【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 有限，因而嚴(yán)重制約了最終產(chǎn)品的質(zhì)量?？删幊炭刂破鳎≒LC）的核心微處理器，通過(guò)將計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，能夠?qū)崿F(xiàn)高度靈活、高可靠性的工業(yè)控制。為了進(jìn)一步提高設(shè)備的自動(dòng)化程度，越來(lái)越多的企業(yè)將PLC技術(shù)應(yīng)用于其工廠設(shè)備中。通過(guò)對(duì)原有配料系統(tǒng)的技術(shù)改造，引入配料系統(tǒng)的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、監(jiān)控以及變頻、組態(tài)技術(shù)完善并改進(jìn)自動(dòng)配料系統(tǒng)機(jī)構(gòu)[1]。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了稱重、配比、流量控制以及故障檢測(cè)與報(bào)警的自動(dòng)化，結(jié)合友好人機(jī)控制界面，在對(duì)配料成分進(jìn)行精確計(jì)量的同時(shí)，為最終產(chǎn)品的生產(chǎn)效率與質(zhì)量提供了保障。1．自動(dòng)配料系統(tǒng)的主要功能模塊及其原理本文的研究對(duì)象將通過(guò)采取PLC以及變頻調(diào)速技術(shù)，結(jié)合組態(tài)軟件技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的配料系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)。這里，傳統(tǒng)的模擬控制方式將被數(shù)字處理的方式所取代，封閉式鼠籠電機(jī)由可編程控制器控制變頻器進(jìn)行拖動(dòng)[2]。通過(guò)組態(tài)軟件技術(shù)定制系統(tǒng)的控制平臺(tái)，并控制原輔料經(jīng)過(guò)傳送帶進(jìn)入配料系統(tǒng)。 在配料系統(tǒng)中，電子皮帶秤將通過(guò)皮帶將系統(tǒng)需要的物料進(jìn)行稱重，并按照預(yù)先設(shè)定的比率與流量，將其運(yùn)送到相應(yīng)的功能模塊。電子電子皮帶秤是配料系統(tǒng)的主要組成部分，不僅能夠用于各種規(guī)則物體的稱重，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)散裝配料的傳輸與稱重。 為電子皮帶秤的基本結(jié)構(gòu)原理圖，由圖我們可以看出，物料在其上的傳輸方向是自左向右，依次經(jīng)過(guò)落料區(qū)、稱重去以及出料區(qū)。由于皮帶自身也存在一定重量，這樣在稱重傳感器上就會(huì)有一個(gè)預(yù)加載的力。在未加入任何物料的時(shí)候，稱重傳感器上的預(yù)加載以及配重塊與皮帶作用于稱重托輥上的力相互平衡。這樣，便形成了電子皮帶秤的稱重零點(diǎn)，所有的稱重任務(wù)均是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的。 流量控制的實(shí)現(xiàn)流量控制就是通過(guò)控制在一定時(shí)間內(nèi)經(jīng)皮帶運(yùn)送的物料總量，其一般計(jì)算方式為流經(jīng)皮帶的物料總量與時(shí)間的比值。實(shí)際上，電子皮帶秤通過(guò)脈沖信號(hào)來(lái)對(duì)物料進(jìn)行流量的采樣。由計(jì)算機(jī)設(shè)定的計(jì)數(shù)器會(huì)定時(shí)采樣，并測(cè)算物料所經(jīng)過(guò)的距離，通過(guò)這一程序，我們可以得到流量的瞬時(shí)值。在確定了瞬時(shí)流量以及系統(tǒng)對(duì)流量的設(shè)定值后，根據(jù)這兩者之間的差額，系統(tǒng)需要對(duì)速度進(jìn)行適當(dāng)控制調(diào)節(jié)。在實(shí)際控制中，我們多采用已在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用的PID算法進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。PID控制是指通過(guò)比例、微積分的算法控制來(lái)操控流量的控制過(guò)程。 電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究2. PLC的工作原理及其應(yīng)用 PLC的工作原理PLC是一種專業(yè)用于工業(yè)控制的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，與一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類似，PLC也是由中央存儲(chǔ)器（CPU）、存儲(chǔ)器、電源、輸入輸出元件、編程器以及外設(shè)等部分組成。一般將PLC的運(yùn)行過(guò)程大體分為輸入采樣、用戶程序執(zhí)行以及輸出刷新三個(gè)階段。在PLC的運(yùn)行過(guò)程中，其CPU會(huì)控制系統(tǒng)重復(fù)執(zhí)行由此三階段組成的運(yùn)行周期。在輸入的采用階段，PLC將所輸入狀態(tài)以及數(shù)據(jù)通過(guò)掃描的方式一次讀取，然后將其存入I/O映象區(qū)中。當(dāng)進(jìn)入用戶程序的執(zhí)行階段后，PLC將按照一定的順序依次掃描并讀取用戶程序，并根據(jù)其邏輯運(yùn)算的結(jié)果，對(duì)輸入點(diǎn)在I／O映象區(qū)以外的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新。此后，PLC進(jìn)入輸出刷新階段，該階段里，PLC會(huì)通過(guò)CPU將I/O映象區(qū)內(nèi)部對(duì)應(yīng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)所有的輸出鎖存電路進(jìn)行刷性，然后通過(guò)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)執(zhí)行輸出結(jié)果。3. 基于PLC控制的配料工藝原理 為了保證系統(tǒng)能正常有序的運(yùn)行，必須對(duì)各執(zhí)行設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制。即系統(tǒng)必須能夠在要求的時(shí)間內(nèi)及時(shí)作出相應(yīng)并完成控制模塊所規(guī)定的工作[4]。因而，配料系統(tǒng)工作的準(zhǔn)確運(yùn)行不僅與PLC系統(tǒng)的邏輯信號(hào)處理的正確性相關(guān)，同時(shí)也有賴于其輸出結(jié)果的準(zhǔn)確性。系統(tǒng)的工藝現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括電子皮帶秤體、速度傳感器、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、傳感器、電機(jī)的控制變頻器、電磁閥以及三菱可編程控制器及其擴(kuò)展模塊等。系統(tǒng)通過(guò)PLC對(duì)關(guān)鍵部位，如電機(jī)、電磁閥以及變頻器等對(duì)象信息進(jìn)行采集統(tǒng)計(jì)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)輸入、處理、輸出，將信息通過(guò)上級(jí)監(jiān)控機(jī)，并對(duì)其進(jìn)行必要的分析與處理，通過(guò)輸出控制信號(hào)控制調(diào)頻調(diào)試系統(tǒng)的工作，完成對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控及對(duì)監(jiān)控對(duì)象的運(yùn)行控制。將PLC輸出的數(shù)字量信號(hào)作為對(duì)變頻器的控制輸入信號(hào)，變頻器在接收到來(lái)自PLC信號(hào)后根據(jù)其內(nèi)容調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的大小，并將其工作狀態(tài)信息通過(guò)反饋渠道傳送至PLC。一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，則傳感器將收集到的故障信息傳送到PLC及上級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)，由其項(xiàng)變頻器發(fā)送電機(jī)的自我保護(hù)功能指令。 在精細(xì)化工生產(chǎn)過(guò)程的重要功能模塊，即自動(dòng)配料系統(tǒng)。此系統(tǒng)以PLC為其控制核心，通過(guò)其對(duì)皮帶電動(dòng)機(jī)以及變頻器的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)工藝過(guò)程的精細(xì)化以及控制過(guò)程的數(shù)字化，不僅有利于最終產(chǎn)品的質(zhì)量控制，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了企業(yè)能源與原料資源的節(jié)省。 PLC控制系統(tǒng)與智能化中央空調(diào)可編程控制器由于其在工業(yè)控制方面的應(yīng)用意義日趨明顯，并在發(fā)電、化工、電子等行業(yè)工藝設(shè)備的電氣控制方面得到了廣泛的應(yīng)用。它具有功能強(qiáng)大、使用可靠、維修簡(jiǎn)單等許多優(yōu)點(diǎn)，并且在很多地方已逐步取代了繼電器電路的邏輯控制。與此同時(shí),智能化中央空調(diào)也正被廣泛地應(yīng)用,在將其倆雙雙結(jié)合的情況下,不僅促進(jìn)了科技的發(fā)展,也提高了人民生活水平。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)高度信息化，新的高科技技術(shù)不斷應(yīng)用到各個(gè)方面中，使得智能化已成為一種發(fā)展的必然趨勢(shì)。智能化也往往是從設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)開(kāi)始。本文主要針對(duì)我們本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)《智能化小型中央空調(diào)》闡述PLC控制設(shè)計(jì)與智能化中央空調(diào)(冷凍站)系統(tǒng)的關(guān)系。 　　 系統(tǒng)及工藝簡(jiǎn)介　 現(xiàn)介紹如下：我們本次的設(shè)計(jì)中有兩套中央空調(diào)系統(tǒng)，由三臺(tái)冷卻水泵、三臺(tái)冷凍水泵、一臺(tái)冷卻塔風(fēng)機(jī)、兩臺(tái)冷水機(jī)組等主要設(shè)備組成兩套制冷系統(tǒng)（因系統(tǒng)小，冷卻塔功率大，實(shí)驗(yàn)室要求等，本系統(tǒng)較一般兩套制冷系統(tǒng)不同的是兩臺(tái)冷水機(jī)組卻只選擇一個(gè)冷卻塔，經(jīng)計(jì)算核定，這并不影響其效果）其中冷水機(jī)組是由設(shè)備生產(chǎn)廠成套供應(yīng)的。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)室要求，我們選擇了2*5匹全封閉式壓縮機(jī)冷水機(jī)組。它一般是根據(jù)空氣調(diào)節(jié)原理及規(guī)律等由微處理器自動(dòng)控制。冷水機(jī)組由壓縮機(jī)、冷凝器與蒸發(fā)器組成。壓縮機(jī)把制冷劑壓縮，壓縮后的制冷機(jī)進(jìn)入冷凝器，被冷卻水冷卻后，變成液體，析出的熱量由冷卻水帶走，并在冷卻塔里排入大氣。液體制冷劑由冷凝器進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)吸收熱量，使冷凍水降溫，然后冷凍水進(jìn)入冷風(fēng)機(jī)盤管吸收空氣中的熱量。 如此循環(huán)不已，把室內(nèi)的熱量帶出，達(dá)到降低環(huán)境溫度的目的。因此，中央空調(diào)冷凍系統(tǒng)的工藝控制要求為：（1）測(cè)量冷凍水供回水溫度及流量，從而計(jì)算空調(diào)實(shí)際的冷負(fù)荷，根據(jù)實(shí)際的冷負(fù)荷來(lái)決定冷水機(jī)組的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)，達(dá)到最佳節(jié)能狀態(tài)。（2）各設(shè)備的程序聯(lián)動(dòng)：?jiǎn)?dòng)：冷卻塔風(fēng)機(jī)——冷卻水泵——冷凍水泵——冷水機(jī)組。停止：冷水機(jī)組——冷凍水泵——冷卻水泵——冷卻塔風(fēng)機(jī)。當(dāng)其中一臺(tái)冷卻水泵/冷凍水泵出現(xiàn)故障時(shí)，備用冷卻水泵/冷凍水泵會(huì)自動(dòng)投入工作。（3）測(cè)量冷凍水系統(tǒng)供回水管的壓差△P=P1－P2控制其旁通閥(TV)的開(kāi)口度，使其維持壓差。（4）因我們本次設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)室的目的是為給同學(xué)們更形象生動(dòng)的學(xué)習(xí)理解中央空調(diào)系統(tǒng)，所以設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們還會(huì)考慮到在合適并重要的位置處裝上便于觀察制冷劑或水流情況的窺視鏡。　　 PLC原理及應(yīng)用 中央空調(diào)冷凍系統(tǒng)的控制有3種控制方式：早期的繼電器控制系統(tǒng)、直接數(shù)字式控制器DDC以及PLC(可編程序控制器)控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)由于故障率高，系統(tǒng)復(fù)雜，功耗高等明顯的缺點(diǎn)已逐漸被人們所淘汰，直接數(shù)字式控制器DDC雖然在智能化方面有了很大的發(fā)展。但由于DDC其本身的抗干擾能力問(wèn)題和分級(jí)分步式結(jié)構(gòu)的局限性而限制了其應(yīng)用范圍。相反，PLC控制系統(tǒng)以其運(yùn)行可靠、使用與維護(hù)均很方便，抗干擾能力強(qiáng)，適合新型高速網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)這些顯著的優(yōu)點(diǎn)使其逐步得到廣泛的應(yīng)用。 可編程控制器是計(jì)算機(jī)家族中的一員。于上個(gè)世紀(jì)中后葉被發(fā)明后，在機(jī)床、各種流水線的輸送機(jī)械、發(fā)電、化工、電子等行業(yè)工藝設(shè)備的電氣控制方面得到了廣泛的應(yīng)用，早期的可編程控制器被稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）, 即簡(jiǎn)稱為PLC。PLC具有功能強(qiáng)大、使用可靠、維修簡(jiǎn)便等許多優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于傳統(tǒng)的繼電器電路來(lái)說(shuō)，它難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜邏輯功能的和數(shù)字式控制，而且要實(shí)現(xiàn)一定規(guī)模的邏輯控制功能不僅設(shè)計(jì)繁瑣，難以實(shí)現(xiàn)升級(jí)，并易發(fā)故障，維修復(fù)雜，現(xiàn)在已被大中型設(shè)備的控制系統(tǒng)所拋棄。而PLC正被廣泛的應(yīng)用并且已逐步取代了繼電器電路的邏輯控制。隨著科學(xué)技術(shù)不斷的飛躍發(fā)展，PLC也不斷得到完善和強(qiáng)大，同時(shí)它的功能也大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，如聯(lián)網(wǎng)通信功能和自診斷功能等。因此今天這種裝置被我們稱作可編程控制器，不過(guò)我們還是習(xí)慣簡(jiǎn)稱這種裝置為PLC。 　2 PLC的體系結(jié)構(gòu) PLC結(jié)構(gòu)圖PLC實(shí)質(zhì)上是一種被專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)和微機(jī)是基本一致的。： PLC硬件的基本結(jié)構(gòu) PLC主要是模塊式的，包含CPU模塊、I/O模塊等，PLC一端接傳感器，另一端接執(zhí)行器，從傳感器得到的數(shù)據(jù)經(jīng)PLC讀、運(yùn)算等處理下達(dá)給執(zhí)行器，執(zhí)行器動(dòng)作。PLC相當(dāng)于 繼電器的作用，其好處是可靠性高，自動(dòng)化程度高、可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化等。 PLC的選型及設(shè)置 　　為了滿足以上所介紹的空調(diào)工藝要求，整個(gè)控制系統(tǒng)需要可編程序控制器的輸入、輸出點(diǎn)分別是112點(diǎn)和32點(diǎn)，其中模擬量輸入、輸出為6點(diǎn)和4點(diǎn)。根據(jù)PLC的I/O原理使用原則，即留出一定的I/O點(diǎn)以做擴(kuò)展時(shí)使用，以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)中實(shí)際所需的I/O點(diǎn)數(shù)。選用華光電子工業(yè)有限公司的SU－5/B型。主機(jī)：SU－5/B；輸入模塊：U－25N、U－01AD；輸出模塊：U－05T、U－01DA。這種機(jī)型的I/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)，有RS－422通訊端口，其編程指令有143條，并配有相應(yīng)的編程軟件S－62P，不僅可以通過(guò)手持編程器對(duì)其編程。而且可以通過(guò)PC機(jī)對(duì)其進(jìn)行編程輸入。該軟件還能在PLC運(yùn)行時(shí)監(jiān)控其運(yùn)行狀況。 　　 軟件設(shè)計(jì)　　 制冷系統(tǒng)的啟動(dòng)/停止是用于制冷系統(tǒng)的手動(dòng)啟動(dòng)/停止控制。也可以通過(guò)溫度設(shè)定，依據(jù)冷負(fù)荷的需要自動(dòng)開(kāi)啟制冷系統(tǒng)。每臺(tái)設(shè)備均設(shè)有自動(dòng)、手動(dòng)、備用三種運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)用于聯(lián)鎖集中控制；手動(dòng)用于調(diào)試或檢修；備用狀態(tài)用于熱備用。三臺(tái)水泵二工一備。其中備用泵循環(huán)輪換，提高設(shè)備的保養(yǎng)率。各臺(tái)設(shè)備按工藝要求順序自動(dòng)啟動(dòng)/停止時(shí)，采用每臺(tái)設(shè)備啟動(dòng)后經(jīng)15s左右延時(shí)，再啟動(dòng)下一臺(tái)設(shè)備。一是考慮水泵穩(wěn)定運(yùn)行有個(gè)過(guò)程，二是避免數(shù)臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，沖擊變壓器，影響供電質(zhì)量。 　 為提高中央空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性及可維護(hù)性，需采用控制產(chǎn)品對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制。早期的中央空調(diào)控制器多為就地式專用控制器和DDC控制器，它們具有控制功能簡(jiǎn)單、不易聯(lián)網(wǎng)及信息集成度不高等缺點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的中央空調(diào)系統(tǒng)都傾向于采用先進(jìn)、實(shí)用、可靠的可編程控制器(PLC)來(lái)進(jìn)行控制。5 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用總結(jié) 由于整個(gè)實(shí)驗(yàn)室正在逐步籌劃和建設(shè)的過(guò)程中，許多設(shè)計(jì)還處于探討之中，眾多功能還未付諸實(shí)施。 現(xiàn)在本文就系統(tǒng)改造實(shí)現(xiàn)情況作簡(jiǎn)單介紹：本文的系統(tǒng)調(diào)試應(yīng)分為兩步，設(shè)備電氣控制系統(tǒng)調(diào)試和中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試。我們就已完成的設(shè)備電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試及使用情況作一下說(shuō)明：針對(duì)實(shí)驗(yàn)室的要求：要求電氣系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，感溫精確度高，維護(hù)方便壽命長(zhǎng)，并能聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行管理。除此之外在實(shí)際使用中系統(tǒng)的故障報(bào)警部分設(shè)計(jì)還不夠完善，許多功能還未開(kāi)發(fā)。本文經(jīng)過(guò)對(duì)設(shè)備狀況和同學(xué)們對(duì)中央空調(diào)學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)的調(diào)研，本文認(rèn)為可采用三菱公司的A系列PLC作為設(shè)備的控制系統(tǒng)核心。它不僅具備普通PLC可編程控制器的