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牙科设备:中央负压抽吸系统变频控制设计与PLC程序详解
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更新于2024-06-23
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本篇论文是关于中央负压抽吸系统变频控制设计的专业技术文档,由某校机械与电气信息工程系电气工程及其自动化专业的学生撰写,于2013年5月15日完成。标题强调了设计的核心内容,即工艺图和PLC程序设计,旨在提升牙科设备的性能和效率。 该研究针对的是YJF-60负压抽吸系统,采用PLC(可编程逻辑控制器)和变频器作为控制手段。PLC的选择是因为它具有高度的可靠性,强大的抗干扰能力以及用户友好性,这有助于简化系统的安装、调试过程,节省时间和资源。变频器的应用则带来了显著的节能效果,通过精确调速电机,减少了无功功率消耗,并实现了软启动,提高了整个系统的运行效率和安全性。 负压抽吸系统的核心功能在于实时有效地清除患者口腔内的污染物,同时确保治疗过程中不对患者口腔造成伤害。其设计还包括提高治疗区域的可见度,以及通过集中分离过滤管道将可能带有病菌的气雾、液体和混合物处理掉,降低诊室内二次污染的风险。这种设计不仅提升了患者的就诊体验,也减轻了医护人员的清洁工作负担。 论文的关键点集中在PLC技术和变频器在牙科设备中的实际应用,特别是在负压抽吸系统的优化上。这不仅体现了作者对当前口腔医学需求的理解,也展示了其在自动化控制领域的专业知识。对于牙科设备制造商、医疗机构以及相关技术人员来说,这篇论文提供了有价值的设计思路和技术参考,对于推动口腔医疗设备的技术革新具有重要意义。
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毕业设计(论文)报告纸
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3.1 电器工艺图设计需要注意的问题
完整的电器工艺图应该包括以下内容:
⑴ 设计电气设备的总体配置,绘制总装配图和总接线图。
⑵ 绘制各组件电器元件布置图与安装接线图,标明安装方式,接线方式。
⑶ 编写使用维护说明书。
在设计电器工艺图过程中,需要遵循以下原则:
⑴尽量缩短连接导线的长度和导线数量,设计控制电路时,应考虑各电器元件的安装位置,
尽可能地减少连接导线的数量,缩短连接导线的长度。
⑵尽量减少电器元件的品种,数量和规格,同一用途的器件尽可能选用同品牌,型号的产品,
并且电器数量减少到最低限度。
⑶尽量减少电器元件触头的数目。在控制电路中,尽量减少触头是为了提高电路运行的可靠性。
⑷尽量减少通电电器的数目,以利节能与延长电器元件寿命,减少故障。
3.2 元器件的选择
在电器工艺图中,需要正确的表示元器件的规格大小,形状尺寸和接线方式,所以,在设计
电器工艺图前需要对所用到的元器件进行准确的选择。
⑴ PLC 的选择:合理选用 PLC,对于提高 PLC 控制系统的技术经济指标有着重要意义。PLC
的选择主要应从 PLC 的机型、容量、I/O 模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面
加以综合考虑。PLC 机型的选择 PLC 机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护
方便的前提下,力争最佳的性能价格比。本课题设计的 YJF-60 负压抽吸系统有 16 个输入信号和
14 个输出信号,而三菱 FX1S-30MR(见图 3.2-1)刚好有 16 个输入端口和 14 个输出端口,电源
输入为 220VAC ,所以选用三菱 FX1S-30MR 作为本次设计所要用的 PLC 。它的外形尺寸是
100mm×90mm。主要参数见表 3.2-1.
表 3.2-1 FX1S-30MR 参数表
图
3.2-1 FX1S-30MR 图
⑵ 变频器的选择:变频器的选型要根据电机的实际工作电流来选择。本课题设计的 YJF-60
型号
FX1S-30MR
品牌
三菱
输入
16 点
输出
14 点
外形尺寸
(mm)宽*高*
深
100*90*49
电源规格
DC24V
输入规格
DC24V 7mA/5mA(无电压触点、或
者 NPN 开集电极晶体管输入)
输出规格
继电器输出
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毕业设计(论文)报告纸
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负压抽吸系统的负载类型为风机泵类负载,三台气泵都是可以变频起动,气泵的功率为 4.3KW,
要求功率较大,计算气泵的 Ijs 来确定变频器的型号选择。Pjs= √3Un×Ij ×cosφ,Pjs=Pe ×COS
Φ,其中 cosφ为气泵的功率因数,cosφ=0.8;COSΦ为气泵需要系数,COSΦ=0.8~0.85,取 COS
Φ=0.8,Pe=4.3KW, 所以 Pjs=4.3KW ×0.8=3.44KW, 所以求出 Ijs=6.53A 。西门子 MM430 (见图
3.2-2)系列的 6SE6440-2CD27-5CA1 型 P=7.5KW,IN= 19A 可以满足设计要求,它的外形尺寸是
185mm×245mm×195mm。组要参数见表 3.2-2。
表 3.2-2 MM430 主要参数表
·380V-480V±10%,三相,交流,7.5kW-250kW;
· 风机和泵类变转矩负载专用;
· 牢固的 EMC(电磁兼容性)设计; 控制信号的
快速响应
· 内置 PID 控制器;
· 快速电流限制,防止运行中不应有的跳闸;
· 数字量输入 6 个,模拟量输入 2 个,模拟量输出 2
个,继电器输出 3 个;
· 具有 15 个固定频率,4 个跳转频率,可编程;
· 采用 BiCo 技术,实现 I/O 端口自由连接;
· 集成 RS485 通讯接口,可选 PROFIBUS-DP 通讯
模块;
· 灵活的斜坡函数发生器,可选平滑功能;
· 三组参数切换功能:电机数据切换,命令数据切
换;
图 3.2-2 西门子 MM430 变频器图
⑶ 空气开关的选择:空气开关具有控制和多种保护功能于一身。除了能完成接触和分断电
路外,尚能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护。在本课题设计中,选
用了 380V 50Hz 4.3KW 的三相漩涡式气泵和 380V 50Hz1.1KW 排水泵,需要计算 Ijs 来确定选用
的空气开关。求出的 Ijs=6.53A。所以决定选用施耐德的梅兰日兰 C65 3P 10A 空气开关(见图
3.2-3),它的外形尺寸是 55mm×81mm。主要参数见表 3.2-3。
表 3.2-3 C65 参数表
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图 3.2-3C65 空气开关图
⑷ 继电器选择:应根据继电器的功能特点,适用性,使用环境,工作制,额定工作电压及
额定工作电流来选择。正确选用继电器的原则具体来讲应该是:a 继电器的主要技术性能,如触
点负荷 ,动作时间参数,机械和电气寿命等,应满足整机系统的要求;b 继电器的结构型式(包括
安装方式)与外形尺寸应能适合使用条件的需要;c 经济合理。本课题设计中继电器用于卸荷阀
和进水阀中,这些电磁阀P=160W,U=220V,MY2NJ 5A 220AC,所以选用欧姆龙MY2NJ继电器
(见图3.2-4)可以满足设计条件。它的外形尺寸是22.5mm×68mm。主要参数见表3.2-4。
表3.2-4 欧姆龙继电器参数表
图3.2-4 欧姆龙继电器图
⑸ 接触器选择:根据接触器控制的负载性
质来相应选择直流接触器还是交流接触器,一般
制造厂商
法国施耐德电气
脱扣曲线(C)
保护常规负载和配电线缆
额定电流
10A 16A 20A 25A 32A 40A
额定电压
(AC V):230
额定电流
(A):6 ~ 32
分断能力
(KA):4.5
极数
3P+N
规格
55mm×81mm
机械寿命
20,000 次
接线
适用于 10mm2 及以下导线
品 牌
欧姆龙
型 号
MY2NJ-DC24V
外形尺寸(mm)
21.5×21.5×36mm
(L×W×H)
触点负载
5A 220VAC 5A24VDC
额定电流
5A
工作温度
-55℃~+70℃
阻 抗
≤50mΩ
电气寿命
≥40 万回
机械寿命
≥8000 万回
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