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摘 要 本文对HB60D型砼输送泵电气故障产生的原因进行了分析,指出了原设 计存在的不足之处,阐述了用PLC进行技改的可行性及具体的实施过程,为业内同 行进行相关的技术改造提供参考。

前言

当今建筑市场竞争日趋激烈,随着国家和地方基建项目的 增多,水泥混凝土需求量也越来越大,水泥混凝土的泵送施工已 经成为一个重要工序。输送泵正越来越广泛地应用在建筑、交 通、能源等基础建设中,它对保证工程质量、提高施工速度起着 十分重要的作用。

如何在恶劣的环境中实现远距离、高层泵送作业,除了对砼 配合比、骨料级配、搅拌质量、运输方式、输送管路的布置等严格 要求外,砼泵能否可靠地工作是一个首要的问题。

HB60D型混凝土输送泵系国产设备,电气及液压元件均采 用国产部件,电气控制系统为传统的继电控制方式,这种控制方 式与输送泵的工作环境要求是不相适应的,主要体现在以下几个方面:

(1)泵送时压力很高(最大压力可达32MPa),由于液压系统 采用的是开式回路,强烈的脉动冲击是不可避免的,继电控制系 统的抗振性能较差,在强烈的振动下很容易导致线路接头的松动 和电气元件触点的烧损。

(2)输送泵的主要控制是在泵送过程中主油缸换向与闸板换 向的逻辑配合上,同时在泵送压力急剧升高时能够自动反泵、搅 拌卡住时能够自动反转并延时,在泵送过程中能够手动反泵等功 能。为完成这些功能,系统采用了多个中间继电器、时间继电 器,导致了大量的逻辑触点。

(3)维修困难,线路繁琐,一旦发生故障,在短时间内要求立 即解决,即使一个专业人员也很难判断正确,有时会耗费大半天时间。

基于以上原因,为提高泵的完好率,应简化控制线路,且维 修检查方便,决定用PLC控制方式对原有系统进行改造。


1 泵的基本工作原理


该泵型号为HB60D,有两台电动机,主电机功率为55kW,辅 电机功率为22kW。由主、辅两台电动机各通过一个联轴器带动 一台油泵,其中主油泵有两个,为泵送油缸提供动力与两种排 量;辅油泵也有两个,分别为闸板油缸和搅拌马达提供动力。 主、辅电机的启动均为Y-△启动,主油缸和闸板油缸由两个三 位四通电液换向阀控制,搅拌马达由一个电磁阀控制,泵送和搅 拌压力电气部分由两个压力继电器控制,系统压力超过设定值时会自动反泵和自动反转并延时一定时间。泵送与闸板的逻辑配合 及换向由装在油缸顶部的两只干簧管提供信号,信号必须准确无 误,触点不能出现误动作。液压系统采用一个蓄能器,起到液压 系统缓冲脉动冲击和主油缸封闭油腔的补油作用。


2 具体实施过程


2.1 确定PC规格及I/O对应

确定输入为22点,输出为13点,选用SYSMAC公司Omron系列C40P。将22个输入点分配 在输入通道00通道和01通道中,输出点分配在输出通道05通道 和06通道中,中间继电器共有9个,分配在PLC内部通道10通 道中,作为辅助继电器使用。

2.2 输入输出端子接线

所有输入点,包括各种按钮、压力继电器、干簧管等相应 的常开常闭点均接到PLC的输入端子板上,接线时要依次找正 各编号;同时在编程时注意输入触点开合的关系。同样,将各电 磁阀线圈、接触器线圈接到相对应的输出终端继电器常开触点上,将部分指示灯接在外电路中,以节省输入输出点数。PLC 输入电源采用220V交流电,输入输出采用24V直流,由于PLC 的输入输出均采取光电隔离,因此增强了抗干扰能力。

2.3 输入I/O表(见表1)

2.4 主电机启动与泵送换向控制过程

(1)、主电机启动

按下启动按钮1AQ,对应的0000输入继电器闭合,中间继电 器1000闭合并自锁,时间继电器TIM00得电。同时,0501得电, 主电机进入Y启动,延时5秒后TIM00动作,对应的通电延时常 闭点断开,0501失电。通电延时常开点闭合,0501常闭点闭合。 因此0500输出继电器得电,电机进入△运行状态,启动过程完 成。

(2)、泵送换向控制

主油缸与闸板的运动及换向必须执行严格的逻辑关系,这种 逻辑靠中间继电器JH、JH1、JH2和干簧管JA1、JA2的相互配合 来实现。按下泵送按钮3AQ,对应的0014继电器闭合,中间继电 器1006闭合并自锁,输出继电器0511得电,主油缸前进,泵送混凝土。同时,0506得电,闸板右 摆,使水泥混凝土得以泵送出去;当主油缸运行到端部时,装 在活塞头部的干簧管JA1因受到磁力而闭合(即0012闭合),则中 间继电器JH2即1004闭合并自锁。JH2自锁的结果是使JH中间 继电器得电并保持(即1002得电),使1002的常开点闭合、常 闭点断开,导致主油缸输出继电器0511断电、0510得电、主油缸 后退。同时,对应的闸板油缸线圈0506失电、0507得电,闸板左 摆,关闭泵送管路,打开进料口,使主油缸的吸料得以进行。当主 油缸后退到终点时,对应的干簧管JA2即0013闭合,中间继电器 JH1即1003得电,使其常闭点1003断开,导致JH2即1004失电。其闭合的常开点因此断开, JH即1002中间继电器断电,使其常开常闭点的开合状态发生变 化,于是主油缸从后退变为前进,闸板右摆,实现了换向。如 此往复循环,使混凝土不断地泵送出去。

2.5 梯形图

2.6 遥控操作

表1 I/O表 输入 继电器号 输入 继电器号
1号电机启动按钮1AQ 0000 泵送启动按钮3AQ 0014
1号电机停止按钮1AT 0001 泵送停止按钮3AQ 0015
2号电机启动按钮2AQ 0002 主缸点动按钮4AQ 0010
2号电机停止按钮2AT 0003 手动反泵按钮AF 0011
压力试验开关2K 0104 干簧管JA1 0012
压力试验开关2K1 0105 干簧管JA2 0013
板阀反向开关3K 0100 压力继电器1YJ 0008
板阀反向开关3K1 0101 压力继电器2YJ 0009
板阀反向开关3K2 0102 热继电器1RJ 0006
板阀反向开关3K3 0103 热继电器2RJ 0007
自动反泵开关4K 0004 搅拌自动反向开关5k 0005

原系统没有摇控器,为了操作方便,减轻操作人员劳动强度,更好地观察料斗内水泥混凝土的搅拌情况及喂料情况,应加装遥控器。遥控器除了电源指示灯和泵送指示灯外,操作钮共有4个,分别为泵送启动、泵送停止、反泵和闸板左右摆动。


3 技改前后的比较


3.1 技改前和技改后的电气图相比较

技改后的电气原理,如图2所示。原电气原理,如图3所示。

(1)改造后电气系统比原系统少了1JS、2JS、3JS、4JS共4个空气阻尼式时间 继电器。这些继电器用PLC内部10#通道中的辅助继电器代替。

(2)改造后电气系统少了JQ、JH、JF、JH1、JH2共5个中间继电器,这些继 电器也用PLC内部10#通道中的辅助继电器代替。

(3)原系统主控制回路中电机启动、停止控制线路中的触点用程序代替。

(4)系统中增加了有线遥控器。

3.2 改造后的优点

(1)由于系统去掉了4个时间继电器、5个中间继电器以及电机起停线路的简 化,使控制线路中电器元件只剩下常规的按钮,大量的逻辑触点都变成PLC内部 的程序,因此,控制线路已大大简化。

(2)设备故障率大大降低,由于采用的是程序控制,一旦编好输入PLC,计算机 在工作过程中便不断地对程序进行顺序扫描,随时监控运行状态,程序是不会在运 行中发生错误的,从而避免了原控制系统经常发生的触点紊乱故 障。

(3)PLC适于在恶劣的环境下工作,因而可靠性大大增加。由于线路的简化,使得维修简单、方便,即使发生故障,一般只需检查有限的线接头及少量的触点即可。
(4)由于PLC采用的是光电耦合,因此系统抗干扰性能大大增强,并能经受住强烈的振动冲击。
(5)采用遥控方式,将使操作更加方便,降低了劳动强度。
(6)提高了系统的寿命,同时系统的安全性大大提高。

4 结束语

在施工企业中,绝大多数用电设备仍然为传统的继电控制方 式,由于施工生产的特殊性,工地流动性大,设备来回搬运,加 上施工环境比较恶劣,导致设备电气故障率高,给施工生产带来 了很大的不利因素。采用PLC控制,线路简化、工作可靠,因此, PLC在施工企业中的应用前景是很广阔的。

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