【正文】 .......................................... 24 第 4 章 組態(tài)界面的設(shè)計(jì) ................................................... 25 組態(tài)軟件簡介 ..................................................... 25 系統(tǒng)組態(tài) ......................................................... 26 主要功能的實(shí)現(xiàn) ................................................... 27 監(jiān)控界面的設(shè)計(jì) ................................................... 28 新建工程 .................................................... 28 流程畫面的建立 .............................................. 28 定義數(shù)據(jù)對象 ................................................ 30 運(yùn)行策略 .................................................... 31 MCGS 與 PLC 的連接 ........................................... 31 第 5 章 結(jié)束語 ........................................................... 34 參考文獻(xiàn) ................................................................. 35 致 謝 ................................................................... 36 附錄 ..................................................................... 37 主程序部分 ........................................................... 37 手動子程序 ........................................................... 37 自動子程序 ........................................................... 38 基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒論 空氣壓縮機(jī)的發(fā)展與現(xiàn)狀 隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動控制技術(shù)的不斷進(jìn) 步與發(fā)展，許多領(lǐng)域中都引入了計(jì)算機(jī)自動檢測與控制技術(shù)。美國人如是評價：“這是二十一世紀(jì)的戰(zhàn)略性產(chǎn)品。目前最熱門的應(yīng)當(dāng)是 CO2 壓縮機(jī) 了，特別是跨臨 界循環(huán)。 例如，現(xiàn)代化的煤礦，要求空氣壓縮機(jī)的裝置有較高的自動話水平，采用微機(jī)控制是空壓機(jī)發(fā)展的必然趨勢，它可以減輕操作人員的勞動強(qiáng)度，對空壓機(jī)的可靠安全運(yùn)行起到保證和促進(jìn)作用。 具體控制流程圖如圖 1 所示。10%，頻率容許變動范圍177。 ⑥ 帶過載 (過熱保護(hù) ) 變頻器接線圖如下： 圖 變頻器接線圖 基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 壓力變送器 壓力變送器一個型號 :DG1300BZA22，量程 :0~1Mpa，輸出 4~20mA 的模擬信號。 a） 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ： 接觸器為雙斷點(diǎn)觸頭的直動式運(yùn)動機(jī)構(gòu)，具有三對常開主觸頭，輔助觸頭可有二常開，二常閉。 Ie≤22A基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 裝有金屬隔弧板保證人身及臨近電器的安全。熔斷器的選擇主要依據(jù)負(fù)載的保護(hù)特性和短路電流的大小，對于空壓機(jī)應(yīng)當(dāng)著重考慮短路保護(hù)盒分段能力，因此選用具有較高分段能力的 RM10 和 RL1 系列；由電機(jī)的額定電流乘以 得到熔斷器的額定電流應(yīng)為 60A，因此選用 RL160 型號的熔斷器。高熔點(diǎn)材料如銅、銀，其熔點(diǎn)高，不容易熔斷，但由于其電阻率較低，可制成比低熔點(diǎn)熔 體較小的截面尺寸，熔斷時產(chǎn)生的金屬蒸氣少，適用于高分?jǐn)嗄芰Φ娜蹟嗥鳌?需較多的硬件部分，這將會增大控制系統(tǒng)的安裝接線工作量，且會增大控制系統(tǒng)的故障率。 ，維修方便。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在硬件方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程 I/O 模塊、各種特殊功能模塊。 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。 盡管整體式與模塊式 PLC 的結(jié)構(gòu)不太一樣，但各部分的功能作用是相同的，下面對 PLC主要組成各部分進(jìn)行簡單介紹。位處理器的采用 ,提高了 PLC 的速度，使 PLC 更好地滿足實(shí)時 控制要求。在 PLC 中，存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。存放在 RAM 中，以適應(yīng)隨機(jī)存取的要求。 I/O 接口一般都具有光電隔離和濾波功能，以提高 PLC 的抗干擾能力。 I/O 點(diǎn)數(shù)是選擇 PLC 的重要依據(jù)之一。它作為 PLC 系統(tǒng)的一個模塊，通過總線與 PLC 相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并在 PLC 的協(xié)調(diào)管理下獨(dú)立地進(jìn)行工作。簡易編程器體積小、價格便宜，它可以直接插在 PLC的編程插座上，或者用專用電纜與 PLC 相連，以方便編程和調(diào)試。因此，現(xiàn)在的趨勢是使用以個人計(jì)算機(jī) 為基礎(chǔ)的編程裝置，用戶只要購買 PLC 廠家提供的編程軟件和相應(yīng)的硬件接口裝置。15%的范圍內(nèi)波動。 人 /機(jī)接口裝置是用來實(shí)現(xiàn)操作人員與 PLC 控制系統(tǒng)的對話。有 6 路高速計(jì)數(shù)器（ 30KHZ） ,2 路高速脈沖輸出， 2 個 RS485 通信、 編程口，具有與 CPU224 相同的功能，但同前者 CPU 相比，它增加了通信口的數(shù)量，從而通信能力大大加強(qiáng)。最后再設(shè)置定時中斷和中斷連接。 USS 協(xié)議指令 (1)使用 USS 協(xié)議指令步驟 首先編寫程序，然后 USSINIT 指令初識化，為 USS 指令庫分配 V 存儲區(qū)，接下去用變頻器操作面板設(shè)置變 頻器通信參數(shù)，使之與程序中所用波特率和從站地址相符合，最后用通信電纜將 PLC 與變頻器之間相應(yīng)端口連接起來便完成 USS 協(xié)議指令的操作。 MCGS 是一套基于 Windows 平臺的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。 良好的可擴(kuò)充性，可通過 OPC、 DDE、 ODBC、 ActiveX 等機(jī)制，方便地擴(kuò)展 MCGS 組態(tài)軟件的功能。 系統(tǒng)組態(tài) MCGS 軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作具有不同的特性 。計(jì)算機(jī)串行口是計(jì)算機(jī)和其它設(shè)備通訊時最常用的一種通訊接口，一個串行口可以掛接多個通訊設(shè)備，為適應(yīng)計(jì)算機(jī)串行口的多種操作方式， MCGS 組態(tài)軟件采用在串口通訊父設(shè)備下掛接多 個通訊子設(shè)備的處理機(jī)制。 （ 1）該監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)操作人員不同，設(shè)定不同的使用權(quán)限，有效地保證了系統(tǒng)操作的安全性。通過設(shè)基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 備構(gòu)件的組態(tài)，可方便地在上位機(jī)實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)組的遠(yuǎn)程手動與自動編組運(yùn)行控制 。 單擊工具條中的 “工具箱 ”按鈕，則打開動畫工具箱，圖標(biāo)對應(yīng)于選擇器，用于在編輯圖形時選取用戶窗口中指定的圖形對象；圖標(biāo)用于打開和關(guān)閉常用圖符工具箱，常用圖符工具箱包括 27 種常用的圖符對象。按 “新增對象 ” 按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)變量列表中，增加新的數(shù)據(jù)變量，多次按該按鈕，則增加多個數(shù)據(jù)變量，系統(tǒng)缺省定義的名稱為 “Data1”、 “Data2”、 “Data3”等選中變量，按 “對象屬性 ”按鈕或雙擊選中變量，則打開對象屬性設(shè)置窗口。每種策略都由一系列功能模塊組成。具體方法如下： （ 1）：連接 PLC 設(shè)備。 （ 9）： 在彈出的對話框中選擇“ System block”，按“ OK”開始下載。 由于 本人 才疏學(xué)淺，能力有限，雖然進(jìn)行了仔細(xì)的分析與研究，但錯誤、疏漏肯定是難以避免，有不盡人意的地方。整個系統(tǒng)自動化水平比較高采用 PLC 控制和 MCGS 監(jiān)控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。若沒有則檢查，可以查看本設(shè)備在線幫助的常見問題解答。建立與 PLC 之間的通信。 運(yùn)行策略 它 是用戶為實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)運(yùn)行流程自由控制所組態(tài)生成的一系列功能塊的總稱。數(shù) 據(jù)變量是構(gòu)成實(shí)時數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實(shí)時數(shù)據(jù)庫的過程也即是定義數(shù)據(jù)變量的過程。這樣工程建立完畢。按照規(guī)程 ， 空壓機(jī)系統(tǒng)的不同參量的報警限值因季節(jié)而異，為適應(yīng)這種狀況，用循環(huán)策略實(shí)現(xiàn)了報警限值的在線設(shè)置。 基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 （ 5）運(yùn)行策略組態(tài)本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。本工程組態(tài)的用戶窗口有主控界面、參數(shù)設(shè)置、曲線圖、數(shù)據(jù)打印、遠(yuǎn)程控制等。 MCGS 嵌入式組態(tài)軟件，可快速高效的開發(fā)嵌入式系統(tǒng)，提供高性能、高可靠性、低成本的全面嵌入式解決方案。經(jīng)過長期現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行的考驗(yàn)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。 MCGS 全中文工業(yè)自動化控制組態(tài)軟件（以下簡稱 MCGS 工控組態(tài)軟件或 MCGS）為用戶建立全新的過程測控系統(tǒng)提供了一整套解決方案。 USS 通信協(xié)議的功能 S7 系列 PLC 可以采用通用的 USS 串行接口協(xié)議與 MM430 系列變頻器通信。在變頻的工作模式下，可以通過調(diào)節(jié)旋鈕改變變頻器的頻率，從而改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度。 基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 系統(tǒng)方框圖 系統(tǒng)的方框圖如下： 圖 系統(tǒng)方框圖 基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 PLC 型號的選擇 由于課題設(shè)計(jì)需控制五臺空壓機(jī)的運(yùn)行，系統(tǒng)的輸入 /輸出端口需要較多，因此采用CPU226 作為該控制系統(tǒng)的主機(jī)。為了使調(diào)試好用戶程序不易丟失，經(jīng)常用 EPROM 寫入器將 PLC 內(nèi) RAM 保存到 EPROM 中。配上相應(yīng)的軟件還可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和分析等許多功能?？芍苯虞斎牒途庉嬏菪螆D程序，使用更加直觀、方便，但價格較高，操作也比較復(fù)雜。編程裝置可以是專用編程器，也可以是配有專用編程軟件包的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 PLC 與打印機(jī)連接，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打?。慌c監(jiān)視器連接，可將控制過程圖像顯示出來；與其它 PLC 連接，可組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)?？刂?。 常用的開關(guān)量輸入接口按其使用的電源不同有三種類型：直流輸入接口、交流輸入接口和交 /直流輸入接口，其基本原理電路如圖 27 所示。當(dāng) PLC 提供的用戶存儲器容量不夠用，許多 PLC 還提供有存儲器擴(kuò)展功能。為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于 CMOS 靜態(tài) RAM 中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時不會丟失信息。 ，經(jīng)過解釋后執(zhí)行。 基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 目前，小型 PLC 為單 CPU 系統(tǒng)，而中、大型 PLC 則大多為雙 CPU 系統(tǒng)，甚至有些 PLC 中多達(dá) 8 個 CPU。 PLC 的組成 PLC 的硬件主要由中央處理器（ CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口電源等部分組成。這樣使得 PLC 軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。 PLC（ 60 年代末 — 70 年代中期） 在 70 年代，微處理器的出現(xiàn)使 PLC 發(fā)生了巨大的變化。 綜 上所述，空氣壓縮機(jī)對控制系統(tǒng)的各項(xiàng)要求，包括控制系統(tǒng)的特性和優(yōu)缺點(diǎn)，使用環(huán)境等等，對三種控制方案進(jìn)行綜合考慮和比較，本人認(rèn)為空氣壓縮機(jī)的控制方案應(yīng)排除采用機(jī)械控制和單片機(jī)控制這兩種方案，而應(yīng)采用可編程序控制器（ PLC） 來控制 基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 PLC 的發(fā)展過程 雖然 PLC 問世時間不長，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步， PLC 也迅速發(fā)展，其發(fā)展過程大致可分三個階段： PLC（ 60 年代末 — 70 年代中期） PLC 一般稱為可編程邏輯控制器。 ，性能價格比高。所以，在一定過載電流范圍內(nèi)，當(dāng)電流恢復(fù)正常時，熔斷器不會熔斷，可繼續(xù)使用。 熔斷器主要由熔體、外殼和支座 3 部分組成，其中熔體是控制熔斷特性的關(guān)鍵元件。可避免因接錯電壓規(guī)格而導(dǎo)致線圈燒毀。接觸器外形尺寸小巧，安裝面積小。高質(zhì)量的傳感器、精湛的封裝技術(shù)以及完善的裝配工藝確保了該產(chǎn)品的優(yōu)異質(zhì)量和最佳性能，該產(chǎn)品能最大限度的滿足客戶的需要，適用于與各種測量控制設(shè)備配套使用。 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)。