【正文】 輸入模塊（傳感器，模擬開關(guān)）、顯示模塊、輸出控制電路以及通信模塊等。以下是本設(shè)計(jì)的兩種方案：方案一　單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，對環(huán)境要求不高，價(jià)格低廉，可靠性高，靈活性好，開發(fā)較容易。本設(shè)計(jì)的選用的可編程控制器為SIMATIC S7200．SIMATIC S7200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動(dòng)化。）空氣壓縮機(jī)作為控制對象，其電能消耗約占總消耗的80%。變頻器一旦出現(xiàn)故障，生產(chǎn)工藝不允許空氣壓縮機(jī)停機(jī)，因此，系統(tǒng)設(shè)置了工頻與變頻切換功能，即當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，起動(dòng)另一臺電動(dòng)機(jī)進(jìn)行工頻運(yùn)行，這樣，可由工頻電源通過接觸器直接供電，使空氣壓縮機(jī)照常工作。其中包括各元件的性能指標(biāo)，技術(shù)指標(biāo)和部分元件的典型接法。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯計(jì)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等指令，并能通過數(shù)字式﹑模擬式的輸入和輸出，控制類型的機(jī)械和生產(chǎn)的過程。不論在主程序或中斷程序執(zhí)行過程中，直接I/O指令允許你對輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)直接存取。（7）輸入和輸出映像寄存器輸入映像寄存器存儲著對應(yīng)位輸入“繼電器”的通/斷狀態(tài)，高電平“1”為通，低電平“0”為斷。這里所說的存儲容量指的是用戶程序存儲器容量決定了PLC可以容納的用戶程序的長短，一般以字為單位來計(jì)算。大部分PLC用I/O擴(kuò)展單元進(jìn)行I/O點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展，有的PLC可以使用各種功能模塊進(jìn)行功能的擴(kuò)展。為了能做到這一點(diǎn)要求在系統(tǒng)設(shè)在滿足控制要求的計(jì)上、器件選擇上、軟件編程上要全面考慮。 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 S7200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。 *本機(jī)數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn) CPU 221具有6個(gè)輸入點(diǎn)和4個(gè)輸出點(diǎn)，CPU 222具有8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)，CPU 224具有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)。 *模擬電位器 CPU221/222 1個(gè) CPU224/226 2個(gè) *脈沖輸出 2路高頻率脈沖輸出（最大20KHz），用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)定位任務(wù)。 變頻器部分【1】變頻器工作原理變頻器控制交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)速原理可用下式表示：異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速： (1)式中 —電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min； —同步轉(zhuǎn)速r/min，(=)；—電源頻率； —電動(dòng)機(jī)的磁極個(gè)數(shù)；s轉(zhuǎn)差率，(s=) 。在中小容量變頻器中，這種方式幾近絕跡。2) 用SoftPWM原理和智能功率模塊(IPM)，使變頻器輸出波形更好，噪聲更低，抗干擾性能更強(qiáng)。本設(shè)計(jì)采用外部操作模式。通常變頻器都可以預(yù)先設(shè)定起動(dòng)頻率，需要值得注意的是，起動(dòng)頻率預(yù)置好后，小于該起動(dòng)頻率的運(yùn)行頻率將不能工作。P參數(shù)為比例增益，對執(zhí)行量的瞬間變化有很大的影響。需要進(jìn)行瞬時(shí)停電再起動(dòng)或者工頻電源與變頻器逆變輸出交流電切換時(shí)，應(yīng)將端子CSSD短接，“9999”以外的瞬時(shí)掉電再起動(dòng)自由運(yùn)行時(shí)間。（3）調(diào)整部分輸入端的功能（多功能端子）1）“7”，使JOG端子變?yōu)镺H端子，用于接受外部熱繼電器的控制信號。切換至2＃電機(jī)運(yùn)行，同時(shí)，由指示燈進(jìn)行報(bào)警。然而這種起動(dòng)方法有許多不足。因此采用軟起動(dòng)器可以避免以上問題。為了保證在電路起始工作時(shí)有兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，以及在感性負(fù)載與控制角較小時(shí)仍能保證不同相的兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，本系統(tǒng)采用了能夠產(chǎn)生大于的寬脈沖或雙窄脈沖的觸發(fā)電路。從而可以得出，負(fù)載電壓波形是電源電壓波形的一部分，而且負(fù)載電流和負(fù)載電壓波形相同。當(dāng)在時(shí)刻開通晶閘管VTl，負(fù)載電流應(yīng)該滿足如下微分方程式和初始條件: ?。ǎ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?（）解方程可以求得：　　　　 （）；為晶閘管導(dǎo)通角 （）VT2導(dǎo)通時(shí)，上述表達(dá)式完全相同，只是的極性相反，并且相位相差.上述電路在控制角為時(shí)，負(fù)載電壓有效值、負(fù)載電流有效值、晶閘管電流分別為:（）　　　?。ǎ　　　　　　　　　　　　?（）　　　　　　　　　?。ǎ┯缮纤魇娇梢酝茖?dǎo)出，阻感負(fù)載時(shí)觸發(fā)角的移相范圍為。觸發(fā)角﹑功率因數(shù)角以及導(dǎo)通角之間的關(guān)系: （）其 中晶 閘 管的輸出電壓是介于導(dǎo)通角之間的波形。只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的輸入電壓按照預(yù)定規(guī)律變化的要求．2．軟起動(dòng)器的運(yùn)行方式軟起動(dòng)器主要有下列四種運(yùn)行模式.(1)跨越運(yùn)行模式(2)接觸器旁路工作模式(3)節(jié)能運(yùn)行模式(4)調(diào)壓調(diào)速模式3．起動(dòng)功能異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器擁有多種起動(dòng)模式，可以滿足不同的起動(dòng)要求。閉環(huán)控制是使用控制設(shè)定值與反饋值的差進(jìn)行控制的，以求得設(shè)定值與反饋值的偏差大小。模擬量輸入部分由壓力變送器構(gòu)成。2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。S7200PLC的突出特點(diǎn)之一是自由口通訊功能。用戶可以用梯形圖程序調(diào)用接收中斷、發(fā)送中斷、發(fā)送指令(XMT)、接受指令(RCV)來控制通信操作。在設(shè)計(jì)變頻器輸入信號的電路時(shí)，還應(yīng)注意避免因輸入信號電路連接不恰當(dāng)而造成變頻器誤動(dòng)作。3）當(dāng)把變頻器和PLC安裝在操作柜中時(shí)，應(yīng)盡可能使與變頻器有關(guān)的電線與PLC有關(guān)的電線分開。 CYB—20S普通型壓力傳感器【1】 概述 CYB20S系列壓力變送器使用CYB10S壓力傳感器為敏感元件,和電子線路做成一體化結(jié)構(gòu)，輸出為4～20mA、0～5V標(biāo)準(zhǔn)信號, 適合工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)配套?！?】 應(yīng)用領(lǐng)域● 航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)測試系統(tǒng)；● 自動(dòng)控制及檢測系統(tǒng)；● 液壓、船舶、柴油機(jī)行業(yè)；● 醫(yī)藥、生化、發(fā)酵檢測系統(tǒng) 壓縮機(jī)的主要種類壓縮機(jī)的種類有：容積式壓縮機(jī)﹑回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)﹑液體活塞式壓縮機(jī)﹑羅茨雙轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)﹑螺桿壓縮機(jī)﹑速度型壓縮機(jī)﹑離心式壓縮機(jī)﹑軸流式壓縮機(jī)﹑混合流式壓縮機(jī)﹑噴射式壓縮機(jī)． Mattei 滑片機(jī)特點(diǎn)（1） 可靠性高，可長時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)（2） 經(jīng)久耐用，壽命長（3） 性能優(yōu)良，比功率高 （4） 維護(hù)低廉，易耗品包括油只需備3種，機(jī)油容量?。?） 節(jié)省能源（6） 低噪音級（7） 傳動(dòng)方式（8） 無風(fēng)扇電機(jī)（9） 無軸向受力（10） 巴氏合金軸瓦（11） 外圍控制管路少 （12） 可在平地上直接放置使用（13） 供氣純度高，品質(zhì)好 所選壓縮機(jī)的技術(shù)性能指標(biāo)型號： ERC2022H 功率： 22 kW最高工作壓力：10 bar容積流量： 4 m3 /min出口尺寸： G 1—1/2機(jī)組重量： 450 kg外形尺寸： LMH mm 19358201168 元器件選擇自動(dòng)空氣式斷路器簡稱自動(dòng)空氣開關(guān)或自動(dòng)開關(guān)。三相交流系統(tǒng)中一般選用三極接觸器，當(dāng)需要同時(shí)控制中性線時(shí)，則選用四極交流接觸器。接觸器觸頭數(shù)和種類應(yīng)滿足主電路和控制電路的要求?！?】電磁式中間繼電器電磁式中間繼電器實(shí)質(zhì)上是一種電磁式電壓繼電器，其特點(diǎn)是觸頭數(shù)量較多，在電路中起增加觸頭數(shù)量和起中間放大作用。*本設(shè)計(jì)選用RL115。 熔斷器熔斷器的選擇主要包括熔斷器的類型﹑熔斷器額定電壓﹑額定電流和熔體熔斷電流的選擇等。下面對變速積分PID編程思想作以介紹：在傳統(tǒng)的PID 算法中,積分增益為常數(shù),在整個(gè)調(diào)節(jié)過程中其值不變。本系統(tǒng)中就是用此思想來編寫變速PID積分算法的。長期以來，壓縮機(jī)都是二位式起動(dòng)，在工頻下恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行，為了保持管網(wǎng)壓力恒定，常常是靠人為調(diào)整壓縮機(jī)的開度，這樣就需要大量的人力。參考文獻(xiàn)何希才.　傳感器及其應(yīng)用 國防工業(yè)出版社，2001； 丁斗章.　變頻器調(diào)速技術(shù)與系統(tǒng)應(yīng)用　機(jī)械工業(yè)出版社； 計(jì)算機(jī)測量與控制（期刊）；王樹.　變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用；潘春月.　變速積分PID算法在空氣壓縮機(jī)壓力控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 工業(yè)控制與應(yīng)用 2005年第24卷第7期；韓建海.　基于PIC單片機(jī)的小型空氣壓縮機(jī)控制裝置 工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置 2004年第1期；蘇娟，葉佳卓，楊貴.　一種基于單片機(jī)的空氣壓縮機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 測控技術(shù)與設(shè)備 VoL 29 No5 2003；楊博媚，周亦武.　空氣壓縮機(jī)智能控制器的研制 實(shí)用技術(shù)經(jīng)驗(yàn)；溫照方.　SIMATIC S7200可編程序控制器教程　北京理工大學(xué)出版社Wegscheid EL. Sand vibration for the Lost Foam Process [J]. AFS Transaction. 200298: 631；1Digital Excitation Application Task Force of the Excitation Systems Submittee: Digital Excitation Technology一Review of Features, Functions and Benefits IEEE Transactions on Energy Conversion, (3) .外文原文與譯文HighEnergy PulseSwitching Characteristics of Thyristors AbstractExperiments were conducted to study the high energy, high dildt pulseswitching characteristics of SCR39。所以我認(rèn)為收獲是多方面的，而且許多是無形的，是從表面看不見的。為此,設(shè)置系數(shù)f [e(n) ] , 它是偏差e(n) 的函數(shù),當(dāng)[e(n)]增大時(shí),f [e(n)]減小。第五章 軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)思想系統(tǒng)軟件在S7200PLC上設(shè)計(jì)，由PLC控制的主程序包括初始化,故障報(bào)警處理，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果讀取，調(diào)用子程序及輸出D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果。因?yàn)闊崂^電器的操作頻率是有限的，當(dāng)操作頻率較高時(shí)，熱繼電器的動(dòng)作特性會變差，甚至不能正常工作。通電延時(shí)型當(dāng)接受輸入信號后延遲一段時(shí)間，輸出信號才發(fā)生變化；當(dāng)輸入信號消失后，輸出瞬時(shí)還原。4）電器返回系數(shù)的調(diào)節(jié)　應(yīng)根據(jù)控制要求來調(diào)節(jié)電壓和電流繼電器的返回系數(shù)。根據(jù)接觸器主觸頭接通與分?jǐn)嘀麟娐冯妷旱燃墎頉Q定接觸器的額定電壓。接觸器極數(shù)和電流種類的確定。%FS溫漂影響177。近幾年又發(fā)展了聲表面波壓力傳感器，磁極伸縮性壓力傳感器，點(diǎn)位式壓力傳感器等電氣傳感器。通常變頻器在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁干擾，為了保證PLC不因變頻器主電路工作產(chǎn)生的噪聲而出現(xiàn)故障，在將變頻器和PLC等上位機(jī)配合使用時(shí)還必須注意以下幾點(diǎn)：1）對PLC本體按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)和接地條件進(jìn)行接地，應(yīng)避免和變頻器使用共同的接地線，并在接地時(shí)盡可能使二者分開。（1）開關(guān)型（數(shù)字）指令信號的輸入 變頻器的輸入信號中包括對運(yùn)行/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、微動(dòng)等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行操作的開關(guān)型指令信號，變頻器通常利用繼電器接點(diǎn)或具有繼電器接點(diǎn)開關(guān)特性的元器件（如晶體管）與上位機(jī)PLC進(jìn)行連接，獲取運(yùn)行狀態(tài)指令。PPI等通訊協(xié)議主要用于西門子系列產(chǎn)品之間的通訊以及對PLC編程?！?】I/O點(diǎn)數(shù)輸入點(diǎn)數(shù)輸入端子號地址號信號名稱說明1總起動(dòng)按鈕SB02變頻器上電按鈕SB13變頻器起動(dòng)按鈕SB24變頻器故障KA05變頻器報(bào)警切除按鈕SB36變頻器復(fù)位按鈕SB47壓縮機(jī)故障按鈕SB58壓縮機(jī)報(bào)警切除按鈕SB69總停止按鈕SB710手動(dòng)軟起動(dòng)按鈕SB811手動(dòng)工頻停止按鈕SB9輸出點(diǎn)數(shù)輸出端子號地址號信號名稱說明1總起動(dòng)繼電器K02變頻器上電繼電器KM13變頻器起動(dòng)繼電器K24變頻器故障運(yùn)行切換至工頻運(yùn)行繼電器K35切除變頻器報(bào)警繼電器K46變頻器復(fù)位繼電器K57壓縮機(jī)故障繼電器K68手動(dòng)軟起動(dòng)繼電器K79工頻停止繼電器K810變頻器報(bào)警輸出HL111壓縮機(jī)報(bào)警輸出HL212繼電器K913繼電器K1014繼電器K1115繼電器K12【2】硬件圖 S7200PLC與計(jì)算機(jī)的通信西門子S7200PLC是德國西門子公司生產(chǎn)的小型PLC?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。其四是對信號進(jìn)行濾波。開環(huán)控制是根據(jù)控制的設(shè)定值直接向控制對象輸出控制信號，這種控制容易手外界干擾而偏離控制目標(biāo)。但是對于異步電動(dòng)機(jī)而言，功率因數(shù)角是個(gè)變量，并且是電機(jī)轉(zhuǎn)速n的函數(shù)。電機(jī)獲得的電壓是非正弦的，但是每相電壓的正負(fù)半周是對稱的。用晶閘管進(jìn)行控制時(shí)，很顯然只能進(jìn)行滯后控制，使負(fù)載電流更加滯后，而無法使其超前。正負(fù)半周起始時(shí)間(=0)均為電壓過零時(shí)刻。其中一相是正向晶閘