【正文】 制柜直接控制進(jìn)氣閥、排氣閥、放空閥、冷卻水電磁閥的動(dòng)作以及各模擬量信號(hào)參數(shù)的控制技術(shù)要求。 同樣 ，從主站來(lái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在 FX2N CPU 中的變量存儲(chǔ)器內(nèi)，并可移到其它數(shù)據(jù)區(qū)。 通過(guò) EM 277 PROFIBUSDP 擴(kuò)展從站模塊，可將 FX2N32ERD連接到 PROFIBUSDP 網(wǎng)絡(luò) 。 空壓機(jī)不論是自動(dòng)或人工的緊急停機(jī)，如因生產(chǎn)需要不允許中斷供氣撕，應(yīng)先將備用機(jī)啟動(dòng)切換后，盡快打開(kāi)故障機(jī)的放油閥門(mén)和切斷與輸氣管網(wǎng)的聯(lián)系，并慢慢卸壓，為無(wú)壓檢修或下次開(kāi)機(jī)做準(zhǔn)備；再按正常停機(jī)的步驟進(jìn)行。步驟如下： 1） 聯(lián)系用氣點(diǎn)，通知其準(zhǔn)備停機(jī)； 2） 減負(fù)荷直至不吸氣，如關(guān)閉減荷閥，壓開(kāi)進(jìn)氣閥，打開(kāi)余隙閥等，慢慢開(kāi)啟放空閥進(jìn)行卸壓，使空壓機(jī)進(jìn)入無(wú)負(fù)荷的 空轉(zhuǎn)狀況； 3） 斷開(kāi)電源，待空壓機(jī)停機(jī)轉(zhuǎn)后（隨后停止單獨(dú)傳動(dòng)注油器的工作），盡快放出中間冷卻器、后冷卻器、油水分離器、儲(chǔ)氣罐內(nèi)等冷凝的油、水；將有關(guān)操作手柄搬到啟動(dòng)位置； 基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 4） 待排水溫度降低后（尤其是溫度較高的空氣機(jī)），關(guān)閉冷卻水進(jìn)水閥門(mén)，停止水泵工作； 5） 當(dāng)環(huán)境溫度在 50C 以下或長(zhǎng)期停用時(shí)，須將冷卻系統(tǒng)內(nèi)的水全部排出，以免溫度下降時(shí)存水凍結(jié)而損壞設(shè)備。若安裝有自動(dòng)排油水器時(shí)，則應(yīng)經(jīng)常檢查其工作情況。 4）密切注意 各級(jí)安全閥在壓力超過(guò)其規(guī)定的開(kāi)啟、關(guān)閉壓力值時(shí)的靈敏度及可靠性。然后關(guān)閉放空閥門(mén)和排油水閥。這時(shí)，就應(yīng)按各電機(jī)的具體規(guī)定來(lái)進(jìn)行啟動(dòng)。 2．籠鼠型電 動(dòng)機(jī) 常見(jiàn)的低壓電動(dòng)機(jī)用油浸或空氣開(kāi)關(guān)啟動(dòng)。 3．從設(shè)計(jì)而言，設(shè)計(jì)一個(gè)完善的控制系統(tǒng)，弄清楚以上兩個(gè)對(duì)象是開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)最重要的事。 如果總線系統(tǒng)中還有 PA 總線，則 PA 總線的響應(yīng)時(shí)間為： t Cycle_PAchannel = (317 x (nSlaves) + 8 x (nBytes) ) x Tbit 整個(gè) PROFIBUSDP 系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間為： t Cycle = t Cycle_PAchannel + t Cycle_DP + t Acylic 從上面的公式可以看到，一個(gè)典型的通過(guò) PA 總線連接的智能儀表的響應(yīng)時(shí)間為 10ms， 一個(gè)典型的通過(guò) PA 總線連接的執(zhí)行機(jī) 構(gòu)的響應(yīng)時(shí)間為 15ms 。 ?一條 PROFIBUSDP 總線最多可以連接 123 個(gè) DP 從站，所有滿足 PROFIBUSDP 通訊規(guī)約的設(shè)備 都可以連接到系統(tǒng)中。 PROFIBUS 是 IEC61158 的重要組成部分，并于 20xx 年成為中國(guó)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 。 企業(yè)管理層 企業(yè)管理層由各種服務(wù)器和客戶機(jī)組成，主要由 SIS、 MIS 和 ERP 系統(tǒng)構(gòu)成。 PROFIBUSDP 可以連接遠(yuǎn)程I/O 、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、智能馬達(dá)控制器、人機(jī)界面 HMI 、閥門(mén)定位器、變頻器等智能設(shè)備，一條 PROFIBUSDP 總線可以最多連接 123 個(gè)從站設(shè)備。 PROFIBUSDP 是一種高速低成本通訊，主要應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線（ EIA RS485） ， 使用 PROFIBUS 技術(shù)的核心公司有 SIEMENS、 E+H 和 SOFTING 等。 PROFIBUSDP 現(xiàn)場(chǎng)總線 概述 現(xiàn)場(chǎng)總線的概念 所謂現(xiàn)場(chǎng)總線，是指將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與工業(yè)過(guò)程控制單元、現(xiàn)場(chǎng)操作站等互連而成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，具有全數(shù)字化、分散、雙向傳輸和多分支的特點(diǎn)，是工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 向現(xiàn)場(chǎng)發(fā)展的產(chǎn)物。 在 CPU掃描周期的信息處理階段， CPU自動(dòng)檢測(cè)并處理各通訊端口接收到的任何信息。其中 FX2 是 1991 年推出的產(chǎn)品， FX0 是在 FX2 之后推出的超小型 PLC，近幾年來(lái)又連續(xù)推出了將眾多 功能凝集在超小型機(jī)殼內(nèi)的 FX0S、 FX1S、 FX0N、 FX1N、 FX2N、 FX2NC 等系列 PLC，具有較高的性能價(jià)格比，應(yīng)用廣泛。 （ 3） FX2N系列的應(yīng)用指令大為增加，達(dá)到 132種、 309條，主要增加的是傳送、移位、求補(bǔ)和代碼轉(zhuǎn)換等應(yīng)用指令。 三菱 FX2N 系列 PLC 概述 FX2N 系列 的特點(diǎn) FX2N系列 PLC可以應(yīng)用在大多數(shù)單機(jī)控制或簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)控制中，是 FX系列中規(guī)格最大 、性能最高、功能最強(qiáng)的一個(gè)系列。為了解決這個(gè)問(wèn)題， 20 世紀(jì) 60 年代初期利用電子技術(shù)研制出矩陣式順序控制器和晶體管邏輯控制系統(tǒng)來(lái)代替繼電接觸式控制系統(tǒng)?，F(xiàn)代電氣控制技術(shù)綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、電子技術(shù)、精密測(cè)量等許多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成果。國(guó)外對(duì)船用活塞式空氣壓縮機(jī)的研究較早，始于 60 年代，但真正發(fā)展較快的是在 80 年代以后，到目前 為止 ，中壓往復(fù)活塞式空壓機(jī)在工業(yè)中的應(yīng)用還很少，以船用空壓機(jī)為主，代表公司有英國(guó) Hamworthy 工程公司，德國(guó)紹爾公司、哈拉帕有限公司，日本田邊空氣機(jī)械制作所等。其一個(gè)工作循環(huán)的理論壓縮功為： ? ?hkWppVpn nW nn????????????????????????? 1112116多 壓縮終了溫度 )(11212 KppTT nn?????????? 從圖 13 不難看出：等溫壓縮圖形 ABC2DA 的面積最小，所消耗壓縮功也最少，且壓縮前后的溫度不變。圖中曲線 BC2 表示等溫過(guò)程，稱為等溫壓縮線；曲線 BC 表示絕熱過(guò)程，稱為絕熱壓縮線；曲線 BC1 表示多變過(guò)程，稱為多變壓縮線。 空壓機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)所消耗的全功，是吸氣過(guò)程功、壓縮過(guò)程功、排氣過(guò)程功的總和，稱為循環(huán)壓縮功，簡(jiǎn)稱壓縮功（它分為理論壓縮功和實(shí)際壓縮功）。 當(dāng)活塞在外止點(diǎn)改向右移時(shí)，缸內(nèi)壓力下降，吸氣過(guò)程又重新開(kāi)始；缸內(nèi)空氣壓力從 P2 降到 P1 的過(guò)程，在示功圖中以垂直于 V 軸的直線段 DA（縱坐標(biāo)）來(lái)表示。線段 AB稱為吸氣線，它說(shuō)明：在整個(gè)吸氣過(guò)程中，缸內(nèi)空氣的壓力 P1保持不 變，體積 V1 卻在不斷地增加； V2 為吸氣終了時(shí)空氣的體積?；钊娣e與活塞行程相乘即為汽缸工作容積；活塞在曲軸旋轉(zhuǎn)一周所掃過(guò)的容積稱為汽缸全容積。 3．排氣過(guò)程 隨著活塞的不斷左移壓縮缸內(nèi)空氣，使壓力繼續(xù)升高。雙作用式由于汽缸兩端都裝有進(jìn)、排氣閥，因此，在相同時(shí)間里，不論活塞想右或向左運(yùn)動(dòng)，都能在其前方完成壓縮和排氣過(guò)程，在其后方完成吸氣過(guò)程。具有合理使用、精心維護(hù)、及時(shí)調(diào)試、正確修理，才能保證空氣壓縮機(jī)持續(xù)、安全地運(yùn)轉(zhuǎn)。通過(guò)對(duì)空壓機(jī)的原理等相關(guān)知識(shí)的介紹，確定了空壓機(jī)的有關(guān)參數(shù)和控制要求?；钊娇諝鈮嚎s機(jī)壓縮空氣的過(guò)程，主要是通過(guò)活塞在氣缸內(nèi)不斷地往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)完成的?？諝鈮嚎s機(jī)是一種壓縮氣體、提高氣體壓力或輸送氣體的機(jī)械。目前，在機(jī)械、礦山、建筑等工業(yè)中廣泛應(yīng)用壓縮空氣來(lái)驅(qū)動(dòng)各種風(fēng)動(dòng)工具，或用于制動(dòng)和控制。用組態(tài)王軟件開(kāi)發(fā)空氣壓縮機(jī)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位軟件，用三菱 FX2N 系列 PLC 作為下位機(jī)對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行控制。 關(guān)鍵詞： 空壓機(jī)；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)； 組態(tài)王；三菱 FX2N 系列；現(xiàn)場(chǎng)總線 前言 20 世紀(jì)是人類科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的一個(gè)世紀(jì)，電氣控制技術(shù)也由繼電器控制過(guò)度到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。但它所消耗的能量也相當(dāng)可觀，耗電量極大。這對(duì)節(jié)約能源、減少物資的消耗，降低生產(chǎn)成本，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，全面提高經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)系極大。 盡管空壓機(jī)能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率， 可 一直需要配備大 量的操作工來(lái)維持其正常運(yùn)行。 謝辭 ........................................... 78 參考文獻(xiàn) ......................................... 78 附錄 PLC 程序（指令表） ........................................... 79 基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 第一章 概述 空壓機(jī)概述 空氣壓縮機(jī) 簡(jiǎn)介 及其工作原理 空氣具有可壓縮性、不燃燒、不凝結(jié)、一般無(wú)毒、無(wú)害等特點(diǎn)。為填補(bǔ)這一空白，提高我國(guó)塑料等工業(yè)整體質(zhì)量水平， 我們?cè)O(shè)計(jì)一種性能好、可靠性高的活塞式空壓機(jī)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。該端點(diǎn)稱為內(nèi)止點(diǎn)，根據(jù)汽缸排列形式的不同，又可稱為后止點(diǎn)或下止點(diǎn)。 (2)．雙作用空壓機(jī)的工作過(guò)程 當(dāng)活塞 2（圖 B）向右邊移動(dòng)時(shí)，空氣頂開(kāi)左邊進(jìn)氣閥 3 被吸入汽缸內(nèi)，同時(shí)，在缸內(nèi)右腔中的空氣被壓縮；待排氣閥 4 打開(kāi)后，便把壓縮空氣由汽缸的右腔內(nèi)排到排氣管中。因此，在所述空壓機(jī)的工作原理時(shí)，是離不開(kāi)示功圖的。 當(dāng)缸內(nèi)空氣的壓力升高到稍大于排氣管中空氣的壓力 P2時(shí)。功的符 號(hào)為 W，單位為 J或 Kw。消耗的大小，則與除去壓縮過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量（即冷卻）密切相關(guān)。 2．絕熱壓縮過(guò)程 在壓縮過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量全部留在汽缸內(nèi)的空氣中，所消耗機(jī)械功全部用來(lái)增加空氣的內(nèi)能，結(jié)果使空氣的溫度升得很高。由此可見(jiàn)，當(dāng)多變壓縮線偏近等溫壓縮線時(shí)，不僅省功，溫度也能降低；若偏近絕熱壓縮線，則不但費(fèi)功，溫度也會(huì)升高。國(guó)內(nèi)對(duì)陸用空壓機(jī)的研究較晚，目前生產(chǎn)的空壓機(jī)也較少，且品種單一，主要為排氣量 ，排氣壓力為 下的微型機(jī)它們主要是在排氣壓力為 ，一般為兩級(jí)壓縮、可靠性差，每年產(chǎn)量?jī)H為 1000臺(tái)左右。由于這種系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)容易、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，至今仍是機(jī)床和其他機(jī)械設(shè)備廣泛采用的基本電氣控制形式，也是學(xué)習(xí)先進(jìn)電氣控制的基礎(chǔ)。根據(jù)這一設(shè)想，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）于 1969 年率先研制出第一臺(tái)可編程控制器（簡(jiǎn)稱 PLC），并在通用汽車(chē)公司的自動(dòng)裝配線上試用成功。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 （ 4） FX2N系列 PLC可以使用較多的特殊功能模塊，如溫度傳感器輸入模塊、溫度調(diào)節(jié)模塊、脈沖輸出模塊、軸定位模塊、高速計(jì)數(shù)模塊和轉(zhuǎn)角檢測(cè)模塊等外部?；谌?FX2N_PLC的空壓站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 塊，以適應(yīng)溫度控制和位置控制的應(yīng)用場(chǎng)合。 例如 FX2N－ 32MT－ D 表示 FX2N 系列， 32 個(gè) I/O 點(diǎn)基本單位，晶體管輸出，使用直流電源， 24V直流輸出型。在 RUN模式下，還檢測(cè)用戶程序存儲(chǔ)器。由這個(gè)聯(lián)合體開(kāi)發(fā) 的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)成為德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即DIN E 19245[2] PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn)。 S7200PLC只能作為 PROFIBUSDP 從站，但是 S7200PLC 是可以獨(dú)立編程和完成控制的，又把PROFIBUSDP 技術(shù) 的應(yīng)用更擴(kuò)展一步。 PROFIBUSPA 是低速現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)，通訊速率為 ，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接、總線型、混合型、樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 PROFIBUS 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) (1)開(kāi)放性 PROFIBUS 是一個(gè)完全開(kāi)放的、與制造商無(wú)關(guān)的、無(wú)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，全球有超過(guò) 250 家公司可以生產(chǎn)超過(guò) 20xx 種支持 PROFIBUS 的系統(tǒng)和設(shè)備。 ?PROFIBUS 連接智能設(shè)備，減少了 A/D 轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)，提高了自動(dòng)化系統(tǒng)的采集精度，為精確控制提供保障。 ?PROFIBUS 同時(shí)可以支持 PROFIsafe 協(xié)議，一條總線上既可以傳輸標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)，也可以同時(shí)傳輸故障安全的信號(hào)。 第二章空壓機(jī)工作過(guò)程 空壓機(jī)的工藝操作包括：?jiǎn)?dòng)過(guò)程、運(yùn)行檢測(cè)、停機(jī)過(guò)程。啟動(dòng)前檢查準(zhǔn)備工作的內(nèi)容包括： 一．接通總電源 注油器如系電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)先于空壓機(jī)啟動(dòng)，其關(guān)閉應(yīng)在空壓機(jī)停轉(zhuǎn)之后。 （ 2）可控硅整流裝置勵(lì)磁，直接起動(dòng)合上隔離開(kāi)關(guān)；合上整流裝置低壓電源，并把整流盤(pán)上的旋鈕轉(zhuǎn)到“調(diào)試”一邊，直流輸出 若不正常則調(diào)節(jié)可調(diào)電位器，然后轉(zhuǎn)向“允許”一邊；合上起動(dòng)油開(kāi)關(guān)。 2）觀察潤(rùn)滑系統(tǒng)的工作情況，調(diào)整注油器的供油量，打開(kāi)汽缸止逆閥上的溢流開(kāi)關(guān)，檢查注油情況。待一切正常后，空壓機(jī)即可投入正式運(yùn)行。 6）隨時(shí)注意機(jī)組各處是否有跑、冒、滴、漏現(xiàn)象。 停機(jī)過(guò)程 停機(jī)過(guò)程包括：關(guān)閉進(jìn)氣閥、關(guān)閉排氣閥、打開(kāi)放空閥、關(guān)閉主電機(jī)和冷卻水、關(guān)閉放空閥。 二． 緊急停機(jī) 所謂緊急停機(jī)，指的是運(yùn)行中帶負(fù)荷的人工或自動(dòng)停機(jī)。如系臨時(shí)緊急停機(jī)，開(kāi)機(jī)前應(yīng)待機(jī)溫降低后才可進(jìn)水，以防汽缸炸裂。作為 DP從站， EM 277 模塊接受從主站來(lái)的多種不同的 I/O 配置，向主站發(fā)送和接收不同數(shù)量的數(shù)據(jù)。本空壓機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由 PLC 完成現(xiàn)場(chǎng)控制和數(shù)據(jù)采集任務(wù)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線將各空壓機(jī)的狀態(tài)實(shí)時(shí)信息傳送至上位計(jì)算機(jī)。 ② 現(xiàn)場(chǎng)人工手動(dòng)獨(dú)立操場(chǎng)控制系統(tǒng)。當(dāng)排氣壓力降到設(shè)定值時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)。在該控制方式下，上位機(jī)將自動(dòng)判斷空壓機(jī)的運(yùn)行狀況，根據(jù)程序設(shè)定的值進(jìn)行比較，采取報(bào)警、延時(shí)、自動(dòng)停機(jī)等 一系列措施對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行安全控制。 （ 5）具有多媒體功能，能提供聲、光報(bào)警，可對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索。它工作可靠，功能強(qiáng)，存儲(chǔ)容量大，編程方便，輸出端可直接用 2A的繼電器或接觸器，抗干擾能力強(qiáng)。冷卻水的溫度直接關(guān)系到空壓機(jī)通道結(jié)垢的速度，嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致空壓機(jī)的過(guò)熱爆炸事故，所以對(duì)其溫度應(yīng)基于三菱 FX2N_PLC的空壓站