【文章內(nèi)容簡介】 有限，因而嚴重制約了最終產(chǎn)品的質(zhì)量?？删幊炭刂破鳎≒LC）的核心微處理器，通過將計算機技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)有機結(jié)合起來，能夠?qū)崿F(xiàn)高度靈活、高可靠性的工業(yè)控制。為了進一步提高設(shè)備的自動化程度，越來越多的企業(yè)將PLC技術(shù)應(yīng)用于其工廠設(shè)備中。通過對原有配料系統(tǒng)的技術(shù)改造，引入配料系統(tǒng)的數(shù)據(jù)自動采集、監(jiān)控以及變頻、組態(tài)技術(shù)完善并改進自動配料系統(tǒng)機構(gòu)[1]。在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了稱重、配比、流量控制以及故障檢測與報警的自動化，結(jié)合友好人機控制界面，在對配料成分進行精確計量的同時，為最終產(chǎn)品的生產(chǎn)效率與質(zhì)量提供了保障。1．自動配料系統(tǒng)的主要功能模塊及其原理本文的研究對象將通過采取PLC以及變頻調(diào)速技術(shù)，結(jié)合組態(tài)軟件技術(shù)對傳統(tǒng)的配料系統(tǒng)進行技術(shù)升級。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，封閉式鼠籠電機由可編程控制器控制變頻器進行拖動[2]。通過組態(tài)軟件技術(shù)定制系統(tǒng)的控制平臺，并控制原輔料經(jīng)過傳送帶進入配料系統(tǒng)。 在配料系統(tǒng)中，電子皮帶秤將通過皮帶將系統(tǒng)需要的物料進行稱重，并按照預(yù)先設(shè)定的比率與流量，將其運送到相應(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，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)對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有一個預(yù)加載的力。在未加入任何物料的時候，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，所有的稱重任務(wù)均是在此基礎(chǔ)上進行的。 流量控制的實現(xiàn)流量控制就是通過控制在一定時間內(nèi)經(jīng)皮帶運送的物料總量，其一般計算方式為流經(jīng)皮帶的物料總量與時間的比值。實際上，電子皮帶秤通過脈沖信號來對物料進行流量的采樣。由計算機設(shè)定的計數(shù)器會定時采樣，并測算物料所經(jīng)過的距離，通過這一程序，我們可以得到流量的瞬時值。在確定了瞬時流量以及系統(tǒng)對流量的設(shè)定值后，根據(jù)這兩者之間的差額，系統(tǒng)需要對速度進行適當控制調(diào)節(jié)。在實際控制中，我們多采用已在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用的PID算法進行調(diào)節(jié)控制。PID控制是指通過比例、微積分的算法控制來操控流量的控制過程。 電氣傳動自動控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法研究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)控制的微型計算機系統(tǒng)，與一般的計算機系統(tǒng)類似，PLC也是由中央存儲器（CPU）、存儲器、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的運行過程大體分為輸入采樣、用戶程序執(zhí)行以及輸出刷新三個階段。在PLC的運行過程中，其CPU會控制系統(tǒng)重復(fù)執(zhí)行由此三階段組成的運行周期。在輸入的采用階段，PLC將所輸入狀態(tài)以及數(shù)據(jù)通過掃描的方式一次讀取，然后將其存入I/O映象區(qū)中。當進入用戶程序的執(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)其邏輯運算的結(jié)果，對輸入點在I／O映象區(qū)以外的存儲數(shù)據(jù)進行刷新。此后，PLC進入輸出刷新階段，該階段里，PLC會通過CPU將I/O映象區(qū)內(nèi)部對應(yīng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)對所有的輸出鎖存電路進行刷性，然后通過輸出電路驅(qū)動相應(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)能正常有序的運行，必須對各執(zhí)行設(shè)備的運行狀況進行實時監(jiān)測與控制。即系統(tǒng)必須能夠在要求的時間內(nèi)及時作出相應(yīng)并完成控制模塊所規(guī)定的工作[4]。因而，配料系統(tǒng)工作的準確運行不僅與PLC系統(tǒng)的邏輯信號處理的正確性相關(guān)，同時也有賴于其輸出結(jié)果的準確性。系統(tǒng)的工藝現(xiàn)場設(shè)備包括電子皮帶秤體、速度傳感器、驅(qū)動電動機、傳感器、電機的控制變頻器、電磁閥以及三菱可編程控制器及其擴展模塊等。系統(tǒng)通過PLC對關(guān)鍵部位，如電機、電磁閥以及變頻器等對象信息進行采集統(tǒng)計，經(jīng)過系統(tǒng)輸入、處理、輸出，將信息通過上級監(jiān)控機，并對其進行必要的分析與處理，通過輸出控制信號控制調(diào)頻調(diào)試系統(tǒng)的工作，完成對系統(tǒng)的監(jiān)控及對監(jiān)控對象的運行控制。將PLC輸出的數(shù)字量信號作為對變頻器的控制輸入信號，變頻器在接收到來自PLC信號后根據(jù)其內(nèi)容調(diào)整電機轉(zhuǎn)速的大小，并將其工作狀態(tài)信息通過反饋渠道傳送至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及上級監(jiān)控系統(tǒng)，由其項變頻器發(fā)送電機的自我保護功能指令。 在精細化工生產(chǎn)過程的重要功能模塊，即自動配料系統(tǒng)。此系統(tǒng)以PLC為其控制核心，通過其對皮帶電動機以及變頻器的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)工藝過程的精細化以及控制過程的數(shù)字化，不僅有利于最終產(chǎn)品的質(zhì)量控制，同時也實現(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。它具有功能強大、使用可靠、維修簡單等許多優(yōu)點，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,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,不僅促進了科技的發(fā)展,也提高了人民生活水平。 隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，社會高度信息化，新的高科技技術(shù)不斷應(yīng)用到各個方面中，使得智能化已成為一種發(fā)展的必然趨勢。智能化也往往是從設(shè)備自動化系統(tǒng)開始。本文主要針對我們本次的畢業(yè)設(shè)計《智能化小型中央空調(diào)》闡述PLC控制設(shè)計與智能化中央空調(diào)(冷凍站)系統(tǒng)的關(guān)系。 　　 系統(tǒng)及工藝簡介　 現(xiàn)介紹如下：我們本次的設(shè)計中有兩套中央空調(diào)系統(tǒng)，由三臺冷卻水泵、三臺冷凍水泵、一臺冷卻塔風(fēng)機、兩臺冷水機組等主要設(shè)備組成兩套制冷系統(tǒng)（因系統(tǒng)小，冷卻塔功率大，實驗室要求等，本系統(tǒng)較一般兩套制冷系統(tǒng)不同的是兩臺冷水機組卻只選擇一個冷卻塔，經(jīng)計算核定，這并不影響其效果）其中冷水機組是由設(shè)備生產(chǎn)廠成套供應(yīng)的。根據(jù)本次設(shè)計的實驗室要求，我們選擇了2*5匹全封閉式壓縮機冷水機組。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控制。冷水機組由壓縮機、冷凝器與蒸發(fā)器組成。壓縮機把制冷劑壓縮，壓縮后的制冷機進入冷凝器，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入蒸發(fā)器蒸發(fā)吸收熱量，使冷凍水降溫，然后冷凍水進入冷風(fēng)機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）測量冷凍水供回水溫度及流量，從而計算空調(diào)實際的冷負荷，根據(jù)實際的冷負荷來決定冷水機組的開啟臺數(shù)，達到最佳節(jié)能狀態(tài)。（2）各設(shè)備的程序聯(lián)動：啟動：冷卻塔風(fēng)機——冷卻水泵——冷凍水泵——冷水機組。停止：冷水機組——冷凍水泵——冷卻水泵——冷卻塔風(fēng)機。當其中一臺冷卻水泵/冷凍水泵出現(xiàn)故障時，備用冷卻水泵/冷凍水泵會自動投入工作。（3）測量冷凍水系統(tǒng)供回水管的壓差△P=P1－P2控制其旁通閥(TV)的開口度，使其維持壓差。（4）因我們本次設(shè)計的實驗室的目的是為給同學(xué)們更形象生動的學(xué)習(xí)理解中央空調(diào)系統(tǒng)，所以設(shè)計過程中，我們還會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題和分級分步式結(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)以其運行可靠、使用與維護均很方便，抗干擾能力強，適合新型高速網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)這些顯著的優(yōu)點使其逐步得到廣泛的應(yīng)用。 可編程控制器是計算機家族中的一員。于上個世紀中后葉被發(fā)明后，在機床、各種流水線的輸送機械、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）, 即簡稱為PLC。PLC具有功能強大、使用可靠、維修簡便等許多優(yōu)點。對于傳統(tǒng)的繼電器電路來說，它難以實現(xiàn)復(fù)雜邏輯功能的和數(shù)字式控制，而且要實現(xiàn)一定規(guī)模的邏輯控制功能不僅設(shè)計繁瑣，難以實現(xiàn)升級，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大，同時它的功能也大大超過了邏輯控制的范圍，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，不過我們還是習(xí)慣簡稱這種裝置為PLC。 　2 PLC的體系結(jié)構(gòu) PLC結(jié)構(gòu)圖PLC實質(zhì)上是一種被專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)和微機是基本一致的。： 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、運算等處理下達給執(zhí)行器，執(zhí)行器動作。PLC相當于 繼電器的作用，其好處是可靠性高，自動化程度高、可進行網(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，整個控制系統(tǒng)需要可編程序控制器的輸入、輸出點分別是112點和32點，其中模擬量輸入、輸出為6點和4點。根據(jù)PLC的I/O原理使用原則，即留出一定的I/O點以做擴展時使用，以及系統(tǒng)設(shè)計中實際所需的I/O點數(shù)。選用華光電子工業(yè)有限公司的SU－5/B型。主機：SU－5/B；輸入模塊：U－25N、U－01AD；輸出模塊：U－05T、U－01DA。這種機型的I/O點數(shù)為256點，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，不僅可以通過手持編程器對其編程。而且可以通過PC機對其進行編程輸入。該軟件還能在PLC運行時監(jiān)控其運行狀況。 　　 軟件設(shè)計　　 制冷系統(tǒng)的啟動/停止是用于制冷系統(tǒng)的手動啟動/停止控制。也可以通過溫度設(shè)定，依據(jù)冷負荷的需要自動開啟制冷系統(tǒng)。每臺設(shè)備均設(shè)有自動、手動、備用三種運行狀態(tài)，自動用于聯(lián)鎖集中控制；手動用于調(diào)試或檢修；備用狀態(tài)用于熱備用。三臺水泵二工一備。其中備用泵循環(huán)輪換，提高設(shè)備的保養(yǎng)率。各臺設(shè)備按工藝要求順序自動啟動/停止時，采用每臺設(shè)備啟動后經(jīng)15s左右延時，再啟動下一臺設(shè)備。一是考慮水泵穩(wěn)定運行有個過程，二是避免數(shù)臺電動機同時啟動，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)濟性、可靠性及可維護性，需采用控制產(chǎn)品對中央空調(diào)系統(tǒng)的各個設(shè)備進行控制。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單、不易聯(lián)網(wǎng)及信息集成度不高等缺點。隨著計算機技術(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、實用、可靠的可編程控制器(PLC)來進行控制。5 系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用總結(jié) 由于整個實驗室正在逐步籌劃和建設(shè)的過程中，許多設(shè)計還處于探討之中，眾多功能還未付諸實施。 現(xiàn)在本文就系統(tǒng)改造實現(xiàn)情況作簡單介紹：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、調(diào)試及使用情況作一下說明：針對實驗室的要求：要求電氣系統(tǒng)運行穩(wěn)定，感溫精確度高，維護方便壽命長，并能聯(lián)網(wǎng)進行管理。除此之外在實際使用中系統(tǒng)的故障報警部分設(shè)計還不夠完善，許多功能還未開發(fā)。本文經(jīng)過對設(shè)備狀況和同學(xué)們對中央空調(diào)學(xué)習(xí)認識的調(diào)研，本文認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