【正文】 ..............................................10 其它模塊的選型 .......................................................................................................12 3. 3 本章小結(jié) .........................................................................................................................14 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 ...................................................................................................................15 PLC 軟件的設(shè)計 .............................................................................................................15 主程序的設(shè)計 .................................................................................................................15 故障判斷子程序的設(shè)計 ...........................................................................................17 程控子程序的設(shè)計 ..................................................................................................18 人機(jī)交互界面的設(shè)計 .....................................................................................................19 人機(jī)交互界面方便了工作人員對于生產(chǎn)設(shè)備的查看，本文人機(jī)交互界面使用的軟件是MCGS ....................................................................................................................................19 MCGS 軟件的介紹 ...................................................................................................19 主界面的設(shè)計 ..........................................................................................................20 本章小結(jié) .........................................................................................................................22 5 總結(jié)與展望 ............................................................................................................................23 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................24 致 謝 ...................................................................................................................................25 本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 20xx） 1 1 前言 項目背景 本學(xué)位論文的課題來源于山東某礦井壓風(fēng)機(jī)房。剛壓風(fēng)機(jī)房具有 4 臺英格索蘭生產(chǎn)的 MM3002S 型螺桿式壓風(fēng)機(jī)，每臺壓風(fēng)機(jī)獨(dú)立控制，為礦井建設(shè)提供動力。由于對 4臺壓風(fēng)機(jī)的操作要進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試，給整個壓風(fēng)機(jī)房的操作、維護(hù)和管理帶來了不變。此外，原控制系統(tǒng)是繼電器 — 接觸器控制， 這些年，器件經(jīng)常容易損壞，在控制也出現(xiàn)落落很多的問題 ，嚴(yán)重影響了壓風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行。另外礦用壓風(fēng)機(jī)需要長時間的運(yùn)行，而且煤礦每時的風(fēng)量又都不一樣，則會出現(xiàn)供風(fēng)壓力不穩(wěn)定的現(xiàn)象，為避免這種情況，壓風(fēng)機(jī)就要在空載（或輕載）和負(fù)載狀態(tài)下切換， 經(jīng) 常這樣使用會導(dǎo)致設(shè)備使用時間的減短，對國家電力資源造成浪費(fèi)。 針對上述情況，就需要設(shè)計出對于壓風(fēng)機(jī)的自動控制同時又能智能檢測的系統(tǒng)，以提高空壓機(jī)的工作效率。該系統(tǒng)能夠根據(jù)風(fēng)量的變化實(shí)現(xiàn)自動化控制，并能夠遠(yuǎn)程操作、監(jiān)控和報警，對于過壓、過熱、電流過載等情況進(jìn)行有效保護(hù)，以達(dá)到提高生產(chǎn)效率，穩(wěn)定了壓風(fēng)機(jī)的工作性能，能夠讓工作人員得到更多的休息，提高了工作人員對工作的熱情。 課題研究意義 煤礦礦井壓風(fēng)系統(tǒng)是煤礦礦井安全生產(chǎn)的重要組成部分， 壓風(fēng)機(jī) 在其中又起到至關(guān)重要的作用 ，壓風(fēng)機(jī)一般用在氣動設(shè)備的動力提供上 ，將空氣壓縮成一定壓力的氣體，使之運(yùn)轉(zhuǎn)。例如供井下風(fēng)鎬、風(fēng)泵等氣動設(shè)備。 可以把井下的粉塵沖淡，這樣就能給工作人員創(chuàng)造出一個好的工作環(huán)境，保證了他們的健康。 所以 壓風(fēng)機(jī)是礦井 系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障。 設(shè)備運(yùn)行的平穩(wěn)性將直接決定整個生產(chǎn)是否能夠完成指標(biāo)。 PLC 作為驅(qū)動設(shè)備，憑借著其通用性和可靠性等優(yōu)點(diǎn)，在這個 電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展 的社會中得到廣泛應(yīng)用。 由 PLC 自動控制壓 風(fēng)系統(tǒng)， 提高了可靠性和節(jié)能效果 ， 在整個自控系統(tǒng)中 ， 通過遠(yuǎn)程控制能夠更好的完成生產(chǎn)需求。 本文通過一個實(shí)例 —— 基于 PLC 的礦井壓風(fēng)機(jī)自動控制進(jìn)行分析。 礦井中工作環(huán)境的好壞，將直接決定了工作效率與工作人員的身體健康，所以壓風(fēng)機(jī)的使用就顯得越發(fā)的至關(guān)重要。我國是煤礦大國，煤礦安全與生產(chǎn)效率是我國政府一再強(qiáng)調(diào)的問題，因此提高生產(chǎn)安全性和生產(chǎn)效率是至關(guān)重要的。所以提高礦井系統(tǒng)的安全性。可靠性和快速性是勢在必行的。之前的煤礦壓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)中，多采用繼電器和接觸器控制方式，這種控制方式體積龐大；由于觸電過多，會出現(xiàn)接觸不良 等故障的發(fā)生，同時當(dāng)故障產(chǎn)生時也不利于檢修；而且運(yùn)行速度慢，生產(chǎn)效率低下。 PLC 與上位機(jī)有效的結(jié)合在一起將解決這一系列的問題，通過 PLC 對現(xiàn)場設(shè)備的控制，并把工作狀態(tài)上傳給上位機(jī)，我們就可以通過上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，這樣使得壓風(fēng)機(jī)的使用壽命增加，故障排除簡單，工作效率提高。 為煤礦礦井壓風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)改造提供一條新途徑。 基于 PLC 的礦井壓風(fēng)機(jī)的自動控制系統(tǒng) 2 PLC 的發(fā)展?fàn)顩r 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，存在著大量的開關(guān)量信號。這些信號遵循一定的邏輯條件和邏輯關(guān)系按順序做出相應(yīng) 的動作，根據(jù)動作的結(jié)果來驅(qū)動。在 PLC 出現(xiàn)之前，傳統(tǒng)上，這些功能是 通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。 工廠自動化控制的初期階段采用繼電器進(jìn)行控制，但是這種控制方式存在著很多的弊端，這個繼電器控制組體積過于龐大、耗電量多、繼電器由于長時間的吸合斷開導(dǎo)致壽命短、運(yùn)行的速度也不盡人意等，所以后期就急需研發(fā)出一種可以替代繼電器控制的控制方式。 隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展， 企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對生產(chǎn)率的要求也越來越高，控制系統(tǒng)的可靠性也要隨之提高，以至于原有的繼電器控制方式漸漸不能滿足這些需求。1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司把繼電接觸器控制的有點(diǎn)與計算機(jī)功能齊全、靈活、通用的特點(diǎn)結(jié) 合起來研 制出了一種新型工業(yè)控制裝置， 并 在其他行業(yè)很快得到了推廣應(yīng)用，這就是第一代可編程控制器。 社會在發(fā)展進(jìn)步，各個領(lǐng)域都向著自動化、信息化的方向發(fā)展，其中工業(yè)生產(chǎn)一直強(qiáng)調(diào)提高工作效率，減少人力，這就更大大的強(qiáng)調(diào)了自動化的重要性。而 PLC 作為工業(yè)控制中的電控裝置，其重要性更是不言而喻的。 而且隨著技術(shù)的發(fā)展和市場需求的增加， 可編程控制器也隨之更新，體積越來越小，功能越來越全，可靠性越來越高、運(yùn)行速度越來越快、穩(wěn)定性也越來越強(qiáng)。 效果 預(yù)測 本系統(tǒng)通過智能傳感器對設(shè)備層的一些數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，通過背板總線上傳給 PLC控制單元， PLC 存儲器中是可以進(jìn)行程序編寫的，通過對測量數(shù)據(jù)的比較，對壓風(fēng)機(jī)組進(jìn)行輪流工作，以達(dá)到自動化控制的目的?？刂平Y(jié)果上傳給上位機(jī)，上位機(jī)界面對壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，工作人員通過對觀察上位機(jī)就可以準(zhǔn)確的了解到每個壓風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)和實(shí)時數(shù)據(jù)，還可以通過對上位機(jī)界面的控制來實(shí)現(xiàn)對壓風(fēng)機(jī)組的遠(yuǎn)程控制。當(dāng)故障出現(xiàn)時，可以及時確定故障所在，并把壓風(fēng)機(jī)組的自動控制切換到手動控制，放便檢修。通過此系統(tǒng)能夠 達(dá)到 礦井壓風(fēng)機(jī)的無人值守，提高壓風(fēng)效率、節(jié)能減排、減員增效的目的。 本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 20xx） 3 2 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計 方 案的比較與選擇 在本次設(shè)計中，對于壓風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)的方案，按控制核心的不同，大致可分為以PC 機(jī)為核心控制系統(tǒng)，以單片機(jī)為核心控制系統(tǒng)，以 PLC 為核心控制系統(tǒng)這三種。 以 PC 機(jī)為核心控制系統(tǒng) 以 PC 機(jī)為核心控制系統(tǒng)的簡略系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 21 所示。 圖 21 基于 PC 機(jī)為核心結(jié)構(gòu)圖 以 PC 機(jī)為核心的控制系統(tǒng)在大小型工業(yè)控制中占有一定的比例，基于其技術(shù)開放、操作方便、結(jié)構(gòu)簡單，并且具有豐富的軟件資源。 主要特點(diǎn)是：把 I/O 裝置做成板卡的形式，這樣就能將它直接和 PC 機(jī)上的總線相連接，也就是說可以直 接插在計算機(jī)的擴(kuò)展槽上使用。 這 種方案以其結(jié)構(gòu)簡單、器件少而立足， 但是也正是由于它過于簡單，所以存在著很多的不足之處： 我們所要檢測點(diǎn)信號都集中到一起，信號線過多造成現(xiàn)場信號相互之間存在一定的干擾，并且維護(hù)也不方便； 控制中心只有一臺 PC 機(jī)，當(dāng)計算機(jī)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)整體就有可能出現(xiàn)癱瘓，風(fēng)險高； 工作現(xiàn)場不能夠看到檢測數(shù)據(jù)，也不能報警，靈活性差。 以單片機(jī)為核心控制系統(tǒng) 以單片機(jī)為核心控制系統(tǒng)簡略結(jié)構(gòu)圖如圖 22 所示。 監(jiān) 控 計 算 機(jī)輸 入 板 卡現(xiàn) 場 設(shè) 備遠(yuǎn) 程 P C 遠(yuǎn) 程 P C顯 示報 警基于 PLC 的礦井壓風(fēng)機(jī)的自動控制系統(tǒng) 4 圖 22 以單片機(jī)為核心控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 運(yùn)用單片機(jī)控制方案 ， 是因為單片使用起來結(jié)構(gòu)簡單，成本低。 但是采用單片機(jī)控制，還有很多不足之處： 在對此系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，擴(kuò)展電路和系統(tǒng)配置電路這兩部分設(shè)計比較復(fù)雜，耗費(fèi)了大量的時間，影響了工作進(jìn)程。 由于此次系統(tǒng)設(shè)計的使用環(huán)境是礦井，工作環(huán)境比較惡劣，所以對系統(tǒng)的抗干擾性的要求就比較高，而用單片機(jī)控制方案抗干擾性差，雖然我們采取了一些措施減少干擾，但總體效果并不是怎樣理想。 系統(tǒng)的電源模塊還需要自己設(shè)計，這就更增加了設(shè)計者的工作量 ，而且系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性都得不到保障。 每個系統(tǒng)在長時間運(yùn)轉(zhuǎn)之后都有一個維修周期，而單 片機(jī)控制方案維修不方便，給維修人員帶來了不便。 以 PLC 為核心控制系統(tǒng) 以 PLC 為核心控制系統(tǒng)的簡略系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 23 所示。 監(jiān) 控 計