【正文】 基于PLC空氣壓縮機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：本設(shè)計(jì)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(gè)系統(tǒng)是用PLC進(jìn)行控制，MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控。PLC主要控制空壓機(jī)的啟動(dòng)和停止，MCGS用于讀取壓力，以便我們隨時(shí)了解系統(tǒng)信息，進(jìn)行調(diào)整。整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化水平比較高，大大減少了人力物力，而且對(duì)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(jiǎn)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(jī)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第1章 緒論隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，許多領(lǐng)域中都引入了計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測(cè)與控制技術(shù)。在煤礦中甚至許多有風(fēng)動(dòng)機(jī)械的企業(yè)，因工作性質(zhì)的需要，都離不開空氣壓縮機(jī)。目前空氣壓縮機(jī)的種類很多，按工作原理可分為容積式壓縮機(jī),往復(fù)式壓縮機(jī),離心式壓縮機(jī),容積式壓縮機(jī)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(jī)的工作原理是提高氣體分子的運(yùn)動(dòng)速度，使氣體分子具有的動(dòng)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(jī)(也稱活塞式壓縮機(jī))的工作原理是直接壓縮氣體,當(dāng)氣體達(dá)到一定壓力后排出。目前主要用的是活塞式壓縮機(jī)?；钊綁嚎s機(jī)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(yùn)行的新型氣閥，提高氣閥壽命。隨著活塞式空氣壓縮機(jī)因?yàn)橐讚p件多、體積大、噪聲大、震動(dòng)大、不穩(wěn)定及存在危險(xiǎn)性等缺點(diǎn)，于一九三六年在瑞典開發(fā)出第一臺(tái)雙螺桿式空氣壓縮機(jī)，因工作相對(duì)穩(wěn)定、整機(jī)體積小、自動(dòng)化程度高、維護(hù)量少且小、噪聲也大幅度降低、震動(dòng)也少到不用基礎(chǔ)等一系列優(yōu)點(diǎn)，于一九八六年開始引入中國(guó)并得到廣大廣大客戶的認(rèn)可。但是隨著螺桿壓縮機(jī)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(jī)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(jī)頭會(huì)被抱死），力無(wú)法平衡，螺桿不能被平衡，噪聲及震動(dòng)不太令人滿意，所以，大排氣量的離心式空氣壓縮機(jī)，小排氣量的滑片式壓縮機(jī)，1960年在法國(guó)成功開發(fā)出單螺桿式的壓縮機(jī)，極大的觸動(dòng)了世界人的神經(jīng)，特別是當(dāng)時(shí)軍艦與潛艇對(duì)空壓機(jī)體積小、震動(dòng)低、噪聲低、可現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)、無(wú)油潤(rùn)滑、隨時(shí)備用啟動(dòng)的需求，很快在美國(guó)、英國(guó)、日本也相繼開發(fā)出來，這幾個(gè)強(qiáng)國(guó)都在努力保護(hù)，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(guó)人如是評(píng)價(jià)：“這是二十一世紀(jì)的戰(zhàn)略性產(chǎn)品。” 中國(guó)也同樣強(qiáng)烈渴望這種高檔壓縮機(jī)，于一九七六年在北京第一通用機(jī)械廠成立開發(fā)小組，但一直至一九八九年，產(chǎn)品仍與國(guó)外的產(chǎn)品有著相當(dāng)大的差距，所以就停止開發(fā)，而轉(zhuǎn)為在國(guó)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(jī)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(shí)驗(yàn)，于2000年注冊(cè)成立“正力精工”并實(shí)行批量生產(chǎn)，并于當(dāng)年“正力精工”接受國(guó)家的創(chuàng)新基金開發(fā)國(guó)防用無(wú)油單螺桿空氣壓縮機(jī)的任務(wù)，并于2004年通過驗(yàn)收而轉(zhuǎn)入試用階段。并于當(dāng)年成為國(guó)家火炬計(jì)劃的執(zhí)行單位。同年還承擔(dān)獨(dú)家編制“螺桿式空壓機(jī)”國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。并被國(guó)家首推為“煤礦井下用空壓機(jī)”。而且榮獲中、美、英、法、日的發(fā)明專利?，F(xiàn)在在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上，應(yīng)用熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)理論，通過綜合模擬預(yù)測(cè)壓縮機(jī)在實(shí)際工況下的性能；強(qiáng)化壓縮機(jī)的機(jī)電一體化，采用計(jì)算自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化節(jié)能運(yùn)行和聯(lián)機(jī)運(yùn)行。各種新型工質(zhì)的壓縮機(jī)仍然是研究的熱門，其市場(chǎng)會(huì)在一定滯后時(shí)間后得到發(fā)展。目前最熱門的應(yīng)當(dāng)是CO2壓縮機(jī)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(jī)均在研發(fā)與應(yīng)用中?；仡櫣I(yè)生產(chǎn)過程和發(fā)展歷程，在20世紀(jì)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(dāng)時(shí)人們主要憑經(jīng)驗(yàn)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(yuǎn)的變革，自動(dòng)化水平也在不斷進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了全車間，全廠，甚至全企業(yè)無(wú)人或很少人參與操作管理，實(shí)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(guó)許多企業(yè)存在著嚴(yán)重的設(shè)備老化的問題，有大量設(shè)備面臨著淘汰。而同時(shí)，在國(guó)內(nèi)企業(yè)中又普遍存在著資金不足，很難進(jìn)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(duì)其進(jìn)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(gè)急待解決的重要問題。現(xiàn)代化的煤礦，要求空氣壓縮機(jī)的裝置有較高的自動(dòng)話水平，采用微機(jī)控制是空壓機(jī)發(fā)展的必然趨勢(shì)，它可以減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)空壓機(jī)的可靠安全運(yùn)行起到保證和促進(jìn)作用。按照《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)要求，空壓機(jī)必須具有四保護(hù)，即超壓、超溫、斷油、斷水保護(hù)裝置，煤礦迫切需要一整套較完善、靈敏可靠的檢測(cè)保護(hù)裝置。我們以某煤礦的5臺(tái)空氣壓縮機(jī)為研究對(duì)象，研究基于MCGS組態(tài)軟件的空氣壓縮機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容是設(shè)計(jì)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(jī)運(yùn)行參數(shù)有溫度、壓力，流量以及供電參數(shù)等。設(shè)計(jì)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)試第2章 供氣方案的設(shè)計(jì)我們可以把罐壓力作為控制對(duì)象，壓力變送器YB將儲(chǔ)氣罐的壓力P轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)送給PID智能調(diào)節(jié)器，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(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生控制信號(hào)送變頻調(diào)速器VVVF，通過變頻器控制電機(jī)的工作頻率與轉(zhuǎn)速，從而使實(shí)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(jì)是采用5臺(tái)空氣壓縮機(jī)為研究對(duì)象，當(dāng)所需要的壓力不是很大，其中一天空壓機(jī)能滿足的時(shí)候就采用上述方法。當(dāng)一臺(tái)空壓機(jī)不能滿足需要就由PLC調(diào)節(jié)，在啟動(dòng)第2臺(tái)空壓機(jī)，在不能滿足在啟動(dòng)第3臺(tái)，以此類推。相反的，當(dāng)開啟多臺(tái)空壓機(jī)是壓力太大，按上述方法調(diào)節(jié)其中一臺(tái)時(shí)，調(diào)到最小還不能達(dá)到所需要的壓力，就關(guān)閉其中一臺(tái)空壓機(jī)，在用上述方法調(diào)節(jié)其中以臺(tái)，還不能滿足在關(guān)閉其中一臺(tái)，直到達(dá)到需要的壓力。(1) 變頻器因?yàn)檫x用LS10型固定式螺桿壓縮機(jī)電機(jī)型號(hào):LS286TSC4，功率22kW，頻率50Hz，額定電壓380V，額定電流42A，4極，轉(zhuǎn)速1470r/min，我們選用一臺(tái)“臺(tái)達(dá)牌”VFD300B43A型變頻器。因?yàn)長(zhǎng)S10型空壓機(jī)是一種大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量負(fù)載，因此選用加大一級(jí)變頻器(30kW)。選用一臺(tái)“臺(tái)達(dá)牌”VFD300B43A型變頻器a) 變頻器的主要參數(shù)輸出:最大適用電機(jī)輸出功率30kW，輸出額定電流60A，~400Hz，過載能力為額定輸出電流的150%，運(yùn)行60s，最大輸出電壓對(duì)應(yīng)輸入電源。 輸入:3相，380~460V AC，50/60Hz，電壓容許變動(dòng)范圍177。10%，頻率容許變動(dòng)范圍177。5%。輸入電流60A，采用強(qiáng)迫風(fēng)冷。(2) 該變頻器的主要特點(diǎn): ① 采用了新一代電力元件IGBT作為驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)的核心元件，應(yīng)用高速微處理器實(shí)現(xiàn)正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù)，具有無(wú)傳感器矢量控制及電壓/頻率(V/f)控制。② 配有RS485接口，可與計(jì)算機(jī)聯(lián)結(jié)，構(gòu)成計(jì)算機(jī)監(jiān)控、群控系統(tǒng)。③ 自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。④ 禁止電機(jī)反轉(zhuǎn)。 ⑤ 自動(dòng)調(diào)整加減速時(shí)間。 ⑥ 帶過載(過熱保護(hù))(2) PID智能控制器 蘭利牌PID智能控制器一個(gè)，型號(hào):AL808，采用先進(jìn)的PID調(diào)節(jié)算法,PID自整定及分段輸出功率限制功能,具備無(wú)超調(diào)及無(wú)欠調(diào)的優(yōu)良控制特性。 AL808系列儀表功能強(qiáng)大，具有組態(tài)靈活、適應(yīng)性廣的特點(diǎn)，適合溫度、壓力、流量、液位、濕度的精確控制。 AL809系列工業(yè)調(diào)節(jié)器是專門針對(duì)執(zhí)行器為電動(dòng)