单螺杆空气压缩机的结构说明书-学位论文.doc

单螺杆空气压缩机的结构毕业设计论文说明书摘要本设计主要阐述了单螺杆空气压缩机的工作原理与工作过程。并详细阐述了其控制系统的设计方法及控制原理，采用了目前世界上较为先进的可编程控制器三菱FX2N-64MS，实现空压机无人留守的自动化控制。该PLC具有体积小、一体封装、工控能力强、可扩展等一系列优点完全可以满足生产的需要。设计中为了满足可靠性的要求，特别设立了声光自动报警系统，及BCD码故障指示装置实现了双重保护，工作更加的安全可靠。在其相序、缺相保护电路中引进了功能强大的相检芯片TC783A，该芯片工作可靠，可承受915V的电压，耐压范围广，是目前较为理想的相序、缺相检测电路用芯片。关键词： 单螺杆空压机 PLC 自动化控制 TC783A AbstractThe paper describes mainly on the design of single screw air compressor working principle and working process, and detailed design of the control system and control theory, Use of the worlds more advanced programmable logic controller-MitsubishiFX2N-64MS, No one left to achieve the automation of compressor control. The PLC has a small, integrated package, industrial capacity, scalability and other advantages of full production to meet the needs of. Design in order to satisfy the requirements of reliability, in particular the establishment of a sound and light automatic alarm systems, and installation instructions BCD code failure to achieve a double protection, the more safe and reliable. In its phase sequence, and none of the protection circuit to introduce a powerful chip with Frederick TC783A, The chip is reliable and can withstand the voltage 9-15V, voltage range is the ideal sequence, missing phase detection circuit chip.Keywords: single screw air compressor PLC Automation TC783AII目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 单螺杆空气压缩机的用途与市场11.2单螺杆空气压缩机优缺点11.3 单螺杆空气压缩机的结构设计31.4 PLC的发展史及发展方向51.5 PLC的结构及基本配置91.6 可编程控制器的特点111.7可编程控制器的工作原理12第2章硬件设计142.1系统工作原理142.1.1系统流程及零件功能简介142.2 单螺杆空气压缩机的PLC控制系统的设计172.2.1 控制系统PLC设计原则172.2.2 PLC的选型设计182.3 FX2N-64MS的意思及其编程元件192.4 BCD的工作原理242.5 TC783A为三相相序和缺相检测电路28第3章 软件设计313.1软件流程图的软件设计313.2 软件流程图313.3 FX2N系列PLC编程语言及系统控制原理323.4 FX2N系列的基本逻辑指令373.5功能图编程语言403.6设计梯形图41结 论46参 考 文 献48致 谢49第1章 绪论1.1 单螺杆空气压缩机的用途与市场 单螺杆空气压缩机主要用于石油、化工、能源、交通、机械、冶金、矿山、建筑、医药、食品等领域。如气动工具、气动夹具、自动控制、精密测量、喷砂、喷漆、散状物料（水泥、煤粉、药粉等）的气力输送等。其中无油单螺杆压缩机因能提供洁净的能源而且节能，市场需求越来越大。 工艺用单螺杆压缩机用来压缩除空气以外的各种气体，主要用于化工生产的工艺流程中。也用作煤气、天然气的输送等。单螺杆压缩机是冷冻（空调）机的最佳机种，在军事上如潜水艇和导弹发射等也有重要用途。 在西方发达国家，螺杆式压缩机基本上取代了活塞式，市场占有率近80%，瑞典阿特拉司公司每年约生产双螺杆压缩机1.8万台，美国I-R公司每年约产0.9万台。国内1986年螺杆式压缩机仅为2%，近年来约占30%，因此市场潜力大。如前所述：外商、台商利用技术等方面的优势抢占中国市场，销售情况良好。而国内厂家则销售欠佳。由于销售情况是商业秘密，难于收集，但从生产能力可见一斑；新成立的柳州富达机械有限公司，（中意合资）年生产能力为：双螺杆压缩机0.5万台，产值逾2亿元。全国双螺杆空气压缩机的年生产能力估计在2万台以上。2002年上海复盛公司生产螺杆压缩机产值达1.5亿元，英格索兰空压机厂产值达5亿元，随着国家经济的迅速发展，单螺杆压缩机的需求量将会日趋增大。（将02年以后的情况补进去）1.2单螺杆空气压缩机的优缺点1、单螺杆空压机的优点有：结构好单螺杆空压机的两星轮在螺杆两侧的对称位置，使单螺杆空压机不仅惯性力平衡，而且作用在螺杆上的轴向力和径向力也互相抵消，这是单螺杆压缩机设计先进最显著的特征。效率高单螺杆压缩机在理论上不存在间隙容积，螺杆转速在3000r/min左右时，动力润滑性能优异，这就决定了单螺杆压缩机很高的工作效率。噪音低单螺杆压缩机的齿合副由于星轮采用高分子材料，螺杆直联而无中间传动齿轮，同时箱板粘贴有吸音材料，因而运行噪音极小。振动小单螺杆压缩机有优越的动力平衡系统，有效的遏制振动源，使机器运行极为平稳，对基础无特殊要求。费用小单螺杆空压机的易损件极少，加之监控系统信息化，智能化水平高，全天无值守运行。由于力平衡性能好，主轴可工作5万小时甚至更长寿命，无故障运行时间长，运行费用比其他各类压缩机的运行费用都少。2、单螺杆空压机的缺点有：运动部件较多单螺杆空压机有三个螺旋轴，而且螺杆和行星齿轮的刚性相差较大，运动中易变形不均匀，因而相互啮合精度难以保证，所以溶剂效率较低。耐磨性较差目前市场上销售的单螺杆压缩机中行星齿轮均采用非金属材料，耐磨性较差，在告诉工作过程中由于磨损较大，造成内泄漏增大，因而工作一段时间后流量有较大衰减，一般3000至4000小时的运转后流量平均衰减5%-10%。所以单螺杆空压机在工业应用中的经济型极差。加上变形的不均匀引起的啮合精度难以保证还会造成整机设备的机械稳定性降低，因而故障率高，进一步限制了它的使用范围。行星齿轮的材料不改善行星齿轮作为单螺杆压缩机的核心部件之一，其主要作用是起密封作用。选用钢制的行星齿轮，由于钢材膨胀系数大，膨胀量大，所以必须在行星齿轮与螺杆间留有较大的间隙，但又泄露多，效率低，且容易咬死造成重大故障。1.3 单螺杆空气压缩机的结构设计图1-1名字单螺杆空气压缩机核心结构由专用机床精加工而成，内有1根有6条螺旋凹槽的螺杆，两侧配有1对平面结构星轮构成的工作面，螺杆旋转带动星轮在封闭的机壳内做周而复始的吸气、压缩、排气回转运动，螺杆每转动一周产生12个压缩循环。单螺杆压缩机的螺杆同时与2个星轮啮合，使螺杆受力完全平衡，又使排量增加1倍，且压缩机的体积小。单螺杆空气压缩机的工作过程分为吸气、压缩、排气三步。图1-2名字1、吸气如图图1-2(a)所示，气体通过吸气进入转子齿槽随着转子的转动，星轮依次进入与转子齿槽啮合的状态，气体随即便被吸入与转子齿槽、机壳及星轮面形成的密闭空间，即压缩腔。2、压缩如图图1-2(b)所示，随着转子的旋转，这种压缩腔的体积不断减小，即其中气体随之被压缩，直到该压缩腔的前沿转至排气口。3、排气如图图1-2(c)所示，压缩腔前沿转至排气口后便开始排气，直到压缩腔完全通过排气口，完成一个工作循环。这个系统属于高气压设备。因此系统内的气压平衡控制，压缩空气控制以及供油系统的控制成为系统控制设计的重点。除此之外，压缩机主电机，风机的过载保护，电源相序的正确（压缩机绝对不能反转）性等对空压机组的正常工作也至关重要。因此，在空压机组中设置以下的检测装置及工作状态指示装置，以确保其安全、稳定、可靠地工作。压力方面在空气滤清器排气口装有真空压力开关，以防其堵塞；在油气细分离器，油过滤器中装有压差开关，以防其堵塞；为保证控制系统气压平衡，装有可调压力上下限开关；加载电磁阀控制加载和卸载。温度方面在压缩机排气口装有排气超温开关；风机冷却压缩空气。供油方面供油电磁阀两端装有压差发讯器，确保主机启动运行时不断供油，故障时紧急停车。其他方面风机过载保护；主机过载保护；相序缺相保护。工作状态指示装置正常状态指示；声光故障报警，同时显示故障代码。1.4 PLC的发展史及发展方向发展史：PLC（可编程控制器）是20世纪60年代发展起来的一种新型自动化控制装置，最早是用于替代传统的继电器控制装置，功能上只有逻辑计算、计时、计数以及顺序控制等，而且只能进行开关量控制。其英文原名为“Programmable Logic Controller”，简称为PLC，中文称“可编程逻辑控制器”。后来，随着计数的进步，其控制功能已经远远超出逻辑控制的范畴，其名称也就改为“Programmable Controller”，称PC。但PC又容易与个人计算机（Personal Computer）的简称PC产生混淆，所以近年来人们又倾向于使用PLC这一简称，中文仍然称“可编程控制器”。上世纪60年代，由于美国汽车工业需要进行大规模的技术改造和设备的更新，由传统的继电器控制装置来进行控制，不仅体积庞大、故障率高、柔性差、不灵活、耗能，而且调试困难，可靠性也差。1968年美国通用汽车公司提出使用新一代控制器的设想，从用户的角度考虑，该公司对新一代控制器提出了10点要求，为各大公司提供了明确的开发目标。次年，就由美国DEC（数字设备公司）首先研制成功了第一台可编程逻辑控制器PDP-14。差不多同时，美国MODICON公司也研制出084控制器。它们的问世，引起了全世界的瞩目，美国的其他公司和西欧、日本等工业发达国家，也相继研究开发出类似的产品。由于PLC吸取微电子技术和计算机技术的最新成果，因此发展十分迅速，从单机自动化到整条生产线的自动化，乃至整个工厂的生产自动化，从柔性制造系统、工业机器人到大兴分散型控制系统，PLC均承担着重要角色。PLC技术代表了当今电气程序控制的最先进水平。通过PLC与各种单元自动化装置（如智能仪表、数字化传单装置、智能的液压和气动阀组等）以及现场总线、计算机网络系统，构成了车间和工厂自动化的完整体系。可编程控制器应用非常广泛，通过近年来对国内进行的调查，可知其在各个领域应用分布大致如下：钢铁和有色冶金35%汽车和机械制造20%轻工、视频包装、造纸16%化工、石油、工艺过程13%交通运输、矿山7%能源、电站、泵站、水处理7%科研试验、教学2% 表几名称在PLC发明之前，在工业控制的顺序控制领域内，常常采用诸如继电器、鼓式开关、纸带阅读器等机械、电气式器件作为控制元件，尤其是控制继电器，在离散制造过程控制领域内，成为“开关控制系统”中最广泛使用的器件。但是，随着工业现代化的发展，生产规模越来越大，劳动生产率及产品质量的要求在不断提高，对于控制系统的可靠性也提出了更高的要求，原有“继电器控制系统”已不适应需要，究其原因是：动作缓慢；寿命短、可靠性差；体积大、耗电多；设计制造周期长、程序修改费时；不能实现与计算机对话。 到上世纪60年代后期，虽然小型计算机已日趋完善，应用领域也在不断扩大，但小型计算机用于开关控制系统，又显然存在着“大马拉小车”的情况，这是由于小型计算机的特点决定的：编程复杂，要求有较高水平的编程人员和操作人员；需要配套非标准的外部接口，对环境和现场条件的要求过高；功能过剩，及其资源不能充分利用；造价高昂。由于生产的需要与可能性，促使人们寻求新的出路，PLC应运而生。它首先应用于美国的汽车工业，这是的PLC用固态（集成）电路来代替继电器逻辑电路，用存储器电路中的存储数位（程序）来代替继电器系统的布线，以程序来规定逻辑关系；用固态I/O电路来检测按钮和一些特点：环境适应性较强，可以使用于车间现场；有较高的可靠性和诊断能力，维修容易；基本能适应不同的制造过程所需，柔性度有了较大提高，只要改变系统中的程序即可改变控制“逻辑”，而无需改造或更换控制硬件等。自1976年以来，微处理器开始引入PLC领域，大大加强了PLC的作用，使PLC由简单地代替继电器电路，而发展为先进的控制装置。当今PLC具有先进的人-机对话手段（如键盘、CRT和语音对话），近年来由于现场总线理念的出现和相关标准的建立，以及产品的迅速发展，PLC成为现场总线的一个重要组成部分，进一步扩大了PLC的应用领域。由于PLC同时提高了功能和柔性度，使其应用迅速增长，并普及到许多其它离散零件制造工业领域。随后又扩展到与批量生产和连续生产过程有关的工业领域。随着CIMS(计算机集成制造系统)的发展，PLC当前还被人们用于工厂通信网络之中，与其他智能控制器和计算机系统一起成为计算机综合控制系统中的重要组成部分，特别是单元级和工作站级。从1969年第一台PLC问世至今，可编程控制器大约经历了三个阶段：第一阶段：开发的PLC容量较小，I/O点数小于120点。用户存储区容量在2KB左右，扫描速度为2050ms/KB，指令较为简单，只有逻辑运算、计时、计数等，编程语言采用简单的语句表语言。使用上，主要用作开关量控制。第二阶段：PLC的容量有所扩展，I/O点数从512点至1024点，用户程序存储区扩展到8KB以上，速度也有提高，扫描速度达到56ms/KB，指令功能除了基本的逻辑运算、计时、计数外，还增加了算术运算指令，以及模拟量处理指令等，输入/输出类型也由纯开关量I/O，扩展为带模拟量的I/O。编程语言除了使用语句表外，还可以使用梯形图编程语言。第三阶段：进入80年代以来，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的迅猛发展，以16位和32位微处理器构成的PLC得到惊人的发展，其功能远远超出了上述两阶段的产品。使PLC在概念，设计，性价比以及应用方面都有了新的突破。这一阶段的产品向大型和小型两个方面发展。大型产品的I/O点数，超过4000点，有些产品达到8000个I/O点用户存储区容量超过32KB，配置有各种智能模块(例如温度控制模块、轴定位模块、过程控制模块等)和通信模块，扫描速率也大大提高，达到0.47ms/KB，指令功能除了基本的逻辑运算、计时、计数、顺序控制外，还有算术浮点运算指令、PID调节功能指令、图形组态功能指令、网络和通信指令等。编程语言普遍采用梯形语言，同时也使用语句表和顺序功能图语言（典型的有GRAFCET语言）。为了提高系统的可靠性，设计上考虑了容错技术和冗余技术等。这一阶段的小型产品向超小型化和加强型功能发展有16点I/O,24dian I/O的整体型小型PLC在小型PLC上配置模拟量I/O、通信口、高速计数，指令上也设置有算术运算、比较指令以及PID调节指令。小型PLC使用的手握式编程器使用大面积液晶显示器，也可以用梯形图和GRAFCET语言进行编程。这一阶段PLC的软件设计也有很大改进普遍实现了软件模块化设计，在PLC产品上提供大量的通用和专用软件功能模块，用户通过简单的功能调用就可实现复杂的控制任务，给使用带来极大的方便，使用的编程器越来越完善，专用编程器实际上已经是一台个人计算机，可以实现离线编程或在线编程及监控，程序打印以及程序固化，实现图形组态，可以联网（即挂在PLC网络上），有些编程器还可以使用高级语言。除了专用编程器外，很多PLC可以使用通用的笔记本电脑实现编程，开发一些专用软件，充分利用个人计算机的能力，完成各种高级的编程功能，省却了专用编程器，既便于推广又节省投资。未来发展方向：随着计数的进步PLC的功能越来越强，应用范畴越来越广，与其他工业控制机，如分散型控制系统（DCS）的界限已经不十分明显，很多以往必须由分散型控制系统来完成的控制，现在用PLC都能实现，因此在应用上“交错”已经成为普遍的现象随着PLC应用领域的不断扩大，PLC本身也在不断发展，表现为功能越来越强性能越来越可靠，速度越来越快，及程度越来越高，使用越来越方便。(1)向小型方向发展。20世纪80年代末、90年代初推出的小型机，在元件上大都选择表面封装元件，进一步提高了产品的可靠性，且体积趋于超小型化。例如，以三菱公司的FX0、FX2系列PLC为例，FX0行的I/O点数为14点，体积最小的是100mm80mm47mm，却具有高技术、终端PWM等功能，其功能远远超出早期的小型PLC产品。FX2系列PLC除了有开关量I/O外，还具有模拟量输入、输出以及多种智能模块，并具有联网通信功能，扩大了小型PLC的应用范围。最新推出的小型PLC配置更加灵活，柔性更大。(2)向高速度、大容量和智能化方向发展。由于采用了微处理器或大规模集成芯片，PLC的速度大大提高。如三菱公司的A3a系列高档PLC就采用了MSP芯片，指令速度可达0.15us/步。PLC的内存容量不断扩大，目前有的已达几MB，有些PLC已采用硬盘作为外部存储器。智能模块与PLC的CPU并行工作，提高了PLC的速度和效率。各种智能模块的不断推出，如技术模块、PID回路控制、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。这些智能模块使过程控制功能大为加强，一些PLC的过程控制还具有自适应、参数自整功能，控制精度明显提高。智能化是PLC发展的主要趋势之一。(3)PLC编程工具与编程语言的多样化、高级化、标准化。PLC的编程语言目前朝着三个方向发展： 是多种编程语言，多种语言之间并存、互补； 是高级语言如BASIC,C,FORTRAN等； 使编程语言标准化，从而使不同PLC的用户程序可以互相兼容。(4)向网络化方向发展。加强PLC的联网能力成为PLC的生产厂家都使自己的产品与制造自动化通信协议标准（MAP）兼容，从而不同的PLC之间可以互相通信。PLC与计算机之间的联网能进一步实现计算机辅助制造（CAM）和计算机辅助设计（CAD）。(5)FAZ技术和故障诊断。为了满足某些系统那个极高可靠性和安全性的要求，一些PLC增加了其功能，如双机热备用、自动切换I/O、双机表决、I/O三重表决。由于PLC本身具有很高的可靠性，因此80%以上的故障出现在外部设备上。为了及时诊断故障，有的公司研制了智能、可编程I/O系统或故障诊断程序，供用户了解I/O组态的状态和检测系统的故障。近年来研制推出可公共回路远距离诊断而后网络诊断技术。1.5 PLC的结构及基本配置一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块内存、电源模块、底板或机架。无论哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。PLC的基本结构框图如下：一、CPU的构成PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存储用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部的电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存储器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由振荡信号控制。CPU的运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。CPU的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU虽然划分为以上几个部分，但PLC中的CPU芯片实际上就是微处理器，由于电路的高度集成，对CPU内部的详细分析已无必要，我们只要弄清它在PLC中的功能与性能，能正确的使用它就够了。CPU模块的外部变化就是它的工作状态的种种显示、各种接口及设定或控制开关。一般讲，CPU模块总要有相应的状态指示灯，如电源显示、运行显示、故障显示等。箱体式PLC的主箱体也有这些显示。它的总线接口，用于接I/O模板或底板；有内存接口，用于安装内存；有外接口，用于接外部设备。有的还有通讯接口，用于进行通讯。CPU模块上还有许多设定开关，用以对PLC作设定，如设定其实工作方式、内存区等。二、I/O模块：PLC对外的功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或槽数限制。I/O模块继承了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反应输出锁存器状态。三、电源模块：有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为220VAC或110VAC；直流电源，加的为直流电压，常用的为24V。四、底板或机架：大多数模块式PLC使用底板或机架，其主要作用是：电气上，实现各模块间的联系使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。五、PLC的外部设备外部设备是PLC系统不可分割的一部分，它有四大类：1.编程设备：有简易编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统工作状况。编程器是PLC开发应用、检测运行、检查维护不可缺少的部件，但它不直接参与现场控制运行。2.监控设备：有数据监视器和图形监视器。直接监视数据或通过画面监视数据。3.存储设备：有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于永久性地存储用户数据，使用户程序不丢失，如EPROM、EEPROM写入器等。4.输入输出设备：用于接受信号或输出信号，一般有条码读入器，输入模拟量的电位器，打印机等。六、PLC的通信联网PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC之间、PLC与上位计算机以及其它智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品都有通信联网功能，它和计算机一样具有RS-232接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。当然，PLC之间的通讯网络是各厂家专用的，PLC与计算机之间的通讯，一些生产厂家采用工业标准总线，并向标准通讯协议靠拢，这将使不同机型的PLC之间，PLC与计算机之间可以方便地进行通讯与联网。了解了PLC的基本结构，我们在购买可编程控器时就有了一个基本配置的概念，做到既经济又合理，尽可能发挥PLC所提供的最佳功能。1.6 可编程控制器的特点硬件可靠性高PLC专为在工业环境的恶劣条件下应用而设计，一个设计良好的PLC能置于有很强的电噪声、电磁干扰、机械振动、极端温度和湿度很大的环境中。在硬件设计方面，首先是选用优质器件，再就是采用合理的系统结构，加固、简化安装，使它易于抗振动冲击，对印刷电路板的设计、加工及焊接都采用了极为严格的工业措施，而且在电路、结构及工艺上采用了一些独特的方式。例如，在输入/输出（I/O）电路中都采用了光电隔离措施，各个I/O端口除采用常规模拟器滤波外，还加上数字滤波；内部采用了电磁屏蔽措施，防止辐射干扰；采用了绞线机的电源电路，以防止由电源回路传入的干扰信号；采用了较合理的电路程序，一旦某模块出现故障，进行在线插拔、调试时不会影响各机的正常工作。由于PLC本身 具有很高的可靠性，所以发生故障的部位大多集中在输入输出的部件如传感器件、限位开关、观点开关、电磁阀、电机等外围设备上。为了及时诊断故障，有的公司研制了智能可编程控制I/O系统，供用户了解I/O状态和检测系统的故障，也有的公司研制了故障检测程序。近年来还发展了公共回路远距离诊断和网络诊断技术。编程简单，使用方便PLC采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程，容易掌握。例如，目前大多数PLC均采用梯形图语言编程，既继承了传统控制线路的清晰直观感，又估计大多数电气技术人员的读图习惯及应用微机的水平，很容易被电气技术人员所接受，易于编程，程序改变时也容易修改，很灵活方便。接线简单，通用性好在电信号匹配的情况下，PLC的界限只需要将输入信号的设备（按钮、开关等）与PLC端子连接，将接收输出信号执行控制的执行元件（接触器、电磁阀等）与PLC输出端子链接。接线简单、工作量少，省去了传统界限和拆线的麻烦。PLC的编程逻辑提供了能随要求而改变的逻辑关系，这种生产线的自动化过程就能随意改变。这种性能使PLC具有很高的经济效益。用于连接现场设备的硬件接口实际上已经设计成为PLC的组成部分，模块化的自诊断接口电路能指出故障，并易于排除故障与替换故障部件，这样的软硬件设计就使现场电气人员与技术人员易于使用。可连接控制网络系统PLC可连成为功能很强的网络系统。一般PLC网络可分为两类：一类是低俗网络，采用主从方式通信，传输速率从几千波特到上万波特，传输距离为5002500m；另一类为高速网络，采用令牌传送方式通信，速率为1M10Mbps，传输距离为5001000m，网点上结点可达1024个。这两类网络可以级联，网上可兼容不同类型的可编程控制器和计算机，从而组成控制范围很大的局部网络。易于安装，便于维护PLC安装简单，其相对小的体积使之能安装在通常继电器控制箱所需空间一半的地方。在从继电器控制系统改造到PLC系统的情况下，PLC小的模块使之能安装在继电器箱附近并将连线接向已有连线端，并且改换很方便，只要将PLC的输入/输出端子连向已有的接线端即可。PLC以易维护作为设计目标。由于几乎所有器件都是模块化的，维护时只需要更换模块级插入式部件，故障检测电路将诊断指示器嵌在每一部件中，能显示出是否正常工作，借助于编程设备可见输入/输出是ON/还是OFF，还可写编程指令来报告故障。从以上各点可见，在工业应用中使用PLC的好处是很多的。通过使用PLC用户可获得高性能、高可靠性带来的高质量和低成本。1.7可编程控制器的工作原理(1)与计算机工作方式的区别虽然PLC本质上是一台微型计算机，其工作原理与普通计算机类似，均有微型计算机的许多特点，坍塌的工作方式与微型计算机有较大不同，具有一定的特殊性。计算机一般采用等待输入，响应处理的工作方式，如果没有输入就一直等待输入，如果键盘按下的动作或鼠标等I/O中断的触发则计算机的操作系统进行处理，转入相应的程序，一旦该程序执行结束，又进入等待状态。而PLC则采用对I/O操作，数据处理等的循环扫描的工作方式。而PLC中，用户程序使按先后顺序结束后，又返回到第一条指令。如此周而复始地不断循环刷新，故障诊断等操作。PLC运行时，用户程序中有许多操作需要执行，但CPU是不能同时执行多个操作的（对于每一个操作周期而言），只能按分时操作原理每一时刻执行一个操作。由于CPU运算处理速度很高，使得外部处理的结果从宏观来看似乎是同时完成的，这种分时操作的过程称作CPU对出现的扫描。扫描时一种形象化的术语，用作描述CPU是如何完成分配给它的各种任务的方式。(2)梯形图程序的扫描原理当PLC处理运行状态时，它首先执行系统程序，进行自检等工作。然后开始执行用户程序。梯形图程序的运行总是从第一个梯形级开始，按照梯形递增的方向逐个扫描，也就是顺序逐条执行用户程序，直到程序结束。每扫描完一次程序就构成一个扫描周期，然后，在从头开始扫描，并周而复始的重复。若程序中有中断或跳转控制指令，则扫描在所在处中断或跳转执行完其他操作后再返回中断或跳转处继续扫描。顺序扫描的工作方式简单，直观，它简化了程序的设计，并为PLC的可靠运行提供了非常有用的保证。一方面，所扫描的指令被执行后，其结果马上就可以通过CPU设置的定时器来监视每次扫描是否超过规定的时间，从而避免了由于CPU内部故障使用程序执行进入死循环而造成故障的影响。(3)输入和输出操作数据输入和输出操作即为状态刷新。所谓输入刷新就是对PLC的输入进入一次读取，将输入端各变量的状态重新读入PLC中存入寄存器，输出刷新就是将刷新的运算结果送到PLC的输入端。在PLC的存储器中，有一个专门存放数据的区域。其中对应于输入端的数据区，被称为输入映像存储器。当CPU采样时，输入由缓冲区进入映像区，就是数据输入的状态刷新。当CPU输出时，就将映像区的内容输出到寄存器，这就是数据输出的状态刷新。由映像存储器中的内容构成了当前状态表。通常把输出寄存器称为“软寄存器：所谓“软继电器”实际上就是存储器中一位触发器。其0，1对应继电器的断和通，因此在传统的继电器控制系统中，输出是物理器件加导线连接而成的电路来实现的。而在PLC中，却是用微处理器和存储器来代替继电器控制线路，是通过用户程序来控制这种“继电器”的断和通，所以这种继电器称为“软继电器”。输入操作实际上是采用输入信号刷新输入状态表的内容，输出操作则是送出处理结果按输出状态表的内容刷新输出电路，PLC在每次扫描中将会保存输入和输出状态的寄存器的内容，进行一次更新。由输入和输出操作中可以看出，在刷新期间，如输入变量状态发生变化则在本次扫描期间，PLC的输出端也会相应地发生变化，也就是说输出端对输入产生响应，但如果在本次刷新之后，输入变量才发生变化，则本次扫描期间PLC输出保持不变，而要到下次刷新之后，输入变量才发生变化，则在本次扫描期间PLC输出保持不变，而要到下次扫描期间输出才对输入产生响应。即只有在采样（刷新）时刻，输入状态映像存储器中的内容才与输入信号（不考虑电路因惯性和滞后影响）一致。其他时间范围内输入信号的变化是不会影响输入映像存储器的内容的。在程序执行结束（或下次扫描用户程序前）PLC才将输出映像存储器的内容通过锁定器输入端上，刷新后的输入状态要保持到下次刷新为止。第2章硬件设计2.1系统工作原理单螺杆式压缩机是一种按容积变化而工作的轴回转式压缩机。其工作原理和一般已知的活塞式压缩机类似，即待压缩的气体被吸入到一个工作室，工作室随即关闭缩小，被压缩气体在其体内经受一种多变压缩过程。当工作室内的气体达到预期的最终压力时，工作室立即与压出管接通，工作室再继续缩小时，受压缩的气体被排出至排气管道内。活塞式压缩机的工作室有一个活塞在其中做往复运动的汽缸组成，对于螺杆式压缩机其内部则有一对斜齿的转子副在与它精密配合的壳体内转动。此时，转子副齿面的相互接触所组成的接触线沿轴向方向运动。如果利用壳体在两端及外周的表面把槽空间封闭，当转子转动时，在齿槽间输送的气体体积变小，理论上可以把气体压缩至任意高的压力。 空气压缩机系统由空气滤清器、卸荷阀、单螺杆压缩机、单向排气阀、油气分离器缸、油气过滤器、单向阀、供油电磁阀、加载电磁阀、压力控制阀、节流阀等组成。外界空气由空气过滤器除尘后，经卸荷阀进入压缩机主机进行压缩，在压缩腔内与润滑油混合，压缩后的混合油气经单向排气阀进入油气分离缸，在油气分离缸内分离大部分润滑油，在经过油气细分离器过滤掉残余所谓润滑油，接着经过最小压力阀，空气冷却器，空气干燥器，截止阀后，以较低的温度和较干燥的压缩空气送入使用系统，供用户使用。而润滑油主要起润滑轴承与转子接触面，密封啮合副间隙的作用，后者作用最为重要。油气缸内的润滑油在空气压力下被压入油冷却器，在油冷却器内被冷却后，再送入油过滤器滤去污垢和杂质。过滤后的润滑油在这里与油气细分离器经单向阀送来的润滑油汇合，其后共同经过供油电磁阀，分为两路。一路由主机下端喷入压缩室冷却压缩空气；另一路流到主机两端用来润滑轴承，然后聚集在压缩室底部随压缩空气排出。这些油气混合体经过单项排气阀后分别在油气分离缸和油气细分离器被分离出来，在开始下一次循环。2.1.1系统流程及零件功能简介（加上我让你们画的那张图）一 、空气系统流程1、空气由空气滤清器滤去尘埃之后，经由进气阀进入压缩机机体内进行压缩，并与润滑油混合。与混合的压缩空气排入油气桶，经油气桶和油细分离器去除油后，纯净的空气经压力维持阀、后部冷却器，送入系统使用。二、气路中各组件功能说明(1)空气滤清器空气滤清器滤芯为一干式纸质过滤滤芯，其主要功能是过滤空气中的尘埃。当控制面板上空气滤清器阻塞指示灯亮时，表示空气滤清器滤芯必须清洁或更换，但压缩机仍继续运转。空气滤清器外壳为铁质或塑料，内装旋风除尘装置，可去除绝大部分灰尘，大大延长空滤芯的寿命。(2)进气阀进气阀是整个空压机空气流程机控制系统中核心元件之一。进气阀的打开或关闭的动作对应着空压机的两种运行状态：（进气阀的打开或关闭是针对阀内的进气口而言，进气阀打开即进气口打开） 重车：进气阀全开，空压机满负荷运转，实现全气量输出。 空车：进气阀全关，空压机无负荷运转，无压缩空气输出。 空调：进气阀部分打开，空压机部分负荷运转，压缩空气输出量在0100%之间。一般单螺杆空气压缩机采用活塞式进气阀，结构如图2-1所示，主要由上盖、底座、活塞等部分组成。当空压机运转时，只要管路压力输入，微孔就会泄放掉活塞底部的气压，活塞就会在转子旋转产生的真空吸力下往下运动，进气口打开，空气被吸入，空载压机重运转。当管口有压力时，且此压力足以克服真空吸力，则活塞受气压推动向上运动直至与上盖接触关闭进气口。空压机空载运转。管口的压力供给与否由泄放电磁阀控制。 图2-1名称(3)油气罐油气罐的作用有两个：储存润滑油及油气第一次分离。压缩机体排出的油气混合气首先排至油气桶，经油气罐第一次分离，绝大部分