【正文】 本設(shè)計(jì)中的不足之處就是沒(méi)有鍵盤和顯示部分，不能顯示壓力大小，主要原因是為了保證精度。排除故障后變頻器復(fù)位并重新起動(dòng)電機(jī)，正常運(yùn)行至定時(shí)時(shí)間到，則采集壓力信號(hào)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，然后調(diào)用子程序進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，將調(diào)節(jié)參數(shù)送給變頻器，控制管網(wǎng)壓力恒定。引進(jìn)變速積分PID 控制算法能使控制性能得到滿足。熔體﹑熔斷器額定電流的選擇　熔體額定電流大小與負(fù)載大小﹑負(fù)載性質(zhì)有關(guān)。但對(duì)于過(guò)載能力較差的電動(dòng)機(jī)，其配用的熱繼電器的額定電流應(yīng)適當(dāng)小些，通常選用熱繼電器的額定電流（選取熱元件的額定電流）為電動(dòng)機(jī)額定電流的60%~80%。*本設(shè)計(jì)選用J2722。2）額定工作電流與額定工作電壓的選用　繼電器在對(duì)應(yīng)使用類別下，繼電器的最高工作電壓為繼電器的額定絕緣電壓，繼電器的最高工作電流應(yīng)小于繼電器的額定發(fā)熱電流。根據(jù)接觸器所控制負(fù)載的工作任務(wù)來(lái)選擇相應(yīng)使用類別的接觸器．如負(fù)載是一般任務(wù)則選用AC3類別；負(fù)載為重任務(wù)則應(yīng)選用AC4類別；如果負(fù)載為一般任務(wù)與重任務(wù)混合時(shí)，則可根據(jù)實(shí)際情況選用AC3或AC4類接觸器，如選用AC3類別時(shí)，應(yīng)降級(jí)使用。它的主要參數(shù)是額定電壓﹑額定電流和允許切斷的極限電流。15V DC輸出信號(hào)4~20mA /1~5V /0~5V 精 度177。傳統(tǒng)的測(cè)量力的方法是利用彈性元件的變和位移來(lái)表示的，其特點(diǎn)是成本低，不需要電源，但體積大，笨重，輸出為非電量。模擬輸入則通過(guò)接線端子由外部給定，通常是0～10V/5V的電壓信號(hào)或0/4～20mA的電流信號(hào)輸入。 　　S7200的自由口通訊方式，使用戶可以通過(guò)PLC指令自己定義通訊協(xié)議，從而與任何公開(kāi)通訊協(xié)議的RS422或RS232C接口設(shè)備進(jìn)行通訊，使通訊范圍大為增加，控制系統(tǒng)配制更加靈活。 可編程控制器與計(jì)算機(jī)之間的通訊一般是通過(guò)RS422口或RS232C口進(jìn)行的，信息交換的方式為字符串方式，運(yùn)用RS232C或RS422通道，容易配置一個(gè)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的系統(tǒng)，將所有軟元件的數(shù)據(jù)和狀態(tài)用可編程控制器送入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)采集這些數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析及運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。PLC部分，由CPU226（24點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸入/16開(kāi)關(guān)量輸出，提供給擴(kuò)展單元DC5V電流能力為1000MA）主機(jī)，EM232模擬量輸出模塊（2模擬量輸出，消耗DC5V電流為10MA）一塊，組成硬件系統(tǒng)。其一是接地問(wèn)題，這里包括PLC接地端的接地。(1)自由停車(2)軟停車(3)能耗制動(dòng)【3】軟起動(dòng)器接線圖 控制電路設(shè)計(jì)控制電路主要是模擬量輸入﹑輸出控制以及PLC控制部分的設(shè)計(jì)。對(duì)于恒定的負(fù)載而言，功率因數(shù)角是常量，導(dǎo)通角僅僅與觸發(fā)角有關(guān)。其情況與一樣，相控不起任何調(diào)壓作用，甚至在晶閘管觸發(fā)脈沖不夠?qū)挼那闆r下，出現(xiàn)只有一個(gè)方向上的晶閘管工作，負(fù)載上出現(xiàn)直流分量，在使用相控晶閘管電路時(shí)采用寬脈沖觸發(fā)，移相范圍限制在.，主電路的每相由反并聯(lián)的兩個(gè)晶閘管構(gòu)成。隨著的增大，逐漸降低，直到時(shí)，．此外時(shí)，功率因數(shù)，隨著的增大，輸入電流滯后于電壓并且發(fā)生畸變，也逐漸降低。單相交流調(diào)壓電路是三相交流調(diào)壓電路的基礎(chǔ)，這里就用單相交流調(diào)壓電路為例進(jìn)行討論電阻負(fù)載.（1）電阻負(fù)載圖 3. 2為 電阻負(fù)載的單相交流調(diào)壓電路圖。二是周波控制，即把晶閘管作為靜止接觸器，交替的接通與切斷幾個(gè)周波的電源電壓，用改變接通時(shí)間與切斷時(shí)間之比來(lái)控制輸出電壓的有效值，從而達(dá)到調(diào)壓的目的。另外過(guò)大的起動(dòng)電流，會(huì)使線路壓降增大，造成電網(wǎng)電壓的顯著下降，從而影響同一電網(wǎng)的其他設(shè)備的正常工作，有時(shí)甚至使它們停下來(lái)或無(wú)法帶負(fù)載起動(dòng)。參數(shù)設(shè)定與功能選擇參數(shù)號(hào)名稱設(shè)定值說(shuō)明137起動(dòng)等待時(shí)間設(shè)定值應(yīng)比信號(hào)輸入到變頻器時(shí)到KM1實(shí)際接通的時(shí)間稍微長(zhǎng)點(diǎn)（~）185JOG端子變?yōu)镺N端子7接受外部熱繼電器的控制信號(hào)186CS端子功能選擇6自動(dòng)再起動(dòng)控制192IPF端子功能選擇17瞬時(shí)停電193OL端子功能選擇18過(guò)負(fù)荷194FU端子功能選擇19頻率檢測(cè)輸入端子的選擇參數(shù)號(hào)信號(hào)使用端子功能開(kāi)關(guān)狀態(tài)STFSTF變頻運(yùn)行指令（對(duì)工頻運(yùn)行無(wú)效）ON：電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)OFF：電動(dòng)機(jī)停止186CS用于功能端子定義變頻運(yùn)行和工頻運(yùn)行的切換ON：變頻運(yùn)行OFF：工頻電源運(yùn)行RESRES運(yùn)行狀態(tài)初始化ON：初始化OFF：正常運(yùn)行輸出端子的選擇參數(shù)號(hào)信號(hào)出廠設(shè)定功能設(shè)定范圍192IPF2瞬時(shí)掉電/低電壓0~199，9999193OL3過(guò)負(fù)荷報(bào)警0~199，9999194FU4頻率檢測(cè)0~199，9999195A、B、C 99報(bào)警輸出0~199，9999【5】變頻器接線圖 軟起動(dòng)部分【1】三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法三相籠型異步電動(dòng)機(jī)有直接起動(dòng)與減壓起動(dòng)兩種起動(dòng)方法.直接起動(dòng)，也叫全壓起動(dòng)。2）“18” 。， 再起動(dòng)第一緩沖電壓。D參數(shù)為微分時(shí)間常數(shù)，該時(shí)間越大，反饋的微小變化就越會(huì)引起較大的響應(yīng)，微分作用一般使輸出響應(yīng)超前。根據(jù)工程的需要，起動(dòng)時(shí)常有以下幾種情況需要考慮：起動(dòng)電流最小，或起動(dòng)損耗最小，或起動(dòng)時(shí)間最短。起動(dòng)信號(hào)：端子信號(hào) STF起動(dòng)控制 變頻器控制的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)除了應(yīng)遵循電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩這一原則外，還應(yīng)使電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩交點(diǎn)的頻率小于變頻器設(shè)定的最大起動(dòng)頻率。5) 具有過(guò)電流、過(guò)載、過(guò)電壓、欠電壓、接地過(guò)電流、輸出短路、失速防止等保護(hù)。3. 按直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能方式分電流型 直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件是電感線圈L 電壓型 直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件是電容器C UVWRST RSTUVW LF CF 電流型與電壓型的儲(chǔ)能方式 a. 電流型 b. 電壓型 ﹡本設(shè)計(jì)使用三菱變頻器。其主要優(yōu)點(diǎn)就是沒(méi)有中間直流環(huán)節(jié)，故變頻效率高，但其連續(xù)可調(diào)的頻率范圍窄，一般為額定頻率的1/2以下，故它主要用于容量較大的低速拖動(dòng)系統(tǒng)中。 *電池模塊 用于長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)后備。 *高速計(jì)數(shù)器 CPU 221/222 4個(gè)高速計(jì)數(shù)器（30KHz），可編程并具有復(fù)位輸入，2個(gè)獨(dú)立的輸入端可同時(shí)作加、減計(jì)數(shù)，可連接兩個(gè)相位差為90176。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。這就要求在選擇PLC機(jī)型和輸入/輸出模塊是，要適應(yīng)發(fā)展的需要，要適當(dāng)留有裕量。在PLC的系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)該把這個(gè)問(wèn)題放到首位。因此，I/O點(diǎn)數(shù)是衡量PLC性能的重要指標(biāo)之一。輸入映像寄存器的內(nèi)容只能被PLC中的CPU讀出，而不能被改寫。（5）輸出處理階段在每個(gè)掃描周期的結(jié)尾，CPU把存在輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)輸送給數(shù)字輸出點(diǎn)。CPU在掃描周期中，要完成的任務(wù)： 輸入處理階段 執(zhí)行程序處理通訊請(qǐng)求 執(zhí)行CPU自診斷測(cè)試 輸出處理階段（1）輸入處理階段每次掃描周期開(kāi)始時(shí)，先讀數(shù)字輸入點(diǎn)的當(dāng)前值，然后把這些值寫到輸入映像寄存器中。列表統(tǒng)計(jì)可編程控制器的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，在表中表明各信號(hào)的意義和類型，如信號(hào)是數(shù)字量還是模擬量，模擬信號(hào)的范圍等。該方式主要供檢修及變頻器故障時(shí)用。設(shè)計(jì)思想如下：流量是供氣系統(tǒng)的基本控制對(duì)象，供氣流量需要隨時(shí)滿足用氣流量。 　　S7200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：極高的可靠性﹑極豐富的指令集﹑易于掌握﹑便捷的操作﹑豐富的內(nèi)置集成功能﹑實(shí)時(shí)特性﹑強(qiáng)勁的通訊能力﹑豐富的擴(kuò)展模塊．　　本系統(tǒng)控制的壓力范圍為7MPa，且誤差不超過(guò)177。方案二　在目前的工業(yè)自動(dòng)化控制、大功率場(chǎng)合中，PLC以極高的性能價(jià)格比受到越來(lái)越多的人們的重視和關(guān)注，所以應(yīng)用很廣，發(fā)展很快。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、功能及技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)出符合要求的控制系統(tǒng)；利用S7—200PLC控制實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)空氣壓力控制系統(tǒng)；壓力范圍7177。它的原料是自然界中取之不盡、用之不竭的空氣，并有安全的優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)主要目的是通過(guò)變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，以達(dá)到管網(wǎng)供氣壓力恒定．流量是供氣系統(tǒng)的基本控制對(duì)象，供氣流量需要隨時(shí)滿足用氣流量?！?轉(zhuǎn)速控制即通過(guò)改變空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量，而閥門的開(kāi)度保持不變（一般保持最大開(kāi)度）。 供氣系統(tǒng)壓力控制在管道供氣系統(tǒng)中，最基本的控制對(duì)象是流量，供氣系統(tǒng)的基本任務(wù)就是要滿足用戶對(duì)流量的需求。這樣能滿足系統(tǒng)準(zhǔn)確性的要求。在D/A轉(zhuǎn)換中用了模擬量輸出模塊EM232,可以實(shí)現(xiàn)輸出0~5V的輸出電壓。 PID control. 目錄摘 要 IAbstract II第一章 緒論 1 變頻器技術(shù)的發(fā)展 1 空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)控制 1 供氣系統(tǒng)壓力控制 2 加﹑卸載供氣控制 2 轉(zhuǎn)速控制 2 本設(shè)計(jì)的目的和意義 2第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)、要求及參數(shù) 4 畢業(yè)設(shè)計(jì)的技術(shù)背景和設(shè)計(jì)依據(jù) 4 畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù) 4 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、功能及技術(shù)指標(biāo) 5第三章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 6 系統(tǒng)工作原理 6 方案的比較 6 方案的確定 7 設(shè)計(jì)思想 7 工作原理 8第四章 硬件設(shè)計(jì) 9 可編程控制器介紹 9 可編程控制器的工作原理 9 可編程控制器的主要性能指標(biāo) 11 可編程控制器的設(shè)計(jì)原則 11 S7200PLC介紹 12 主電路設(shè)計(jì) 14 變頻器部分 14 軟起動(dòng)部分 21 控制電路設(shè)計(jì) 27 模擬量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 PLC控制部分 28 S7200PLC與計(jì)算機(jī)的通信 31 變頻器與PLC的通信 31 壓力傳感器的介紹 32 力/壓力敏傳感器 32 CYB—20S普通型壓力傳感器 33 壓縮機(jī)的主要種類 35 Mattei 滑片機(jī)特點(diǎn) 35 所選壓縮機(jī)的技術(shù)性能指標(biāo) 35 元器件選擇 36 36 36 36 熱繼電器 37 熔斷器 38第五章 軟件設(shè)計(jì) 39 程序設(shè)計(jì)思想 39 程序流程圖 40 主程序流程圖 40 變速積分PID程序流程圖 41 地址分配 42總 結(jié) 43參考文獻(xiàn) 44外文原文與譯文 45致 謝 77附錄一 78元器件清單 78附錄二 80程序清單 8076第一章 緒論 變頻器技術(shù)的發(fā)展近20年來(lái)，雖然以功率晶體管(GTR)作為逆變器功率器件﹑8位微處理器為控制核心，按壓頻比(U/F)控制原理實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的變頻器，在性能和品種上出現(xiàn)了巨大的技術(shù)進(jìn)步，但下列技術(shù)的進(jìn)步，使變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)一步得到提升：其一，所有的電力電子器件GTR已基本上為絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)所替代，進(jìn)而廣泛采用性能更為完善的智能功率模塊(IPM)，使得變頻器的容量和電壓等級(jí)不斷的擴(kuò)大和提高；其二，8位處理器基本上為16位微處理器所替代，進(jìn)而有采用功能更強(qiáng)的32位微處理器或雙CPU，使得變頻器的功能從單一的變頻調(diào)速功能發(fā)展為含有邏輯和智能控制的綜合功能；其三，在改善壓頻比控制性能的同時(shí)，推出能實(shí)現(xiàn)矢量控制和轉(zhuǎn)矩直接控制的變頻器，使得變頻器不僅能實(shí)現(xiàn)寬調(diào)速，還可實(shí)現(xiàn)伺服控制．變頻器技術(shù)的發(fā)展得益于微電子和電力電子技術(shù)的發(fā)展以及異步電動(dòng)機(jī)控制理論的發(fā)展,也來(lái)自市場(chǎng)的巨大推動(dòng)力．一般在占工業(yè)用電50%~60%的風(fēng)機(jī)﹑泵和壓縮機(jī)等通用機(jī)械上使用變頻調(diào)速裝置，將可節(jié)電30%左右，因此有著巨大的市場(chǎng)潛力．以變頻器為核心的工業(yè)傳動(dòng)控制裝置仍在持續(xù)發(fā)展．交流變頻調(diào)速裝置取代直流調(diào)速裝置已成為必然趨勢(shì)．由于變頻器銷量不斷擴(kuò)大，形成批量生產(chǎn)，價(jià)格下調(diào)，相同容量的交流變頻器與直流調(diào)速裝置的價(jià)格已經(jīng)接近，能為擁護(hù)所接受．而且在一些生產(chǎn)機(jī)械上，使用的變頻調(diào)速已成為這些機(jī)械更新?lián)Q代的一種標(biāo)志． 空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)控制空氣壓縮機(jī)主電機(jī)運(yùn)行方式為星角降壓起動(dòng)后全壓運(yùn)行，供氣系統(tǒng)具體工作流程為：當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕，控制系統(tǒng)接通啟動(dòng)器線圈并打開(kāi)斷油閥，空壓機(jī)在卸載模式下啟動(dòng)，這時(shí)進(jìn)氣閥處于關(guān)閉位置，而放氣閥打開(kāi)以排放油氣分離器內(nèi)的壓力。雖然都是降壓?jiǎn)?dòng)，但起動(dòng)時(shí)的電流仍然很大，會(huì)影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的運(yùn)行安全，而且大多數(shù)是連續(xù)運(yùn)行，由于一般空氣壓縮機(jī)的拖動(dòng)電機(jī)本身不能調(diào)速，因此就不能直接使用壓力或流量的變動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)降速調(diào)節(jié)輸出功率的匹配，電機(jī)不允許頻繁啟動(dòng)，導(dǎo)致在用氣量少的時(shí)候電機(jī)仍然要空載運(yùn)行，電能浪費(fèi)巨大。 本設(shè)計(jì)的目的和意義將變頻調(diào)速技術(shù)引入空氣壓縮機(jī)領(lǐng)域，是近幾年來(lái)各空壓機(jī)廠家研究的重要課題。在供氣系統(tǒng)中接入變頻節(jié)能系統(tǒng)，利用變頻技術(shù)改變空壓機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)管道中的流量，以取代閥門調(diào)節(jié)方式，能取得明顯的節(jié)能效果，一般節(jié)電率都在30％以上。在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件以S7—200PLC為核心，主要有以下幾個(gè)模塊組成：