机电一体化毕设论文

机电一体化毕设论文内容摘要：

N64MR 型号）附带有 两个 24V的直流电源输出 接口。 (5) 通信接口 通信接口的主要作用是实现 PLC 内部信号与外部设备的数据交换（通信）。 通过通信接口，可以实现 PLC与外部编程器、显示器 、上位 计算机 等连接，以实现 PLC的数据输入 /输出。 同时通过各种通信模块，可以与其他 PLC、远程 I/O 等进行连接，构成局域网 实现工业控制的网络化。 通信接口基本的形式有 RS23 RS42 RS485等标准的串行接口。 其中 RS232接口常用于 PLC与上位计算机、人机界面等设备之间的通信。 传送 距离通常在 15m以内，传送速率低，且抗干扰能力较差，不适用于高速、远程的通信。 2. PLC 的扫描及工作原理 (1)PLC 扫描工作过程 PLC 的扫描工作过程除了执行用户程序外，在每次扫描工作过程中还要完成内部处理、通信服务工作。 整个扫描工作过程包括内部处理、通信服务、输入采样、程序执行、输出刷新五个阶段。 整个过程扫描执行一遍所需的时间称为扫描周期。 扫描周期与 CPU运行速度、 PLC 硬件配置及用户程序长短有关，典型值为 1～ 100ms。 在内部处理阶段，进行 PLC 自检，检查内部硬件是否正常，对监视定时器（ WDT）复位以及完成其它一些内部处理工作。 在通信服务阶段， PLC 与其它智能装置实现通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等。 当 PLC 处于停止（ STOP）状态时，只完成内部处理和通信服务工作。 当 PLC 处于运行（ RUN）状态时，除完成内部处理和通信服务工作外，还要完成输入采样、程序执行、输出刷新 等 工作。 PLC 的扫描工作方式简单直观，便于程序的设计，并为可靠运行提供了保障。 当PLC 扫描到的指令被执行后，其结果马上就被后面将要扫描到的指令所利用， 而且还可通过 CPU内部设置的监视定时器来监视每次扫描是否超 过规定时间，避免由于 CPU内部故障使程序执行进入死循环。 (2)PLC 执行程序的过程及特点 PLC 执行程序的过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。 桂林电子科技大学毕业设计 (论文 )报告用纸 第 7 页 共 41 页 ① 输入采样阶段 在输入采样阶段， PLC 以扫描工作方式按顺序对所有输入端的输入状态进行采样，并存入输入映象寄存器中，此时输入映象寄存器被刷新。 接着进入程序处理阶段，在程序执行阶段或其它阶段，即使输入状态发生变化，输入映象寄存器的内容也不会改变，输入状态的变化只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被采样到。 ② 程序执行阶段 在程序执行阶段， PLC 对程序按顺序进行扫描执行。 若程序用梯形图来表示，则总是按先上后下，先左后右的顺序进行。 当遇到程序跳转指令时，则根据跳转条件是否满足来决定程序是否跳转。 当指令中涉及到输入、输出状态时， PLC 从输入映像寄存器和元件映象寄存器中读出，根据用户程序进行运算，运算的结果再存入元件映象寄存器中。 对于元件映象寄存器来说，其内容会随程序执行的过程而变化。 ③ 输出刷新阶段 当所有程序执行完毕后，进入输出处理阶段。 在这一阶段里， PLC 将输出映象寄存器中与输出有关的状态（输出继电器状态）转存到输出锁存器中，并通过一定方式输出，驱动外部负载。 因此， PLC 在一个扫描周期内，对输入状态的采样只在输入采样阶段进行。 当 PLC进入程序执行阶段后输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入采样阶段才对输入状态进行重新采样。 这方式称为集中采样，即在一个扫描周期内，集中一段时间对输入状态进行采样。 在用户程序中如果对输出结果多次赋值，则最后一次有效。 在一个扫描周期内，只在输出刷新阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输出，对输出接口进行刷新。 在其它阶段里输 出状态一直保存在输出映象寄存器中。 这种方式称为集中输出。 对于小型 PLC，其 I/O点数较少，用户程序较短，一般采用集中采样、集中输出的工作方式，虽然在一定程度上降低了系统的响应速度，但使 PLC工作时大多数时间与外部输入 /输出设备隔离，从根本上提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。 而对于大中型 PLC，其 I/O 点数较多，控制功能强，用户程序较长，为提高系统响应速度，可以采用定期采样、定期输出方式，或中断输入、输出方式以及采用智能 I/O接口等多种方式。 从上述分析可知，当 PLC的输入端输入信号发生变化到 PLC输出端对该输入变化作出反应，需要一段时间，这种现象称为 PLC输入／输出响应滞后。 对一般的工业控制，这种滞后是完全允许的。 应该注意的是，这种响应滞后不仅是由于 PLC扫描工作方式造成，更主要是 PLC输入接口的滤波环节带来的输入延迟，以及输出接口中驱动器件的动作时间带来输出延迟，同时还与程序设计有关。 滞后时间是设计 PLC应用系统时应注意把握。 桂林电子科技大学毕业设计 (论文 )报告用纸 第 8 页 共 41 页 . 煤矿设备的工作环境及安全要求 随着 生产力提高， 煤矿 设备结构和工作过程越来越复杂 ，对设备的安全要求越来越严格， 设备状态对生产的影响越来越重要，传统的 设备已经无法满足自动化 的生产需要。 同时 随着国家对煤矿企业安全生产要求的不断提高和企业自身发展的需要 ,煤矿安全问题已经成为国家和企业关注的首要问题 ,但是煤矿的自然环境复杂 ,存在多种安全隐患。 近年来我国煤矿事故频繁发生 ,造成重大 的损失。 . 设备的安全 使用 管理 设备的使用过程是体现设备购置设备目的、完成生产任务、创造产值的过程，也是反映设备寿命的过程。 因此，使用管理是设备管理的重要内容。 管理水平的提高是随着 企业 综合 发展 的一个渐进过程，设备管理应符合国情矿情，尤其是要对企业管理的状况、人员素质、设备类型、设备技术含量和先进程度进行综合的考虑。 煤矿设备使用的一般制度规定 (1)新设备在投人使用前，设备使用单位的工程技术人员要详细研究学习随机带来的说明书和其它各种技术资料，弄懂设备的备种技术问题，从而制定出设备使用的操作规程，并要对设备使用或操作者进行必要的技术培训，使操作人员达到本设备操作的技术等级 “ 应知 ” 、 “ 应会 ” 要求，经 考试 合格，按规定取得合格证后，方可操作设备。 (2)设备操作要严格按照本设备的操作规程进行，严禁违章作业和违章指挥。 对任何违章现象，任何人都有权制止。 对违章而造成的不良后果要追究有关人员的责任。 (3)各单位根据本队设备情况，建立相应的岗位责任制、操作规程、干部上岗查岗制度，相关领导要按《煤矿安全规程》有关要求，定期查岗，对于各种设备隐患和违章现象要及时通知有关人员进行处理。 (4)使用中的设备必须处于完好状态，安全保护装置齐全，动作可靠，防爆设备不失爆。 机电主管单位 要根据《煤矿安全规程》的要求，定期对设备进行完好检查和防爆性能检查，对于存在的问题，使用单位要及时解决 ， 机电主管单位要对各使用的设备完好状况定期督察。 设备的维护管理 设备的维护工作是设备管理中的重要一环，是操作工人的主要工作内容之一。 一台精心维护的设备往往可以长期保持良好的性能而不进行大修。 因此，要使设备长期保持良好的性能和精度，确保正常运转，延长使用寿命，减少修理次数和费用，提高产品质量，保证生产的顺利进行，就必须经常注意维护工作。 三级保养制是我国设备管理坚持预防为主的维修管理方针。 其内容包括 ： 设备 的日常维护保养、一级保养、二级保养。 煤矿设备维护的特殊要求： (1)要严格按使用说明书上的规定安装设备，并且要求定期检查安装水平和精度，作好详细记录，存档备查。 (2)对环境有特殊要求 (恒温、恒湿、防震、防尘等 )的设备，应采取相应措施，确保设备性能和精度不受影响。 (3)严格按照设备说明书所规定的加工工艺规范操作，加工余量应合理，严禁作粗加工 桂林电子科技大学毕业设计 (论文 )报告用纸 第 9 页 共 41 页 使用，严禁超负荷 、 超性能使用。 (4)精、大、稀、关键设备在日常维护中一般不允许拆卸，尤其是光学部件，必要是应由专职修理工进行。 (5)按规定的部位和规定的范围，认真做好日常维护 工作，发现有异常，应立即停车，通知检修人员，决不允许带病运转。 (6)润滑油料、擦拭材料以及清洗剂必须严格按说明书的规定使用，不得随意代用。 尤其是润滑油和液压油，必须经化验合格后才能使用。 在加入油箱前必须进行过滤。 (7)机器长期非工作时 及 裸露的转动部位应加防护罩，如长期停歇，应定期进行擦拭、润滑、空运转。 (8)附件和专用工具应有框架搁置，保持清洁，妥善保管，不得损坏、外借和丢失。 设备的技术状态管理 设备技术状态是指设备所具有的工作能力，包括性能、精度、效率、运行参数、安全、环境保护、能源消耗等所处的状 态及其变化情况。 (1)设备技术状态管理的内容，应包括下列几项要点： ① 立标。 即建立各种状态管理的原始依据。 主要包括性能指标、检查标准、管理标准和评价标准。 ② 技术状态的保持。 即按照设备的性能标准，开展积极的维护保养工作，以保持其原有性能，延长劣化过程。 ③ 技术状态的监控。 即采取各种手段，及时获得设备技术状态变化的信息，并通过与原始指标的对比分析，掌握和研究设备的异常与故障。 ④ 技术状态的评价。 对异常状态进行定性或定量的评价，为维持或改进其技术状态的各种对策措施提供依据。 ⑤ 时间状态的改善对策。 即为设备的异常状态和磨 损的补偿采取的相应措施。 (2)设备的点检。 设备的点检是指按照一定的标准、一定的周期对设备规定的部位进行检查，以便即使发现设备故障隐患，及时加以修理调整，使设备保持起规定功能的一种设备管理方法。 ① 日常点检。 是由设备操作工人和维修工人每日执行的例行维护作业。 ② 定期点检。 以专业维修人员为主，操作工人参加，定期对设备进行检查，记录设备异常、损坏及磨损情况，确定修理部位、更换零件、修理类别和时间，以便安排修理计划。 ③ 专项点检。 一般指有专职维修人员 (含工程技术人员 )针对某些特定的项目，如设备的精度或有些功能性参数进行 的定期或不定期的检查测定。 . 排水系统的方案设计 本次设计的排水系统， 基于 PLC控制技术、网络通信技术、 上位机 组态监控技术等的 综合应用 ， 适应井下自动排水系统的需要，对矿井自动化生产的控制与管理起到了关键的促进作用。 . 自动排水系统 功能设定 为满足煤矿排水系统的生产需要、同时考虑系统的可行性，系统的运行应该具备以下的功能。 (1)自动轮换工作 桂林电子科技大学毕业设计 (论文 )报告用纸 第 10 页 共 41 页 为了防止工作水泵及管路磨损过于严重 ，或者 备用泵及其电气设备或备用管路长期不用而导致电机和电气设备受潮或其他故障不能及时发现，当工作泵或管路出现紧急故障需投入备用泵或管路时， 而不能及时投入以至影响矿井安全， 所以系统 设计控制的水泵应具备自动轮换工作。 通过程序设置寄存器 自动记录并累计水泵启停次数 ， 管路使用次数 等。 然后 根据这些运行参数， 按照程序的运行情况， 系统按一定顺序自动启停水泵和相应 的排水管 .确保每套设备的使用时间大致相同 .使各水泵及其管路的使用率分布均匀。 当 在抽水的过程中， 某台泵或所属阀门故障、 某趟管路漏水时，系统根据 传感器检测到的真空度、水压、水流量等 的反馈值 ， 自动 将故障泵或管 路 退出轮换工作， 同时自动切换到其余的泵继续工作。 随着水位的情况的变化， 其余各泵和管路继续按一定顺序 自动轮换工作，以达到有故障早发现、早处理，以免影响矿井安全生产的目的。 (2)设备最低消耗节能 本次设计的系统，通过水位检测及时掌握水位的变化情况。 通过上位机的通信控制，根据每个中央泵房的情况，能动态的设置 一台泵的 启动水位， 两台泵的启动水位、三台泵的启动水位、系统 停机水位 、系统紧急报警水位 等。 当水位达到设定 启动一台泵设定 值时，系统根据轮班工作制，顺序 启动一台抽水泵 进行抽水，如果水位下降到停机水位，泵自动停机； 但是 如果水位 继续 上升达到启动两台泵的设定值， 系统 则自动启动第二台泵进行抽水。 这时，如果水位还在继续 上升，达到了启动三台泵的启动水位，系统 将 自动启动第三台泵，当 所有 的泵已经 完全启动，而水位还继续上涨，一旦达到紧急水位的报警设定值，则系统自动发出紧急报警。 方便工作人员及时了解情况，安全撤离等。 系统通过不同水位的设定，选择启动泵数量的多少，起到了很好的节能 效果，大大的降 低 了系统的 消耗。 (3)完善的监控能力 系统通过通信模块，实现与上位机的通信。 通过 PLC 与组态监控系统结合，在友好的人机界面中动态的显示出各泵的工作情况，同时显示系统检测的各种参数，大大方便工作人员及时的了解排水系统的 运行 情况。 一旦工作中某 个泵、或者是排水管出现故障，监控系统能及时的显示出相应的故障提示、同时系统 能自动 记录事故发生的日期和时间，方便工作人员及时的了解故障发生的情况，大大的降低了系统维护和。