【正文】 濟實用前提下，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不僅能夠完成開關量的邏輯控制，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，智能單元種類的多少和功能的強弱是衡量PLC產(chǎn)品水平的一個重要指標。（2）輸入/輸出點數(shù)I/O點數(shù)即PLC面板上連接輸入、輸出信號用的端子的個數(shù)，常稱為“點數(shù)”，用輸入點數(shù)與輸出點數(shù)的和來表示。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)行用戶程序、完成控制功能是以掃描工作方式進行的。硬件設計主要分為主電路和控制電路設計兩部分．與硬件有關的設計有：（1）確定系統(tǒng)輸入元件（如按鈕、指令開關、傳感器等）和輸出元件（如繼電器、接觸器、指示燈等）的型號。整個控制過程如下：用氣需求↑ —— 管路氣壓↓—— 壓力設定值與返饋值的差值↑ —— PID輸出↑ —— 變頻器輸出頻率↑ —— 空壓機電機轉速↑ —— 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計中的滑片機部分詳細介紹。S7200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能。本設計可以以單片機為核心，配以輔助控制、通信、檢測等模塊電路實現(xiàn)諸多控制功能。設計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。另外，變頻器的軟啟動功能及平滑調(diào)速的特點可實現(xiàn)對流量的平穩(wěn)調(diào)節(jié)，同時減少啟動沖擊并延長機組及管組的使用壽命。各大牌專業(yè)空壓機供應商都推出了自己變頻空壓機產(chǎn)品，并迅速在其高端市場具有很不錯的表現(xiàn)?！　〗?jīng)常卸載和加載導致整個氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化，不能保持恒定的工作壓力延長壓縮機的使用壽命。等降壓n秒（由時間繼電器控制）后空壓機開始加載運行，系統(tǒng)壓力開始上升。硬件設計由主電路和控制電路兩部分完成，軟件設計中對A/D轉換過來的數(shù)字信號進行變速積分PID控制。這種控制方法特點是，當偏差大時積分累積速度慢，積分作用減弱；偏差小時，積分累積速度快，積分作用增強。如果系統(tǒng)壓力上升到壓力開關上限值，即起跳壓力，控制器使進氣閥關閉，油氣分離器放氣，壓縮機空載運行，直到系統(tǒng)壓力降到壓力開關下限值后，即回跳壓力下，控制器使進氣閥打開，油氣分離器放氣閥關閉，壓縮機打開，油氣分離器放氣閥關閉，壓縮機滿載運行?？諌簷C的有些調(diào)節(jié)方式（如調(diào)節(jié)閥門或調(diào)節(jié)卸載等方式）即使在需要流量較小的情況下，由于電機轉速不變，電機功率下降幅度比較小。但目前，大量的工頻空壓機的應用非常普遍，因此，空壓機的改造市場非常巨大。第二章 設計任務、要求及參數(shù) 畢業(yè)設計的技術背景和設計依據(jù)壓縮空氣作為動力源已經(jīng)有一個多世紀的歷史了。 畢業(yè)設計的任務熟悉題目要求，通過查閱相關科技文獻,初步擬定設計方案；對所選方案論證與確定、并進行技術經(jīng)濟分析；用1號圖紙繪出詳細的主回路電路圖和控制電路圖；對主電路電氣裝置及電器元件的選型要有簡單的計算書；要有詳細的硬件清單；編寫控制軟件（軟件清單和框圖）；詳細的設計說明書；翻譯一篇與自己所學專業(yè)或設計有關的英文資料（英譯漢）。為滿足所設計裝置的高穩(wěn)定性和強抗干擾性要求，其中單片機最好選用多功能集成芯片，以使設計硬件電路盡量簡化，提高可靠性。因此S7200系列具有極高的性能價格比。變頻器我們選用三菱變頻器FRA54022KCH． 方案的確定 設計思想通過上述方案比較和技術經(jīng)濟分析，最后選定PLC來設計管網(wǎng)壓力控制系統(tǒng)。 工作原理該系統(tǒng)有手動和自動兩種運行方式：⑴. 手動運行　　按下按鈕啟動或停止電機，可根據(jù)需要分別控制變頻和工頻的運行。（2）確定可編程控制器的輸入和輸出點。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的自診斷測試在掃描周期中，CPU檢查其硬件，以及用戶存儲器（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應著PLC每個實際輸入端的通/斷狀態(tài)。I/O點數(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。 可編程控制器的設計原則任何一種電器控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的要求，以及提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。4．適應發(fā)展在控制系統(tǒng)的設計時要考慮到今后的發(fā)展、完善。應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關的工業(yè)及民用領域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施、環(huán)境保護設備等等。 *中斷輸入 允許以極快的速度對過程信號的上升沿作出響應。 EEPROM存儲器模塊（選件） 可作為修改與拷貝程序的快速工具（無需編程器），并可進行輔助軟件歸檔工作?！?】變頻器的類別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) 符合國際標準的現(xiàn)場總線通訊功能。采用外部操作模式時，可通過設定“操作模式選擇”=3或0來實現(xiàn)。（2）加速方式和加速時間變頻起動是通過控制定子電壓和定子頻率來獲得所需的起動性能。I參數(shù)為積分時間常數(shù)，該時間越小，到達給定值就越快，但也越容易引起振蕩，積分作用一般使輸出響應滯后。設定范圍為0～60S，出廠設定為1S。（4）調(diào)整部分輸出端的功能（多功能端子）1）“17” 。3）工作人員應立即按下切除報警按鈕SB3，停止報警，然后對變頻器進行檢查。同時電動機繞組在電動力的作用下，會發(fā)生變形，可能引起短路，進而燒毀電動機。晶閘管的控制方式有兩種:一是相位控制，即通過控制晶閘管的導通角來調(diào)壓。因此下面就分別予以討論。 　電阻負載原理圖圖 中 在控制角為時，負載電壓有效值、負載電流有效值、晶閘管電流有效值和電路的功率因數(shù)分別為: ?。ǎ?)　　　　（）　　　　　　　　?。ǎ┯缮鲜龈魇娇梢钥闯?，“的移相范圍為時，相當于晶閘管一直導通，輸出電壓為最大值。當時，電流導通的時間將始終保持在。由式()可以得知，導通角與觸發(fā)角、功率因數(shù)角都有關。(2)電壓斜坡起動(3)轉矩控制起動(4)轉矩加突跳控制起動(5)電壓控制起動4．停車功能軟起動器的停車和起動一樣可以通過控制可控硅導通角，使電機定子兩端電壓以不同的策略減少，達到不同的停車特性。解決干擾的辦法有4個?！?】模擬量輸出部分硬件選擇模擬量輸出部分由硅調(diào)節(jié)器和交流負載構成。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能。S7200PLC與個人計算機的互聯(lián)通信，是S7200PLC應用的技術關鍵。 　　S7200CPU上的通信口是與RS485兼容的9針D型連接器，PLC還提供了實現(xiàn) RS485與 PC機上RS232C相連接的PC\PPI電纜，利用它可以方便地實現(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或串行通信接口來設定。它應用廣泛，影響面寬，不僅可以測量力和壓力，也可用于測量負荷，加速度，扭矩，位移，流量等其它物理量，它們都與機械應力有關，所以把這類傳感器稱為力學量傳感器?！?】 技術指標 指標名稱性能指標被測介質氣體,液體及蒸汽壓力類型表壓 /絕壓 /負壓量 程～0200 Mpa可選供電電源12～36V DC（標準24V DC）/177。自動空氣開關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。一般場合選用電磁式接觸器；易爆易燃場合應選用防爆型及真空接觸器。１）使用類別的選用　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，繼電器使用類別有：DC11控制交流電磁鐵負載與DC11控制直流電磁鐵負載。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按電動機的額定電流來選擇。熔斷器額定電壓的選擇　熔斷器的額定電壓應大于或等于所接電路的額定電壓。偏差小時,積分作用應加強,否則不能滿足準確性的要求。工作人員應立即按下切除報警按鈕，停止報警，然后對變頻器進行檢查。本系統(tǒng)中可以把(0~200)Mpa范圍內(nèi)的壓力轉換為電壓信號，通過模數(shù)轉換，PLC就可以對壓力信號進行控制，主要是調(diào)用變速PID程序，使壓縮機的轉速與廠用氣量的大小相對應，從而降低了成本，節(jié)約了資源。但是如果系統(tǒng)需要的話，我們完全可以用帶有數(shù)字顯示的壓力傳感器來測量和顯示，不過這在經(jīng)濟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算式簡化為：　采樣時間是PLC內(nèi)部定時來控制定時是到，進行A/D轉換，調(diào)用PID子程序，并將運算結果送給D/A轉換器．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，可選用運算速度較快且具有算術運算等功能的PLC．PID子程序中先乘后除是為了防止運算過程中出現(xiàn)0~1之間的小數(shù)． 地址分配存儲單元符號說 明VD100b(n)預設值VD104r(n)采樣值VD108Kp比例增益VD122Ki積分增益VD126Kd微分增益VD130Ts采樣時間VD134e(n)VD138e(n1)VD142Up(n)VD146Ui1(n)VD150Ui1(n1)VD154Ui2VD158UdVD162Kie(n1)VD166AVD170BVD174A+BVD178P(n)VD182e(n)e(n1)總 結本次畢業(yè)設計已經(jīng)順利結束，這也標志著我們大學本科階段的生活即將畫上一個句號，同時我們也不得不走向社會，面對一個全新的環(huán)境，這就需要我們有獨立判斷和處理問題的能力，而我覺得這次畢業(yè)設計就是對我們最大的鍛煉。其基本思路如下:偏差大時,積分累積速度慢,積分作用弱。對于負載平穩(wěn)無沖擊電流的照明電路﹑電熱電路等可按負載電流大小來確定熔體的額定電流；對于有沖擊電流的電動機負載，為起到短路保護作用，又保證電動機的正常起動，對三相籠型電動機其熔斷器熔體的額定電流為單臺長期工作電動機：式中：熔體額定電流（Ａ）；　?。弘妱訖C額定電流（Ａ）。在不頻繁起動的場合，要保證熱繼電器在電動機起動過程中不產(chǎn)生誤動作?！?】時間繼電器繼電器輸入信號輸入后，經(jīng)一定的延時后才有輸出信號的繼電器成為時間繼電器．對于電磁式時間繼電器，當電磁線圈通電和斷電后，經(jīng)一段時間延時觸頭狀態(tài)才發(fā)生變化。選用繼電器電壓線圈的電壓種類和額定電壓值時，應使系統(tǒng)電壓種類與電壓值一致。根據(jù)負載功率和操作情況來確定接觸器主觸頭的電流等級。選擇時自動空氣開關的允許切斷極限電流應略大于線路最大短路電流。、177。后來發(fā)現(xiàn)了應變計，特別是隨著微電子技術發(fā)展，利用半導體材料的壓阻效應和彈性與集成電路工藝，研制出了半導體力和壓力傳感器，使這類傳感器有了長足的進步。除了輸入信號，通常變頻器也通過接線端子向外部輸出相應的監(jiān)測模擬信號，電信號范圍通常為0～5/10V的電壓信號及0/4～20mA的電信號。隨著計算機的普及，人們更希望在享受PLC高性能控制功能的同時，利用個人計算機大量豐富的軟件，將PLC的信息轉換成各類畫面顯示，并可以對PLC的參數(shù)進行實時修改，達到管理、控制一體化。用計算機改變可編程控制器設備的初始值和設定值，從而實現(xiàn)計算機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，就能很方便地與計算機連接。這表明硬件系統(tǒng)滿足全部工藝要求。這表明硬件系統(tǒng)滿足全部工藝要求。其二是模擬信號線的屏蔽問題。 模擬量控制系統(tǒng)設計模擬量控制系統(tǒng)是指輸入信號為模擬量的控制系統(tǒng)。此時，只要改變晶閘管觸發(fā)角。要實現(xiàn)異步電動機的平穩(wěn)起動，需要控制電機的輸入電壓。(2)　阻感負載。圖中的晶閘管VT1和VT2也可以用一個雙向晶閘管代替?！　　　　　? 晶閘管三相交流調(diào)壓電路。這是因為及均與電網(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。起動時通過一些直接起動設備，將全部電源電壓(即全壓)直接加到異步電動機的定子繞組，使電動機在額定電壓下進行起動。3）“19” 。為了瞬時失電后進行自動再起動，應短接CSSD端。，設定范圍為1，當偏差量信號輸入（端子1）時為10（負作用）、11（正作用）；當檢測值輸入（端子4）時為20（負作用）、21（正作用）]，出廠設定為10；%~1000%，%，出廠設定為100%；，~3600S，出廠設定為1S；，設定范圍為0~100%，%，出廠設定為9999；，設定范圍為0~100%，%，出廠設定為0%；，~10S，出廠設定為9999。另外還要考慮避免過大的機械沖擊，使起動過程緩和平滑等。電動機起動時，通常要考慮解決起動電流過大和機械沖擊問題，因而要根據(jù)拖動系統(tǒng)及負載情況、控制要求和變頻器控制模式，選擇并設定恰當?shù)钠饎宇l率和加速方式與時間。6) 風扇端子和控制端子的安裝和維修簡便?！?】三菱變頻器介紹