【正文】 程 序P L C 圖 23 WinCC 與 PLC 之間的過程通訊結(jié)構(gòu) 礦山空氣壓縮機(jī)智能監(jiān)控 控制仿真 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 6 地址和變量的配置 輸入地址 輸入地址 （ AI） 如表 21 所示： 表 21 輸入地址符號(hào)表 輸入符號(hào) 輸入地址 1風(fēng)壓模擬量輸入值 PIW2 1二級(jí)排氣模擬量輸入值 PIW4 1一級(jí)氣壓模擬量輸入值 PIW6 1缸體壓力模擬量輸入值 PIW8 1出水管溫度模擬量輸入值 PIW10 1總水管壓力模擬量輸入值 PIW12 1風(fēng)包溫度模擬量輸 入值 PIW14 1電機(jī)溫度模擬量輸入值 PIW16 1一級(jí)氣缸溫度模擬量輸入值 PIW18 1缸體溫度模擬量輸入值 PIW20 1出水管溫度模擬量輸入值 PIW22 1二級(jí)溫度模擬量輸入值 PIW24 2風(fēng)壓模擬量輸入值 PIW26 2二級(jí)排氣模擬量輸入值 PIW28 2一級(jí)氣壓模擬量輸入值 PIW30 2缸體壓力模擬量輸入值 PIW32 2出水管溫度模擬量輸入值 PIW34 2總水管壓力模擬量輸入值 PIW36 2風(fēng)包溫度模擬量輸入值 PIW38 2電 機(jī)溫度模擬量輸入值 PIW40 2一級(jí)氣缸溫度模擬量輸入值 PIW42 2缸體溫度模擬量輸入值 PIW44 2出水管溫度模擬量輸入值 PIW46 2二級(jí)溫度模擬量輸入值 PIW48 1液位模擬量輸入值 PIW50 2液位模擬量輸入值 PIW52 輸出地址 輸出地址 （ AO/DO） 如表 22 所示： 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 表 22 輸出地址符號(hào)表 輸出符號(hào) 輸出地址 1報(bào)警 2報(bào)警 1停車 2停車 1閥開度輸出值 PQW2 2閥開 度輸出值 PQW4 信號(hào)采集 S7300為每個(gè)本機(jī)數(shù)字量輸入提供脈沖捕捉功能。解析上傳的遙測(cè)、遙信等報(bào)文，并分類存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中。對(duì)于本系統(tǒng)，根據(jù)煤礦現(xiàn)場(chǎng)條件、傳輸距離、傳輸速率、傳輸可靠性等要求， PROFIBUS總線是最經(jīng)濟(jì)最適合本系統(tǒng)的監(jiān)控層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。下位機(jī)全部采用西門子 SIMATIC S7系列 PLC， S7300控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣壓縮機(jī)的監(jiān)控以及冷卻水、氣壓等外圍參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)與控制 [6]。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，包括兩個(gè)部分：上位機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和 PLC 控制系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)共 26個(gè)模擬量輸入，故選用 四塊 該模 塊 。其型號(hào)為： SM321 DI16* DC24V 6ES7 3211BH010AA0。 2． CPU模塊 CP3152DP具有 24K字節(jié)的 RAM程序存儲(chǔ)容量，通過背板總線為其提供5V電源后，可以通過 MPI口、 PROFIBUS主 /從口與上位機(jī)進(jìn)行通訊 。在對(duì)控制對(duì)象和控制任務(wù)進(jìn)行了分析和統(tǒng)計(jì)后，采用以下 S7300系列模塊來(lái)組成本系統(tǒng) [5]。 WinCC組態(tài)軟件已成為遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用和大型過程控制的理想選擇 [4]。此外，它還具有高度的開放性和可擴(kuò)充性，可以連接第三方設(shè)備。 隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域的日益發(fā)展， SIMATIC WinCC 工業(yè)組態(tài)軟件順應(yīng)而出。 課題背景及意義 本設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容是礦山空氣壓縮機(jī)的智能監(jiān)控 系統(tǒng)，主要是設(shè)計(jì)一套獨(dú)立的由可編程控制器 PLC、智能調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥及各種檢測(cè)儀表組成的機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)，以保證壓縮機(jī)組的安全可靠地運(yùn)行?，F(xiàn)在迫切需要可靠性高、易維護(hù)、易操作、可監(jiān)視并且價(jià)格不高這樣的控制器來(lái)代替繼電器搭成的電路 [2]。近年來(lái)，隨著可編程控制器的日漸成熟，越來(lái)越多設(shè)備的控制都采用 PLC 控制器來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制，并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益?？刂苹芈反蠖酁槔^電器控制，控制方式采用就地分散式人工操作，由固定人員 24 小時(shí)值守，值守人員根據(jù)井下用風(fēng)量的需求手動(dòng)啟動(dòng)或者停止空壓機(jī)， 并且定時(shí)巡檢、記錄運(yùn)行狀況。 39 參考文獻(xiàn) 36 工藝要求 36 變頻器工作原理 31 用戶歸檔 30 組態(tài)過程值歸檔 28 組態(tài)報(bào)警 22 報(bào)警畫面 20 礦山空氣壓縮機(jī)智能監(jiān)控 控制仿真 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) IV 圖形編輯器的介紹 18 圖形界面的設(shè)計(jì) 15 創(chuàng)建步驟 13 WinCC 對(duì)本設(shè)計(jì)的意義 4 通信 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 1 引言 關(guān)鍵詞 ： 空氣壓縮機(jī) ； PLC； 控制系統(tǒng) ； WinCC 礦山空氣壓縮機(jī)智能監(jiān)控 控制仿真 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) II Abstract The safety operation and protection of air pressor is of great importance to the production of factories and mining enterprises. Integrating the conventional relay control, puter control and munication control technologies, programmable logic control(PLC)is designed specially for industrial control. Sensing detection instruments and PLC are used to control mine air pressors, realizing the design of air pressor monitoring system so as to help the production system gain good economic benefits and safety performance. The paper describes the position, protection function, control principle, system munication, collection of system signals and design idea of the PLC system of air pressors. The thesis gives the total design plan, hardware configuration and work munication plan of the air pressor monitoring system, and it develops the PLC monitoring software of public parameters and the super puter monitoring software of the air pressor monitoring system based on WinCC(Windows Control Center), and finishes the installation and debugging of the system. This method makes use of connect air pressors and PLC controller by which the air pressors can be easily monitored. Based on the analysis of requirements of the control system, this paper presents an overall scheme of the monitoring system, introduces the hardware and software configuration, and illustrates the function blocks and adjusting method of the system in detail. The result of the operation indicates the monitoring system works well and meets the requirements desired. Keywords: Air pressor； PLC； Control system； WinCC 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 III 目 錄 摘 要 PLC的監(jiān)控軟件，及基于 WinCC(Windows Control Center)的空氣壓縮機(jī)上位機(jī)過程監(jiān)控軟件，完成了監(jiān)控系統(tǒng)的安裝與調(diào)試工作?？删幊炭刂破?(PLC)將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)。利用傳感檢測(cè)儀表和 PLC對(duì)礦山空氣壓縮機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)空氣壓縮機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而使生產(chǎn)系統(tǒng)獲取良好的經(jīng)濟(jì)效益和安全性能。 該方案充分利用將空壓機(jī)與 PLC控制器相連 ， 能夠靈活方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)空壓機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。 1 課題背景及意義 5 地址和變量的配置 6 輸出地址 7 第 3 章 下位機(jī)程序設(shè)計(jì) 8 下位機(jī)程序設(shè)計(jì) 15 相關(guān)設(shè)置 16 驅(qū)動(dòng)的功能 17 建立變量連接 20 壓縮機(jī)主界面 23 曲線畫面 30 報(bào)警記錄的內(nèi)容和功能 32 第 5 章 變頻器控制 36 變頻器的下位機(jī)設(shè)計(jì) 40 致 謝 另外，空壓機(jī) 耗電量很大，其中有相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間是在空載或輕載狀態(tài)下運(yùn)行，導(dǎo)致能耗大、機(jī)器受 損嚴(yán)重、運(yùn)行成本較高。 隨著煤礦 現(xiàn)代 化的 發(fā)展 ，礦山對(duì)礦山設(shè)備的要求越來(lái)越高 ,建設(shè)本質(zhì)安全性礦山已成為煤礦生產(chǎn)建設(shè)的核心。隨著 電子 技術(shù)、軟件技術(shù)、控制技術(shù)飛速發(fā)展，可編程控制器（ PLC）發(fā)展迅猛，性能很高，價(jià)格較為合理，與繼電器搭的控制電路比具有非常大的優(yōu)勢(shì)。 對(duì)于空氣壓縮機(jī)的正常運(yùn)行，我們主要關(guān)心各個(gè)參數(shù)（溫度，壓力 ）是否正常。它的出現(xiàn)，大大簡(jiǎn)化了人員和設(shè)備配置。相比于以往的監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，我們只要在組態(tài)好的計(jì)算機(jī)圖形界面上輕輕一點(diǎn)鼠標(biāo)，就可以獲需所要的信息，進(jìn)行相應(yīng)的操作。 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 第 2 章 硬件選型 和地址 符號(hào)表 PLC模塊的選擇 PLC通過設(shè)計(jì)程序的梯形圖邏輯以及上位機(jī)發(fā)出的指令 ， 完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)采集。 系統(tǒng) 原理 圖如圖 21所示。 3． 數(shù)字量輸出 (DO)模塊 SM322 本系統(tǒng)選擇直流 16路繼電器輸出型數(shù)字量輸出模塊，其型號(hào)為： SM332 DO 16*DC24V/ 6ES7 3228BH010AA0。本次系統(tǒng)用了兩個(gè)數(shù)字量輸入。 6． 模擬量輸 出 (AO)模塊 SM332 本系統(tǒng)采用 12位模擬量輸入模塊。上位機(jī)軟件采用德國(guó) SIMATIC公司的 WinCC(Windows Control Center)軟件，定時(shí)采集各種儀表和監(jiān)測(cè)傳感器檢測(cè)的信號(hào)。 PLC控制程序采用 SIEMENS公司提供的 。在本 S7300PLC控制系統(tǒng)中，只需要在 STEP7中導(dǎo)入智能儀表的 GSD文件然后進(jìn)行相應(yīng)的組態(tài)即可。通過配備的觸摸屏系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遠(yuǎn)程信息的現(xiàn)場(chǎng) 集中顯示。脈沖捕捉功能允許 PLC捕捉到持續(xù)時(shí)間很短的脈沖。 礦山空氣壓縮機(jī)智能監(jiān)控 控制仿真 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 8 第 3 章 下位機(jī)程序 設(shè)計(jì) 礦山空氣壓縮機(jī)控制系統(tǒng)的工藝流程 其流程圖如圖 31所示。保證正常的生活用水。 2． 鼠標(biāo)左鍵單擊“