨架及門面板在制造時(shí)做防銹處理。在其中的一扇門上設(shè)有行人便門,因此其中一扇門在焊接過程中應(yīng)當(dāng)注意留有小門。在門體上、下及側(cè)面應(yīng)安裝有密封壓板與密封條,門扇周邊采用橡膠帶密封,以防發(fā)生漏風(fēng)現(xiàn)象。圖2-2在左門門體上裝有光電開關(guān)固定板,用來固定光電開關(guān)。其左門結(jié)構(gòu)形式如圖2-3所示。在右門門體上留有一小門,便于人行。其右門結(jié)構(gòu)形式如圖2-4。1-門體2－上密封條3－側(cè)密封條4－光電開關(guān)5－下密封條圖2-3左門體結(jié)構(gòu)示意圖圖？？？？？？1－小門2－門體3－門架圖2-4右門體結(jié)構(gòu)示意圖2.2上下導(dǎo)軌設(shè)計(jì)風(fēng)門的上下軌道由工字鋼與連接板及端板焊接而成。工字鋼的材料使用Q235-A,其硬度、強(qiáng)度、鋼度均能滿足使用要求。上軌道采用20號(hào)槽鋼,并通過工字鋼固定在巷道頂板上。下道軌采用18公斤道軌。門扇的下端處在下軌道槽內(nèi),通過滑輪與軌道槽鋼接觸限位,防止門體與軌道接觸而增加阻力,且滑輪又能起到導(dǎo)向的作用。風(fēng)門的這種結(jié)構(gòu)形式可以使門體在受風(fēng)壓時(shí),通過側(cè)輪在上、下軌道側(cè)壁滾動(dòng)接觸,因而減少了運(yùn)行阻力,使風(fēng)門開閉自如,不易卡死。圖2－5工字鋼的簡(jiǎn)圖2.3傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算風(fēng)門開閉驅(qū)動(dòng)裝置是由防爆電動(dòng)機(jī)、蝸輪蝸桿減速器、摩擦輪組成,驅(qū)動(dòng)鋼絲繩牽引門扇作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。1.驅(qū)動(dòng)方式采用摩擦驅(qū)動(dòng)方式控制風(fēng)門的動(dòng)作。其主要的技術(shù)參數(shù)：功率：4KW拉力：8KN速度：210mm/s2.3.2.電動(dòng)機(jī)的選型電動(dòng)機(jī)選擇時(shí)應(yīng)綜合考慮的問題。=1\*GB2⑴根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求來選擇。=2\*GB2⑵根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、速度變化范圍和起動(dòng)頻繁程度等要求,考慮根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、速度變化范圍和起動(dòng)的溫升限制、過載能力和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩選擇電動(dòng)機(jī)的容量。=3\*GB2⑶根據(jù)使用場(chǎng)所的環(huán)境條件,如溫度、濕度、灰塵、雨水、腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護(hù)方式,選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。=4\*GB2⑷根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)功率因數(shù)的要求,確定的電壓等級(jí)和類型。=5\*GB2⑸根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的過濾過程性能的要求,以及機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度選擇電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。此外,選擇電動(dòng)機(jī)還必須符合節(jié)能的要求?？紤]運(yùn)行可靠性、設(shè)備的供貨情況、備品備件的通用性、安裝檢修的難易程度,以及產(chǎn)品價(jià)格、建設(shè)費(fèi)用及生產(chǎn)過程中前后期電動(dòng)機(jī)容量變化等因素。由于是在礦井下工作的電機(jī),故除了能達(dá)到傳動(dòng)的功率要求之外,還應(yīng)該作到符合礦山安全規(guī)則中的防爆要求。為此,選用YBK系列隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)。該系列電動(dòng)機(jī)是軸向全封閉自扇冷鼠籠型隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī),具有效率高,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,噪聲低,振動(dòng)小,溫升幅度大,性能優(yōu)良,隔爆結(jié)構(gòu)先進(jìn)合理,使用安全可靠,體積小,重量輕,外形美觀等特點(diǎn)。一般制成隔爆型"Di",適用于有甲烷或煤塵爆炸性混和氣物的礦井中。〔其中各符號(hào)的含義為：K——礦用；d——隔爆型電氣設(shè)備；I——煤礦井下用。表2-1、表2-2為所選電機(jī)的基本尺寸及基本技術(shù)參數(shù)。表2-1YBK132M-6的外形尺寸機(jī)座號(hào)級(jí)數(shù)AA/2BCDEFGHKMN132M2216108178893880103313212265230表2-2YBK系列隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)功率<KW>電流<A>轉(zhuǎn)速<r/min>效率<%>功率因數(shù)<Cosφ>轉(zhuǎn)動(dòng)慣量<Kg·m2>YBK132M-649.4960840.770.203型號(hào)噪聲Db<A>外形尺寸長(zhǎng)x寬x高<mm>重量<Kg>YBK132M-671550x380x47090+2.3.3.減速機(jī)的選擇考慮到速度比較大〔,減速器使用單級(jí)軸向剖面圓弧齒圓柱蝸桿減速器。這種減速器適用于礦山、冶金、起重、化工及建筑等機(jī)械的各種減速裝置。輸入軸轉(zhuǎn)速一般不大于1500rpm,工作環(huán)境溫度為?40~45℃,高速軸可正反轉(zhuǎn)。根據(jù)《機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》,這種減速器的裝配型式有四種：通用型、蝸桿下置型、蝸桿上置型、蝸桿側(cè)置型。為便于與電機(jī)的安裝和考慮到減速器的輸出軸又要與附帶著的摩擦輪相連接,選用了蝸桿下置型〔代號(hào)為WHX又因?yàn)槭遣唤?jīng)常工作或間歇性工作,可選用不帶風(fēng)扇型式。最后選用了型號(hào)為?160?9?Ⅰ中心距為160mm,公稱傳動(dòng)比為50。如圖2-5所示為減速器的外形及安裝圖。圖2-5表2-3減速器的外形基本尺寸2.3.4.手搖機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)=1\*GB2⑴手搖機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)手搖機(jī)構(gòu)主要由繩輪、軸套、外銅套、內(nèi)銅套、油杯、擋圈通過銷、與螺紋聯(lián)接。在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮到部件需要油潤滑,便于安裝、使用與維護(hù)等因素。如圖2-6所示。圖2-6摩擦輪簡(jiǎn)圖=2\*GB2⑵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算鋼絲繩的速度：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：經(jīng)過一系列的試選,確定減速機(jī)的轉(zhuǎn)速比為：由式中——減速機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速;得式中——摩擦輪的直徑m;所以選摩擦輪的直徑為：200mm2.3.5.聯(lián)軸器的選用在本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)中,電動(dòng)機(jī)與減速器需要用聯(lián)軸器實(shí)現(xiàn)連接在某一特定條件下的傳動(dòng),如何選擇比較恰當(dāng)?shù)穆?lián)軸器,不僅影響聯(lián)軸器本身的性能和壽命,也關(guān)系到整個(gè)機(jī)械的工作性能、使用壽命、維護(hù)和經(jīng)濟(jì)性能等。當(dāng)選擇聯(lián)軸器類型時(shí)應(yīng)考慮以下因素：=1\*GB2⑴聯(lián)軸器傳遞的載荷和性質(zhì)不同結(jié)構(gòu)和材料的聯(lián)軸器的承載能力差別很大。通常彈性聯(lián)軸器都具有緩和沖擊的作用并且金屬彈性元件的聯(lián)軸器的承載能力要高于非金屬彈性元件的聯(lián)軸器=2\*GB2⑵聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速不同類型的聯(lián)軸器適應(yīng)的轉(zhuǎn)速范圍也不一樣。尤其是在變速下工作是,應(yīng)選用能適應(yīng)速度突變引起的慣性沖擊和振動(dòng)的聯(lián)軸器。=3\*GB2⑶聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)兩軸的相對(duì)位移這是由于種種原因,聯(lián)軸器所聯(lián)結(jié)的兩軸是難免要發(fā)生相對(duì)位移的。=4\*GB2⑷聯(lián)軸器工作環(huán)境在選擇類型時(shí),必須考慮工作環(huán)境的影響。例如溫度、濕度、油、溶劑、陽光等對(duì)含有橡膠彈性元件的聯(lián)軸器的影響較大,易引起橡膠老化而改變其物理性能和機(jī)械性能。有上述因素并考慮到聯(lián)軸器需承受一定的沖擊,及井下安裝條件的復(fù)雜。故而選用彈性聯(lián)軸器。彈性聯(lián)軸器除了能夠補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移,降低對(duì)聯(lián)軸器安裝的精確對(duì)中要求外,更重要的是能夠緩和沖擊,改變軸系的自振頻率,避免發(fā)生嚴(yán)重的危險(xiǎn)性振動(dòng)。此外,這種聯(lián)軸器還具有結(jié)構(gòu)緊湊,裝配方便,減振吸振等的特點(diǎn)。由于比較常用的聯(lián)軸器已經(jīng)系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。因此,在選用標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)軸器類型后要確定聯(lián)軸器的基本尺寸〔型號(hào)在選用聯(lián)軸器型號(hào)時(shí),一般都是以聯(lián)軸器所傳遞的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc小于或等于所選聯(lián)軸器的額定轉(zhuǎn)矩Tn為準(zhǔn)則。聯(lián)軸器實(shí)際需要傳遞的轉(zhuǎn)矩常用計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc表示,它等于聯(lián)軸器的理論轉(zhuǎn)矩乘以大于1的工作情況系數(shù)K,即Tc=KT≤Tn式中T——理論轉(zhuǎn)矩N?m；Tn——額定轉(zhuǎn)矩N?m,在手冊(cè)中可查得；K——工作情況系數(shù),其值與動(dòng)力機(jī)和工作機(jī)的類型、工作條件、傳動(dòng)軸系的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)。表2-2列出了幾種常用情況下的K值表2-2常用情況下的K值2.4傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算在風(fēng)門的開閉過程之中,風(fēng)門的受力情況如圖2-6所示圖2-6式中

——上導(dǎo)軌摩擦力N;——門體質(zhì)量——鋼與鑄鐵間的摩擦系數(shù)式中P——門體所受的壓差<由120mm水柱換算而來>Pa;S——門體的面積;式中式中——門體所受的總的摩擦力N;式中——拖動(dòng)門所需的最小功率w;——門體運(yùn)動(dòng)的速度;參見帶傳動(dòng)中張緊力的計(jì)算方法來計(jì)算鋼絲繩的張緊力式中——名義傳動(dòng)功率;——工作情況系數(shù)<交流異步電動(dòng)機(jī),工作平穩(wěn),根據(jù)<<機(jī)械設(shè)計(jì)>>表11.5選得>式中——鋼絲繩受的張緊力N;——鋼絲繩根數(shù);——包角系數(shù);——單位長(zhǎng)度鋼絲繩的質(zhì)量;第3章礦用自動(dòng)風(fēng)門控制柜的設(shè)計(jì)3.1控制柜的主要功能和技術(shù)參數(shù)性能要求1.具有正反控制的兩個(gè)660V輸出回路；2.要求正反控制具有機(jī)械聯(lián)鎖；3.具有漏電閉鎖、過載、短路、缺相跳閘保護(hù)功能；可編程控制器輸入輸出信號(hào)采用九芯接線柱引入接線腔,交流110V與660V采用接線柱引入接線腔；4.保護(hù)裝置除控制跳閘外,再為可編程控制器提供一對(duì)觸點(diǎn)；5.具有觀察可編程控制器顯示狀態(tài)的觀察窗；6.門體結(jié)構(gòu)為快速開門機(jī)構(gòu)；7.控制柜的設(shè)計(jì)要滿足煤礦安全規(guī)程的要求,尤其是要隔爆。主要技術(shù)參數(shù)1.額定電壓：660V2.額定頻率：50HZ3.控制總功率：4KW4.工作制：交替運(yùn)行。3.2礦井隔爆概述在有瓦斯礦井中的動(dòng)力設(shè)備,如電動(dòng)機(jī)、開關(guān)等,由于火花或其他事故會(huì)引起瓦斯的爆炸,為了克服這種危險(xiǎn),就將設(shè)備作成有隔爆結(jié)構(gòu)參數(shù)的特制外殼,使其具有耐爆性和不傳爆性,我們稱這樣的外殼叫隔爆外殼。隔爆外殼是由具有一定強(qiáng)度的鋼板或鑄鋼、鑄鐵制成的機(jī)械結(jié)構(gòu),并具有一定的抗爆能力。隔爆外殼具有兩個(gè)作用。一是要有耐爆性,即內(nèi)部瓦斯爆炸的壓力、溫度不使外殼損壞,也不變形,它是由材質(zhì)的強(qiáng)度和外殼本身機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來保證的。二是要有不傳爆性,即內(nèi)部爆炸后,傳出的火焰不使外部瓦斯發(fā)生爆炸,它是由隔爆面的間隙和寬度來達(dá)到的。根據(jù)試驗(yàn),隔爆面加工光潔度對(duì)于隔爆性能并不要求很高。世界各國也不統(tǒng)一,有的達(dá)到▽4的光潔度已足夠了,但間隙和寬度是極其重要的,隔爆面加工不平度一定要嚴(yán)格控制。耐爆性隔爆型電氣設(shè)備的要求之一,是設(shè)備外殼必須具有耐爆性,實(shí)際就是外殼的強(qiáng)度問題。當(dāng)隔爆外殼內(nèi)部發(fā)生爆炸時(shí),應(yīng)使其不發(fā)生變形和損壞,不致使爆炸火焰直接點(diǎn)燃礦井中的瓦斯混合物,從而達(dá)到耐爆要求,它是由外殼的強(qiáng)度和機(jī)械結(jié)構(gòu)來保證的。因此,外殼應(yīng)有足夠的堅(jiān)固性,以及外殼在熱源的作用下,經(jīng)燒灼及過熱不會(huì)受到損傷。要保證外殼的耐爆性,必須對(duì)不同條件下,作用于外殼上的壓力進(jìn)行研究,并從外殼的材質(zhì)強(qiáng)度以及其它方面來保證,分述如下。=1\*Arabic1.外殼內(nèi)部爆炸壓力和溫度。由前所述,瓦斯爆炸時(shí)理論計(jì)算最大壓力為8.3～8.5大氣壓,而實(shí)際為7.4大氣壓。由于隔爆外殼并不是完全密閉的,它由兩個(gè)或幾個(gè)外殼零件所組成,其結(jié)合面之間存在間隙,所測(cè)得的爆炸壓力將隨其間隙、外殼形狀及容積等因素的變化而改變,可從圖3-2看出,壓力隨間隙的增加而降低。在間隙相同的情況下,容積增大則爆炸壓力也有增大的趨勢(shì)。爆炸壓力同前所述為2200℃。所以,一般礦井防爆電氣設(shè)備均按8大氣壓和2200圖3-1爆炸壓力與間隙的關(guān)系=2\*Arabic2.外殼內(nèi)絕緣油及有機(jī)絕緣物分解產(chǎn)生的壓力。外殼內(nèi)之油類或有機(jī)絕緣物,在電弧作用下,要引起分解,而產(chǎn)生氫、一氧化碳和其它氣體,使殼內(nèi)氣體壓力增加,這種氣體所產(chǎn)生的爆炸壓力由式3.1算出。P=<CAgtg/Vc>+Po<3.1>式中P——外殼的終壓力,大氣壓；C——常數(shù),它是單位弧光能量,單位時(shí)間內(nèi)所分解生成氣體的容積〔升/千瓦*秒；它與材質(zhì)有關(guān)。如：油類C=0.06,有機(jī)塑料C≈0.05；Ag——弧光短路容量,千瓦；Tg——弧光持續(xù)時(shí)間,秒；Vc——外殼凈容積,升；Po——外殼內(nèi)混合物之初壓力,大氣壓。有機(jī)絕緣物分解可能發(fā)生在高壓開關(guān)油箱內(nèi),也有可能發(fā)生在切斷配電電纜的短路電流時(shí),或外殼內(nèi)導(dǎo)體間弧光短路時(shí),它的爆炸壓力要比甲烷的爆炸壓力大。如塑料K-21-22上發(fā)生短路弧光,持續(xù)時(shí)間為1秒,則壓力可達(dá)11大氣壓,能將外殼炸壞或變形。若高壓開關(guān)油箱內(nèi)發(fā)生短路而產(chǎn)生電弧,短路容量為1兆伏安,則油箱要產(chǎn)生20大氣壓。為此,油箱應(yīng)堅(jiān)固可靠,并要承受20大氣壓的水壓試驗(yàn)。至于油中分解出的氫、乙炔與空氣混和物,所產(chǎn)生的爆炸壓力比甲烷爆炸壓力略高一些。3.多空腔的過壓現(xiàn)象。當(dāng)瓦斯起始?jí)毫?大氣壓時(shí),如果發(fā)生爆炸,產(chǎn)生8大氣壓；若起始?jí)毫?大氣壓,則爆炸壓力將是原來爆炸壓力的2倍,為16大氣壓,所以爆炸壓力與起始?jí)毫Τ烧?。防爆電氣設(shè)備,往往有兩個(gè)或兩個(gè)以上的空腔所組成,如磁力起動(dòng)器及其接線盒、電動(dòng)機(jī)定子與端蓋間兩端空腔等,其中用連通孔貫通。當(dāng)某一空腔里的瓦斯發(fā)生爆炸時(shí),會(huì)使另一空腔的氣體壓縮,而使壓力增高,如果此空腔再發(fā)生爆炸時(shí),由于壓力的疊加關(guān)系而出現(xiàn)過壓現(xiàn)象。對(duì)于較多空腔組成的防爆電氣設(shè)備,則在其最后一個(gè)空腔內(nèi),由于過壓現(xiàn)象而產(chǎn)生較大的破壞性,造成空腔的損壞,失去其隔爆性能。如果空腔A內(nèi)瓦斯發(fā)生爆炸,壓力波以聲速通過連通孔涌向B空腔,使其中瓦斯氣體壓縮,壓力可能增高至3～4大氣壓,而甲烷爆炸的火焰速度一般為34厘米/秒,遠(yuǎn)比聲速小,所以當(dāng)B空腔再次發(fā)生爆炸時(shí),則爆炸壓力為本身初壓時(shí)爆炸壓力的3～4倍,甚至可達(dá)40大氣壓,這是極其危險(xiǎn)的。在細(xì)而長(zhǎng)的管道中過壓現(xiàn)象更為嚴(yán)重。根據(jù)試驗(yàn),其過壓的大小與兩空腔的凈容積之比和連通孔的斷面積大小有關(guān),一般兩空腔凈容積相差很大。為了克服過壓現(xiàn)象,我們?cè)O(shè)計(jì)隔爆外殼時(shí),其空腔間凈容積之差別盡量縮小,一般應(yīng)小于4：1。另外連通孔截面積應(yīng)大于750平方毫米,一般要求越大越好。連通孔是指隔爆外殼內(nèi)放置電氣設(shè)備的空腔之間通道或接線空腔之間通道,而不是指外殼與接線盒之間的通道,因?yàn)榻泳€盒要作成獨(dú)立的隔爆空腔,不允許有不隔爆的連通孔,且其凈容積與外殼凈容積之差也應(yīng)盡量縮小。隔爆性外殼的隔爆性,又稱不傳爆性。它是隔爆型電氣設(shè)備的另一個(gè)重要因素。所謂隔爆型就是要求外殼各個(gè)部件的連接要符合一定的隔爆構(gòu)造參數(shù),而使其在下列情況下不能點(diǎn)燃周圍爆炸性介質(zhì)：當(dāng)電氣過載或短路,引起殼內(nèi)的油或有機(jī)絕緣物分解生成的可燃性氣體爆炸,其火焰?zhèn)鞒鐾鈿r(shí)。由于隔爆構(gòu)造參數(shù)對(duì)弧光短路目前還無法達(dá)到隔爆要求,因此只能在電氣方面加強(qiáng)絕緣,保證質(zhì)量,或采用迷宮式結(jié)構(gòu)。如電纜用電子管式的保護(hù)方法來達(dá)到防爆目的或嚴(yán)格控制瓦斯的濃度。這些都是外殼內(nèi)可能出現(xiàn)的最危險(xiǎn)情況,如果把它限制在外殼內(nèi)部,不讓它波及到殼外,或者雖然沖出了火焰和灼熱的金屬顆粒,但已被冷卻,就能有效地防止周圍的瓦斯爆炸。隔爆外殼的隔爆性,一般只能用試驗(yàn)得出,理論上是比較復(fù)雜的。所謂不傳爆性,就是甲烷空氣混合物在外殼內(nèi)部爆炸時(shí),向外噴出的火焰,不會(huì)引起殼外可燃性氣體的爆炸。它是由外殼的結(jié)構(gòu),即通過外殼裝配結(jié)合面的寬度、間隙和表面加工光潔度來實(shí)現(xiàn)的。這種結(jié)合面可以是法蘭盤對(duì)口式,也可以是圓筒式,或活動(dòng)式的裝配。隔爆電氣設(shè)備不僅要有耐爆性和防爆性,而且還要有與其他礦用設(shè)備不同的特殊基本要求。如對(duì)外殼材質(zhì)﹑強(qiáng)度的要求以及進(jìn)行水壓試驗(yàn)都是為了達(dá)到耐爆性,而它的特殊結(jié)構(gòu)及其參數(shù)乃是為了保證隔爆的可靠性。如電纜接線盒必須作成獨(dú)立的隔爆空腔,因?yàn)樗且粋€(gè)薄弱環(huán)節(jié),與主空腔有所不同,在設(shè)計(jì)制造和修理時(shí)應(yīng)加以考慮。更主要的是為了消除和減少外殼內(nèi)部不必要的電氣火花產(chǎn)生,對(duì)空氣間隙和漏電路以及電氣和機(jī)械閉鎖都有與其它礦用電氣設(shè)備不同的技術(shù)要求。從而達(dá)到隔爆安全的目的。隔爆型電氣設(shè)備主要是由隔爆外殼和法蘭面所組成,在瓦斯爆炸的情況下,外殼內(nèi)部和法蘭面要受到危險(xiǎn)的壓力和溫度的沖擊作用,為了安全,它應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度來保證外殼的耐爆性和法蘭面的隔爆性,一般情況下,它是用鋼板鑄鋼或抗拉強(qiáng)度和韌性較高的鑄鐵制成。外殼的強(qiáng)度1.鋼板焊接的外殼：對(duì)于凈容積大于2升、易移動(dòng)的、且有可能受外力沖擊的隔爆外殼均應(yīng)采用A3的低碳鋼板焊接而成,它的極限厚度是根據(jù)外殼的形狀及凈容積的大小,通過力學(xué)分析和試驗(yàn)來確定的,一般不得低于3~4毫米。焊條也應(yīng)采用低碳鋼的,焊后要進(jìn)行回火處理,以消除焊接產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。2.鑄鋼外殼：在容易受到外力沖擊的采掘機(jī)械設(shè)備上,如截煤機(jī)、聯(lián)合采煤機(jī)、裝巖機(jī)等設(shè)備上的隔爆型電氣設(shè)備的外殼一般采用鑄鋼制成,其材質(zhì)也是選用低碳鋼的,因?yàn)殍T鋼強(qiáng)度比鋼板低,所以外殼的厚度要比鋼板制成的大的多,其極限厚度不應(yīng)小于6毫米才有足夠的機(jī)械強(qiáng)度,但它還是要由外殼的機(jī)械形狀及凈容積的大小來決定的。3.鑄鐵外殼：對(duì)于凈容積小于2升且不易受到外力沖擊的隔爆外殼,可用高強(qiáng)度的孕育鑄鐵制成,其抗拉強(qiáng)度應(yīng)大于28千克/平方毫米的HT28-48的孕育鑄鐵。對(duì)于特別不易受到外力沖擊的設(shè)備,其外殼可采用抗拉強(qiáng)度不小于15千克/平方毫米的鑄鐵制成,如固定安裝在井底車場(chǎng)、中央變電所、中央水泵房等類似場(chǎng)所使用的電氣設(shè)備外殼。外殼的厚度最低不小于6毫米。4.鋁合金外殼：手持式或支架式電鉆及附屬插銷、攜帶式儀器的外殼,必須用非磁性材料制成的電氣設(shè)備的外殼,可用抗拉強(qiáng)度不小于12千克/平方毫米的鋁合金制成,但它不應(yīng)含有鎂的成分。法蘭面強(qiáng)度外殼的類型是由法蘭面的結(jié)構(gòu)加以區(qū)分的,它的強(qiáng)度也直接關(guān)系到外殼的隔爆性,因?yàn)橥鈿?nèi)部瓦斯爆炸的高壓高溫火焰要迅速的通過法蘭結(jié)合間隙噴向殼外,同時(shí)受到高壓和高溫的作用,使外殼和法蘭要變形,從而改變了法蘭結(jié)合面的間隙,這對(duì)外殼的隔爆性是極其危險(xiǎn)的,為了克服間隙可能增大的現(xiàn)象,一定要增加法蘭面的強(qiáng)度,一般它是由機(jī)械結(jié)構(gòu)和材料強(qiáng)度來保證的,尤其是法蘭面的厚度應(yīng)選大些,以免爆炸后的變形。但法蘭的厚度不是一個(gè)孤立的數(shù),而是與外殼空腔的凈容積﹑外殼形狀﹑尤其是法蘭的形狀,以及結(jié)合方式有關(guān)。如電力裝巖機(jī)操作箱是長(zhǎng)方的隔爆法蘭結(jié)合面,就應(yīng)厚些,它是用螺釘連接結(jié)合面的,因此要考慮螺釘?shù)拇笮々p螺距尺寸﹑以及螺釘錐入深度,同時(shí)法蘭面材質(zhì)也是一個(gè)因素。這些不僅要通過力學(xué)分析,選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)〔通常為2.5倍左右,這要經(jīng)過多次試驗(yàn)和反復(fù)實(shí)踐,才能獲得一個(gè)適用于一定外殼結(jié)構(gòu)的法蘭面厚度。表面溫度礦用電氣設(shè)備表面可能堆積塵粉,其允許最高表面溫度為150℃；采取措施防止堆積時(shí),則為450限制電氣設(shè)備的表面溫度是為了保證設(shè)備運(yùn)行中不致出現(xiàn)能夠點(diǎn)燃周圍可燃性混合物的危險(xiǎn)溫度,防爆電氣設(shè)備的表面溫度允許值取決于周圍環(huán)境中的爆炸性混合物的自燃溫度。井下的爆炸性氣體主要是甲烷,它的溫度組別為T1,允許電氣設(shè)備表面的最高溫度為450℃,但井下電氣設(shè)備的表面易堆積煤粉﹑巖粒等物。當(dāng)煤粉堆積到一定厚度,設(shè)備表面溫度超過200℃時(shí)很易發(fā)生自燃。所以,對(duì)表面可能堆積粉塵的電氣設(shè)備,在留有20%的裕量后,規(guī)定起最高表面溫度為耐濕熱性能絕大多數(shù)礦井井下環(huán)境的溫度在20～30℃之間,最高溫度可達(dá)32.8℃3.3隔爆設(shè)備的隔爆原理所謂隔爆,就是當(dāng)電氣設(shè)備外殼內(nèi)部發(fā)生爆炸時(shí),火焰經(jīng)各接合面噴出,而不使外面的爆炸性混合物爆炸。隔爆的間隙隔爆機(jī)理與金屬網(wǎng)對(duì)火焰的熄滅作用相仿。法蘭間隙能起隔爆作用的機(jī)理現(xiàn)仍有兩種觀點(diǎn)：一種觀點(diǎn)認(rèn)為隔爆是由于法蘭間隙的熄火作用；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為隔爆是由于法蘭間隙的熄火作用和法蘭間隙對(duì)爆炸產(chǎn)物的冷卻共同作用的結(jié)果。從一些試驗(yàn)來看,后一種觀點(diǎn)的理由更充分些。間隙的熄火作用爆炸性氣體混合物火焰在狹小間隙中熄滅的理論是建立在管道中火焰?zhèn)鞑ソ缦薜膶?shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上的。對(duì)于不同的爆炸性氣體混合物,都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的臨界熄火直徑值dk。當(dāng)管子的直徑超過臨界值時(shí),這種爆炸性氣體混合物的火焰即可沿著這個(gè)管道傳播,否則火焰熄滅。間隙的冷卻作用當(dāng)接合面間隙小于臨界間隙時(shí),殼內(nèi)的爆炸火焰經(jīng)過間隙即被熄滅,但是如果傳出間隙的爆炸產(chǎn)物的溫度達(dá)到引燃爆炸性氣體混合物所需要的高溫時(shí),仍然能夠引起外殼周圍的爆炸性氣體混合物爆炸。例如一氧化氮的臨界熄火直徑是15mm,試驗(yàn)容器的間隙為0.8mm,當(dāng)容器內(nèi)的一氧化氮爆炸時(shí),其火焰不可能穿過0.8mm的間隙,但它卻使容器外的沼氣-空氣混合物引爆。這說明,間隙對(duì)爆炸產(chǎn)物的冷卻作用與外殼的隔爆性能有直接的關(guān)系。關(guān)于隔爆間隙的理論目前還不完善,從理論上得到的數(shù)據(jù)與實(shí)際試驗(yàn)得到的還有些差異。因此目前生產(chǎn)的隔爆型電氣設(shè)備所采用的結(jié)構(gòu)參數(shù)仍然是以試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)為依據(jù)。最大試驗(yàn)安全間隙是制定隔爆外殼中隔爆結(jié)合面安全間隙的基礎(chǔ),明了其影響因素對(duì)隔爆外殼的安全使用尤為重要。影響最大試驗(yàn)安全間隙的主要因素有：隔爆法蘭的長(zhǎng)度和爆炸性氣體混合物的濃度等。此外爆炸性氣體混合物的初始?jí)毫?、初始溫度和試?yàn)外殼的容積對(duì)最大試驗(yàn)安全間隙也有影響。需要說明的是,隔爆接合面加工的粗糙度,對(duì)于隔爆性能的影響不大。3.4隔爆設(shè)備的參數(shù)選擇依據(jù)隔爆的結(jié)構(gòu)類型隔爆外殼是由外殼和結(jié)合面組成,并由后者來區(qū)分隔爆外殼的結(jié)構(gòu)類型。1.靜止結(jié)合面：它是用螺釘或其他方法將外殼的隔爆接合面固定住或在隔爆型電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下不動(dòng)的接合面稱為靜止結(jié)合面。它又可分為以下幾種：=1\*GB2⑴平面對(duì)口結(jié)合面：主要是螺釘固定的法蘭盤式結(jié)構(gòu)。如電力裝巖機(jī)隔爆操縱箱與箱蓋；低壓防爆開關(guān)的接線箱與箱蓋；防爆電動(dòng)機(jī)的接線盒和中間隔板以及機(jī)座平面的裝配等都屬于平面對(duì)口接合面。=2\*GB2⑵轉(zhuǎn)蓋式或插蓋式接合面：此種結(jié)構(gòu)是采用轉(zhuǎn)蓋止口式配合。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝卸方便、不同于其它結(jié)構(gòu)類型、并有它的特殊要求,如低壓防爆開關(guān)的外殼法蘭面與殼蓋的配合就是屬于此類。=3\*GB2⑶圓柱式接合面：適用于一切設(shè)備不動(dòng)部分的圓柱形接合面。如防爆電動(dòng)機(jī)的端蓋與機(jī)座外殼止口接合部分,防爆控制器的基座與圓筒形外殼的配合等都屬于此類。2.活動(dòng)接合面：設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)下接合面是可以轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)的稱為活動(dòng)接合面。它可分為：=1\*GB2⑴電動(dòng)機(jī)軸與軸孔的隔爆接合面。=2\*GB2⑵操縱桿與桿孔的隔爆接合面。=3\*GB2⑶插銷與插銷套的隔爆接合面。以上三種統(tǒng)稱為活動(dòng)接合面。3.螺紋式接合面：為了增加隔爆接合面長(zhǎng)度,在檢修時(shí)不經(jīng)常拆卸的部分才允許用此結(jié)構(gòu)〔但緊固螺釘不允許作成隔爆結(jié)構(gòu),如圖3-1所示。圖3-1螺紋隔爆結(jié)構(gòu)采用螺紋隔爆結(jié)構(gòu)時(shí),必須保證同種零件間的互換性,還必須符合下列規(guī)定：=1\*GB2⑴螺紋精度須不低于3級(jí),螺距須不小于0.7毫米；=2\*GB2⑵螺紋的最小嚙合扣數(shù)、最小擰入深度,須符合表3-3的規(guī)定；=3\*GB2⑶螺紋結(jié)構(gòu)須有防止自行脫落的措施。4.迷宮式接合面：這種結(jié)構(gòu)是為了增加隔爆接合面長(zhǎng)度,使外殼內(nèi)部瓦斯爆炸的高溫生成物,通過迷宮式通道向外噴出時(shí)溫度降低到安全點(diǎn),如圖3-2所示。圖3-2迷宮式隔爆5.疊片隔爆結(jié)構(gòu)：疊片應(yīng)用耐腐蝕材料制成的通氣部件組成并須有防止偶然機(jī)械損傷的措施。疊片小箱阻止火焰?zhèn)鞑サ淖饔煤头ㄌm隔爆作用大體上是一樣的,可以使火焰在狹窄的縫隙處熄滅并得到冷卻,從而消除點(diǎn)燃周圍可燃性混合物的危險(xiǎn)。這種隔爆結(jié)構(gòu)多用在隔爆蓄電池箱上。它不僅能對(duì)沼氣-空氣混合物的爆炸起隔爆作用,對(duì)于箱內(nèi)的氫起爆炸也能起到預(yù)防作用。這是因?yàn)闅錃獾谋ㄏ孪奘?.0%。在疊片箱中,蓄電池正常運(yùn)行中產(chǎn)生的氫氣可以通過疊片間間隙逸出,氫氣要積聚到這個(gè)濃度是很困難的。另一方面氫氣的最大實(shí)驗(yàn)安全間隙與氫氣濃度的關(guān)系為U型曲線,4.0%氫氣-空氣混和物的最大實(shí)驗(yàn)安全間隙大于0.5毫米。所以,在氫氣下限濃度發(fā)生爆炸時(shí)仍能保證實(shí)現(xiàn)隔爆。第4章自動(dòng)風(fēng)門的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路控制系統(tǒng)的組成控制系統(tǒng)由PLC控制器,各種傳感器,檢測(cè)裝置等組成。國外PC及其發(fā)展概況1.國外PC產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況PC自問世以來,經(jīng)過20多年的發(fā)展,在美國、德國、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家已形成為重要產(chǎn)業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),世界PC的總銷售額,1987年為25億美圓,1988年為31億美美圓,比前意念增大24%。1989年為35億美圓,比上一年增長(zhǎng)16%。在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家,新的PC生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn),品種幾年翻一番,產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度增長(zhǎng),價(jià)格普遍下降。以美國為例,1988年有70多個(gè)PC生產(chǎn)廠,共有300多個(gè)品種,與1983年的37個(gè)生產(chǎn)廠和100多個(gè)品種相比,六年廠家增加了一倍,品種增加了兩倍。PC的銷售額,1987年為10.2億美圓,1988年為13.9億美圓,增長(zhǎng)了36.2%。美國在1982~1986年間,小型PC〔I/O點(diǎn)≤128每年降價(jià)30%左右,1989~1990兩年,每年降低10%；中型PC〔I/O點(diǎn)128~896每年降低10%~13%；大型PC〔I/O點(diǎn)896以上每年降價(jià)10%。據(jù)美國《控制工程》雜志統(tǒng)計(jì),1984年美國注冊(cè)生產(chǎn)PC的廠家48家,其中著名的有AB<AllenBradly>公司、GM〔GeneralElectric公司、西屋〔WeatenHouse電氣公司等。據(jù)日本《自動(dòng)化》雜志統(tǒng)計(jì),1982年日本有40家工廠生產(chǎn)PC,其中著名的有三菱、日立、立石、夏普、安川、東芝、富士等公司。據(jù)德國《工業(yè)電氣電子》雜志統(tǒng)計(jì),1984年歐洲有60家廠家生產(chǎn)PC,其中著名的有德國西門子公司、BBC公司,AEG公司、法國TE公司等。當(dāng)前,PC在國際時(shí)常上已經(jīng)成為倍受歡迎的暢銷產(chǎn)品。今后仍將維持增長(zhǎng)勢(shì)頭,用PC設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)已成為世界潮流。2．國外PC應(yīng)用概況在PC應(yīng)用初期,即1970~1974年間,只有較大型的工廠有選擇地使用PC,以代替繼電器式順控器,規(guī)模很小。進(jìn)入實(shí)用化階段,即1975~1980年,開始用于大型冶金,化工設(shè)備和組合機(jī)床生產(chǎn)線。PC的需求量急劇增加。特別是1977~1980年出現(xiàn)的小型低成本的通用PC可用于控制普通機(jī)械,如機(jī)床,搬運(yùn)裝備等,使用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。到了80年代前期,PC迅速普及,除用于加工和裝備線的控制外,還可控制高功能自動(dòng)機(jī)械,如塑料成型機(jī)、食品包裝機(jī)械、清掃機(jī)、游戲機(jī)等。1985年以后,隨著FMS、FA和CIMS的發(fā)展,帶有網(wǎng)絡(luò)通信功能的PC,作為進(jìn)一步的只能控制器,正式投入使用。從時(shí)常需求看,小型PC的需求量最多。例如日本1987年程序容量為1K字以下的小型PC為40萬臺(tái),占總銷售量的68.24%當(dāng)前PC以廣泛用于機(jī)械、汽車、電力、冶金、石油、化工、交通、運(yùn)輸、輕工、紡織、建材、采礦以及家用電器等領(lǐng)域,其的了明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。3.PC技術(shù)發(fā)展動(dòng)向=1\*GB2⑴產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方面發(fā)展出現(xiàn)了I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)的超大型PC,使用32位微處理器,多CPU并行工作和大容量存儲(chǔ)器,使PC的掃描速度高速化。如日本三菱公司的A3H的順序指令執(zhí)行速度達(dá)0.2~0.4μs。不少PC每毫秒可掃描1024點(diǎn),比許多DCS〔分散型控制系統(tǒng)快10~20倍,為PC增加刀具精確定位、機(jī)床速度控制、閥門位置控制以及PID過程控制等功能創(chuàng)造了條件。小型PC由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展,增加了配置的靈活性。最小配置的I/O點(diǎn)為8~16點(diǎn),可以用來代替最小的繼電器系統(tǒng),例如日本三菱公司FX系列PC。=2\*GB2⑵PC向或成控制滲透與發(fā)展微電子技術(shù)迅速發(fā)展,大大加強(qiáng)了PC的數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、圖形顯示、聯(lián)網(wǎng)通信等功能,使PC得以向過程控制滲透和發(fā)展。美國一家煉金公司用一臺(tái)雙機(jī)熱備用的PC,控制由礦石到煉金的全部過程。該系統(tǒng)有20個(gè)PID模擬調(diào)節(jié)回路,450個(gè)模擬量,1000個(gè)開關(guān)量。所有的報(bào)警功能、PID調(diào)節(jié)功能和順序控制功能都有PC完成。該公司一反常規(guī)不采用功能強(qiáng)的分散控制系統(tǒng)〔DCS,而采用PC,是因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)有許多電控功能〔如電機(jī)的連鎖。如果采用,只能解決PID調(diào)節(jié)功能,而電控還要用PC,不如選用PC系統(tǒng)解決所需的全部功能。結(jié)果,選用PC系統(tǒng)方案使投資降為DCS加PCD1/2左右,其控制質(zhì)量不但不遜于DCS加PC的方案,而且由于使用一種控制裝置便于解決順序控制、PID調(diào)節(jié)、連鎖保護(hù)的調(diào)節(jié)配合,使金的回收率有原設(shè)計(jì)的92%提高到96%。=3\*GB2⑶PC加強(qiáng)了通信功能為了滿足柔性制造單元〔FMS、柔性制造系統(tǒng)〔FMS和工廠自動(dòng)化〔FA的要求,今年來開發(fā)的PC都加強(qiáng)了通信功能。系列中最小的PC也具備了與上位PC及其它計(jì)算機(jī)通信聯(lián)網(wǎng)的功能。如著名的日本FANUC公司的PC—J型,用于FANUC系統(tǒng)中作FMC控制器,它可以順序控制和調(diào)節(jié)CNC機(jī)床、裝料系統(tǒng)、機(jī)器人的動(dòng)作以及與主計(jì)算機(jī)通信。=4\*GB2⑷新器件和模塊不斷推出為滿足工業(yè)自動(dòng)化各種控制系統(tǒng)的需要,近年來一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家,利用微電子學(xué)、LSI等新新技術(shù)成果,先后開發(fā)了不少新器件和模塊。高檔的PC一般都采用多CPU以提高處理速度,用32位微處理器為CPU,使每條指令處理速度達(dá)0.5μs的PC產(chǎn)品已不是少數(shù),如日立公司HITAC—H系列、富士公司的MICREX—F200型等。西門子公司的磁泡存儲(chǔ)器,存儲(chǔ)數(shù)據(jù)大256K字節(jié)。一些帶處理器、EPROM或者RAM智能I/O模塊,既擴(kuò)展了功能又靈活方便。功能模塊不斷推出,如高速計(jì)數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、通信和人機(jī)借口模塊等。這些模塊的開發(fā)和應(yīng)用,不僅提高了功能,減少了體積,而且大大地?cái)U(kuò)大了PC應(yīng)用范圍。=5\*GB2⑸編程工具豐富多樣,功能不斷提高,編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化近年來用IBM—PC個(gè)人計(jì)算機(jī)配置相應(yīng)軟件,作為編程器。1984年西屋公司首先推出以IBM便攜式計(jì)算機(jī)改裝成的NLPL—150型程序輸入器,用來為該公司的Nema—Logic系列PC編程。1985年6月英國首屆PC會(huì)議上,展出了世界上第一臺(tái)光筆編程器。它可以在屏幕上畫出標(biāo)準(zhǔn)的繼電器電路圖,從屏下部的菜單中選出元件,再把它移到屏的適當(dāng)部位,畫好后程序就編成了,并可轉(zhuǎn)存到可編程控制器中。此外,不少廠家近幾年來先后開發(fā)了各種特色的只能編程器,可進(jìn)行在線或者離線編程。采用梯形圖、功能塊、語句表等常用的編程語言編程,因其簡(jiǎn)單易懂,故仍然在廣泛地使用。盡管一些高檔的PC指令系統(tǒng)十分豐富,如歌德公司984型PC,其標(biāo)準(zhǔn)指令就有：繼電器邏輯、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、位指令、矩陣運(yùn)算等,但因其兼容性差,給用戶帶來諸多不便,因而國外各大廠商十分注意向MAP〔制造自動(dòng)化協(xié)議靠攏。=6\*GB2⑹發(fā)展容錯(cuò)技術(shù)一些國外公司為了推出高度或者絕對(duì)可靠的系統(tǒng),發(fā)展容錯(cuò)技術(shù),采用雙重二重和雙/雙重冗余結(jié)構(gòu),以及采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。=7\*GB2⑺追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化IEC和TC65技術(shù)委員會(huì)已完成了PC標(biāo)準(zhǔn)草案,即將通過成為正式標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)PC及其發(fā)展概況1．國內(nèi)PC發(fā)展概況我國PC產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)、大體上經(jīng)歷了：順序控制器—1位處理機(jī)為主體的工業(yè)控制器—8位微處理機(jī)為主體的可編程控制器三個(gè)發(fā)展階段。自1973年開始,國內(nèi)一些高校、科研單位開始研制并少量生產(chǎn)順序控制器。當(dāng)時(shí),大多使用TTL及分立元件、磁芯存儲(chǔ)器。I/O電樞一般在256點(diǎn)左右。由于元件使用量大〔約2000~3000片芯片,功能板多,連線多,產(chǎn)品體積大,可靠性差,加之價(jià)格高,因而發(fā)展受到限制。從1979年開始,我國進(jìn)入帶微處理器的PC的研制工作。使用單片1位微MC—14500B及程序存儲(chǔ)器、計(jì)數(shù)器、輸入酸則和輸出鎖存器等芯片,再配以相應(yīng)的接口組成。有16條基本指令,主要用來完成開關(guān)量的邏輯運(yùn)算與控制。具有計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、程序轉(zhuǎn)移、分支程序、變址及數(shù)值運(yùn)算等功能。當(dāng)時(shí),由于1位機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于編程、工作可靠、抗干擾性能強(qiáng)、通用性好、便于掌握等優(yōu)點(diǎn),PC在我國的生產(chǎn)應(yīng)用很快開展起來。到1985年,全國研制生產(chǎn)1位處理器PC單位有30多個(gè),累計(jì)生產(chǎn)近3000臺(tái)。I/O點(diǎn)數(shù)從32點(diǎn)至512點(diǎn)。在機(jī)械、化工、煤炭、冶金、輕工、建材、交通等部門得到了應(yīng)用,其主要用于開關(guān)量程序控制。在對(duì)外開放政策的推動(dòng)下,國外PC大量進(jìn)入我國市場(chǎng)。有一部分隨成套設(shè)備進(jìn)口,主要是大中型PC,累計(jì)1000多套。如寶鋼一、二期工程就引進(jìn)了500多套。還有XX顯象管廠,淄縣鋁制品廠,平朔煤礦,XX煤碼頭二、三期工程等等。此外,1984~1987年間直接從國外引進(jìn)中小型PC產(chǎn)品,大多為美國歌德和GE公司、西門子公司,日本的三菱、立石、東芝、富士等公司產(chǎn)品,總價(jià)值約3000萬美圓。1位微處理器的PC逐漸被以8位微處理器為核心的PC所取代。通過技術(shù)引進(jìn)、消化吸收、仿制和國產(chǎn)化工作,近年來,我國的PC產(chǎn)品有了一定的發(fā)展。通過1990年P(guān)C生產(chǎn)廠家調(diào)查,我國有PC生產(chǎn)廠家30多個(gè),產(chǎn)品品種20多個(gè),其中年產(chǎn)量超過1000臺(tái)的只有1~2家。產(chǎn)品大多為I/O點(diǎn)128以下的小型PC,中檔PC只有少數(shù)單位在研制,大型PC在國內(nèi)還是空白。為了促進(jìn)國產(chǎn)化PC的發(fā)展、提高產(chǎn)品質(zhì)量,機(jī)械電子工業(yè)部〔簡(jiǎn)稱機(jī)電部受原國務(wù)院電子振興領(lǐng)導(dǎo)小組的委托,于1988年組織了包括PC產(chǎn)品在內(nèi)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)機(jī)型優(yōu)選工作。機(jī)電部北京機(jī)械自動(dòng)化研究所承擔(dān)了PC產(chǎn)品的評(píng)優(yōu)測(cè)試,他們參照IEC有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,經(jīng)過嚴(yán)格測(cè)試實(shí)驗(yàn),評(píng)出6個(gè)產(chǎn)品榮獲首屆優(yōu)選PC機(jī)型的稱號(hào)。這6個(gè)產(chǎn)品是：天津中環(huán)自動(dòng)化儀表公司生產(chǎn)的DJK—S—84PC,XX市電器廠生產(chǎn)的KCK—1型PC,傷害起重電器廠生產(chǎn)的CF—40MRPC,北京椿樹電子儀表廠生產(chǎn)的BCM—PICPC,XX機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK02PC和上海自力電子設(shè)備廠生產(chǎn)的KK1—ICPC。國產(chǎn)化PC的發(fā)展前景是另人鼓舞的,但目前是遠(yuǎn)不能滿足國內(nèi)市場(chǎng)需要。2.國內(nèi)PC應(yīng)用概況國內(nèi)PC已經(jīng)在機(jī)電、冶金、輕工、紡織、建材、化工、煤炭、鐵道、交通等行業(yè)得到了應(yīng)用,并取得了明顯的效益。在應(yīng)用方面的特點(diǎn)是：=1\*GB2⑴低檔小型PC用得較多,中、高檔大型PC用得較少。其主要原因是低檔小型PC使用方便,且應(yīng)用面廣。=2\*GB2⑵用國內(nèi)進(jìn)口的PC多,用國產(chǎn)PC的少。這主要是因?yàn)閲a(chǎn)PC發(fā)展時(shí)間短,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,產(chǎn)量不高之緣故。=3\*GB2⑶用于現(xiàn)有設(shè)備技術(shù)改造〔大部分是機(jī)械加工設(shè)備或單個(gè)設(shè)備和生產(chǎn)線試點(diǎn)應(yīng)用的多,用于大批量產(chǎn)品配套〔如XX機(jī)床廠生產(chǎn)的磨床年配套超過1000臺(tái)以上的少。主要因?yàn)榇笈慨a(chǎn)品配套要求貨源有充分可靠的保證,并且性能/價(jià)格比要高,這一點(diǎn)目前國內(nèi)外PC都難于滿足要求。=4\*GB2⑷大的廠礦、企業(yè)和工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)應(yīng)用PC的多,小的工廠企業(yè)和不發(fā)達(dá)或邊遠(yuǎn)地區(qū)應(yīng)用PC的少?？傊?在PC應(yīng)用方面取得了很大成績(jī),但尚未達(dá)到大面積的應(yīng)用和普及。為了加速PC的開發(fā)和應(yīng)用,必須加快PC國產(chǎn)化步伐,進(jìn)一步宣傳推廣PC應(yīng)用技術(shù),努力培養(yǎng)PC專業(yè)技術(shù)人材。可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ),綜合了計(jì)算機(jī)與自動(dòng)化技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制裝置,按照IEC可編程序控制器國際標(biāo)準(zhǔn)的定義是可編程序控制器又稱PC或PLC,它是微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的一種為用于工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的數(shù)字電子系統(tǒng)。這種系統(tǒng)用可編程序存儲(chǔ)面向用戶指的內(nèi)部寄存器,完成規(guī)定的功能,如邏輯、順序、定時(shí)、記數(shù)、數(shù)字計(jì)算、數(shù)據(jù)處理等,通過數(shù)字量或模擬量的輸入、輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌渫鈬O(shè)備的設(shè)計(jì),使它能夠非常方便地集成到工業(yè)系統(tǒng)中,并很容易達(dá)到人的期望的目標(biāo)。PLC采用典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)由中央處理單元、存儲(chǔ)器輸入輸出接口電路、總線單元和電源單元等組成。PLC是以微處理器為核心的數(shù)字式電子自動(dòng)控制裝置,是一種專用微機(jī)。和計(jì)算機(jī)一樣,PLC也具有相應(yīng)的操作系統(tǒng),也是由硬件和軟件兩大部分組成的。PLC的軟件部分分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件類。系統(tǒng)軟件一般由生產(chǎn)廠根據(jù)產(chǎn)品情況,為了充分發(fā)揮PLC的硬件功能,方便用戶使用而編制的。系統(tǒng)軟件一般用來管理、協(xié)調(diào)PLC各部分工作,翻譯用戶程序、進(jìn)行故障診斷等等。應(yīng)用軟件是為了解決某個(gè)具體任務(wù)而編寫的用戶程序、它是針對(duì)具體任務(wù)而編制的,同一臺(tái)PLC,配上不同的應(yīng)用軟件,可以完成各種不同的控制任務(wù)。順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài),按用戶程序解釋控制邏輯,然后順序向各輸出點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。PLC是一種實(shí)時(shí)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。PCL的基本結(jié)構(gòu)如下圖：外部設(shè)備〔編程器等

PCL的基本結(jié)構(gòu)框圖1.中央處理單元CPUCPU是PLC的核心,其主要作用是：=1\*GB2⑴接受從編程器輸入的用戶程序,并村如程序存儲(chǔ)器中；=2\*GB2⑵用掃描方式采集現(xiàn)場(chǎng)輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù),并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；=3\*GB2⑶執(zhí)行用戶程序,從程序存儲(chǔ)器中逐條取出用戶程序,經(jīng)過解釋程序結(jié)實(shí)后逐條執(zhí)行,完成程序的邏輯和算術(shù)運(yùn)算,產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)去控制輸出電路,實(shí)現(xiàn)程序規(guī)定的各種操作；=4\*GB2⑷通過鼓掌自診斷程序,診斷PLC的各種運(yùn)行錯(cuò)誤。因此,CPU的性能對(duì)CPU的整機(jī)性能有著決定性的影響。2.存儲(chǔ)器PLC的存儲(chǔ)器用來存放程序和數(shù)據(jù)。程序分系統(tǒng)程序和用戶程序。=1\*GB2⑴系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器〔區(qū)該存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)程序〔系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)程序是PLC研制者所編的程序,它是決定PLC性能的關(guān)鍵。系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、結(jié)解釋程序、故障自診斷程序、標(biāo)準(zhǔn)子程序庫及其他各種管理程序等。系統(tǒng)程序由制造廠家提供,一般都固化在POM或EPROM中,用戶不能直接存取。系統(tǒng)程序用來管理、協(xié)調(diào)PLC各部分的工作、翻譯、解釋用戶程序,進(jìn)行故障診斷等。=2\*GB2⑵用戶程序存儲(chǔ)器〔區(qū)該存儲(chǔ)器存放用戶程序〔應(yīng)用程序。用戶程序是用戶為解決實(shí)際問題并根據(jù)PLC的指令系統(tǒng)而編制的程序,它通過編程器輸入,經(jīng)CPU存放入用戶程序存儲(chǔ)器。為便于程序的調(diào)試、修改、擴(kuò)充、完善、該存儲(chǔ)器使用RAM。=3\*GB2⑶變量〔數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器〔區(qū)變量存儲(chǔ)器存放PLC的內(nèi)部邏輯變量,如內(nèi)部繼電器、I/O寄存器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中邏輯變量的現(xiàn)行值等,這些現(xiàn)行值在CPU進(jìn)行邏輯運(yùn)算時(shí)需隨時(shí)讀出、更新有關(guān)內(nèi)容,所以,變量存儲(chǔ)器也采用RAM。現(xiàn)今用戶程序存儲(chǔ)器和變量存儲(chǔ)器常采用低功耗的CMOS-RAM及鋰電池供電的掉電保持技術(shù),以提高運(yùn)行可靠性。通常PLC產(chǎn)品資料中所指的內(nèi)存儲(chǔ)器容量,是指用戶程序存儲(chǔ)器而言,且以字〔16位/字為單位來表示存儲(chǔ)器的容量。3.輸入輸出接口〔簡(jiǎn)稱I/O輸入輸出接口是CPU與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)裝置之間的連接部件,使PLC的重要組成部分。與微機(jī)的I/O接口工作于弱電的情況不同,PLC的I/O接口是按強(qiáng)電要求設(shè)計(jì)的,即其輸入接口可以接受強(qiáng)電信號(hào),其輸出借口可以直接和強(qiáng)電設(shè)備相連接。對(duì)于小型PLC,廠家通常將I/O部分就裝在PLC的本體部分,而對(duì)于