【正文】 濟(jì)實(shí)用前提下，一方面要注意不斷地控制工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。（6）智能單元的數(shù)量PLC不僅能夠完成開(kāi)關(guān)量的邏輯控制，而且利用智能單元可以完成模擬量控制、位置和速度控制以及通信聯(lián)網(wǎng)等功能，智能單元種類(lèi)的多少和功能的強(qiáng)弱是衡量PLC產(chǎn)品水平的一個(gè)重要指標(biāo)。（2）輸入/輸出點(diǎn)數(shù)I/O點(diǎn)數(shù)即PLC面板上連接輸入、輸出信號(hào)用的端子的個(gè)數(shù)，常稱(chēng)為“點(diǎn)數(shù)”，用輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的和來(lái)表示。此處“繼電器”是指由系統(tǒng)軟件程序賦予其具有繼電器功能的“軟繼電器”，而非真正的物理繼電器。（3）處理通訊請(qǐng)求在掃描周期的信息處理階段，CPU處理從通訊接口接收到的任何信息。 可編程控制器的工作原理CPU的掃描周期PLC的CPU連續(xù)執(zhí)行用戶(hù)程序、完成控制功能是以?huà)呙韫ぷ鞣绞竭M(jìn)行的。硬件設(shè)計(jì)主要分為主電路和控制電路設(shè)計(jì)兩部分．與硬件有關(guān)的設(shè)計(jì)有：（1）確定系統(tǒng)輸入元件（如按鈕、指令開(kāi)關(guān)、傳感器等）和輸出元件（如繼電器、接觸器、指示燈等）的型號(hào)。整個(gè)控制過(guò)程如下：用氣需求↑ —— 管路氣壓↓—— 壓力設(shè)定值與返饋值的差值↑ —— PID輸出↑ —— 變頻器輸出頻率↑ —— 空壓機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速↑ —— 供氣流量↑—— 管路氣壓趨于穩(wěn)定特別注意，在壓力容差范圍內(nèi)變頻器的PID不調(diào)節(jié)，即保持輸出頻率不變。因此，高效和節(jié)能成為我們首要考慮的方面，Mattei滑片機(jī)的優(yōu)越性能正好符合我們的要求．其優(yōu)越的性能將在第四章硬件設(shè)計(jì)中的滑片機(jī)部分詳細(xì)介紹。S7200系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。本設(shè)計(jì)可以以單片機(jī)為核心，配以輔助控制、通信、檢測(cè)等模塊電路實(shí)現(xiàn)諸多控制功能。設(shè)計(jì)中主要用到的器件是S7—200PLC，三菱變頻器，壓力變送器，以及空氣壓縮機(jī)。另外，變頻器的軟啟動(dòng)功能及平滑調(diào)速的特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的平穩(wěn)調(diào)節(jié)，同時(shí)減少啟動(dòng)沖擊并延長(zhǎng)機(jī)組及管組的使用壽命。各大牌專(zhuān)業(yè)空壓機(jī)供應(yīng)商都推出了自己變頻空壓機(jī)產(chǎn)品，并迅速在其高端市場(chǎng)具有很不錯(cuò)的表現(xiàn)?！　〗?jīng)常卸載和加載導(dǎo)致整個(gè)氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化，不能保持恒定的工作壓力延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命。等降壓n秒（由時(shí)間繼電器控制）后空壓機(jī)開(kāi)始加載運(yùn)行，系統(tǒng)壓力開(kāi)始上升。硬件設(shè)計(jì)由主電路和控制電路兩部分完成，軟件設(shè)計(jì)中對(duì)A/D轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行變速積分PID控制。這種控制方法特點(diǎn)是，當(dāng)偏差大時(shí)積分累積速度慢，積分作用減弱；偏差小時(shí)，積分累積速度快，積分作用增強(qiáng)。如果系統(tǒng)壓力上升到壓力開(kāi)關(guān)上限值，即起跳壓力，控制器使進(jìn)氣閥關(guān)閉，油氣分離器放氣，壓縮機(jī)空載運(yùn)行，直到系統(tǒng)壓力降到壓力開(kāi)關(guān)下限值后，即回跳壓力下，控制器使進(jìn)氣閥打開(kāi)，油氣分離器放氣閥關(guān)閉，壓縮機(jī)打開(kāi)，油氣分離器放氣閥關(guān)閉，壓縮機(jī)滿(mǎn)載運(yùn)行。空壓機(jī)的有些調(diào)節(jié)方式（如調(diào)節(jié)閥門(mén)或調(diào)節(jié)卸載等方式）即使在需要流量較小的情況下，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，電機(jī)功率下降幅度比較小。但目前，大量的工頻空壓機(jī)的應(yīng)用非常普遍，因此，空壓機(jī)的改造市場(chǎng)非常巨大。第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)、要求及參數(shù) 畢業(yè)設(shè)計(jì)的技術(shù)背景和設(shè)計(jì)依據(jù)壓縮空氣作為動(dòng)力源已經(jīng)有一個(gè)多世紀(jì)的歷史了。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)熟悉題目要求，通過(guò)查閱相關(guān)科技文獻(xiàn),初步擬定設(shè)計(jì)方案；對(duì)所選方案論證與確定、并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析；用1號(hào)圖紙繪出詳細(xì)的主回路電路圖和控制電路圖；對(duì)主電路電氣裝置及電器元件的選型要有簡(jiǎn)單的計(jì)算書(shū)；要有詳細(xì)的硬件清單；編寫(xiě)控制軟件（軟件清單和框圖）；詳細(xì)的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；翻譯一篇與自己所學(xué)專(zhuān)業(yè)或設(shè)計(jì)有關(guān)的英文資料（英譯漢）。為滿(mǎn)足所設(shè)計(jì)裝置的高穩(wěn)定性和強(qiáng)抗干擾性要求，其中單片機(jī)最好選用多功能集成芯片，以使設(shè)計(jì)硬件電路盡量簡(jiǎn)化，提高可靠性。因此S7200系列具有極高的性能價(jià)格比。變頻器我們選用三菱變頻器FRA54022KCH． 方案的確定 設(shè)計(jì)思想通過(guò)上述方案比較和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，最后選定PLC來(lái)設(shè)計(jì)管網(wǎng)壓力控制系統(tǒng)。 工作原理該系統(tǒng)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行方式：⑴. 手動(dòng)運(yùn)行　　按下按鈕啟動(dòng)或停止電機(jī)，可根據(jù)需要分別控制變頻和工頻的運(yùn)行。（2）確定可編程控制器的輸入和輸出點(diǎn)。所謂掃描工作方式，即CPU從程序段的第一句順序讀取順序執(zhí)行，直至最后一句。（4）執(zhí)行CPU的自診斷測(cè)試在掃描周期中，CPU檢查其硬件，以及用戶(hù)存儲(chǔ)器（僅在RUN模式下），它也檢查所有I/O模塊的狀態(tài)。每位映像寄存器也對(duì)應(yīng)著PLC每個(gè)實(shí)際輸入端的通/斷狀態(tài)。I/O點(diǎn)數(shù)越多，外部可接入的器件和輸出的器件就越多，控制規(guī)模就越大。 可編程控制器的設(shè)計(jì)原則任何一種電器控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的要求，以及提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。4．適應(yīng)發(fā)展在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到今后的發(fā)展、完善。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。 *中斷輸入 允許以極快的速度對(duì)過(guò)程信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)。 EEPROM存儲(chǔ)器模塊（選件） 可作為修改與拷貝程序的快速工具（無(wú)需編程器），并可進(jìn)行輔助軟件歸檔工作。【2】變頻器的類(lèi)別1．按變換環(huán)節(jié)分（1）交—交變頻器 把頻率固定的交流電源直接變成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電源。目前普遍應(yīng)用的是占空比按正選弦規(guī)律安排的正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）方式。4) 符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊功能。采用外部操作模式時(shí)，可通過(guò)設(shè)定“操作模式選擇”=3或0來(lái)實(shí)現(xiàn)。（2）加速方式和加速時(shí)間變頻起動(dòng)是通過(guò)控制定子電壓和定子頻率來(lái)獲得所需的起動(dòng)性能。I參數(shù)為積分時(shí)間常數(shù)，該時(shí)間越小，到達(dá)給定值就越快，但也越容易引起振蕩，積分作用一般使輸出響應(yīng)滯后。設(shè)定范圍為0～60S，出廠設(shè)定為1S。（4）調(diào)整部分輸出端的功能（多功能端子）1）“17” 。3）工作人員應(yīng)立即按下切除報(bào)警按鈕SB3，停止報(bào)警，然后對(duì)變頻器進(jìn)行檢查。同時(shí)電動(dòng)機(jī)繞組在電動(dòng)力的作用下，會(huì)發(fā)生變形，可能引起短路，進(jìn)而燒毀電動(dòng)機(jī)。晶閘管的控制方式有兩種:一是相位控制，即通過(guò)控制晶閘管的導(dǎo)通角來(lái)調(diào)壓。因此下面就分別予以討論。 　電阻負(fù)載原理圖圖 中 在控制角為時(shí)，負(fù)載電壓有效值、負(fù)載電流有效值、晶閘管電流有效值和電路的功率因數(shù)分別為: ?。ǎ?)　　　?。ǎ　　　　　　　　。ǎ┯缮鲜龈魇娇梢钥闯?，“的移相范圍為時(shí)，相當(dāng)于晶閘管一直導(dǎo)通，輸出電壓為最大值。當(dāng)時(shí)，電流導(dǎo)通的時(shí)間將始終保持在。由式()可以得知，導(dǎo)通角與觸發(fā)角、功率因數(shù)角都有關(guān)。(2)電壓斜坡起動(dòng)(3)轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)(4)轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動(dòng)(5)電壓控制起動(dòng)4．停車(chē)功能軟起動(dòng)器的停車(chē)和起動(dòng)一樣可以通過(guò)控制可控硅導(dǎo)通角，使電機(jī)定子兩端電壓以不同的策略減少，達(dá)到不同的停車(chē)特性。解決干擾的辦法有4個(gè)?！?】模擬量輸出部分硬件選擇模擬量輸出部分由硅調(diào)節(jié)器和交流負(fù)載構(gòu)成。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能。S7200PLC與個(gè)人計(jì)算機(jī)的互聯(lián)通信，是S7200PLC應(yīng)用的技術(shù)關(guān)鍵。 　　S7200CPU上的通信口是與RS485兼容的9針D型連接器，PLC還提供了實(shí)現(xiàn) RS485與 PC機(jī)上RS232C相連接的PC\PPI電纜，利用它可以方便地實(shí)現(xiàn)S7200系列PLC與PC之間的硬件連接。數(shù)字輸入可由變頻器面板上的操作鍵盤(pán)或串行通信接口來(lái)設(shè)定。它應(yīng)用廣泛，影響面寬，不僅可以測(cè)量力和壓力，也可用于測(cè)量負(fù)荷，加速度，扭矩，位移，流量等其它物理量，它們都與機(jī)械應(yīng)力有關(guān)，所以把這類(lèi)傳感器稱(chēng)為力學(xué)量傳感器?！?】 技術(shù)指標(biāo) 指標(biāo)名稱(chēng)性能指標(biāo)被測(cè)介質(zhì)氣體,液體及蒸汽壓力類(lèi)型表壓 /絕壓 /負(fù)壓量 程～0200 Mpa可選供電電源12～36V DC（標(biāo)準(zhǔn)24V DC）/177。自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)與接觸器不同的是允許切斷短路電流，但允許操作次數(shù)較低。一般場(chǎng)合選用電磁式接觸器；易爆易燃場(chǎng)合應(yīng)選用防爆型及真空接觸器。１）使用類(lèi)別的選用　繼電器的典型用途是控制接觸器的線圈，即控制交﹑直流電磁鐵．按規(guī)定，繼電器使用類(lèi)別有：DC11控制交流電磁鐵負(fù)載與DC11控制直流電磁鐵負(fù)載。電磁式中間繼電器常用的有JZ7﹑JDZ2﹑JZ14等系列。原則上熱繼電器的額定電流應(yīng)按電動(dòng)機(jī)的額定電流來(lái)選擇。熔斷器額定電壓的選擇　熔斷器的額定電壓應(yīng)大于或等于所接電路的額定電壓。偏差小時(shí),積分作用應(yīng)加強(qiáng),否則不能滿(mǎn)足準(zhǔn)確性的要求。工作人員應(yīng)立即按下切除報(bào)警按鈕，停止報(bào)警，然后對(duì)變頻器進(jìn)行檢查。本系統(tǒng)中可以把(0~200)Mpa范圍內(nèi)的壓力轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，PLC就可以對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行控制，主要是調(diào)用變速PID程序，使壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速與廠用氣量的大小相對(duì)應(yīng)，從而降低了成本，節(jié)約了資源。但是如果系統(tǒng)需要的話(huà)，我們完全可以用帶有數(shù)字顯示的壓力傳感器來(lái)測(cè)量和顯示，不過(guò)這在經(jīng)濟(jì)性上就不是特別的劃算。 變速積分PID程序流程圖 變速積分PID算式簡(jiǎn)化為：　采樣時(shí)間是PLC內(nèi)部定時(shí)來(lái)控制定時(shí)是到，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，調(diào)用PID子程序，并將運(yùn)算結(jié)果送給D/A轉(zhuǎn)換器．隨著PLC的發(fā)展，指令的執(zhí)行速度不斷加快，數(shù)據(jù)處理能力不斷加強(qiáng)，可選用運(yùn)算速度較快且具有算術(shù)運(yùn)算等功能的PLC．PID子程序中先乘后除是為了防止運(yùn)算過(guò)程中出現(xiàn)0~1之間的小數(shù)． 地址分配存儲(chǔ)單元符號(hào)說(shuō) 明VD100b(n)預(yù)設(shè)值VD104r(n)采樣值VD108Kp比例增益VD122Ki積分增益VD126Kd微分增益VD130Ts采樣時(shí)間VD134e(n)VD138e(n1)VD142Up(n)VD146Ui1(n)VD150Ui1(n1)VD154Ui2VD158UdVD162Kie(n1)VD166AVD170BVD174A+BVD178P(n)VD182e(n)e(n1)總 結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)順利結(jié)束，這也標(biāo)志著我們大學(xué)本科階段的生活即將畫(huà)上一個(gè)句號(hào)，同時(shí)我們也不得不走向社會(huì)，面對(duì)一個(gè)全新的環(huán)境，這就需要我們有獨(dú)立判斷和處理問(wèn)題的能力，而我覺(jué)得這次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是對(duì)我們最大的鍛煉。其基本思路如下:偏差大時(shí),積分累積速度慢,積分作用弱。對(duì)于負(fù)載平穩(wěn)無(wú)沖擊電流的照明電路﹑電熱電路等可按負(fù)載電流大小來(lái)確定熔體的額定電流；對(duì)于有沖擊電流的電動(dòng)機(jī)負(fù)載，為起到短路保護(hù)作用，又保證電動(dòng)機(jī)的正常起動(dòng)，對(duì)三相籠型電動(dòng)機(jī)其熔斷器熔體的額定電流為單臺(tái)長(zhǎng)期工作電動(dòng)機(jī)：式中：熔體額定電流（Ａ）；　?。弘妱?dòng)機(jī)額定電流（Ａ）。在不頻繁起動(dòng)的場(chǎng)合，要保證熱繼電器在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中不產(chǎn)生誤動(dòng)作。【2】時(shí)間繼電器繼電器輸入信號(hào)輸入后，經(jīng)一定的延時(shí)后才有輸出信號(hào)的繼電器成為時(shí)間繼電器．對(duì)于電磁式時(shí)間繼電器，當(dāng)電磁線圈通電和斷電后，經(jīng)一段時(shí)間延時(shí)觸頭狀態(tài)才發(fā)生變化。選用繼電器電壓線圈的電壓種類(lèi)和額定電壓值時(shí)，應(yīng)使系統(tǒng)電壓種類(lèi)與電壓值一致。根據(jù)負(fù)載功率和操作情況來(lái)確定接觸器主觸頭的電流等級(jí)。選擇時(shí)自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)的允許切斷極限電流應(yīng)略大于線路最大短路電流。、177。后來(lái)發(fā)現(xiàn)了應(yīng)變計(jì)，特別是隨著微電子技術(shù)發(fā)展，利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)和彈性與集成電路工藝，研制出了半導(dǎo)體力和壓力傳感器，使這類(lèi)傳感器有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。除了輸入信號(hào)，通常變頻器也通過(guò)接線端子向外部輸出相應(yīng)的監(jiān)測(cè)模擬信號(hào)，電信號(hào)范圍通常為0～5/10V的電壓信號(hào)及0/4～20mA的電信號(hào)。隨著計(jì)算機(jī)的普及，人們更希望在享受PLC高性能控制功能的同時(shí)，利用個(gè)人計(jì)算機(jī)大量豐富的軟件，將PLC的信息轉(zhuǎn)換成各類(lèi)畫(huà)面顯示，并可以對(duì)PLC的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)修改，達(dá)到管理、控制一體化。用計(jì)算機(jī)改變可編程控制器設(shè)備的初始值和設(shè)定值，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與可編程控制器的直接控制，一旦確定了可編程控制器的控制指令，就能很方便地與計(jì)算機(jī)連接。這表明硬件系統(tǒng)滿(mǎn)足全部工藝要求。這表明硬件系統(tǒng)滿(mǎn)足全部工藝要求。其二是模擬信號(hào)線的屏蔽問(wèn)題。 模擬量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)模擬量控制系統(tǒng)是指輸入信號(hào)為模擬量的控制系統(tǒng)。此時(shí)，只要改變晶閘管觸發(fā)角。要實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)起動(dòng)，需要控制電機(jī)的輸入電壓。(2)　阻感負(fù)載。圖中的晶閘管VT1和VT2也可以用一個(gè)雙向晶閘管代替?！　　　　　? 晶閘管三相交流調(diào)壓電路。這是因?yàn)榧熬c電網(wǎng)電壓的平方成正比，電網(wǎng)電壓的顯著下降，可使及均下降到低于一般規(guī)定。起動(dòng)時(shí)通過(guò)一些直接起動(dòng)設(shè)備，將全部電源電壓(即全壓)直接加到異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組，使電動(dòng)機(jī)在額定電壓下進(jìn)行起動(dòng)。3）“19” 。為了瞬時(shí)失電后進(jìn)行自動(dòng)再起動(dòng)，應(yīng)短接CSSD端。，設(shè)定范圍為1，當(dāng)偏差量信號(hào)輸入（端子1）時(shí)為10（負(fù)作用）、11（正作用）；當(dāng)檢測(cè)值輸入（端子4）時(shí)為20（負(fù)作用）、21（正作用）]，出廠設(shè)定為10；%~1000%，%，出廠設(shè)定為100%；，~3600S，出廠設(shè)定為1S；，設(shè)定范圍為0~100%，%，出廠設(shè)定為9999；，設(shè)定范圍為0~100%，%，出廠設(shè)定為0%；，~10S，出廠設(shè)定為9999。另外還要考慮避免過(guò)大的機(jī)械沖擊，使起動(dòng)過(guò)程緩和平滑等。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，通常要考慮解決起動(dòng)電流過(guò)大和機(jī)械沖擊問(wèn)題，因而要根據(jù)拖動(dòng)系統(tǒng)及負(fù)載情況、控制要求和變頻器控制模式，選擇并設(shè)定恰當(dāng)?shù)钠饎?dòng)頻率和加速方式與時(shí)間。6) 風(fēng)扇端子和控制端子的安裝和維修簡(jiǎn)便。【3】三菱變頻器介紹