【正文】 基于PLC空氣壓縮機的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計摘要：本設(shè)計主要是要研究恒壓供氣控制系統(tǒng)的硬件電路、恒壓變頻供氣的控制方法、開發(fā)基于MCGS組態(tài)軟件的監(jiān)控界面。整個系統(tǒng)是用PLC進行控制，MCGS組態(tài)軟件進行監(jiān)控。PLC主要控制空壓機的啟動和停止，MCGS用于讀取壓力，以便我們隨時了解系統(tǒng)信息，進行調(diào)整。整個系統(tǒng)自動化水平比較高，大大減少了人力物力，而且對于壓力的變化能很快的做出反應(yīng)，調(diào)節(jié)壓力。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本、性能穩(wěn)定，而且功能齊全，非常適合應(yīng)用和推廣。關(guān)鍵詞：MCGS組態(tài)軟件；PLC；空氣壓縮機Designs based on the PLC air pressor39。s supervisory systemAbstract:This design is mainly needs to study the constant pressure air feed control system39。s hardware circuit, the constant pressure frequency conversion air feed control method, the development based on the MCGS configuration software39。s monitoring contact surface. The overall system is carries on the control with PLC, the MCGS configuration software carries on the monitoring. The PLC primary control air pressor39。s start and the stop, MCGS uses in reading the pressure, so that we momentarily can understand the system message, makes the adjustment. The overall system automation level is quite high, reduced the manpower and resources greatly, moreover can very quick make the response regarding the pressure change, the adjustment pressure. This system structure is simple, cost, stable property, moreover the function is plete, very suitable to apply and the promotion. Key word: MCGS configuration software。 PLC。 Air pressor目 錄摘要 IAbstract II第1章 緒論 1 空氣壓縮機的發(fā)展與現(xiàn)狀 1 本課題研究的目的與意義 2 本課題的主要研究內(nèi)容 3第2章 供氣方案的設(shè)計 4 恒壓空氣方法的設(shè)計 4 電氣原理圖 5 元器件的選型 5 空壓機選擇 5 變頻器 5 壓力變送器 7 接觸器 8 熱繼電器 9 熔斷器 9第3章 控制方案的選擇 10 控制方案的選擇 10 機械控制方案 10 可編程序控制器控制方案 10 PLC的發(fā)展過程 11 PLC的發(fā)展趨勢 11 PLC的主要特點 12 可靠性高 12 PLC的組成 13 中央處理單元（CPU） 13 存儲器 14 輸入/輸出單元 15 通信接口 15 智能接口模塊 16 編程裝置 16 電源 16 其它外部設(shè)備 17 18 PLC型號的選擇 19 外部接線圖 19 PLC I/O點的分配 20 部分程序示意圖 21 自動子程序 21 手動子程序 22 系統(tǒng)初始化子程序 23 PLC與變頻器通信設(shè)計 24第4章 組態(tài)界面的設(shè)計 25 組態(tài)軟件簡介 25 系統(tǒng)組態(tài) 26 主要功能的實現(xiàn) 27 監(jiān)控界面的設(shè)計 28 新建工程 28 流程畫面的建立 28 定義數(shù)據(jù)對象 30 運行策略 31 MCGS與PLC的連接 31第5章 結(jié)束語 34參考文獻 35致 謝 36附錄 37主程序部分 37手動子程序 37自動子程序 38基于PLC和變頻調(diào)速的空壓機控制系統(tǒng)設(shè)計第1章 緒論 空氣壓縮機的發(fā)展與現(xiàn)狀隨著微型計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)的不斷進步與發(fā)展，許多領(lǐng)域中都引入了計算機自動檢測與控制技術(shù)。在煤礦中甚至許多有風(fēng)動機械的企業(yè)，因工作性質(zhì)的需要，都離不開空氣壓縮機。目前空氣壓縮機的種類很多，按工作原理可分為容積式壓縮機,往復(fù)式壓縮機,離心式壓縮機,容積式壓縮機的工作原理是壓縮氣體的體積，使單位體積內(nèi)氣體分子的密度增加以提高壓縮空氣的壓力；離心式壓縮機的工作原理是提高氣體分子的運動速度，使氣體分子具有的動能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能，從而提高壓縮空氣的壓力。往復(fù)式壓縮機(也稱活塞式壓縮機)的工作原理是直接壓縮氣體,當氣體達到一定壓力后排出。目前主要用的是活塞式壓縮機?；钊綁嚎s機主要是向大容量、高壓力、低噪聲、高效率、高可靠性等方向發(fā)展；不斷開發(fā)變工況條件下運行的新型氣閥，提高氣閥壽命。隨著活塞式空氣壓縮機因為易損件多、體積大、噪聲大、震動大、不穩(wěn)定及存在危險性等缺點，于一九三六年在瑞典開發(fā)出第一臺雙螺桿式空氣壓縮機，因工作相對穩(wěn)定、整機體積小、自動化程度高、維護量少且小、噪聲也大幅度降低、震動也少到不用基礎(chǔ)等一系列優(yōu)點，于一九八六年開始引入中國并得到廣大廣大客戶的認可。但是隨著螺桿壓縮機的廣泛應(yīng)用，隨著而來的問題也都暴露出來，主要表現(xiàn)為：壓力上不去，適合于八公斤以下，排氣量也上不去，最大的機頭到現(xiàn)在為止也只有35立方，軸承壽命短，而且需要有專用設(shè)備來調(diào)整間隙，不穩(wěn)定性（體現(xiàn)機頭會被抱死），力無法平衡，螺桿不能被平衡，噪聲及震動不太令人滿意，所以，大排氣量的離心式空氣壓縮機，小排氣量的滑片式壓縮機，1960年在法國成功開發(fā)出單螺桿式的壓縮機，極大的觸動了世界人的神經(jīng)，特別是當時軍艦與潛艇對空壓機體積小、震動低、噪聲低、可現(xiàn)場維護、無油潤滑、隨時備用啟動的需求，很快在美國、英國、日本也相繼開發(fā)出來，這幾個強國都在努力保護，只應(yīng)用在軍事領(lǐng)域，民用產(chǎn)品一直都被排在外圍。美國人如是評價：“這是二十一世紀的戰(zhàn)略性產(chǎn)品?！?中國也同樣強烈渴望這種高檔壓縮機，于一九七六年在北京第一通用機械廠成立開發(fā)小組，但一直至一九八九年，產(chǎn)品仍與國外的產(chǎn)品有著相當大的差距，所以就停止開發(fā)，而轉(zhuǎn)為在國外尋找華人，查謙被發(fā)現(xiàn)并成功的安排在廣東肇慶端州壓縮機研究所，于一九九三年成功開發(fā)第一代產(chǎn)品，經(jīng)過七年的實驗，于2000年注冊成立“正力精工”并實行批量生產(chǎn)，并于當年“正力精工”接受國家的創(chuàng)新基金開發(fā)國防用無油單螺桿空氣壓縮機的任務(wù)，并于2004年通過驗收而轉(zhuǎn)入試用階段。并于當年成為國家火炬計劃的執(zhí)行單位。同年還承擔(dān)獨家編制“螺桿式空壓機”國家標準。并被國家首推為“煤礦井下用空壓機”。而且榮獲中、美、英、法、日的發(fā)明專利。現(xiàn)在在產(chǎn)品設(shè)計上，應(yīng)用熱力學(xué)、動力學(xué)理論，通過綜合模擬預(yù)測壓縮機在實際工況下的性能；強化壓縮機的機電一體化，采用計算自動控制，實現(xiàn)優(yōu)化節(jié)能運行和聯(lián)機運行。各種新型工質(zhì)的壓縮機仍然是研究的熱門，其市場會在一定滯后時間后得到發(fā)展。目前最熱門的應(yīng)當是CO2壓縮機了，特別是跨臨界循環(huán)。各種類型，包括活塞、滑片以及螺桿等的CO2壓縮機均在研發(fā)與應(yīng)用中。 本課題研究的目的與意義回顧工業(yè)生產(chǎn)過程和發(fā)展歷程，在20世紀40年代前后，大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)過程均處于手工操作狀態(tài)。當時人們主要憑經(jīng)驗由工人控制生產(chǎn)，生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵參數(shù)靠人工觀察，生產(chǎn)過程靠人工去執(zhí)行，生產(chǎn)效率很低。而如今科學(xué)技術(shù)有了飛速的發(fā)展，在短短的幾十年中，生產(chǎn)過程有了深遠的變革，自動化水平也在不斷進步，實現(xiàn)了全車間，全廠，甚至全企業(yè)無人或很少人參與操作管理，實現(xiàn)了過程控制的最優(yōu)化與現(xiàn)代化的集中調(diào)度管理相結(jié)合的方式。隨著技術(shù)的發(fā)展，我國許多企業(yè)存在著嚴重的設(shè)備老化的問題，有大量設(shè)備面臨著淘汰。而同時，在國內(nèi)企業(yè)中又普遍存在著資金不足，很難進行大規(guī)模的設(shè)備更新?lián)Q代。因此，如何利用現(xiàn)有設(shè)備，并對其進行合理的技術(shù)改造，使其發(fā)揮最大的作用，產(chǎn)生最大的效益，是我們所面臨的一個急待解決的重要問題。例如，現(xiàn)代化的煤礦，要求空氣壓縮機的裝置有較高的自動話水平，采用微機控制是空壓機發(fā)展的必然趨勢，它可以減輕操作人員的勞動強度，對空壓機的可靠安全運行起到保證和促進作用。按照《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)要求，空壓機必須具有四保護，即超壓、超溫、斷油、斷水保護裝置，煤礦迫切需要一整套較完善、靈敏可靠的檢測保護裝置。我們以某煤礦的5臺空氣壓縮機為研究對象，研究基于MCGS組態(tài)軟件的空氣壓縮機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，主要設(shè)計內(nèi)容是設(shè)計恒壓供氣控制系統(tǒng)的硬件電路、研究恒壓變頻供氣的控制方法、開發(fā)基于MCGS組態(tài)軟件的監(jiān)控界面、完成系統(tǒng)監(jiān)控調(diào)試。其中主要監(jiān)控的空壓機運行參數(shù)有溫度、壓力，流量以及供電參數(shù)等。本設(shè)計關(guān)心的問題是，在空壓機供氣領(lǐng)域能否應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，節(jié)省電能的同時也能改善空壓機性能、提高供氣品質(zhì)?；赑LC 的空壓機的變頻調(diào)速系統(tǒng)，對原有空壓機的控制系統(tǒng)進行變頻調(diào)速改造，可以得到穩(wěn)定的氣壓，同時監(jiān)控空壓機的各項運行參數(shù)及變頻器的運行情況，并對系統(tǒng)的故障及時發(fā)出報警信號。 本課題的主要研究內(nèi)容設(shè)計恒壓供氣控制系統(tǒng)的硬件電路；研究恒壓變頻供氣的控制方法；開發(fā)基于MCGS組態(tài)軟件的監(jiān)控界面；完成系統(tǒng)監(jiān)控調(diào)試，實現(xiàn)對系統(tǒng)的高性能控制。第2章 供氣方案的設(shè)計 恒壓空氣方法的設(shè)計我們可以把罐壓力作為控制對象，壓力變送器YB將儲氣罐的壓力P轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘査徒oPLC，與壓力設(shè)定值P0作比較，并根據(jù)差值的大小按既定的PID控制模式進行運算，產(chǎn)生控制信號送變頻調(diào)速器VVVF，通過變頻器控制電機的工作頻率與轉(zhuǎn)速，從而使實際壓力P始終接近設(shè)定壓力P0。具體控制流程圖如圖1所示。 恒壓供氣控制系統(tǒng)流程圖由于本次設(shè)計是采用5臺空氣壓縮機為研究對象，當所需要的壓力不是很大，其中一臺空壓機能滿足的時候就采用上述方法。當一臺空壓機不能滿足需要就由PLC調(diào)節(jié)，在啟動第2臺空壓機，在不能滿足在啟動第3臺，以此類推。相反的，當開啟多臺空壓機時壓力太大，按上述方法