【正文】 第三章 控制方案的選擇（1）機(jī)械控制方案 機(jī)械控制方案用來實(shí)現(xiàn)單一功能的循環(huán)，功能較弱。）中，繼電器的觸點(diǎn)能斷開50W。返回電壓：不小于額定電壓的5%。(5) 繼電器使用DZJ11接觸器。接線螺釘采用新型自升螺釘，瓦形墊與螺釘不分離可節(jié)省接線用時(shí)。產(chǎn)品安全、可靠性好，為國際先進(jìn)的接觸器機(jī)種。動(dòng)作機(jī)構(gòu)靈活，手動(dòng)檢查方便，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，可防止外界雜物及灰塵落入活動(dòng)部位。％FS／5年介質(zhì)接觸材料：316不銹鋼外殼材料：304或316不銹鋼安裝方式：螺紋安裝壓力連接：電氣連接：四芯屏蔽電纜(防護(hù)等級IP65)(4) 接觸器接觸器選用CJXl系列，該系列系列交流接觸器是九十年代最新產(chǎn)品。廠家:廣州森納士壓力儀器有限公司。％FS177。 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。 ⑥ 帶過載(過熱保護(hù))(2) PID智能控制器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)。該變頻器的主要特點(diǎn):輸入:3相，380~460V AC，50/60Hz，電壓容許變動(dòng)范圍177。圖22電氣原理圖(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: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。具體控制流程圖如圖1所示。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、靈敏可靠的檢測保護(hù)裝置。隨著技術(shù)的發(fā)展，我國許多企業(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。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。而且榮獲中、美、英、法、日的發(fā)明專利。中國也同樣強(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”接受國家的創(chuàng)新基金開發(fā)國防用無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。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并得到廣大廣大客戶的認(rèn)可。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。整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化水平比較高，大大減少了人力物力，而且對于壓力的變化能很快的做出反應(yīng)，調(diào)節(jié)壓力。四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）題 目：基于MCGS組態(tài)軟件和PLC的空氣壓縮機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)系 別：電子電氣工程系專 業(yè)： 機(jī)電一體化 班 級： 09級機(jī)電二班 姓 名： 楊 紅 學(xué) 號： 091052011020 指導(dǎo)教師： 陳 科 完成時(shí)間： 2012年3月 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。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。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。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)軍艦與潛艇對空壓機(jī)體積小、震動(dòng)低、噪聲低、可現(xiàn)場維護(hù)、無油潤滑、隨時(shí)備用啟動(dòng)的需求，很快在美國、英國、日本也相繼開發(fā)出來，這幾個(gè)強(qiáng)國都在努力保護(hù)，只應(yīng)用在軍事領(lǐng)域，民用產(chǎn)品一直都被排在外圍。并于當(dāng)年成為國家火炬計(jì)劃的執(zhí)行單位?，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?；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)。而同時(shí)，在國內(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。我們以某煤礦的5臺(tái)空氣壓縮機(jī)為研究對象，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。圖21 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。因?yàn)長S10型空壓機(jī)是一種大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量負(fù)載，因此選用加大一級變頻器(30kW)。10%，頻率容許變動(dòng)范圍177。③ 自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。AL809系列工業(yè)調(diào)節(jié)器是專門針對執(zhí)行器為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門的應(yīng)用場合設(shè)計(jì)的儀表，輸出為開關(guān)動(dòng)作，可直接控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥電機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)。1個(gè)字采樣速度: 125毫秒。該智能型壓力變送器選用國際著名公司壓力傳感器組件，經(jīng)過高可靠性的微控制器及高精度溫度補(bǔ)償，將被測介質(zhì)的絕壓或表壓的壓力信號轉(zhuǎn)換成4～20mADC標(biāo)準(zhǔn)信號疊加HART數(shù)字信號，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，支持現(xiàn)場總線基于現(xiàn)場控制的技術(shù)升級。本系列產(chǎn)品為交流50Hz或60Hz，額定絕緣電壓為6901000V，在AC3使用類別下額定工作電壓為380V：時(shí)的額定工作電流為9A400A主要供遠(yuǎn)距離接通及分?jǐn)嚯娐分?，適用于控制交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止及反轉(zhuǎn)，本產(chǎn)品是引進(jìn)德國西門子公司制造技術(shù)的產(chǎn)品符合IEC947，VDE0660，GBl4048等標(biāo)準(zhǔn)。接線端都有防蓋，人手不能直接接觸帶電部位。電磁系統(tǒng)：電磁工作系統(tǒng)可靠、損耗小、噪音低、具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，線圈的接線端裝有電壓規(guī)格的標(biāo)記牌。結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理：繼電器采用JK1型殼體，將DZJ200機(jī)芯裝入殼體中，具有透明的殼罩可以清楚觀察到繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。動(dòng)作時(shí)間：。在電壓不超過250V、電流不超過1A的交流電路（ 177。對工作環(huán)境的選擇無特殊要求，但是保證其長期運(yùn)行的難度大，它的損耗很大，雖然其價(jià)格便宜，但是長期運(yùn)作又會(huì)使得虧價(jià)跟高。而且可編程序控制器控制具有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1）編程方法簡單易學(xué)。5）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試量少。此外，單片機(jī)控制系統(tǒng)對環(huán)境要求較高，不太適于在工作環(huán)境相對較差的工業(yè)企業(yè)使用。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲(chǔ)器采用磁芯存儲(chǔ)器。其中PLC特有的編程語言—梯形圖一直沿用至今。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。而且，為了進(jìn)一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片。綜合國外特別是歐洲及國內(nèi)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，其發(fā)展趨勢主要有以下幾個(gè)方面: （1）可編程控制技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化（2）大型計(jì)算機(jī)特點(diǎn)的集成（3）系統(tǒng)的開放性和兼容性（4）通用性和專業(yè)化的結(jié)合（5）可編程控制技術(shù)的智能化（6）可靠性與冗余 PLC的主要特點(diǎn)可靠性高① 所有的I/O 接口電路均采用光電隔離使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離 ② 各輸入端均采用RC 濾波器其濾波時(shí)間常數(shù)一般為10~20ms. ③ 各模塊均采用屏蔽措施以防止輻射干擾 ④ 采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源 ⑤ 對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選 ⑥ 良好的自診斷功能一旦電源或其他軟硬件發(fā)生異常情況CPU立即采用有效措施以防止故障擴(kuò)大 ⑦ 大型PLC 還可以采用由雙CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高豐富的I/O 接口模塊 PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號如 ④ 脈沖或電位 ② 行程開關(guān) ⑥ 控制閥 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊等等。 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要除了單元式的小型PLC 以外，絕大多數(shù)PLC 均采用模塊化結(jié)構(gòu)，PLC 的各個(gè)部件包括CPU 電源I/O 等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 PLC不需要專門的機(jī)房可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行，使用時(shí)只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC 相應(yīng)的I/O 端相連接即可投入運(yùn)行，各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障，由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障用戶可以通過更換模塊的方法使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。 PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口電源等部分組成。 對于整體式PLC，所有部件都裝在同一機(jī)殼內(nèi)，其組成框圖如圖25所示；對于模塊式PLC，各部件獨(dú)立封裝成模塊，各模塊通過總線連接，安裝在機(jī)架或?qū)к壣希浣M成框圖如圖26所示。中央處理單元（CPU）同一般的微機(jī)一樣，CPU是PLC的核心。對于雙CPU系統(tǒng)，一般一個(gè)為字處理器，一般采用8位或16位處理器；另一個(gè)為位處理器，采用由各廠家設(shè)計(jì)制造的