压力自动控制系统设计研究

压力自动控制系统设计研究

摘要:压力控制不仅仅应用于工业生产,也与我们的生活息息相关。压力控制不好,小则影响生产效率,降低产品质量,或是给生活带来不便;大则造成严重的生产事故,甚至造成人员伤亡。所以,压力的检测与控制,对保证生产、生活的正常进行是十分重要的。压力自动控制系统,能够在无人操纵空压机的情况下,利用控制电路操纵空压机,使压力值一直保持在给定的范围内变化。

关键词:压力自动控制控制系统

压力是指由气体或液体均匀垂直地作用于单位面积上的力。在工业生产过程中,需要对温度、压力、流量、液位、浓度等参数进行控制,压力往往是重要的操作参数之一。压力控制不仅仅应用于工业生产,也与我们的生活息息相关。压力控制不好,小则影响生产效率,降低产品质量,或是给生活带来不便;大则造成严重的生产事故,甚至造成人员伤亡。所以,压力的检测与控制,对保证生产、生活的正常进行是十分重要的。

所谓自动控制,是指在无人直接参与的情况下,利用控制装置操纵受控对象,使被控量等于给定值或按信号的变化规律去变化的过程。例如:扫地狗能够按指令对地板进行清洁;地对空导弹能够准确命中目标;人造卫星能够运行在预定的轨道并成功返回地面等等,这些都是应用自动控制技术的结果。压力自动控制系统,能够在无人操纵空压机

的情况下,利用控制电路操纵受控对象,使压力值一直保持在给定的范围内变化。

高职院校学生一学期大部分时间需要进行实验实训,一些实验需要用到压力,这就需要有一套低成本,节能,同时又安全可靠的压力自动控制系统。对于学校来说,选择这套压力自动控制系统方案是个不错的选择,下面就来简要介绍一下这套自动控制系统的设计思路。

1 系统构成

该控制系统在设计思路上,充分考虑到成本和实用性的问题,采用的都是性价比高的仪表及电子元件。

(1)空气开关。

基本原理:短路电流远大于正常负载电流,短路电流导致脱扣器脱扣,动触头在弹簧的作用下与静触头分开,使得电路断开。

空气开关是用来做电路保护的,一旦出现短路事故就会采用空气作为灭弧介质断开电路。

(2)按钮。

启动按钮:绿色按钮,只使用其常开触点。

停止按钮:红色按钮,只使用其常闭触点。

启动按钮和停止按钮内部结构一样,只是在颜色上有区别。在线路接法上有区别,一般是把停止按钮串联在接触器或继电器的线圈回路中,把启动按钮并联到接触器的自锁触点两端。

(3)接触器。

这里采用交流接触器,主接点用来开闭电路,辅助接点用来导通控制回路。主接点一般是常开接点,而辅助接点常有两对常开接点和常闭接点。

原理:接触器由固定铁芯、动铁芯、弹簧、动触点、静触点、线圈、接线端子和外壳组成。线圈通电,动铁芯在电磁力的作用下动作吸合,带动动触点动作,使常闭触点分开,常开触点闭合。线圈断电后,动铁芯在弹簧的作用下带动动触点复位。

交流接触器的接点,由银钨合金制成,具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。使用寿命高,机械寿命通常为数百万次。

(4)中间继电器。

中间继电器就是个继电器,它的原理和交流接触器相同。在继电保护装置中,用来增加触点数量和触点的容量,也可以使触点闭合或断开时带有不大的延时。

(5)电接点压力表。

电接点压力表由测量系统、指示系统、磁助电接点装置、外壳、调整装置和接线盒(插头座)等组成。一般电接点压力表是用于测量对铜和铜合金不起腐蚀作用的气体、液体介质的正负压力,并在压力达到预定值时发出信号,接通控制电路,达到自动控制的报警得目的。

电接点压力表工作原理:压力表指针上有动触点,表盘上另外有两个静触点。当压力超过上限给定数值时,动触点和上限静触点接通;当压力低于下限给定数值时,动触点和下限静触点接通。静触点的位置可以根据需要灵活调节。

(6)空压机。

空气压缩机是气源装置中的主体,将电动机的机械能转换成气体压力能。它广泛用于机械、电子、化纤、生物医学、食品、炼钢、石化等行业,简单来说,需要带压气体的地方,就需要空压机。

2 控制方案说明

(1)该方案的实施需要:空压机一台;启动按钮一个;停止按钮一个;红色和绿色指示灯各一个;手动/自动转换开关一个;交流接触器一个;中间继电器三个;空气开关三个;电接点压力表一只。

电路图1中a、c分别表示电接点压力表的下限和上限静触点,b 表示指针(动触点)。

(2)手动状态:关闭空气开关QK1、2、3,接通控制电路电源,将手动/自动转换开关拨到手动,按下启动按钮SB1,中间继电器KA3线圈得电,KA3-1(常开触点)闭合,实现KA3的自锁;同时KA3-4(常闭触点)断开,KA3-2(常开触点)闭合,绿色指示灯亮;KA3-3(常开触点)闭合,交流接触器KM线圈得电,常开触点KM1、KM2、KM3闭合,空压机开始运转。直到按下停止按钮SB2,中间继电器KA3失电,KA3-1、KA3-2、KA3-3同时断开,红色指示灯亮,交流接触器KM失电,常开触点KM1、KM2、KM3断开,空压机停止运行。

(3)自动状态:关闭空气开关QK1、2、3,接通控制电路电源,将手动/自动转换开关拨到自动,由于这个时候还没有压力,电接点压力表的指针低于下限,于是a、b两点接通,中间继电器KA2线圈得电,常开触点KA2-2闭合,实现中间继电器KA2的自锁;常开触点KA2-1闭合,中间继电器KA3线圈得电,KA3-2闭合,绿灯亮;KA3-3闭合,交流接触器KM线圈得电,常开触点KM1、KM2、KM3闭合,空压机启动。当压力值高于电接点压力表上限,b、c两点接通,中间继电器KA1得电,常闭触点KA1-1断开,中间继电器KA2失电,常开触点KA2-1断开,中间继电器KA3失电,常开触点KA3-3断开,交流接触器KM线圈失电,常开触点KM1、KM2、KM3断开,空压机停止运行;同时常开触点KA3-2断开,绿灯熄灭,常闭触点KA3-4闭合,红灯亮起。

在这个系统中,值得说明的是,由于压力一直在消耗中,所以在自动状态下,空气压缩机将根据压力的实际使用情况,反复启动、停止。当压力处于电接点压力表上下限静触点之间时,空压机处于停止状态,节约资源。当压力值低于下限时,空压机能够自行启动,不需人为操作。该系统实现了压力的自动控制,且具有相当高的实用价值。

参考文献

[1]厉玉鸣.化工仪表及自动化[M].出版社,2013,7(1):14-17.

[2]张虎,王银锁.过程控制系统应用技术[M].化学工业出版社,2012,10(2):1-4.

[3]黄坚.自动控制原理及其应用技术[M].北京:高等教育出版社,2001,7(1):1-7.