【正文】 它工作可靠，功能強，存儲容量大，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。在該控制方式下，上位機將自動判斷空壓機的運行狀況，根據(jù)程序設(shè)定的值進行比較，采取報警、延時、自動停機等 一系列措施對空壓機進行安全控制。 ② 現(xiàn)場人工手動獨立操場控制系統(tǒng)。作為 DP從站， EM 277 模塊接受從主站來的多種不同的 I/O 配置，向主站發(fā)送和接收不同數(shù)量的數(shù)據(jù)。 二． 緊急停機 所謂緊急停機，指的是運行中帶負(fù)荷的人工或自動停機。 6）隨時注意機組各處是否有跑、冒、滴、漏現(xiàn)象。 2）觀察潤滑系統(tǒng)的工作情況，調(diào)整注油器的供油量，打開汽缸止逆閥上的溢流開關(guān)，檢查注油情況。啟動前檢查準(zhǔn)備工作的內(nèi)容包括： 一．接通總電源 注油器如系電機單獨驅(qū)動的應(yīng)先于空壓機啟動，其關(guān)閉應(yīng)在空壓機停轉(zhuǎn)之后。 ?PROFIBUS 同時可以支持 PROFIsafe 協(xié)議，一條總線上既可以傳輸標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號，也可以同時傳輸故障安全的信號。 基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 15 PROFIBUS 現(xiàn)場總線系統(tǒng)的優(yōu)點 (1)開放性 PROFIBUS 是一個完全開放的、與制造商無關(guān)的、無知識產(chǎn)權(quán)保護的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，全球有超過 250 家公司可以生產(chǎn)超過 20xx 種支持 PROFIBUS 的系統(tǒng)和設(shè)備。 S7200PLC只能作為 PROFIBUSDP 從站，但是 S7200PLC 是可以獨立編程和完成控制的，又把PROFIBUSDP 技術(shù) 的應(yīng)用更擴展一步。在 RUN模式下，還檢測用戶程序存儲器。 （ 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、高速計數(shù)模塊和轉(zhuǎn)角檢測模塊等外部?；谌?FX2N_PLC的空壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 11 塊，以適應(yīng)溫度控制和位置控制的應(yīng)用場合。根據(jù)這一設(shè)想，美國數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）于 1969 年率先研制出第一臺可編程控制器（簡稱 PLC），并在通用汽車公司的自動裝配線上試用成功。國內(nèi)對陸用空壓機的研究較晚，目前生產(chǎn)的空壓機也較少，且品種單一，主要為排氣量 ，排氣壓力為 下的微型機它們主要是在排氣壓力為 ，一般為兩級壓縮、可靠性差，每年產(chǎn)量僅為 1000臺左右。 2．絕熱壓縮過程 在壓縮過程中所產(chǎn)生的熱量全部留在汽缸內(nèi)的空氣中，所消耗機械功全部用來增加空氣的內(nèi)能，結(jié)果使空氣的溫度升得很高。功的符 號為 W，單位為 J或 Kw。因此，在所述空壓機的工作原理時，是離不開示功圖的。該端點稱為內(nèi)止點，根據(jù)汽缸排列形式的不同，又可稱為后止點或下止點。 謝辭 ........................................... 78 參考文獻 ......................................... 78 附錄 PLC 程序（指令表） ........................................... 79 基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 1 第一章 概述 空壓機概述 空氣壓縮機 簡介 及其工作原理 空氣具有可壓縮性、不燃燒、不凝結(jié)、一般無毒、無害等特點。這對節(jié)約能源、減少物資的消耗，降低生產(chǎn)成本，延長設(shè)備使用壽命，全面提高經(jīng)濟效益的關(guān)系極大。 關(guān)鍵詞： 空壓機；計算機監(jiān)控系統(tǒng)； 組態(tài)王；三菱 FX2N 系列；現(xiàn)場總線 前言 20 世紀(jì)是人類科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的一個世紀(jì)，電氣控制技術(shù)也由繼電器控制過度到計算機控制系統(tǒng)。目前，在機械、礦山、建筑等工業(yè)中廣泛應(yīng)用壓縮空氣來驅(qū)動各種風(fēng)動工具，或用于制動和控制?；钊娇諝鈮嚎s機壓縮空氣的過程，主要是通過活塞在氣缸內(nèi)不斷地往復(fù)運動來完成的。具有合理使用、精心維護、及時調(diào)試、正確修理，才能保證空氣壓縮機持續(xù)、安全地運轉(zhuǎn)。 3．排氣過程 隨著活塞的不斷左移壓縮缸內(nèi)空氣，使壓力繼續(xù)升高。線段 AB稱為吸氣線，它說明：在整個吸氣過程中，缸內(nèi)空氣的壓力 P1保持不 變，體積 V1 卻在不斷地增加； V2 為吸氣終了時空氣的體積。 空壓機在一個工作循環(huán)內(nèi)所消耗的全功，是吸氣過程功、壓縮過程功、排氣過程功的總和，稱為循環(huán)壓縮功，簡稱壓縮功（它分為理論壓縮功和實際壓縮功）。其一個工作循環(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?，F(xiàn)代電氣控制技術(shù)綜合應(yīng)用了計算機、自動控制、電子技術(shù)、精密測量等許多先進的科學(xué)技術(shù)成果。 三菱 FX2N 系列 PLC 概述 FX2N 系列 的特點 FX2N系列 PLC可以應(yīng)用在大多數(shù)單機控制或簡單的網(wǎng)絡(luò)控制中，是 FX系列中規(guī)格最大 、性能最高、功能最強的一個系列。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，近幾年來又連續(xù)推出了將眾多 功能凝集在超小型機殼內(nèi)的 FX0S、 FX1S、 FX0N、 FX1N、 FX2N、 FX2NC 等系列 PLC，具有較高的性能價格比，應(yīng)用廣泛。 PROFIBUSDP 現(xiàn)場總線 概述 現(xiàn)場總線的概念 所謂現(xiàn)場總線，是指將現(xiàn)場設(shè)備與工業(yè)過程控制單元、現(xiàn)場操作站等互連而成的計算機網(wǎng)絡(luò)，具有全數(shù)字化、分散、雙向傳輸和多分支的特點，是工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 13 向現(xiàn)場發(fā)展的產(chǎn)物。 PROFIBUSDP 可以連接遠程I/O 、執(zhí)行機構(gòu)、智能馬達控制器、人機界面 HMI 、閥門定位器、變頻器等智能設(shè)備，一條 PROFIBUSDP 總線可以最多連接 123 個從站設(shè)備。 PROFIBUS 是 IEC61158 的重要組成部分，并于 20xx 年成為中國的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 。 如果總線系統(tǒng)中還有 PA 總線，則 PA 總線的響應(yīng)時間為： t Cycle_PAchannel = (317 x (nSlaves) + 8 x (nBytes) ) x Tbit 整個 PROFIBUSDP 系統(tǒng)的響應(yīng)時間為： t Cycle = t Cycle_PAchannel + t Cycle_DP + t Acylic 從上面的公式可以看到，一個典型的通過 PA 總線連接的智能儀表的響應(yīng)時間為 10ms， 一個典型的通過 PA 總線連接的執(zhí)行機 構(gòu)的響應(yīng)時間為 15ms 。 2．籠鼠型電 動機 常見的低壓電動機用油浸或空氣開關(guān)啟動。然后關(guān)閉放空閥門和排油水閥。若安裝有自動排油水器時，則應(yīng)經(jīng)常檢查其工作情況。 空壓機不論是自動或人工的緊急停機，如因生產(chǎn)需要不允許中斷供氣撕，應(yīng)先將備用機啟動切換后，盡快打開故障機的放油閥門和切斷與輸氣管網(wǎng)的聯(lián)系，并慢慢卸壓，為無壓檢修或下次開機做準(zhǔn)備；再按正常停機的步驟進行。 同樣 ，從主站來的數(shù)據(jù)存儲在 FX2N CPU 中的變量存儲器內(nèi)，并可移到其它數(shù)據(jù)區(qū)。 ③ 主要工藝參數(shù)的設(shè)定。 （ 2）系統(tǒng)以集中方式顯示，實時反映空壓機現(xiàn)場情況，操作人員從上位機屏幕上就可以了解空壓機各工藝參數(shù)的情況，亦可打印相關(guān)參數(shù)。本設(shè)計中各空壓機被測參數(shù)要求如表 41: 名 稱 一級汽缸溫度 二級汽缸溫度 冷卻水溫度 一級汽缸壓力 二級汽缸壓力 冷卻水壓力 潤滑油壓力 電機電流 范圍 ≤ 160 ≤ 160 ≤ 50 ≤ ≤ ≥ ≥ 單位 ℃ ℃ ℃ MPa MPa MPa MPa A 溫度變送器 對空壓機各溫度的檢測和變送，采用 GW 系列一 體化溫度變送器。 基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 29 第四章 空壓機控制系統(tǒng)硬件配置 上位機硬件配置 采用臺灣研華工業(yè)計算機為控制系統(tǒng)的上位機，并配以其它外圍設(shè)備，其組成如下： （ 1） 研華 IPC618— PIII 工業(yè)計算機一臺?，F(xiàn)在我們的計算機監(jiān)控系統(tǒng)更是達到了這一要求。 技術(shù)原理 根據(jù)空壓機的技術(shù)規(guī)范和運行要求，將來自現(xiàn)場的檢測信號（模擬量信號和開關(guān)量信號）加以 控制和顯示。 PROFIBUS 規(guī)定一 種串行總線系統(tǒng)的技術(shù)特性和功能，用這種系統(tǒng)可將分布于現(xiàn)場中的自動化設(shè)備在低、中等性能范圍內(nèi)（分別為傳感器、執(zhí)行器和單元層）相互連接成網(wǎng)絡(luò)。 停機過程流程圖為： 基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 23 停 機 命 令關(guān) 閉 進 氣 閥關(guān) 閉 排 氣 閥打 開 放 空 閥關(guān) 閉 主 電 機關(guān) 閉 冷 卻 水停 機延 時延 時延 時延 時 圖 23 空壓機停機過程流程圖 空壓機的停機有正常停機和緊急停機之分。 2）進氣、排氣、冷卻系統(tǒng)的聲響，壓力、溫度、流量等工作狀況；應(yīng)經(jīng)常用手觸同級的各進氣閥蓋溫度是否各異或高，以確定其工作是否正常。 以上為常見電動機一般 的啟動程序。只有知道控制什么，才可能去控制需要控制的對象。 (3)靈活擴展 采用 PROFIBUS 總線結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)，擴展非常方便靈活，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 16 ? 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活，可以支持總線型、星型、樹型、冗余環(huán)型等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 監(jiān)控層 監(jiān)控層由高速工業(yè)以太網(wǎng)以及連接在總線上的擔(dān)任監(jiān)控作務(wù)的工作站或顯示操作站、工程師站、 PLC/DCS 控制器組成。 PROFIBUS 現(xiàn)場總線是一種國際化、開放式異步通訊標(biāo)準(zhǔn)，于 1996 年被批準(zhǔn)為國際標(biāo)準(zhǔn)。 在執(zhí)行程序階段， CPU從第一條指令開始順序取指令并執(zhí)行，直到最后一條指令結(jié)束。 FX2N系列也有擴展 I/O模塊，最大 I/O點數(shù)可以達到256點。隨著產(chǎn)品類型的更新?lián)Q代，生產(chǎn)線承擔(dān)的加工對象也隨之改變，這就需要改變控制程序，使生產(chǎn)線的設(shè)備按新的工藝過程允許，而繼電接觸器控制系統(tǒng)采取規(guī)定接線方式，很難適應(yīng)這個要求。在大、中型空壓機中，大多采用水冷卻的方式來冷卻汽缸和壓縮后的高溫空氣（通過中間冷卻器和后冷卻器）。 P— V 圖上多變壓縮過程指數(shù) n 值一般取 ~；等溫壓縮 n=1；絕熱壓縮 n=k，空氣的絕熱指數(shù) k 值為 。在排氣過程中，缸內(nèi)壓力一直保持不變，容積逐漸縮小。 由于活塞在汽缸內(nèi)的不斷地往復(fù)運動，汽缸便循環(huán)地吸氣、壓縮和排氣。為了敘述方便，現(xiàn)將單級單作用和雙作用式空壓機的一個汽缸分別簡化，如圖所示： 圖 11 單級壓縮機的汽缸簡圖 a）單作用式 b）雙作用式 1—— 汽缸 2—— 活塞 3—— 進氣閥 4—— 排氣閥 5—— 活塞桿 它們的工作過程都是一樣的，所不同的是：單作用式當(dāng)活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運動一次，只有一次吸氣、壓縮和排氣過程。因此，有必要建立一個集中監(jiān)控系統(tǒng)，對各臺空壓機的操作、運行狀況進行遠程控制和在線監(jiān)測，實現(xiàn)空壓機的經(jīng)濟、安全和可靠運行。在空壓站內(nèi)，壓縮機將空氣壓縮成具有一定壓力的氣 體貯存到貯氣罐中，這時貯氣罐就成了一個具有爆基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 2 炸危險的容器。基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 1 基于三菱 FX2N_PLC 的 空壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 摘要 本設(shè)計主要分析介紹了用上位機和 PLC 來完成動力廠房空壓機的計算機集中監(jiān)控的原因以及具體實施方案。 空壓站是企業(yè)中向各個用氣點輸送一定壓力空氣的部門。 這樣對空壓機的定時檢查、記錄等很難做到及時、準(zhǔn)確，設(shè)備故障的前期隱患難以及時發(fā)現(xiàn)、處理，給安全生產(chǎn)帶來一定影響?；钊谄變?nèi)一次往復(fù)的全過程分為吸氣、壓縮和排氣三個過程，和稱為一個工作過程。由此可見，雙作用式空壓機的活塞在缸內(nèi)往復(fù)一次（曲軸正好旋轉(zhuǎn)了一周），便完成兩次吸氣、壓縮和排氣過程。在示功圖中用一段平行于 V 周，并相距為 P2 的直線段 CD（稱為排氣線）表示。多變壓縮過程界于等溫和絕熱壓縮過程之間，等溫和絕熱壓縮過程是多變基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 6 壓縮過程的兩種特殊過程。冷卻的效果愈好，散除熱量愈多，耗功就愈少、愈經(jīng)濟。 從 20 世紀(jì) 30 年代開始，生產(chǎn)企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率，采用機械化流水作業(yè)的生產(chǎn)方 式，對不同類型的產(chǎn)品分別組成生產(chǎn)線。 （ 2） FX2N系列采用了基本單元加擴展的結(jié)構(gòu)形式，基本單元本身具有固定 I/O點，可以作為獨立的 PLC使用。 輸入處理階段 對個數(shù)字量輸入點的當(dāng)前狀態(tài)進行輸入掃 描，并將各掃描結(jié)果分別寫入對應(yīng)的映像寄存器中。 20xx 年 3 月， PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn)被批準(zhǔn)為國際 現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn) IEC61158 的組成部分（ TYPEIII）。