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1、TONGJI ZHEJIANG COLLEGE毕业设计（论文） 课题名称： 中央负压抽吸系统变频控制设计 副 标 题: 工艺图及PLC程序设计 系 名 称： 机械与电气信息工程系 专 业： 电气工程及其自动化 日 期： 2013年5月15日 毕业设计（论文）报告纸中央负压抽吸系统变频控制设计工艺图及PLC程序设计09电气工程及其自动化 某某某 学号指导老师 某某某 【摘要】 随着现代口腔医学的不断发展，医生和患者对牙科设备的要求越来越高。一套良好的牙科设备，不仅可以使医生能快速准确的治愈病人，还能使患者在治疗过程中感到舒适和安全。本次设计运用PLC及变频器对YJF-60负压抽吸系统进行控制。利
2、用PLC进行控制具有可靠性高，抗干扰性强，使用方便等优点，使得系统的设计、安装、调试等工作量大大减少。利用变频器进行控制可以使电机调速更加节能，减少无功功率，还能达到软启动的目的。该负压抽吸系统可以及时有效的抽吸患者口腔内污染物的同时，又能保证不损伤患者的口腔 ；可以保证治疗区域良好的可视度；从患者口内吸出的带菌气雾，液体和混合物，经由管道进入机组的分离装置中，在诊室外进行集中分离过滤，这样既减少了清理的工作量，又避免在诊室内造成二次污染。【关键词】牙科设备 PLC 变频器 污染物 负压抽吸系统Central vacuum suction system frequency control de
3、signProcess diagram and PLC programmingElectrical Engineering and Automation jiangyangyang 091026Adviser ganweiqin【Abstract】With the continuous development of modern oral medicine, doctors and patients have become increasingly demanding of dental equipment. A good set of dental equipment, not only a
4、llows the doctor to cure the patient quickly and accurately, but also to make the patient feel comfortable and safe in the treatment process. The design of the PLC and inverter control vacuum suction system . PLC control with high reliability, strong anti-interference, ease of use, making the system
5、 design, installation, commissioning, greatly reducing the workload. Inverter control allows the motor speed is more energy efficient, reduce reactive power, but also achieve the purpose of the soft-start. The vacuum suction system pollutants in a timely and effective suction the patients mouth at t
6、he same time, but also ensures that no damage to the patients mouth; ensure good visibility of the treatment area; the contaminated aerosol sucked out from the patients mouth, liquid and mixture into the pipe the unit separation device, to centralized separation filter outside the clinic, so not onl
7、y reduces the workload of the clean-up, avoid to cause secondary pollution in the consulting room.【Key words】dental equipment PLC inverter control pollutant vacuum suction system目 录1. 绪 论11.1 背景及意义11.2 课题设计的主要内容和主要方法12. 系统设计22.1 方案的选择22.2 PLC和变频器的应用32.2.1 PLC的原理及应用32.2.2 变频器的原理和应用42.3 电气原理图43. 系统电器工
8、艺图设计53.1 电器工艺图设计需要注意的问题63.2 元器件的选择63.3 电器工艺图的绘制114. 程序设计及分析144.1 PLC程序设计思路144.1.1 PLC端口分配154.1.2 系统控制过程164.2 PLC程序分析194.2.1 数据的采集程序194.2.2 气泵起动控制程序204.2.3 废水泵控制程序234.2.4 寄存器的跳转程序255. 系统调试265.1调试注意事项275.2 系统的调试285.3调试结果分析306. 结 论31参考文献32谢 辞33附 录34III 毕业设计（论文）报告纸1. 绪 论1.1 背景及意义在口腔医学不断发展的今天,医生对牙科设备的要求越
9、来越高,不仅病人在治疗中坐着要舒适,医生更要准确快速地治愈病人,并且在治疗过程中注意自我防护。当牙医在治疗过程中，从患者口中喷出带有细菌，病毒，真菌等大量雾化状态的带菌气流（见图1.1-1），这些带菌气流直接喷射到牙医的面部，并扩散到整个口腔诊室，污染了诊室环境；据资料统计，牙医是所有执业医师中最容易受到感染的人群； 图1.1-1 带菌气流图 图1.1-2 抽吸效果图患者在接受治疗的过程中，需要清洁水来清洗创面，而涡轮手机需要水来冷却，这样就不可避免的有大量的水进入口中，必将刺激患者的神经，造成吞咽反应，如不能进行持续而有效地排出，会中断治疗，影响治疗效果；传统的牙科治疗机的负压采用“射流”原
10、理，利用压缩空气或水在主管道内大量排放，使得附属管道内产生真空而形成的负压来抽吸患者口内的液体。若采用压缩空气做动力，将造成压缩机的连续运转，降低压缩机的使用寿命。而本课题设计的YJF-60负压抽吸设备抽吸量持久，抽吸力度适中，在及时有效的抽吸患者口腔内污染物的同时，又能保证不损伤患者的口腔 ；能及时有效的从患者口内吸出的带菌气雾，液体和混合物（见图1.1-2），经由管道进入机组的分离装置中，进行集中分离过滤，这样保证了治疗区域良好的可视度，使牙医在治疗过程中持续工作，无需中断，而且使牙医，护士和病人远离了感染。收集到的混合气体通过气液分离罐处理后排放到下水道中。而且在设计中增加变频系统，根据
11、工作台的使用量及时调节设备工作频率，根据工作台负压力的大小及时调节气泵的工作台数，具有节约能源，降低成本的优点。1.2 课题设计的主要内容和主要方法本课题设计主要对YJF-60负压抽吸系统的工作过程进行设计分析。该负压抽吸系统的基本结构主要包括两个部分：气路部分和电气控制部分。本课题设计采用可编程控制器PLC和变频器对YJF-60负压抽吸系统工作过程进行控制。气路部分包括三台380V 50Hz 4.3KW的三相漩涡式气泵组成的负压抽吸动力源、气液分离罐、一台380V 50Hz1.1KW排水泵将气液分离罐的废水排出、一只220V 50Hz清冼用进水电磁阀、一只220V 50Hz卸荷用电磁阀、气路
12、管道、安装支架等。电气控制部分主要包括三台380V 50Hz，4.3KW的三相漩涡式气泵、一台380V 50Hz，1.1KW排水泵、一只220V 50Hz清冼用进水电磁阀、一只220V 50Hz卸荷用电磁阀、可编程控制器、压力传感器、压力显示控制器 、电气控制板、变频器、电器箱等。YJF-60负压抽吸系统的设计主要包括四个板块的设计：抽吸气泵的控制设计，废水泵的控制设计，清冼进水电磁阀的控制设计和卸荷电磁阀的控制设计。根据各个板块的设计要求，利用CAD软件作出YJF-60负压抽吸系统电气原理图主电路图，电气原理图控制电路图。根据电气原理图，规范选择合适的电器元器件，利用CAD软件作出电器工艺图
13、。根据YJF-60负压抽吸系统电气原理图及电器工艺图，根据负压系统运作的控制过程，利用三菱FX编程软件进行编程。将完整程序导入PLC（FX1S-30MR）进行调试修改，最后对整个系统的调试结果作出分析。 图1.2-1 YJF-60负压抽吸系统图2. 系统设计2.1 方案的选择本课题设计的负压抽吸系统由三台抽吸气泵M1、M2、M3提供动力。针对这三台抽吸气泵的工作状态，选出了二套电气控制方案供讨论： 方案一：固定抽吸气泵M1为变频控制，其它二台抽吸气泵M2和M3按设计要求按需为固定频率工作。方案二：三台抽吸气泵按程序设计轮流为变频控制。例：在第一程序段：第一台抽吸气泵为变频控制时，第二台及第三台
14、抽吸气泵按设计要求按需为为固定频率工作；在第二程序段：第二台抽吸气泵为变频控制时，第一台及第三台抽吸气泵按设计要求按需为为固定频率工作；在第三程序段：第三台抽吸气泵为变频控制时，第一台及第二台抽吸气泵按设计要求按需为为固定频率工作。通过不断的分析和讨论，总结出方案一具有电气控制电路简单，设计方便的优点，但是用变频控制的抽吸气泵M1的使用率大大高于其它二台抽吸气泵，可能使变频控制的抽吸气泵因使用时间长而损坏。而方案二的优点主要是三台抽吸气泵使用率比较一致，且都采用变频控制，可以达到软启动，节能，控制准确等优点，但电气控制电路要比方案一复杂很多。经过综合分析，决定选用方案二作为本课题设计的方案。2.2 PLC和变频器的应用本设计采用可编程控制器（PLC）和变频器对YJF-60负压抽吸系统工作过程进行控制。因为PLC具有以下优点：系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；使用方便，编程简单；能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强。变频器具有节能、降低电力线路电压波动等优点。2.2.1 PLC的原理及应用PLC的基本结构包括CPU、存储器、输入/输出接口、编程器等（见图2.2.1-1）。PLC采用循环扫描的工作方式。 每次扫描过程，集中采集输入信号，集中对输出信号进行刷新。 输入刷新过程，当输入端口关闭时，程序在
