機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)--應(yīng)用plc的恒溫箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要</p><p>　應(yīng)用PLC的恒溫箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要：PLC的恒溫箱控制系統(tǒng)應(yīng)用了溫度傳感器，流量傳感器，液位傳感器。通過(guò)撥碼開關(guān)輸入設(shè)定溫度。設(shè)定溫度與所測(cè)溫度進(jìn)行比較，通過(guò)PLC的控制使恒溫箱溫度恒定。恒溫控制系統(tǒng)要求控制恒溫箱水溫在20—80℃之間的某設(shè)定數(shù)值。當(dāng)水溫低于設(shè)定值時(shí)，采用電加熱升溫。當(dāng)水溫高于設(shè)定值時(shí)，放出部分熱水，啟動(dòng)冷卻風(fēng)扇使水流經(jīng)

2、冷卻器向恒溫箱供水。本系統(tǒng)以PLC控制器為核心，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件電路和軟件程序，完成要求的控制任務(wù)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)還對(duì)PLC特殊功能擴(kuò)展模塊和BCD譯碼器做了簡(jiǎn)單介紹。關(guān)鍵詞：PLC；恒溫箱；傳感器</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文摘要</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 緒論…………………………

3、……………………………………………………1</p><p>　　2 FX2N系列PLC…………………………………………………………………3</p><p>　　3 FX2N-4AD模塊介紹…………………………………………………………4</p><p>　　3.1 通道選擇…………………………………………………………………………4</p><

4、;p>　　3.2 程序?qū)嵗?</p><p>　　4 傳感器簡(jiǎn)介……………………………………………………………………7</p><p>　　4.1 熱電偶傳感器應(yīng)用………………………………………………………………9</p><p>　　4.2 葉輪式流量傳感器…………………………………………………………

5、…10</p><p>　　4.3 光電開關(guān)………………………………………………………………………11</p><p>　　5 BCD譯碼器……………………………………………………………………15</p><p>　　6 攪拌部分………………………………………………………………………16</p><p>　　6.1攪拌過(guò)程分類……………

6、……………………………………………………16</p><p>　　6.2攪拌槳葉分類…………………………………………………………………17</p><p>　　6.3 流體攪拌基本原理及參數(shù)……………………………………………………18</p><p>　　7 冷卻器簡(jiǎn)介……………………………………………………………………18</p><p>

7、;　　8 程序設(shè)計(jì)………………………………………………………………………19</p><p>　　8.1恒溫箱的工藝過(guò)程及控制要求………………………………………………19</p><p>　　8.2控制方案分析……………………………………………………………………20</p><p>　　8.3系統(tǒng)的配置………………………………………………………………………20&l

8、t;/p><p>　　8.4主要控制程序說(shuō)明……………………………………………………………21</p><p>　　8.5 恒溫箱控制總梯形圖…………………………………………………………25</p><p>　　8.6 恒溫箱控制語(yǔ)句表……………………………………………………………32</p><p>　　結(jié)論 ……………………………………………

9、……………………………………38</p><p>　　致謝 …………………………………………………………………………………39</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………40</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　可編程控制器簡(jiǎn)稱PC（英文全稱：P

10、rogrammable Controller），它經(jīng)歷了可編程序矩陣控制器PMC、可編程序順序控制器PSC、可編程序邏輯控制器PLC（英文全稱：Programmable Logic Controller）和可編程序控制器PC幾個(gè)不同時(shí)期。為與個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）相區(qū)別，現(xiàn)在仍然沿用可編程邏輯控制器這個(gè)老名字。</p><p>　　1987年國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrical Commi

11、ttee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！?lt;/p><p>　　目前，PL

12、C在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。</p><p><b>　　開關(guān)量的邏輯控制</b></p><p>　　這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷

13、機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。</p><p><b>　　模擬量控制</b></p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊

14、，使可編程控制器用于模擬量控制。</p><p><b>　　運(yùn)動(dòng)控制</b></p><p>　　PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床

15、、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。</p><p><b>　　過(guò)程控制</b></p><p>　　過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過(guò)程控

16、制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇?/p>

17、印制表。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　通信及聯(lián)網(wǎng)</b></p><p>　　PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

18、新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。</p><p>　　2 FX2N系列PLC</p><p>　　FX2N系列是FX家族中功能最強(qiáng)、速度最高的微型PLC 。它的基本指令執(zhí)行時(shí)間高達(dá)0.08s。內(nèi)置的用戶存儲(chǔ)器為8K步，最大可以擴(kuò)展到256個(gè)I/O點(diǎn)，有多種特殊功能模塊和功能擴(kuò)展板，可以實(shí)現(xiàn)多軸定位控制。機(jī)內(nèi)有時(shí)鐘，PID指令用于模擬量閉環(huán)控制。有功能很強(qiáng)的數(shù)學(xué)指令集，例如浮

19、點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、開平方和三角函數(shù)等。每個(gè)FX2N基本單元可以擴(kuò)展8個(gè)特殊單元。</p><p>　　FX2N系列PLC具有豐富的元件資源，有3072點(diǎn)輔助繼電器。提供了多種特殊功能模塊，可實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制位置控制。有多種RS—232C/RS—422/RS—485串行通信模塊或功能擴(kuò)展板支持網(wǎng)絡(luò)通信。基本單元是構(gòu)成PLC系統(tǒng)的核心部件，內(nèi)有CPU、存儲(chǔ)器、I/O模塊、通信接口和擴(kuò)展接口等。 </p><p

20、>　　FX2N基本單位有16/32/48/64/80/128點(diǎn)，六個(gè)基本FX2N單元中的每一個(gè)單元都可以通過(guò)I/O擴(kuò)展單元擴(kuò)充為256 I/O點(diǎn)，其基本單元如表所示。</p><p>　　表2-1 FX2N基本單元（繼電器輸出）</p><p>　　表2-2 FX2N基本單元（ 可控硅輸出 ）</p><p>　　表2-3 FX2N基本單元（晶體管輸出）&

21、lt;/p><p>　　本設(shè)計(jì)中用到的是FX2N-60MT PLC一臺(tái),配合FX2N-4AD一臺(tái)及FX2N-2DA一臺(tái)構(gòu)成控制系統(tǒng)。</p><p>　　FX2N-60MTPLC中數(shù)字及字母的含義如下：</p><p>　　60：60個(gè)輸入輸出觸點(diǎn)。</p><p>　　M：?jiǎn)卧愋蜑榛締卧?lt;/p><p&

22、gt;　　T：（輸出形式）晶體管輸出（無(wú)觸點(diǎn)直流負(fù)載用）。</p><p>　　MT后面沒(méi)有符號(hào)表示電源和輸入輸出類型等特性為AC100/200V電源，DC24V輸入（內(nèi)部供電）。</p><p>　　3 FX2N-4AD模塊介紹</p><p>　　本系統(tǒng)使用了FX2N-4AD和FX2N-2DA特殊功能模塊。這里只對(duì)FX2N-4AD模塊做主要介紹。FX2N-4A

23、D是一種具有4輸入通道、接受模擬信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的（A/D）模塊，它可以接受的模擬量范圍為電壓DC -10 - +10V（分辨率為5mV）、電流 +4 - +20mA、-20 - +20mA（分辨率為20μA）。它占用FX2N擴(kuò)展總線的8個(gè)點(diǎn)，這8個(gè)點(diǎn)可以分配成輸入或輸出。它與主單元FX2N之間是通過(guò)緩沖存儲(chǔ)器交換數(shù)據(jù)的。FX2N-4AD共有32個(gè)緩沖存儲(chǔ)器，每個(gè)16位。</p><p>　　3.1 通道

24、的選擇</p><p>　　FX2N-4AD要選擇通道，對(duì)通道進(jìn)行初始化。初始化由緩沖器BFM#0中4位十六進(jìn)制數(shù)字H□□□□控制，從右到左第1位字符控制通道1（CH1），而第4位字符控制通道4等。字符的意義如下：</p><p>　　□=0，預(yù)設(shè)電壓輸入（-10 - +10V）；</p><p>　　□=1，預(yù)設(shè)電流輸入（-20 - +20mA）；</p&g

25、t;<p>　　□=2，預(yù)設(shè)電流輸入（+4 - +20mA）；</p><p>　　□=3，通道關(guān)閉，OFF。</p><p>　　例如H3310，其意義為選擇第一通道（CH1）做電壓輸入（-10 - +10V），選擇第2通道（CH2）為電流輸入（+4 - +20mA），選擇第3通道（CH3）及選擇第4通道（CH4）關(guān)閉。</p><p>　　FX2N

26、-4AD的輸入電流、電壓與輸出數(shù)字之間的關(guān)系如下圖所示。圖a對(duì)應(yīng)于電壓輸入（-10 - +10V），其數(shù)字輸出為（-2000 - +2000）；圖b對(duì)應(yīng)于電流輸入（-20 - +20mA），其數(shù)字輸出為（-1000 - +1000）；圖c對(duì)應(yīng)于電流輸入（+4 - +20mA），其數(shù)字輸出為（0 - +1000）。</p><p>　　a)預(yù)設(shè)0（-10 - + 10V） b）

27、預(yù)設(shè)1（+4 - +20mA）</p><p>　　c）預(yù)設(shè)2（-20 - +20mA）</p><p><b>　　3.2 程序?qū)嵗?lt;/b></p><p>　　如將FX2N-4AD模塊連接在特殊功能模塊的0號(hào)（K0）位置，編程如下圖3.2。</p><p>　　圖中第1行是讀出FX2N-4AD的識(shí)別碼，它的識(shí)別碼為

28、K2010，放在BFM#30中。執(zhí)TO指令，將放在0號(hào)位置的特殊功能模塊的BFM#30的內(nèi)容寫到D4中去。執(zhí)行CMP指令；當(dāng)K2010與FX2N-4AD的識(shí)別碼相同時(shí)，M1置1.下一行，執(zhí)行第一個(gè)TO指令，對(duì)通道進(jìn)行初始化，將H3300寫入到得BFM#0，建立模擬通道CH1及CH2。執(zhí)行第二個(gè)TO指令，將K4寫入BFM#1及#2，將CH1和CH2的平均采樣設(shè)為4。執(zhí)行FROM指令，將FX2N-4AD的操作狀態(tài)由BFM#29中讀出。并輸入

29、到FX2N-4AD的K4M10。當(dāng)BFM#29的b0為OFF,表示無(wú)錯(cuò)，當(dāng)b10為OFF，表示數(shù)字輸入值正常。如果FX2N-4AD沒(méi)有錯(cuò)誤，將BFM#5和#6采樣內(nèi)容的平均值讀入到FX2N主單元的D0、D1中去。</p><p>　　圖3.2 FX2N-4AD使用實(shí)例</p><p><b>　　4 傳感器簡(jiǎn)介</b></p><p>　　

30、在本設(shè)計(jì)中用到了溫度傳感器、液位傳感器、流量傳感器，所以在此對(duì)傳感器做簡(jiǎn)要介紹。</p><p>　　國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。

31、它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。</p><p><b>　　傳感器的分類</b></p><p>　　目前對(duì)傳感器尚無(wú)一個(gè)統(tǒng)一的分類方法，但比較常用的有如下三種：</p><p>　　1、按傳感器的物理量分類，可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等傳感器</p><p>　　2、按傳感器工作原理分類，可分為

32、電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳感器。</p><p>　　3、按傳感器輸出信號(hào)的性質(zhì)分類，可分為：輸出為開關(guān)量（“1”和"0”或“開”和“關(guān)”）的開關(guān)型傳感器；輸出為模擬型傳感器；輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器。</p><p><b>　　傳感器的靜態(tài)特性</b></p><p>　　傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)

33、的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來(lái)描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。</p><p><b>　　傳感器的動(dòng)態(tài)特性</b></p><p>　　

34、所謂動(dòng)態(tài)特性，是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來(lái)表示。</p><p><b>　　傳感

35、器的線性度</b></p><p>　　通常情況下，傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實(shí)際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實(shí)際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。</p><p>　　擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點(diǎn)相連的理論直線作為擬合直線；或?qū)⑴c特性曲線上各點(diǎn)偏差的平方和為最小的理論直

36、 線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。</p><p><b>　　傳感器的靈敏度</b></p><p>　　靈敏度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對(duì)輸入量變化△x的比值。</p><p>　　它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系，則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則，它將隨輸入量的變化而變

37、化。</p><p>　　靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時(shí)，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。</p><p>　　當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí)，靈敏度可理解為放大倍數(shù)。</p><p>　　提高靈敏度，可得到較高的測(cè)量精度。但靈敏度愈高，測(cè)量范圍愈窄，穩(wěn)定性也往往愈差。</p>

38、;<p><b>　　傳感器的分辨力</b></p><p>　　分辨力是指?jìng)鞲衅骺赡芨惺艿降谋粶y(cè)量的最小變化的能力。也就是說(shuō)，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化，即傳感器對(duì)此輸入量的變化是分辨不出來(lái)的。只有當(dāng)輸入量的變化超過(guò)分辨力時(shí)，其輸出才會(huì)發(fā)生變化。</p><p>　　通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)

39、各點(diǎn)的分辨力并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨力的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示，則稱為分辨率。</p><p><b>　　電阻式傳感器</b></p><p>　　電阻式傳感器是將被測(cè)量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、

40、濕敏等電阻式傳感器件。</p><p><b>　　電阻應(yīng)變式傳感器</b></p><p>　　傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。</p>&

41、lt;p><b>　　壓阻式傳感器</b></p><p>　　壓阻式傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在半導(dǎo)體材料的基片上經(jīng)擴(kuò)散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測(cè)量傳感元件，擴(kuò)散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當(dāng)基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時(shí)，各電阻值將發(fā)生變化，電橋就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出。</p><p>　　用作壓阻式傳感器的基片（或稱膜片）材料主要為硅片和鍺片

42、，硅片為敏感 材料而制成的硅壓阻傳感器越來(lái)越受到人們的重視，尤其是以測(cè)量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應(yīng)用最為普遍。</p><p><b>　　熱電阻傳感器</b></p><p>　　熱電阻傳感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來(lái)測(cè)量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。在溫度檢測(cè)精度要求比較高的場(chǎng)合，這種傳感器比較適用。目前較為廣泛的熱電阻材料為鉑、銅、鎳等，它們具有電

43、阻溫度系數(shù)大、線性好、性能穩(wěn)定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點(diǎn)。用于測(cè)量-200℃～+500℃范圍內(nèi)的溫度。</p><p><b>　　傳感器的遲滯特性</b></p><p>　　遲滯特性表征傳感器在正向（輸入量增大）和反向（輸入量減?。┬谐涕g輸出-一輸入特性曲線不一致的程度，通常用這兩條曲線之間的最大差值△MAX與滿量程輸出F·S的百分比表示。<

44、/p><p>　　遲滯可由傳感器內(nèi)部元件存在能量的吸收造成。</p><p>　　4.1 熱電偶傳感器應(yīng)用4.1.1 溫度傳感器熱電偶測(cè)溫基本原理 將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。溫度傳感器熱電偶就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作的。 4

45、.1.2 溫度傳感器熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)形成 常用溫度傳感器熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)溫度傳感器熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)溫度傳感器熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)溫度傳感器熱電偶是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的溫度傳感器熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化溫度傳感器熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)化溫度傳感器熱電偶，一般也沒(méi)有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)量。標(biāo)準(zhǔn)化溫度傳感器熱電偶我國(guó)從19

46、88年1月1日起，溫度傳感器熱電偶和溫度傳感器熱電阻全部按IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化溫度傳感器熱電偶為我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)型溫度傳感器熱電偶。 溫度傳感器熱電偶的結(jié)構(gòu)形式 為了保證溫度傳感器熱電偶可靠、穩(wěn)定地</p><p>　　4.2 葉輪式流量傳感器</p><p>　　葉輪式流量計(jì)是應(yīng)用流體動(dòng)量矩原理測(cè)量流量的裝置。葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流量成線形

47、關(guān)系，測(cè)得旋轉(zhuǎn)角速度就可測(cè)得流量值。常用水表、煤氣表均是按照這種原理工作的流量計(jì)。我國(guó)目前市場(chǎng)上供應(yīng)的水表，流量測(cè)定范圍3-1400m3/h，最大累計(jì)流量指示值達(dá)108m3。常用的葉輪式流量計(jì)有切線葉輪式流量計(jì)，軸流葉輪式流量計(jì)，子母式流量計(jì)等類型。</p><p>　　在恒溫箱控制系統(tǒng)中用到的流量傳感器為葉輪式流量傳感器。 </p><p>　　4.2 葉輪式微流量傳感器圖<

48、/p><p>　　該葉輪式流量傳感器是利用電容的變化來(lái)進(jìn)行流量檢測(cè)的非熱式微流量傳感器，其工藝結(jié)構(gòu)如上圖所示。利用MEM技術(shù)將硅片制成可圍繞轉(zhuǎn)子進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪，作為電容的上下電極，在玻璃板上蒸發(fā)的金屬作為電容的下電極，形狀與葉輪相對(duì)應(yīng)。其工作原理是利用流體造成葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，流量的大小直接影響到葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，當(dāng)轉(zhuǎn)速和流量大小之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定后，如果能檢測(cè)出轉(zhuǎn)速就能反映流量的大小。而轉(zhuǎn)速的測(cè)量則是運(yùn)用了傳感器結(jié)構(gòu)中電容的

49、變化。作為上電極的葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下電極時(shí)鐘不動(dòng)，因此相對(duì)面積發(fā)生改變，在間距、介質(zhì)材料都不變的情況下，電容跟著變，轉(zhuǎn)的越快，檢測(cè)電容變化越快。因此轉(zhuǎn)速與電容的變化率之間有了一定得對(duì)應(yīng)關(guān)系。檢測(cè)電路設(shè)計(jì)中主要考慮電容的變化引起電路相應(yīng)頻率的變化，只要把頻率的變化檢測(cè)出來(lái)，就可以反應(yīng)電容變化快慢，而電容的變化，反應(yīng)了葉輪轉(zhuǎn)速的變化，從而反應(yīng)了流量的大小。</p><p><b>　　4.3 光電開關(guān)<

50、/b></p><p>　　光電液位傳感器是利用光在兩種不同介質(zhì)界面發(fā)生反射折射原理測(cè)控液位的裝置。本設(shè)計(jì)中主要應(yīng)用為光電開關(guān)。</p><p>　　光電開關(guān)的定義：此種產(chǎn)品以光源為介質(zhì)、應(yīng)用光電效應(yīng)，當(dāng)光源受物體遮蔽或發(fā)生反射、輻射和遮光導(dǎo)致受光量變化來(lái)檢測(cè)對(duì)象的有無(wú)、大小和明暗，而向產(chǎn)生接點(diǎn)和無(wú)接點(diǎn)輸出信號(hào)的開關(guān)元件。光電開關(guān)包括幾種類型，自身不具備光源，利用被測(cè)物體發(fā)射的光的變

51、化量進(jìn)行檢測(cè)的；利用自然光對(duì)光電開關(guān)的照射，物體遮蔽自然光產(chǎn)生的關(guān)變化量；光電開關(guān)自身具備光源，發(fā)射的光源對(duì)被檢測(cè)物體反射、吸收、和透射光的變化量進(jìn)行檢測(cè)。常用的光源為紫外光、可見光、紅外光等波段的光源，光源的類型有燈泡、LED、激光管等；輸出信號(hào)有開關(guān)量或模擬量和通訊數(shù)據(jù)信息等。</p><p>　　光電開關(guān)的叫法，主要是輸出為開關(guān)量的開關(guān)元件。</p><p>　　光電傳感器的叫法，涵

52、蓋了輸出開關(guān)量、模擬量、通訊數(shù)據(jù)等。</p><p>　　4.3.1 光電開關(guān)原理與分類</p><p>　?。?）按檢測(cè)形式的分類</p><p><b>　　對(duì)射式</b></p><p>　?、賹?duì)射式是由一個(gè)發(fā)射器與一個(gè)接收器相對(duì)配置的，發(fā)射器發(fā)射出的光指向接收器，發(fā)射器與接收器之間組成一個(gè)閉合光路，通過(guò)對(duì)光路的

53、光被遮斷或光衰減來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的一種檢測(cè)形式。這種檢測(cè)形式作用距離比較長(zhǎng)，但需要一個(gè)發(fā)射器并需要配電；在某些應(yīng)用場(chǎng)合比如空間狹小，不合適配電的運(yùn)用上比較麻煩。如圖4.3</p><p>　　圖4.3對(duì)射式光電開關(guān)原理圖</p><p>　?、诎l(fā)射器與接收器一體化，光傳輸為直流方式的非調(diào)制信號(hào)，主要小型縫隙光電開關(guān)，如U型、C型的槽型光電開關(guān)。</p><p>　　直接反

54、射式：這種方式是把發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，發(fā)射器發(fā)射的光直接照射到被檢測(cè)物上，根據(jù)反射光的變化情況來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的。可以說(shuō)是近似人的眼睛的一種檢測(cè)器。與對(duì)射式相比作用距離比較短，只需要單線配電即可，屬于通用檢測(cè)器。</p><p>　　圖4.4直接反射式光電開關(guān)原理圖</p><p>　　鏡面反射式 ①這種方式是把發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，光電開關(guān)對(duì)置反角矩陣射鏡，發(fā)射器的光被反射鏡后

55、反饋回接收器，光電開關(guān)與角矩陣反射鏡（多棱鏡）形成閉合光路，通過(guò)對(duì)光路的光被遮斷或光衰減來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的一種檢測(cè)形式，這種檢測(cè)形式作用距離比對(duì)射式短，比直接反射式較長(zhǎng)。只需要單線配電即可，由于采用反射鏡光軸的調(diào)整比對(duì)射式容易；反射鏡由多棱鏡角矩陣板或微晶玻璃顆粒反射膜等。</p><p>　　②具有M.S.R功能的反射器式光電開關(guān)，如果被檢測(cè)物是平面而且有光澤，則會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作，欲解決此問(wèn)題，可采用M.S.R功能，它的

56、主要工作原理是基于角矩陣反射器能使偏振光方向改變90°，采用互相垂直的偏振光膜片放在雙鏡頭前，所以使用角矩陣反射器，光路閉合。如果是平面鏡或反光率比較的物體（如：玻璃瓶等）不能改變偏振方向，由它阻擋而產(chǎn)生的反射光不能進(jìn)入受光器，因此它可以很容易被檢測(cè)到，從而解決了由它表面反射而它引起的誤動(dòng)作問(wèn)題。</p><p>　　輻射光檢測(cè)形式通過(guò)對(duì)被檢測(cè)物體輻射出的光進(jìn)行檢測(cè)的形式。如用于鋼鐵行業(yè)的對(duì)加熱的鐵輻

57、射出的紅外線進(jìn)行檢測(cè)的光電開關(guān)。</p><p>　　限定反射式這種方式是把發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，發(fā)射器與接收器形成一個(gè)角度，發(fā)射光軸與接收光軸交叉區(qū)域靈敏度最佳。</p><p>　　夾角式這種方式是把發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，發(fā)射器與接收器形成一個(gè)角度，發(fā)射光聚焦點(diǎn)與接收光聚焦交叉區(qū)域檢測(cè)物體，用于精細(xì)檢測(cè)，如標(biāo)記檢測(cè)等。</p><p>　　同軸檢測(cè)式（單

58、鏡頭）這種方式是把發(fā)射器與接收器構(gòu)為一體，發(fā)射光通過(guò)鍍膜的半透明鏡片45°折射后通過(guò)鏡頭聚焦發(fā)射出去，接收光線通過(guò)聚焦鏡頭入射到接收器，主要用于標(biāo)志檢測(cè)。目前主流的顏色傳感器、標(biāo)志傳感器大多采用這樣方式。</p><p>　　（2）按檢測(cè)方法的分類</p><p>　　光量法:目前大多數(shù)光電開關(guān)用來(lái)檢測(cè)物體有無(wú)的均為光量方式，既光源受物體遮蔽或發(fā)生反射、輻射和遮光導(dǎo)致受光量變化

59、來(lái)檢測(cè)對(duì)象的有無(wú)。</p><p>　　三角測(cè)距法:光量方式容易受到物體表面的光潔度、粗糙度、顏色所影響，因此在一些要求比較高的場(chǎng)合就需要采用距離法檢測(cè)。</p><p>　　激光測(cè)量法:由激光器對(duì)被測(cè)目標(biāo)發(fā)射一個(gè)光信號(hào)， 然后接受目標(biāo)反射回來(lái)的光信號(hào)，通過(guò)測(cè)量光信號(hào)往返經(jīng)過(guò)的時(shí)間， 計(jì)算出目標(biāo)的距離。 （3）按光源種類的分類 光源目前采用的大多是發(fā)光二極管（LED），根據(jù)

60、不同使用目的的區(qū)別使用。 </p><p>　　白熾燈式（可見光）:用于需要白光的標(biāo)志檢測(cè)器，由于壽命與抗震性能，現(xiàn)在使用比較少。 發(fā)光二極管（LED）式（可見光、近紅外光）:具有調(diào)制容易、壽命長(zhǎng)、小型、功耗小、抗震等優(yōu)點(diǎn)是光電開關(guān)理想的光源，可用于各種用途。</p><p>　　熒光式（可見光）:主要用于需要長(zhǎng)度的光電系統(tǒng)（圖像傳感器等）。</p><p&g

61、t;　　紫外光式（不可見光）:通過(guò)照射紫外線用于檢測(cè)發(fā)生可見光的物體（熒光整理疵點(diǎn)、食品中的異物等）。</p><p>　　氣體激光式（可見光）:光束比較強(qiáng)，用于探傷系統(tǒng)、條形碼系統(tǒng)、及強(qiáng)光衰減大的場(chǎng)合，如蒸汽、煙霧、火焰等場(chǎng)合。</p><p>　　半導(dǎo)體激光式（紅光、近紅外光）:具有較強(qiáng)的透射率和容易調(diào)制的特性，用于如蒸汽、煙霧、火焰等場(chǎng)合鋼鐵行業(yè)與安防。</p><

62、;p>　　（4）按光源調(diào)制種類的分類 直流光式：使發(fā)射器的光線為不變的直流光，包括白熾燈和用直流驅(qū)動(dòng)的發(fā)光二極管。這種方式有線路簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，但是抗光干擾比較弱，目前僅在較短的距離檢測(cè)中使用。</p><p><b>　　調(diào)制式</b></p><p>　?、倜}沖調(diào)制式：使發(fā)射器發(fā)的出光線為具有一定頻率的脈沖波，一般稱為調(diào)制光，采用這種方式除了

63、可以獲得峰值很高的光脈沖功率外，還可以對(duì)接收器輸出采用具有頻率選擇的交流放大器進(jìn)行放大，從而減少周圍光線和電氣噪聲的影響，這是目前國(guó)內(nèi)外使用最廣的一種方式。</p><p>　?、跈C(jī)械旋轉(zhuǎn)調(diào)制式：對(duì)光源用棱鏡或轉(zhuǎn)盤孔旋轉(zhuǎn)后，提取脈沖信號(hào)，如用于區(qū)域檢測(cè)和熱金屬輻射的掃描檢測(cè)等。</p><p>　　③掃描式：將多個(gè)發(fā)射器與接收器組合，通過(guò)同步信號(hào)逐一掃描，防止相互干擾。如用于光幕傳感器。&

64、lt;/p><p>　?。?）按供電種類的分類</p><p>　　直流式：采用直流電壓供電的形式，一般大多采用12-24V（10-30V）的直流電壓的供電。</p><p>　　交流式：采用交流電壓供電，電壓范圍為90-240V交流電，滿足110VAC與220VAC場(chǎng)合的供電。</p><p>　　直流交流混合式：直流電壓與交流電壓都可以直接接

65、入同一個(gè)供電回路的形式，直流電壓范圍12-240V，交流電壓范圍24-240V，此形式適應(yīng)性比較靈活，不需要考慮配電的問(wèn)題。 （6）按結(jié)構(gòu)種類的分類</p><p>　　內(nèi)藏放大器式：即把發(fā)光、感光元件和放大電路、信號(hào)處理電路、開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路裝配在一個(gè)殼體里，接通直流電源就可以獲取ON-OFF開關(guān)輸出，不需要專用放大器，抗噪音能力強(qiáng)，壽命長(zhǎng)，電纜線可延長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是主流的一種光電開關(guān)。</p>&

66、lt;p>　　放大器分離式：這是種早期采用比較多的方式，發(fā)光、感光元件裝在探頭內(nèi)，用屏蔽線與專用放大器（光電開關(guān)主體）連接。主要是探頭可以安裝在比較狹小的空間對(duì)比較小的物體進(jìn)行檢測(cè)，但是有抗噪聲能力的問(wèn)題。隨著技術(shù)的發(fā)展，內(nèi)藏放大器式的光電開關(guān)的體積越來(lái)越??；這種形式采用相對(duì)較少，尤其是光纖傳感器的發(fā)展。</p><p>　　光纖式：這種光電開關(guān)是放大器分離式與內(nèi)藏放大器式結(jié)合的產(chǎn)品，通過(guò)光纖才傳輸光信號(hào)，

67、光電開關(guān)主體上套上光纖線，另一頭光纖探頭可以對(duì)被檢測(cè)物體進(jìn)行檢測(cè)，其優(yōu)點(diǎn)光纖探頭比較小，可以檢測(cè)比較微小的物體，光纖線傳輸?shù)闹皇枪庑盘?hào)，所以不用考慮放大器分離式那樣需要考慮抗噪聲能力的問(wèn)題。</p><p>　　自控式：這種光電開關(guān)是具有一定功能性的。把發(fā)光、感光元件和放大電路、信號(hào)處理電路、開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路、電源、繼電器等都裝配在一起，接上交流或直流電源就可以工作。同時(shí)還具有其他一些功能如動(dòng)作信號(hào)的延時(shí)、光電開關(guān)的

68、信號(hào)靈敏度調(diào)節(jié)等。</p><p>　　5 BCD譯碼器簡(jiǎn)介</p><p>　　譯碼和編碼的過(guò)程相反。編碼是將某種信號(hào)或十進(jìn)制的十個(gè)數(shù)碼（輸入）編成二進(jìn)制代碼（輸出）。譯碼是將二進(jìn)制代碼（輸入）按其編碼時(shí)的原意譯成對(duì)應(yīng)的信號(hào)或十進(jìn)制數(shù)碼（輸出）。</p><p>　　BCD七段譯碼器的輸入是一位BCD碼(以D、C、B、A表示)，輸出是數(shù)碼管各段的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(以Fa

69、~Fg表示)，也稱4—7譯碼器。</p><p>　　如果用BCD譯碼器來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰LED數(shù)碼管，則輸出應(yīng)為高有效，即輸出為高(1)時(shí)，相應(yīng)顯示段發(fā)光。例如，當(dāng)輸入8421碼DCBA=0100時(shí)，應(yīng)顯示4， 即要求同時(shí)點(diǎn)亮b、c、f、g段， 熄滅a、d、e段，故譯碼器的輸出應(yīng)為Fa~Fg=0110011，這也是一組代碼，常稱為段碼。同理，根據(jù)組成0~9這10個(gè)字形的要求可以列出8421BCD七段譯碼器的真值表，如下

70、圖5.1</p><p>　　5.1 BCD七段譯碼器真值表</p><p>　　BCD七段數(shù)碼管顯示譯碼器電路,發(fā)光二極管(LED)由特殊的半導(dǎo)體材料砷化鎵、 磷砷化鎵等制成，可以單獨(dú)使用，也可以組裝成分段式或點(diǎn)陣式LED顯示器件(半導(dǎo)體顯示器)。 分段式顯示器(LED數(shù)碼管)由7條線段圍成8型，每一段包含一個(gè)發(fā)光二極管。外加正向電壓時(shí)二極管導(dǎo)通，發(fā)出清晰的光，有紅、黃、綠等色。只要按規(guī)

71、律控制各發(fā)光段的亮、滅，就可以顯示各種字形或符號(hào)。 圖5.2 (a)是共陰式LED數(shù)碼管的原理圖，圖5.2 (b)是其表示符號(hào)。使用時(shí)，公共陰極接地，7個(gè)陽(yáng)極a ~ g由相應(yīng)的BCD七段譯碼器來(lái)驅(qū)動(dòng)(控制)，如圖5.2(c)所示。</p><p><b>　　圖5.2</b></p><p>　　圖5.2(c)是BCD七段譯碼器驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管(共陰)的接法。圖中，電

72、阻是上拉電阻，也稱限流電阻，當(dāng)譯碼器內(nèi)部帶有上拉電阻時(shí)，則可省去。數(shù)字顯示譯碼器的種類很多，現(xiàn)已有將計(jì)數(shù)器、鎖存器、譯碼驅(qū)動(dòng)電路集于一體的集成器件，還有連同數(shù)碼顯示器也集成在一起的電路可供選用。</p><p><b>　　6 攪拌部分</b></p><p>　　6.1 攪拌過(guò)程分類</p><p>　　從攪拌技術(shù)觀點(diǎn)看，流體攪拌可分為五

73、種基本攪拌應(yīng)用，而每一種攪拌應(yīng)用又可根據(jù)物理過(guò)程和化學(xué)過(guò)程分為兩種類型。因此，總共有十種基本的攪拌應(yīng)用。每一種基本攪拌應(yīng)用都有各自的攪拌特點(diǎn)，過(guò)程要求和放大設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，每種攪拌應(yīng)用往往會(huì)有幾種基本攪拌應(yīng)用組成，如絮凝攪拌過(guò)程由液液混合和固體懸浮兩個(gè)基本攪拌應(yīng)用組成。</p><p>　　6.2 攪拌槳葉分類</p><p>　　攪拌機(jī)主要有電機(jī)、減速裝置、攪拌軸和槳葉等組成。攪

74、拌槳葉的形式多種多樣，</p><p>　　但無(wú)論何種槳葉形式，攪拌機(jī)在操作時(shí)，其軸功率消耗都產(chǎn)生兩部分作用，一部分是槳葉產(chǎn)生的排液量，另一部分是槳葉產(chǎn)生的壓頭。槳葉產(chǎn)生的壓頭又可分成兩部分，即靜壓頭和剪切力；攪拌機(jī)槳葉在操作時(shí)，必須克服靜壓頭，而剪切力使得物料分散、混合。因此，根據(jù)槳葉產(chǎn)生排液量，克服靜壓頭和產(chǎn)生剪切力能力的大小，可將所有槳葉分成三種基本類型，即流動(dòng)型、壓頭型和剪切型。每一種槳葉在提供某種基本作

75、用的同時(shí)（如流動(dòng)型槳葉的基本作用是產(chǎn)生排液量），也提供另外兩種作用（產(chǎn)生剪切和克服靜壓頭）。</p><p>　　根據(jù)不同的攪拌工程對(duì)攪拌要求的不同，選擇一種合理的槳葉形式，使得攪拌槳葉提供的排液量，靜壓頭和剪切之匹配能最大限度地滿足攪拌過(guò)程的攪拌要求。如固體懸浮及互容液體的混合，要求槳葉能提供大排液量、低剪切。而氣一液分散，要求槳葉能同時(shí)提供剪切、排液量和靜壓。</p><p>　　攪拌

76、槳葉的分類，也可以按照槳葉對(duì)流體作用所產(chǎn)生的流動(dòng)型態(tài)來(lái)分，可將槳葉分成兩種類型-軸流式槳葉及徑流式槳葉。所謂軸流式槳葉，是指槳葉的主要排液方向與攪拌軸平行，螺旋推進(jìn)式槳葉即是一種典型的軸流式槳葉；所謂徑流式槳葉，是指槳葉的主要排液方向與攪拌軸垂直。</p><p>　　帶有“Sabre"形狀葉片的攪拌槳，攪拌能耗量小，產(chǎn)生的流動(dòng)為主導(dǎo)軸向型，確保非常有效的 水泵效應(yīng)，這種攪拌槳葉對(duì)大多數(shù)應(yīng)用均

77、非常理想，特別是那些需要高速低能耗的場(chǎng)合。</p><p>　　帶有450傾斜平板葉片的軸向攪拌槳，對(duì)中小體積的攪拌最為經(jīng)濟(jì)。這種攪拌槳葉產(chǎn)生的流動(dòng)為主導(dǎo)軸向型帶徑向流，產(chǎn)生剪切擾動(dòng)。在不粘的介質(zhì)中被用于進(jìn)行懸浮或熱交換。傾斜的槳葉低速運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生較高的擾動(dòng)。這種基本攪拌槳葉通常對(duì)一些簡(jiǎn)單攪拌應(yīng)用有效。在無(wú)粘性的介質(zhì)中，適合于氣-液交換及熱交換產(chǎn)生徑向流，具高抗動(dòng)性和高能耗，專用于特殊應(yīng)用。</p>

78、<p>　　6.3 流體攪拌基本原理及參數(shù)</p><p>　　攪拌機(jī)是由多個(gè)參數(shù)決定的，用任何一個(gè)單一參數(shù)來(lái)描述一臺(tái)攪拌機(jī)是不可能的。軸功率（P）、槳葉排液量（Q）、壓頭（H）、槳葉直徑（D）及攪拌轉(zhuǎn)速（N）是描述一臺(tái)攪拌機(jī)的五個(gè)基本參數(shù)。</p><p>　　槳葉的排液量與槳葉本身的流量準(zhǔn)數(shù)，槳葉轉(zhuǎn)速的一次方及槳葉直徑的三次方成正比。而攪拌消耗的軸功率則與流體比重，槳葉本身

79、的功率準(zhǔn)數(shù)，轉(zhuǎn)速的三次方及槳葉直徑的五次方成正比。</p><p>　　在一定功率及槳葉形式情況下，槳葉排液量（Q）以及壓頭（H）可以通過(guò)改變槳葉的直徑（D）和轉(zhuǎn)速（N）的匹配來(lái)調(diào)節(jié)，即大直徑槳葉配以低轉(zhuǎn)速（保證軸功率不變）的攪拌機(jī)產(chǎn)生較高的流動(dòng)作用和較低的壓頭，而小直徑槳葉配以高轉(zhuǎn)速則產(chǎn)生較高的壓頭和較低的流動(dòng)作用。</p><p>　　在攪拌槽中，要使微團(tuán)相互碰撞，唯一的辦法是提供足夠

80、的剪切速率。從攪拌機(jī)理看，正是由于流體速度差的存在，才使流體各層之間相互混合，因此，凡攪拌過(guò)程總是涉及到流體剪切速率。剪切應(yīng)力是一種力，是攪拌應(yīng)用中氣泡分散和液滴破碎等的真正原因。必須指出的是，整個(gè)攪拌槽中流體各點(diǎn)剪切速率的大小并不是一致的。通過(guò)對(duì)剪切速率分布的研究表明，在一個(gè)攪拌槽中至少存在四種剪切速率數(shù)值，它們是：槳葉區(qū)最大剪切速率、槳葉區(qū)平均剪切速率、全槽區(qū)最大剪切速率、全槽區(qū)平均剪切速率。</p><p>

81、;　　實(shí)驗(yàn)研究表明，就槳葉區(qū)而言，無(wú)論何種漿型，當(dāng)槳葉直徑一定時(shí)，最大剪切速率和平均剪切速率都隨轉(zhuǎn)速的提高而增加。但當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，最大剪切速率和平均剪切速率與槳葉直徑的關(guān)系與漿型有關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，徑向型槳葉最大剪切速率隨槳葉直徑的增加而增加，而平均剪切速率與槳葉直徑大小無(wú)關(guān)。這些有關(guān)槳葉區(qū)剪切速率的概念，在攪拌機(jī)縮小及放大設(shè)計(jì)中需要特別當(dāng)心。因小槽與大槽相比，小槽攪拌機(jī)往往具有高轉(zhuǎn)速（N）、小槳葉直徑（D）及低葉尖速度（ND）等特性，

82、而大槽攪拌機(jī)往往具有低轉(zhuǎn)速（N）大槳葉直徑（D）及高葉尖速度（ND）等特性。</p><p><b>　　7 冷卻器簡(jiǎn)介</b></p><p>　　冷卻器換熱設(shè)備的一類，用以冷卻流體。通常用水或空氣為冷卻劑以除去熱量。冷卻器 以間壁式、混合式、蓄熱式交換器為主要對(duì)象，冷卻器的工作原理、傳熱計(jì)算、結(jié)構(gòu)計(jì)算、流動(dòng)阻力計(jì)算和設(shè)計(jì)程序，在熱交換器一書中均有較多插圖和詳盡的

83、例題。</p><p>　　冷卻器分列管式：（固定折板式，浮頭式，雙重管式，U形管式，立式、臥式等），風(fēng)冷式：（間接式、固定式及浮動(dòng)式或支撐式和懸掛式等），水冷式等。其中風(fēng)冷式安裝方便，運(yùn)行費(fèi)用低，適合水資源不足的地方；而水冷式具有體積小，冷卻效率高，能用于高溫、高濕、多塵的環(huán)境中。水冷式冷卻器特點(diǎn):冷卻水從管內(nèi)流過(guò)，油從列管間流過(guò)，中間折板使油折流，并采用雙程或四程流動(dòng)方式，強(qiáng)化冷卻效果。</p>

84、<p>　　但是風(fēng)冷式冷卻器在夏季高溫下難以冷卻，過(guò)高的進(jìn)風(fēng)溫度是一座難以克服的大山，所以在隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在原風(fēng)冷的基礎(chǔ)上，吸收水冷卻的優(yōu)點(diǎn)，出現(xiàn)了閉式循環(huán)水風(fēng)冷卻器，又名閉式冷卻塔，它是水冷和風(fēng)冷相結(jié)合的產(chǎn)兒，刷新了常溫冷卻器的新紀(jì)元，對(duì)傳統(tǒng)的水冷、風(fēng)冷進(jìn)行了有效改造。</p><p>　　由風(fēng)冷式冷卻器特點(diǎn):用風(fēng)冷卻油，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、熱阻小、換熱面積大、使用、安裝方便。本設(shè)計(jì)中采

85、用風(fēng)冷式冷卻器，即風(fēng)扇降溫。</p><p><b>　　7.1風(fēng)冷式冷卻器</b></p><p><b>　　8 程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　8.1 恒溫箱的工藝過(guò)程及控制要求</p><p>　　恒溫控制裝置的構(gòu)成示意圖請(qǐng)見附圖1。它由恒溫水箱、加熱裝置、攪拌電動(dòng)機(jī)、冷卻器、冷卻

86、風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)、儲(chǔ)水箱、溫度檢測(cè)裝置、溫度顯示、功率顯示、流量顯示、閥門及有關(guān)的狀態(tài)指示器等部件構(gòu)成。</p><p>　　恒溫控制系統(tǒng)要求控制恒溫箱水溫在20—80℃之間的某設(shè)定數(shù)值。設(shè)定值可通過(guò)撥碼開關(guān)設(shè)定。當(dāng)水溫低于設(shè)定值時(shí)，向外放出部分熱水并從儲(chǔ)備水箱中泵如冷水，當(dāng)儲(chǔ)水箱中水溫高于設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)冷卻風(fēng)扇并使水流經(jīng)冷卻器。恒溫水箱中間的攪拌器是為了水溫均勻使用的，兩個(gè)液位檢測(cè)開關(guān)分別用來(lái)檢測(cè)水的溢出及不足

87、兩種特殊狀態(tài)，為開關(guān)量傳感器。系統(tǒng)中設(shè)有三處溫度傳感器，分別用于測(cè)量恒溫水箱入水口處的水溫、水箱中的水溫及儲(chǔ)備水箱中水的溫度。溫度傳感器為模擬量傳感器，測(cè)量范圍為0-100℃，輸出0-10v DC電壓量。系統(tǒng)中水的流動(dòng)可采用電磁閥或手動(dòng)閥開關(guān)控制。水泵為水流提供動(dòng)力，水的流速由流量計(jì)計(jì)量。系統(tǒng)要求為恒溫箱中的水溫、入水口處的水溫，儲(chǔ)水箱中的水溫、水的流速及加熱功率設(shè)置LED顯示。兩個(gè)電磁閥的通、斷，攪拌電機(jī)和冷卻風(fēng)扇電機(jī)的工作設(shè)置指示燈

88、顯示。</p><p>　　本系統(tǒng)的控制過(guò)程是這樣的，當(dāng)設(shè)定水溫后啟動(dòng)水泵向恒溫水箱中注水，當(dāng)上升到液位檢測(cè)點(diǎn)2時(shí)啟動(dòng)攪拌電動(dòng)機(jī)，測(cè)量水溫并與設(shè)定值比較，若溫度差小于設(shè)定值則開始加熱。當(dāng)水溫高于設(shè)定值時(shí)，進(jìn)冷水，當(dāng)儲(chǔ)備水箱中水溫高于設(shè)定值時(shí)，采用進(jìn)水與風(fēng)機(jī)冷卻同時(shí)進(jìn)行的方法實(shí)現(xiàn)降溫控制。</p><p>　　系統(tǒng)還要求具報(bào)警功能，如當(dāng)啟動(dòng)泵時(shí)無(wú)流量，或加熱時(shí)無(wú)溫度變化則發(fā)出報(bào)警信號(hào)。<

89、;/p><p>　　8.2 控制方案分析</p><p>　　由系統(tǒng)的工藝過(guò)程及控制要求知，本系統(tǒng)的工作實(shí)質(zhì)是根據(jù)恒溫水箱及儲(chǔ)備水箱中水的溫度，決定系統(tǒng)的工作狀態(tài)：加熱攪拌，或經(jīng)兩個(gè)路徑（冷卻及不冷卻）為恒溫箱供入冷水。由于溫度傳感器為模擬量傳感器，系統(tǒng)中三處溫度對(duì)應(yīng)的模擬量均需要變換為數(shù)字量供PLC運(yùn)算處理。為了提高加熱的快速性及系統(tǒng)的穩(wěn)定性，加熱系統(tǒng)采用可以調(diào)壓的可控電源?？烧{(diào)壓電源為電

90、壓量控制方式。這樣系統(tǒng)輸入及輸出均需模擬量的控制系統(tǒng)。需為PLC配置A/D、D/A轉(zhuǎn)換單元。本系統(tǒng)中還有流量顯示要求，擬選用葉輪式流量計(jì)，采用PLC的高速計(jì)數(shù)器對(duì)流量計(jì)輸出脈沖計(jì)數(shù)的方式測(cè)定流量。</p><p>　　從總體控制功能來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)為溫度值控制下的加熱或冷卻系統(tǒng)，輸入量為溫度值、液位值、流量值，輸出為攪拌電動(dòng)機(jī)，冷卻風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)及電磁閥的動(dòng)作及自動(dòng)調(diào)節(jié)的加熱功率。為了方便溫度、流量、功率的顯示并減少投資，

91、擬采用同一組數(shù)碼管分時(shí)完成。數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)及譯碼片選信號(hào)選用可編程控制器的輸出口，因而PLC應(yīng)選用晶體管輸出的品種。</p><p>　　8.3 系統(tǒng)的配置</p><p>　　統(tǒng)計(jì)本系統(tǒng)的輸入信號(hào)有啟動(dòng)開關(guān)、停止開關(guān)、液位開關(guān)、流量檢測(cè)開關(guān)、溫度傳感器等。對(duì)于傳感器本設(shè)計(jì)在前面作了簡(jiǎn)要介紹和所用到的傳感器也做了一些說(shuō)明。輸出信號(hào)的控制對(duì)象有水泵、水閥、冷卻風(fēng)機(jī)、攪拌電動(dòng)機(jī)、加熱裝置、狀態(tài)

92、及溫度顯示裝置等，系統(tǒng)中所用到的元器件型號(hào)及功能請(qǐng)見附圖2。結(jié)合輸入輸出信號(hào)及控制功能，本系統(tǒng)選用FX2N-60MTPLC一臺(tái)，配合FX2N-4AD一臺(tái)及FX2N-2DA一臺(tái)構(gòu)成控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的接線圖請(qǐng)參見附圖2。</p><p>　　8.4 主要控制程序</p><p>　　系統(tǒng)控制流程圖在附圖3上。程序中使用了較多的可編程控制器的內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器：D54為用戶設(shè)定的溫度設(shè)定值；D4

93、為被加熱水的水溫即恒溫箱中水的溫度；D14為水泵供水時(shí)的流水溫度；D24為儲(chǔ)水箱中水的溫度；D34為水流的速度；D44為加熱功率等。此外還使用了許多輔助繼電器完成信號(hào)的綜合工作，例如M300為儲(chǔ)水箱水溫低于恒溫水箱的水溫設(shè)定值且水泵工作的情況而M301表示儲(chǔ)水箱中水的溫度高于恒溫水箱設(shè)定值且水泵工作的情況。</p><p><b>　　程序說(shuō)明</b></p><p>

94、;<b>　　啟動(dòng)控制</b></p><p>　　X004為系統(tǒng)啟動(dòng)開關(guān)，當(dāng)X004接通系統(tǒng)開始啟動(dòng)</p><p>　　判斷PLC與FX2N-4AD是否聯(lián)機(jī)，開始通道初始化</p><p>　　判斷PLC與FX2N-4AD是否聯(lián)機(jī)及初始化的程序是按照模塊使用手冊(cè)的推薦模式編寫的。程序讀取BMP中的模塊標(biāo)識(shí)碼與K2010比較，判斷模塊是否為F

95、X2N-4AD，若是則進(jìn)行下面的程序。通道初始化包括：通道輸入量類型的選擇、取樣次數(shù)設(shè)定及工作狀態(tài)檢測(cè)等內(nèi)容，如模塊正常工作，則完成三個(gè)通道的工作。FX2N-4AD通道的具體說(shuō)明請(qǐng)參照FX2N-4AD模塊的介紹。</p><p><b>　　溫度設(shè)定值讀入</b></p><p>　　溫度設(shè)定值在X006被按下時(shí)由接在輸入口上的撥碼開關(guān)輸入，由于撥碼開關(guān)為BCD碼，需

96、轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制輸輸入。為了防止設(shè)定值為零程序中設(shè)有為零時(shí)則輸入25攝氏度的程序段。</p><p><b>　　泵控制</b></p><p>　　水泵的控制是由水泵中間繼電器的閉合來(lái)控制的。在A/D轉(zhuǎn)換模塊正常工作后，只要恒溫箱上液位開關(guān)閉合水泵便開始工作。 </p><p><b>　　攪拌機(jī)控制</b></p&g

97、t;<p>　　輔助繼電器M200接通，當(dāng)水位達(dá)到下液位開關(guān)時(shí)攪拌電動(dòng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)。程序如下：</p><p><b>　　恒溫水箱水溫</b></p><p>　　時(shí)間繼電器T30閉合開始讀入恒溫水箱水溫。恒溫水箱水溫為電壓量經(jīng)過(guò)先乘后除，余數(shù)比較是否四舍五入。最后把恒溫箱水溫保存在D6中，流水水溫和儲(chǔ)水箱水溫同樣計(jì)算分別保存在D14、D16中。<

98、/p><p><b>　　水流流量測(cè)量</b></p><p>　　流量測(cè)量為采用PLC的高速計(jì)數(shù)器對(duì)流量計(jì)輸出脈沖計(jì)數(shù)的方式測(cè)定流量。當(dāng)水泵中間繼電器斷開時(shí)流量顯示為0。</p><p><b>　　加熱及功率控制</b></p><p>　　溫度設(shè)定值與恒溫箱水溫進(jìn)行比較，當(dāng)溫度設(shè)定值高于恒溫箱水溫

99、時(shí)，啟動(dòng)加熱裝置中間繼電器，做加熱準(zhǔn)備工作。當(dāng)溫度設(shè)定值低于恒溫水箱水溫時(shí)中間繼電器M304接通。</p><p><b>　　電磁閥及風(fēng)機(jī)控制</b></p><p>　　本程序段包括冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，最大加熱功率控制</p><p>　　功率輸出程序段是查功率輸出表控制的。D/A模塊功率輸出控制、分時(shí)顯示控制、溫度流量功率顯示是依照模塊使用手冊(cè)

100、推薦的方式編寫的。由于程序過(guò)長(zhǎng)不做說(shuō)明。具體控制參見恒溫箱控制總梯形圖。</p><p>　　8.5 恒溫箱控制總梯形圖</p><p>　　8.6 恒溫水箱控制語(yǔ)句表</p><p><b>　　LDX004</b></p><p><b>　　ORM400</b></p>

101、<p><b>　　ANIX005</b></p><p><b>　　OUT M400</b></p><p><b>　　LD M400</b></p><p><b>　　FROM K0</b></p><p><b>

102、;　　K30</b></p><p><b>　　D60</b></p><p><b>　　K1</b></p><p>　　CMP K2010</p><p><b>　　D60</b></p><p><b>　　M0<

103、;/b></p><p><b>　　LDM1</b></p><p><b>　　TOP K0</b></p><p><b>　　K0</b></p><p><b>　　H3000</b></p><p><

104、b>　　K1</b></p><p><b>　　TOPK0</b></p><p><b>　　K1</b></p><p><b>　　K50</b></p><p><b>　　K3</b></p><p&g

105、t;<b>　　FROMK0</b></p><p><b>　　K29</b></p><p><b>　　K4 M500</b></p><p><b>　　K1</b></p><p><b>　　ANIM500</b>&l

106、t;/p><p><b>　　ANIM510</b></p><p><b>　　FROMK0</b></p><p><b>　　K5</b></p><p><b>　　D0</b></p><p><b>　　K3&

107、lt;/b></p><p><b>　　OUTM200</b></p><p><b>　　LDM200</b></p><p><b>　　CMPD54</b></p><p><b>　　K0</b></p><p&

108、gt;<b>　　M210</b></p><p><b>　　ANDK211</b></p><p><b>　　MOVK25</b></p><p><b>　　D64</b></p><p><b>　　LDM200</b&g

109、t;</p><p><b>　　CMPD54</b></p><p><b>　　K0</b></p><p><b>　　M210</b></p><p><b>　　ANDM211</b></p><p><b>

110、;　　MOVK25</b></p><p><b>　　D24</b></p><p><b>　　LDM200</b></p><p><b>　　ANDX006</b></p><p>　　BINK2 X010</p><p>

111、;<b>　　D54</b></p><p><b>　　LDIX001</b></p><p><b>　　ORM300</b></p><p><b>　　ORM305</b></p><p><b>　　ORM301<

112、/b></p><p><b>　　ANDM200</b></p><p><b>　　ANDM302</b></p><p><b>　　OUTY000</b></p><p><b>　　LDIX001</b></p>&

113、lt;p><b>　　ORM300</b></p><p><b>　　ORM301</b></p><p><b>　　ORM303</b></p><p><b>　　ORM305</b></p><p><b>　　A

114、NDM200</b></p><p><b>　　OUTY004</b></p><p><b>　　LDM200</b></p><p><b>　　ANIX001</b></p><p><b>　　OUTM302</b><

115、;/p><p><b>　　LDM200</b></p><p><b>　　ANIT30</b></p><p><b>　　OUTT30</b></p><p><b>　　K30</b></p><p><b>