【正文】 PID運(yùn)算中的積分作用可以消除系統(tǒng)的靜態(tài)誤差，提高精度，加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化的能力，而身分作用可以克服慣性滯后，提高抗干擾能力和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。 17 圖 6 瓦斯?jié)舛瓤刂瞥绦? 壓力控制部分 壓力是本控制系統(tǒng)的主控參數(shù)，在壓力數(shù)據(jù)處理過(guò)程中運(yùn)用到 PID算法。 圖 5 系統(tǒng)總流程圖 瓦斯?jié)舛瓤刂撇糠? 瓦斯?jié)舛瓤刂撇糠趾蜏囟瓤刂撇糠窒嗨啤? （ 2） PLC 及變頻器控制模塊電路 PLC 及變頻器控制模塊是本系統(tǒng)的核心，它包括時(shí)間控制電路、故障報(bào)警保護(hù)電路、斷相相序保護(hù)電路。該系統(tǒng)的核心是 S7200（ CPU224）和 MICROMASTER 430。 S7200PLC 作為核心控制部件，它有總線訪問(wèn)權(quán)，可以讀取或改寫變頻器的狀態(tài)，控制軟起動(dòng)器的運(yùn)行狀態(tài)，從而達(dá)到控制和監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的目的。 12 變頻器的選型和容量的確定 本系統(tǒng)選用的是西門子全新一代標(biāo)準(zhǔn)變頻器 MicroMaster440功能強(qiáng)大，應(yīng)用廣泛。離心風(fēng)機(jī)可制成右旋和左旋兩種型式?！?70176。 PLC模擬量處理功能主要通過(guò)模擬量輸入輸出模塊及用戶程序來(lái)完成 。近年來(lái)，隨著變頻器生產(chǎn)技術(shù)的成熟以及變頻器應(yīng)用范圍的日益廣泛，使用變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)電源進(jìn)行技術(shù)改造成為 各企業(yè)節(jié)能降耗、提高效率的重要手段。 PLC 外部 I/O 連接 根據(jù)系統(tǒng)的要求，選取 S72200 PLC CPU224作為控制核心， CPU224的 I/O點(diǎn)數(shù)是 14 /10。 常用的 I/O 分類如下： 開關(guān)量：按電壓水平分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 （ 1） CPU 的構(gòu)成 CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套 PLC 至少有一個(gè) CPU，它按 PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程。當(dāng)?shù)V井內(nèi)的氣壓在一個(gè)大氣壓或在設(shè)定的某個(gè)大氣壓力數(shù)值以上，工作離心通風(fēng)機(jī)與備用離心通風(fēng)機(jī)循環(huán)工作；當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)事故，礦井內(nèi)的氣壓低于設(shè)定的某個(gè)大氣壓力數(shù)值 ，工作離心通風(fēng)機(jī)與備用離心通風(fēng)機(jī)不再循環(huán)工作，并自動(dòng)切換為同時(shí)工作，加大對(duì)礦井內(nèi)的通風(fēng)量，直至礦井內(nèi)的氣壓升至設(shè)定的大氣壓力數(shù)值以上，工作通風(fēng)機(jī)與備用離心通風(fēng)機(jī)恢復(fù)循環(huán)工作 [3]。 PLC 與空氣 壓力變送器配合使用，使系統(tǒng)控制的安全性、可靠性大大提高，也使通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的故障率大大降低，提高了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率 [2]。 （ 5）運(yùn)用溫度傳感器測(cè)定風(fēng)機(jī) 組定子溫度或軸承溫度，當(dāng)定子溫度或軸承溫度超過(guò)設(shè)定報(bào)警上線時(shí)，發(fā)出指示和報(bào)警信號(hào)。 3 2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制方案 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能 本控制系統(tǒng)具有離心通風(fēng)機(jī)組的啟動(dòng)、互鎖和過(guò)熱保護(hù)等功能。 PLC控制系統(tǒng)具有對(duì)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的電機(jī)過(guò)熱保護(hù)、故障報(bào)警、機(jī)械故障報(bào)警和瓦斯?jié)舛葦嚯姷裙δ芴攸c(diǎn)，為煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)改造提供一條新途徑。 關(guān)鍵詞： 礦井，離心通風(fēng)機(jī)， PLC，變頻器 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 2 1 緒論 隨著電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅 速發(fā)展， PLC 和變頻器正成為通用、廉價(jià)和性能可靠的控制和驅(qū)動(dòng)設(shè)備，得到廣泛的應(yīng)用。與常規(guī)繼電器實(shí)施的通風(fēng)系統(tǒng)相比， PLC系統(tǒng)具有故障率低、可靠性高、接線簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)， PLC的控制功能使通風(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度大大提高，減輕了崗位人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。當(dāng)定子溫度或軸承溫度超過(guò)設(shè)定風(fēng)機(jī)組轉(zhuǎn)換溫度界線時(shí)， PLC將切斷指示和報(bào)警信號(hào)并自動(dòng)切斷當(dāng)前運(yùn)行風(fēng)機(jī)組，在自動(dòng)方式下并能自動(dòng)接入另一臺(tái)風(fēng)機(jī)組運(yùn)行，若在手動(dòng)方式下，工作人員手動(dòng)切換 [1]。 為滿足煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)控制的要求，設(shè)計(jì)如下的控制方案：本系統(tǒng)提供手動(dòng) /自動(dòng)兩種工作模式，具有現(xiàn)場(chǎng)控制方式、狀態(tài)顯示以及故障報(bào)警等功能。 plc 控 制 器 氣壓給定 瓦斯?jié)舛冉o定 顯示部分 報(bào)警部分 電控部分 變頻器 1 變頻器 2 機(jī)組 1 機(jī)組 2 空氣壓力傳感器 瓦斯?jié)舛葌鞲衅? 礦 井 5 在有瓦斯的礦井供風(fēng)系統(tǒng)中，礦井內(nèi)的瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳈z測(cè)瓦斯?jié)舛?，用變送器將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，送入 A /D 轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后送入 PLC，同樣 PLC 將檢測(cè)到的數(shù)值與設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)瓦斯?jié)舛却笥谠O(shè)定數(shù)值后， PLC 輸出信號(hào)控制通風(fēng)機(jī)停止工作，并輸出信號(hào)自動(dòng)切斷井下的電源，滿足風(fēng)電聯(lián)鎖要求，以免電子火花點(diǎn)著 瓦斯，防止瓦斯爆炸事故發(fā)生。 CPU 主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成， CPU單元 還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。 模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型（ 420mA,020mA ）、 電 壓 型（ 010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit， 14bit， 16bit 等。擴(kuò)展了 1個(gè) EM 231模擬量輸入模塊，它是 A /D轉(zhuǎn)換模塊，具有 4個(gè)模擬量輸入， 12位 A /D，其采樣速度 25μ s，空氣壓力傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲?器采集的信號(hào)經(jīng)過(guò)變送器調(diào)理和放大處理后，成為 0 ～ 5 V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，再經(jīng)過(guò) EM231模塊自動(dòng)完成 A /D轉(zhuǎn)換；同時(shí)擴(kuò)展了 1個(gè) EM222數(shù)字量輸出模塊，它有 8個(gè)數(shù)字量的輸出點(diǎn)，作用是提供附加的輸出點(diǎn)，這樣完全可以滿足系統(tǒng)的要求。 n ＝ 60 f(1 － s)/p (1) 式中 n——— 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； f——— 異步電動(dòng)機(jī)的頻率； s——— 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率； p——— 電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)。模擬量輸入模塊接受各種傳感器輸出的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)或電流信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)到 PLC中。范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，用以改變運(yùn)行工況，還可通過(guò)配置不同轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)來(lái)改變其運(yùn)行工況 ,適應(yīng)性較好。從電動(dòng)機(jī)一側(cè)正視，葉輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，稱為右旋轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)， 稱為左旋。它采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好 的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)具備超強(qiáng)的過(guò)載能力，以滿足廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合。系統(tǒng)采用總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，兩臺(tái)變頻器采用總線接插件連入總線。 MICROMASTER 430 是泵和風(fēng)機(jī)類專用變頻器，擴(kuò)展功能強(qiáng)． CPU224集成了 14點(diǎn)輸入 10點(diǎn)輸出，共有 24 點(diǎn)數(shù)字量 I/0，其模擬量擴(kuò)展模塊具有較大的適應(yīng)性和靈活性，且安裝方便，滿足設(shè)計(jì)需要。 16 5 軟件設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)除部分為順序控制外，從總體上來(lái)看具有隨機(jī)離散控制的特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)用到的瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳛镵GJ16B 型，其性能參數(shù)見硬件設(shè)計(jì)部分，瓦斯?jié)舛葌鞲衅鲗⑦B續(xù) 變化的瓦斯?jié)舛刃盘?hào)轉(zhuǎn)換為 4～ 20毫安的電流，然后經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換模塊 EM235，通過(guò)其內(nèi)部的采樣、濾波，轉(zhuǎn)換為 PLC能識(shí)別的二進(jìn)制信號(hào)存儲(chǔ)到 VD196中。所謂的 PID就是比例、積分、微分的總稱。因此，對(duì)于速度、位置等快過(guò)程擴(kuò)溫度、化工 合成等慢過(guò)程， PID控制都具有良好的實(shí)際效果。程序圖如圖 8所示。 軸承溫度保護(hù)設(shè)置 85℃為報(bào)警溫度， 90℃為跳閘溫度。另外還可以根據(jù)需要配置相應(yīng)的通信模塊，很方便地組成集散式控制系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，具有一定的推廣價(jià)值。特別是在課題的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)論文的技術(shù)問(wèn)題，導(dǎo)師都花費(fèi)了大量的心血，付出了大量的勞動(dòng)，并一直給予我無(wú)微不至的指導(dǎo)與多方面的幫助，使我的知識(shí)、能力等各方面都有了很大的 進(jìn)步，在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎咀钪孕牡母兄x！在課題進(jìn)行期間，學(xué)院為我們提