【正文】 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 38 系統(tǒng) PLC 硬件 部分 地址分配及部分程序 (1)輸入輸出地址分配如表 43 所示 表 43輸入輸出地址分配 I 0 0 0 自 動(dòng) Q 0 0 0 M 1 供 品 運(yùn) 行I 0 0 1 手 動(dòng) Q 0 0 1 M 1 變 頻 運(yùn) 行I 0 0 2 啟 動(dòng) Q 0 0 2 M 2 工 頻 運(yùn) 行I 0 0 3 停 止 Q 0 0 3 M 2 變 頻 運(yùn) 行I 0 0 4 點(diǎn) 動(dòng) Q 0 0 4 M 3 工 頻 運(yùn) 行I 0 0 5 復(fù) 位 Q 0 0 5 M 3 變 頻 運(yùn) 行I 0 0 6 緊 急 停 車(chē) Q 0 0 6 聲 光 報(bào) 器 I 0 0 7 變 頻 器 啟 動(dòng) Q 0 0 7 — —I 0 1 0 1 空 壓 機(jī) 電 機(jī) 運(yùn) 行 Q 0 1 0 K 1 正 轉(zhuǎn) 繼 電 器I 0 1 1 1 空 壓 機(jī) 電 機(jī) 停 止 Q 0 1 1 K 2 反 轉(zhuǎn) 繼 電 器I 0 1 2 2 空 壓 機(jī) 電 機(jī) 運(yùn) 行 Q 0 1 2 K 3 點(diǎn) 動(dòng) 繼 電 器I 0 1 3 2 空 壓 機(jī) 電 機(jī) 停 止 Q 0 1 3 K 4 復(fù) 位 繼 電 器I 0 1 4 3 空 壓 機(jī) 電 機(jī) 運(yùn) 行 Q 0 1 4 I 0 1 5 3 空 壓 機(jī) 電 機(jī) 停 止 Q 0 1 5 I 0 1 6 潤(rùn) 滑 油 超 溫 Q 0 1 6 — —I 0 1 7 F R 1 M 1 熱 繼 電 器 Q 0 1 7 — —I 0 2 0 F R 2 M 2 熱 繼 電 器 Q 0 2 0 自 動(dòng) 指 示 燈I 0 2 1 F R 3 M 3 熱 繼 電 器 Q 0 2 1 手 動(dòng) 指 示 燈I 0 2 2 Q F 1 空 氣 斷 路 器 Q 0 2 2 加 壓 指 示 燈I 0 2 3 Q F 2 空 氣 斷 路 器 Q 0 2 3 降 壓 指 示 燈I 0 2 4 Q F 3 空 氣 斷 路 器 Q 0 2 4 停 車(chē) 指 示 燈I 0 2 5 Q F 4 空 氣 斷 路 器 Q 0 2 5 變 頻 器 啟 動(dòng) 指 示 燈I 0 2 6 變 頻 器 頻 率 上 限 Q 0 2 6 調(diào) 速 指 示 燈I 0 2 7 變 頻 器 頻 率 下 限 Q 0 2 7 1 空 壓 機(jī) 故 障 指 示 燈I 0 3 0 風(fēng) 包 壓 力 上 限 Q 0 3 0 2 空 壓 機(jī) 故 障 指 示 燈I 0 3 1 風(fēng) 包 壓 力 下 限 Q 0 3 1 3 空 壓 機(jī) 故 障 指 示 燈I 0 3 2 冷 卻 水 壓 力 上 限 Q 0 3 2 變 頻 器 故 障 指 示 燈I 0 3 3 潤(rùn) 油 壓 力 上 限 Q 0 3 3 風(fēng) 包 壓 力 上 限 指 示 燈I 0 3 4 Q 0 3 4 風(fēng) 包 壓 力 下 限 指 示 燈I 0 3 5 Q 0 3 5 變 頻 器 頻 率 上 限 指 示 燈I 0 3 6 Q 0 3 6 變 頻 器 頻 率 下 限 指 示 燈I 0 3 7 Q 0 3 7 冷 卻 水 壓 力 上 限 指 示 燈I 0 4 0 檢 測(cè) 信 號(hào) 輸 入 Q 0 4 0 潤(rùn) 油 壓 力 上 限 指 示 燈I 0 4 1 變 頻 器 故 障 Q 0 4 1 I 0 4 2 Q 0 4 2 I 0 4 3 Q 0 4 3 I 0 4 4 Q 0 4 4 I 0 4 5 Q 0 4 5 — —I 0 4 6 Q 0 4 6 — —I 0 4 7 Q 0 4 7 — — 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 39 (2)部分控制程序如下： // 上電初始化，調(diào)用子程序 LD CALL SBR0 LD S , 1 LD S ， 1 // 變頻器頻率上限時(shí)增開(kāi)空壓機(jī) LD AD= VD250, VD208 AN TON T37, 50 // 符合增開(kāi)條件時(shí)，工頻空壓機(jī)運(yùn)行數(shù)加 1 LD T37 AB= VB301, 1 EU = INCB VB301 // 頻率下限時(shí)減開(kāi)空壓機(jī) LDD= VD250, 1000 AN TON T38, 30 // 符合減開(kāi)條件時(shí)，工頻機(jī)運(yùn)行數(shù)減 1 LD T38 AB VB301, 0 EU 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 40 = DECB VB301 // 變頻器復(fù)位 LD O O = // 產(chǎn)生當(dāng)前空壓機(jī)工頻啟動(dòng)脈沖信號(hào) LD T34 EU = R , 1 Network 17 LD S , 1 Network 18 LD TON T39, 30 Network 19 // 產(chǎn)生下一臺(tái)空壓機(jī)變頻運(yùn)行啟動(dòng)信號(hào) LD T39 EU = R , 1 R , 1 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 41 5 結(jié)論 工作總結(jié) 論文在分析空壓機(jī)工作原理及煤礦現(xiàn)場(chǎng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合 PLC技術(shù)、變頻技術(shù)設(shè)計(jì)了空壓機(jī)的恒壓供氣自動(dòng)控制系統(tǒng)。 GPT壓力變送器壓力測(cè)量特性如下： 傳感器為 316 不銹鋼膜片結(jié)構(gòu)，適用被測(cè)介質(zhì)可以是腐蝕性氣體、液體、蒸汽，測(cè)量范圍在 20KPa～ 20MPa， 測(cè)量精度分為 %， %， %，三倍過(guò)壓范圍。 (2)保護(hù)功能 過(guò)載能力為 200％額定負(fù)載電流，持續(xù)時(shí)間 3秒和 150％額定負(fù)載電流，持續(xù)時(shí)間 60 秒；過(guò)電壓、欠電壓保護(hù)；變頻器、電機(jī)過(guò)熱保護(hù)； 接地故障保護(hù)，短路保護(hù)；閉鎖電機(jī)保護(hù)，防止失速保護(hù)；采用 PIN 編號(hào)實(shí)現(xiàn)參數(shù)連鎖?？商峁?biāo)準(zhǔn)值為 24V DC 的輸入和輸出電壓。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 31 變頻器主電路電源輸入端子 (U1， V1， W1)經(jīng)過(guò)空氣開(kāi)關(guān)與三相電源連接，變頻器 主電路輸出端子 (U2， V2， W2)經(jīng)接觸器接至三相電動(dòng)機(jī)上。 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 主電路設(shè)計(jì) 在硬件設(shè)計(jì)中，采用一臺(tái)變頻器控制三臺(tái)空壓機(jī)的電機(jī)運(yùn)行，三臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行都有變頻 /工頻兩種狀態(tài)，每臺(tái)電機(jī)都需要通過(guò)兩個(gè)接觸器與工頻電源和變頻輸出電源相連。對(duì)于簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，此步可省略。據(jù)此確定 PLC 的 I/O點(diǎn)數(shù)。據(jù)此可判斷傳感器斷線等故障。 PVn1：第 n1采樣時(shí)刻的過(guò)程變量值 。附表中的參數(shù)分兩類(lèi)。它是通過(guò) PID 調(diào)節(jié)器來(lái)調(diào)節(jié)輸出，保證偏差值 e為零，使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。 比例 積分 微分 被控對(duì)象 ｅ（ｔ） ｕ（ｔ） 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 24 KP 值影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度和精度； KP 越大，系統(tǒng)響應(yīng)速度越快，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度越高，如果過(guò)大，將引起超調(diào)，導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。然而在工業(yè)過(guò)程控制中， PID 類(lèi)型的控制技術(shù)仍然占有主導(dǎo)地位。根據(jù)不同的通訊要求完成相應(yīng)的過(guò)程，如寫(xiě)變頻器啟停控制命令時(shí)完成 1～ 3 三個(gè)過(guò)程；監(jiān)視變頻器運(yùn)行頻率時(shí)完成 1～ 5個(gè)過(guò)程。遠(yuǎn)程監(jiān)控方便了調(diào)度，提高了管理自動(dòng)化水平，是煤礦信息化發(fā)展的需要。依此類(lèi)推，當(dāng) 3空壓機(jī)投入變頻運(yùn)行后，延時(shí) 5s， PLC 繼續(xù)對(duì)變頻器輸出頻率進(jìn)行檢測(cè)以決定執(zhí)行增加或減少空壓機(jī)動(dòng)作來(lái)滿足恒壓供氣目的。所以工作下限應(yīng)不上位機(jī) 報(bào)警裝 置 PLC 變頻器 1空壓機(jī) 2空壓機(jī) 1空壓機(jī) 檢測(cè)變送裝置 檢測(cè)變送裝置 檢測(cè)變送裝置 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 19 低于 20Hz； (3） 功率選用比 空壓機(jī)功率大一等級(jí)的變頻器，以免空壓機(jī)啟動(dòng)出現(xiàn)頻繁跳閘的情況； (4)為了有效的濾除變頻器輸出電流中的高次諧波分量，減少因高次諧波引起的電磁干擾，選用輸出交流電抗器，還可以減少電機(jī)運(yùn)行的噪音，提高電機(jī)的穩(wěn)定性； (5)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)應(yīng)具備變頻和工頻兩套控制回路，確保變頻出現(xiàn)異常跳保護(hù)時(shí)，不影響生產(chǎn)。依次關(guān)閉各臺(tái)空壓機(jī)。當(dāng)空壓機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)機(jī)體溫度過(guò)高，潤(rùn)滑油溫度過(guò)高，風(fēng)包溫度過(guò)高，分包壓力過(guò)高及潤(rùn)滑油壓力過(guò)高，斷水等故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提示有關(guān)的工作人員及時(shí) 地排除故障?，F(xiàn)場(chǎng)壓力變送器檢測(cè)管網(wǎng)出口壓力，并與給定值比較，經(jīng) PID 指令運(yùn)算，得到空壓機(jī) 空壓機(jī) 空壓機(jī) M1 M2 M3 壓力變送器 變頻器 PLC 電源 儲(chǔ)氣與供氣管道 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 14 頻率信號(hào)，調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到所需壓力的目的。 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(guò)更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。 另外為了提高操作性能，它還有多種人 機(jī)對(duì)話的接口模塊 。 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)輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束 后， PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在整個(gè)運(yùn)行期間， PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。稱 PLC（ Programmable Logic Controller） 70 年代：微處理器用于 PLC。 1968 年，美國(guó)最大的汽車(chē)制造商 GM 公司公開(kāi)招標(biāo) 。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 8 3 可編程控制器（ plc）控制系統(tǒng) PLC 的產(chǎn)生和發(fā)展 (1)PLC 概念 PLC 是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，并 逐漸發(fā)展成以微處理器為核心，集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及通訊技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置。然后，活塞又向右移動(dòng)，重復(fù)上述吸氣、壓縮和排氣工作過(guò)程。 (2)壓縮過(guò)程。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 6 活塞式空壓機(jī) 活塞式空壓機(jī)主要由三部分組成：運(yùn)動(dòng)機(jī)（曲軸、軸承、連桿、十字頭、皮帶輪或聯(lián)軸器等）、工作機(jī)構(gòu)（氣缸、活塞、氣閥等）與機(jī)身。 2)操作維護(hù)方便：操作人員不必經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守運(yùn)轉(zhuǎn)。嚙合面與排氣口之間的齒溝空間漸漸減小，齒溝內(nèi)的氣體被壓縮，壓力提高。在壓縮機(jī)機(jī)體的兩端，分別開(kāi)設(shè)一定形狀和大小的孔口?；?PLC 和變頻器的空壓機(jī)控制系統(tǒng)使工作人員可以在計(jì)算機(jī)集控下完成各項(xiàng)工作，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，極大地節(jié)省了生產(chǎn)中所需的人力資源，也保障了生產(chǎn)和系統(tǒng)的安全。 隨著煤礦現(xiàn)代化的發(fā)展，礦山企業(yè)對(duì)礦山設(shè)備的要求越來(lái)越高 ,建設(shè) 安全性礦山已成為煤礦生產(chǎn)建設(shè)的核心。 我國(guó)可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開(kāi)放開(kāi)始的。同時(shí) ， PLC的功能也不斷完善。當(dāng)變頻器控制當(dāng)前機(jī)由變頻轉(zhuǎn)為工頻，而供氣壓力仍不滿足時(shí)，則由 PLC 控制變頻器軟啟動(dòng)下一臺(tái)空壓機(jī)變頻運(yùn)行，依次開(kāi)啟。 摘 要 空氣壓縮機(jī) (簡(jiǎn)稱空壓機(jī) )是一種用來(lái)壓縮氣體提高氣體壓力或輸送氣體的機(jī)械。當(dāng)變頻器輸出電壓的頻率已降至下限值，而供氣壓力仍高于所需壓力，則由 PLC 控制變頻器關(guān)閉當(dāng)前機(jī)，變頻器轉(zhuǎn)而變頻控制另一臺(tái)運(yùn)行的空壓機(jī)。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高， PLC在開(kāi)關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。礦山設(shè)備不斷更新，不斷進(jìn)步，可靠性、易操作性、可監(jiān)視性、易維護(hù)性等已是最基本的要求了。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 3 2 空氣壓縮機(jī) 空氣壓縮機(jī)及分類(lèi) 空氣壓縮機(jī)（空壓機(jī)）是一種利用電動(dòng)機(jī)將氣體在壓縮腔內(nèi)進(jìn)行壓縮并使壓縮的氣體具有一定壓力的設(shè)備。一個(gè)供吸氣用，稱為進(jìn)氣口；另一個(gè)供排氣用，稱作排氣口。 (3)排氣過(guò)程：當(dāng)轉(zhuǎn)子的嚙合端面轉(zhuǎn)到與機(jī)殼排氣口相通時(shí)，被壓縮的氣體開(kāi)始排出，直至齒尖與齒溝的嚙合面移至排氣端面，此時(shí)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的嚙合面與機(jī)殼排氣口的齒溝空間為 0，即完成排氣過(guò)程，于此同 時(shí)轉(zhuǎn)子的嚙合面與機(jī)殼進(jìn)氣口之間的齒溝長(zhǎng)度又達(dá)到最長(zhǎng)，進(jìn)氣過(guò)程又再進(jìn)行。 3)動(dòng)力平衡性好：螺桿壓縮機(jī)沒(méi)有不平衡慣性力