【正文】 IPC618—PIII工業(yè)計(jì)算機(jī)一臺(tái)。（2（ 三星19″液晶顯示器一臺(tái)。（3（ EPSON打印機(jī)一臺(tái)。 下位PLC硬件配置本控制選用三菱FX系列PLC可編程邏輯器件，F(xiàn)X系列PLC的系統(tǒng)配置靈活，價(jià)格便宜，用戶除了可以選用不同型號(hào)的FX系列PLC 外，還可以選用各種擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊，組成不同I/O點(diǎn)和不同功能的控制。三菱FX2N 可編程控制器是三菱公司研制的一種新型可編程控制器。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)。因此，能滿足空壓機(jī)電氣控制系統(tǒng)的要求。 檢測(cè)、執(zhí)行元件空壓機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的底層為檢測(cè)、執(zhí)行元件。其中檢測(cè)元件直接對(duì)空壓機(jī)各元件進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果送至PLC運(yùn)算處理。檢測(cè)元件對(duì)各物理量的檢測(cè)是否及時(shí)和準(zhǔn)確，直接影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以，對(duì)各檢測(cè)元件要求準(zhǔn)確，及時(shí)，穩(wěn)定。本設(shè)計(jì)中各空壓機(jī)被測(cè)參數(shù)要求如表41:名稱一級(jí)汽缸溫度二級(jí)汽缸溫度冷卻水溫度一級(jí)汽缸壓力二級(jí)汽缸壓力冷卻水壓力潤(rùn)滑油壓力電機(jī)電流范圍 ≤160 ≤160 ≤50 ≤ ≤ ≥ ≥ 單位 ℃ ℃ ℃ MPa MPa MPa MPa A31對(duì)空壓機(jī)各溫度的檢測(cè)和變送，采用GW系列一體化溫度變送器。其檢測(cè)元件為PT100，用以判斷一二級(jí)排氣溫度和冷卻水溫度。壓縮機(jī)的排氣溫度，是指每一級(jí)排出氣體的溫度，通常在各級(jí)排氣接管處或閥室內(nèi)測(cè)量。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)該嚴(yán)格控制。對(duì)暫時(shí)硬度超過(guò)10℃的冷卻水必須進(jìn)行水處理。本設(shè)計(jì)采用的溫度變送器的具體參數(shù)如表42所示：型號(hào) 測(cè)量點(diǎn) 量程 精度 供電電源 輸出GW400 一、二級(jí)排氣溫度0～400 177。% 24VDC 4～20mAGW200 冷卻水溫度 0～200 177。% 24VDC 4～20mA其接線示意圖為： 圖42 溫度變送器 壓力變送器對(duì)空壓機(jī)壓力的檢測(cè)與變送,采用MSP—300一體化不銹鋼壓力變送器，用以判斷一二級(jí)排氣壓力和潤(rùn)滑油壓力以及冷卻水壓力。此變送器壓力腔由一塊單件17—4PH或是316L不銹鋼加工而成,提供防泄漏,全金屬的封閉系統(tǒng)。利用高溫玻璃將微加工硅壓敏電阻應(yīng)變片固化在不銹鋼隔膜上,玻璃粘接避免了溫度,機(jī)械疲勞介質(zhì)對(duì)膠水和材質(zhì)的影響。該變送器具體參數(shù)如表43所示: 32型號(hào) 測(cè)量點(diǎn) 測(cè)量范圍 精度 供電電源 輸出MSP300016B5N1 一、二級(jí)排氣壓力16Bar % 24VDC 4～20mAMSP300016B5N1 冷卻水壓力潤(rùn)滑油壓力16Bar % 24VDC 4～120mA接線示意圖 圖43 壓力變送器空壓機(jī)的排氣壓力通常是指最終排出空壓機(jī)的氣體壓力，排氣壓力一般在氣體最終排出處，即最終貯氣筒處測(cè)量。多級(jí)空壓機(jī)末級(jí)以前各級(jí)的排氣壓力稱為級(jí)間壓力。級(jí)間壓力的測(cè)量位置應(yīng)該在下一級(jí)的進(jìn)口處。對(duì)該系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一級(jí)排氣壓力的檢測(cè)壓力應(yīng)該在二級(jí)排氣壓力的進(jìn)口處。該壓力變送器主要變送一二級(jí)排氣壓力和冷卻水、潤(rùn)滑油壓力。 電流變送器電機(jī)電流的檢測(cè)采用西南自動(dòng)化研究所WBI414aS—Jx—5A系列電量隔離傳感器輸出4～20MA電流信號(hào)。接線示意圖如下:33圖44 電流變送器PLC輸出信號(hào)電機(jī)和電磁閥,電機(jī)啟動(dòng)或電磁閥打開送高電平,電機(jī)停止或電磁閥關(guān)閉送低電平。我們選用DF常閉型不銹鋼型先導(dǎo)膜片式電磁閥,是利用交流或直流電源控制的二位二通自動(dòng)閥門。該系列電磁閥采用膜片式密封結(jié)構(gòu),具有結(jié)構(gòu)緊湊、通徑大、動(dòng)作靈敏可靠、密封性能優(yōu)良等特點(diǎn),廣泛用于對(duì)管道中的液體、氣體、輕質(zhì)油等介質(zhì)的自動(dòng)啟閉及遠(yuǎn)程控制,是自動(dòng)控制領(lǐng)域中不可缺少的優(yōu)良執(zhí)行元件。（1）主要技術(shù)參數(shù)（2）使用壓力范圍:～(限在無(wú)水錘作用下)（3）環(huán)境溫度范圍:10℃～+50℃（4）介質(zhì)溫度范圍:5℃～60℃（5）額定電壓:AC6V 12V 24V 36V 110V 220V 380V DC6V 12V 24V 36V 110V 220V （6）絕緣等級(jí):B級(jí)（7）防爆等級(jí):B3d（8）線圈溫升:≤80℃（9）電機(jī)允許波動(dòng):15%～+10% （10）適用介質(zhì)種類。純凈的液體及氣體、輕質(zhì)油(≤4 E)（11）線圈功率:DN15～DN20 AC15VA DC9W34 DN25～DN50 AC30VA DC18W（12）動(dòng)作反應(yīng)時(shí)間:開閥≤,關(guān)閥≤3秒 （13）閥體材質(zhì):DF型,DFK型:全銅體 DFB全不銹鋼（14）工作原理當(dāng)電磁閥接通電源時(shí),線圈激磁回路形成磁場(chǎng)并產(chǎn)生磁力?；顒?dòng)鐵芯受電磁力的吸引,克服彈簧阻力和自重而上升,通過(guò)導(dǎo)閥泄壓,膜片上方的作用力減小并低于膜片下方所受的力,膜片在差動(dòng)力的作用下克服了自重和閥芯彈簧而開啟,使主閥形成通路,電磁閥處于開啟狀態(tài)。當(dāng)斷開電磁閥電源時(shí),動(dòng)鐵芯在彈簧力的作用下關(guān)閉輔閥,膜片受向下的壓力差而關(guān)閉主閥口,這時(shí)電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)(常開型電磁閥工作原理與此相反)。第五章 空壓站監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)程序設(shè)計(jì)下位機(jī)PLC S7—200可編程控制器采用模塊結(jié)構(gòu)，能方便地實(shí)現(xiàn)開關(guān)量和模擬量的控制。數(shù)據(jù)采集原理如下所示：被測(cè)物量 ( 溫度 、 壓力 )傳感器變送器 （ 變流型 ）濾波器 A / D 轉(zhuǎn)換器C P U 2 2 6上位計(jì)算機(jī)總線兩者一體化 EM231圖51 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理圖 程序設(shè)計(jì)環(huán)境本設(shè)計(jì)下位PLC程序設(shè)計(jì)采用與西門子PLC S7200相配套的程序開發(fā)軟件——STEP7Micro/WIN32 。35 STEP7Micro/WIN32與PC硬件連接利用一根PC/PPI（個(gè)人計(jì)算機(jī)/點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口）電纜可建立個(gè)人計(jì)算機(jī)與PLC之間的通信。這是一種單主站通信方式，不需要其他硬件，如調(diào)制解調(diào)器和編程設(shè)備等。典型的單主站連接如圖41所示。把PC/PPI電纜的PC端與計(jì)算機(jī)的RS232通信口（COM1或COM2）連接，把PC/PPI電纜的PPI端與PLC的RS485通信口連接即可。圖52 PLC與計(jì)算機(jī)間的連接 SWOPCFXGP/WINC功能介紹SWOPCFXGP/WINC是三菱公司專為FX系列可編程序控制器研制開發(fā)的編程軟件，它是基于Windows的應(yīng)用軟件，功能強(qiáng)大，既可用于開發(fā)用戶程序，又可實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。SWOPCFXGP/WIN C編程軟件的主要功能有： SWOPCFXGP/WINC編程軟件的基本功能是協(xié)助用戶完成應(yīng)用軟件的開發(fā)，例如創(chuàng)建用戶程序、修改和編輯原有的用戶程序、編輯過(guò)程中編輯器具有的簡(jiǎn)單語(yǔ)法檢查功能。同時(shí)它還有一些工具性的功能，例如用戶程序的文檔管理等。此外，還可直接用軟件設(shè)備可編程控制器的工作方式、參數(shù)和運(yùn)行監(jiān)控等。程序編輯過(guò)程中語(yǔ)法檢查功能可以提前避免一些語(yǔ)法和數(shù)據(jù)類型方面的錯(cuò)誤。軟件功能的實(shí)現(xiàn)可以在聯(lián)機(jī)工作方式（在線方式）下進(jìn)行，部分功能的實(shí)現(xiàn)也可以在離線工作方式下進(jìn)行。（1）聯(lián)機(jī)方式：有編程軟件的計(jì)算機(jī)與PLC連接，此時(shí)允許兩者之間直接通信。（2）離線方式：有編程軟件的計(jì)算機(jī)與PLC斷開連接，此時(shí)能完成部分基本功能。如：編程、編譯等。36兩者的主要區(qū)別是：聯(lián)機(jī)方式下可直接針對(duì)相連的PLC進(jìn)行操作，如上傳和下載用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)等。而離線方式下不直接與PLC聯(lián)系，所有程序和參數(shù)都暫時(shí)存放在計(jì)算機(jī)的磁盤上，等聯(lián)機(jī)后再下載到PLC中。 根據(jù)空壓機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)/停機(jī)過(guò)程流程圖設(shè)計(jì)的電控及梯形圖編寫的部分程序摘要如下（具體程序見附錄）： PLC接線原理圖37圖53 三菱PLC 接線原理圖 PLC程序輸入/輸出（I/O）定義38PLC各模塊I/O編址及對(duì)應(yīng)控制量表：表51編址 控制量 編址 控制量X1 啟動(dòng) Y5 冷卻水閥X3 自動(dòng) Y6 啟動(dòng)過(guò)程指示X4 手動(dòng) Y7 停機(jī)過(guò)程指示X5 空氣壓縮機(jī) Y15 空壓機(jī)電機(jī)KM2X7 空壓機(jī)熱繼常開 Y16 過(guò)載指示Y0 空壓機(jī)Y啟動(dòng) Y10 油壓低指示Y1 空壓機(jī)三角運(yùn)行 Y11 二級(jí)排氣溫度高指示Y2 進(jìn)氣閥 Y12 水壓低指示Y3 排氣閥 Y13 停機(jī)指示Y4 放空閥 Y14 運(yùn)轉(zhuǎn)指示 PLC梯形圖 啟動(dòng)過(guò)程N(yùn)etwork1的作用是當(dāng)啟動(dòng)按鈕或組態(tài)啟動(dòng)按鈕（軟啟動(dòng)）被按下時(shí)，如果空壓機(jī)處于自動(dòng)啟動(dòng)狀態(tài)，那么啟動(dòng)過(guò)程指示燈就會(huì)變?yōu)榫G燈自動(dòng)顯示啟動(dòng)狀態(tài)并自鎖。當(dāng)啟動(dòng)過(guò)程指示燈顯示啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，如果急停按鈕被按下則啟動(dòng)過(guò)程指示停止輸出，空壓機(jī)立即被停止。39Network2的作用則是用來(lái)打開放空閥并自鎖，它可以通過(guò)自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式來(lái)打開，可以用電控柜的啟動(dòng)按鈕或組態(tài)啟動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打開放空閥，也可以通過(guò)手動(dòng)來(lái)直接打開，自動(dòng)打開時(shí)空壓機(jī)必須處于自動(dòng)啟動(dòng)狀態(tài)。Network3是通過(guò)打開放空閥后，空壓機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)狀態(tài)下，如果啟動(dòng)過(guò)程指示燈從0變化到1時(shí)，啟動(dòng)打開放空閥延時(shí)定時(shí)器開始計(jì)時(shí)延時(shí)，并輸出M40為1為1個(gè)周期并自鎖。當(dāng)急停按鈕被按下或程序開始復(fù)位時(shí)，立即停止計(jì)時(shí)、停止輸出。40Network4的作用是用來(lái)打開冷卻水閥。當(dāng)空壓機(jī)處于自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，只要Network3中的啟動(dòng)打開放空閥后延時(shí)定時(shí)器延時(shí)到預(yù)設(shè)值時(shí)將自動(dòng)打開一號(hào)空壓機(jī)的冷卻水閥，也可以直接在空壓機(jī)上進(jìn)行手動(dòng)方式打開。Network5是通過(guò)打開放空閥后，空壓機(jī)的電機(jī)為自動(dòng)Y啟動(dòng)狀態(tài)下時(shí)，如果冷卻水閥從0變化到1時(shí)，啟動(dòng)打開冷卻水閥后延時(shí)定時(shí)器開始計(jì)時(shí)延時(shí)，并輸出M41為1為1個(gè)周期并自鎖。當(dāng)急停按鈕被按下或程序開始復(fù)位時(shí)，立即停止計(jì)時(shí)、停止輸出。41Network6的作用是電機(jī)啟動(dòng)前水壓低指示允許。自動(dòng)啟動(dòng)下打開冷卻水閥延時(shí)后輸出M52并自鎖。如果冷卻水壓低則報(bào)警停機(jī)，正常則準(zhǔn)備啟動(dòng)主電機(jī)。Network7的作用是空壓機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)下輸出空壓機(jī)電機(jī)的Y型啟動(dòng)并自鎖。Network8用來(lái)開啟空壓機(jī)的電機(jī)電源KM2并自鎖。42Network9空壓機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，如果電機(jī)Y型啟動(dòng)為1時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)延時(shí)定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，并輸出M42為1為1個(gè)周期且自鎖。Network10的作用是輸出空壓機(jī)電機(jī)的△運(yùn)行并自鎖。電機(jī)啟動(dòng)延時(shí)后，在空壓機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)下輸出空壓機(jī)電機(jī)的△運(yùn)行并自鎖。Network11是在電機(jī)啟動(dòng)延時(shí)后空壓機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)狀態(tài)下輸出進(jìn)氣閥打開允許M53并自鎖。43Network12的作用是打開進(jìn)氣閥。在空壓機(jī)自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，如果進(jìn)氣閥打開允許（M53為1）則可以自動(dòng)打開進(jìn)氣閥。不過(guò)也可以直接在空壓機(jī)上手動(dòng)方式打開進(jìn)氣閥。Network13在打開進(jìn)氣閥后，打開進(jìn)氣閥后延時(shí)定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，并輸出M43且自鎖。44Network14用來(lái)打開排氣閥并自鎖。在打開進(jìn)氣閥延時(shí)后，二排壓力達(dá)到供氣壓力輸出時(shí)，在空壓機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)狀態(tài)下打開排氣閥并自鎖。而且它也都可以進(jìn)行手動(dòng)操作方式來(lái)打開。Network15為停機(jī)指示，當(dāng)空壓機(jī)在自動(dòng)操作方式下，處于Y、△運(yùn)行時(shí)顯示停機(jī)指示。Network16為運(yùn)轉(zhuǎn)指示，當(dāng)空壓機(jī)在△運(yùn)行時(shí)顯示運(yùn)轉(zhuǎn)指示。45Network17為過(guò)載熱繼動(dòng)作延時(shí)。定時(shí)器的預(yù)置值為K0的內(nèi)容。Network18為一號(hào)空壓機(jī)自動(dòng)操作方式下，電機(jī)△運(yùn)行時(shí)的過(guò)載停機(jī)并自鎖。Network19的作用是電機(jī)過(guò)載時(shí)顯示過(guò)載指示。Network20為二級(jí)排氣溫度高指示。當(dāng)空壓機(jī)在自動(dòng)控制方式時(shí)，若二級(jí)排氣溫度高時(shí)自動(dòng)顯示二級(jí)排氣溫度高指示。46Network21的作用是顯示油壓低指示并自鎖。當(dāng)空壓機(jī)在自動(dòng)控制方式下△運(yùn)行時(shí)，油壓低則顯示油壓低指示。Network22的作用是在Network19輸出油壓低指示后做一個(gè)油壓低的延時(shí)，預(yù)置值為VW6的內(nèi)容，同時(shí)輸出M51并自鎖。Network 23為水壓低指示并自鎖。當(dāng)水壓低指示允許M52開通時(shí)，空壓機(jī)自動(dòng)操作下水壓低時(shí)47顯示水壓低指示。Network24為報(bào)警顯示。當(dāng)二級(jí)排氣溫度高、水壓低、油壓低和過(guò)載中任意條件達(dá)到時(shí)，自動(dòng)顯示報(bào)警。Network25的作用是自動(dòng)實(shí)現(xiàn)水壓低停機(jī)和油壓低停機(jī)。當(dāng)出現(xiàn)水壓低指示時(shí)輸出水壓低停機(jī)，當(dāng)油壓低指示時(shí)延時(shí)后輸出油壓低停機(jī)。 停機(jī)過(guò)程本設(shè)計(jì)把空壓機(jī)的停機(jī)分為了正常停機(jī)和緊急停機(jī)，在梯形圖中分別用停機(jī)按鈕和急停按鈕來(lái)控制。該系統(tǒng)停機(jī)過(guò)程的部分梯形圖如下所示：48Network26的作用是當(dāng)停止按鈕或組態(tài)停止按鈕被按下時(shí)，如果空壓機(jī)處于自動(dòng)啟動(dòng)且△運(yùn)行狀態(tài)，那么停止過(guò)程指示燈就會(huì)顯示停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)油壓、水壓低從0變?yōu)?時(shí)，停止指示燈保持停止?fàn)顟B(tài)為1個(gè)周期。Network27則是通過(guò)打開放空閥后，如果停止過(guò)程指示燈從0變化到1時(shí)，關(guān)閉進(jìn)氣閥后延時(shí)定時(shí)器開始計(jì)時(shí)延時(shí)，延時(shí)后輸出M44為1為1個(gè)周期并自鎖。49Network28完成關(guān)閉排氣閥后延時(shí)的作用。在關(guān)閉進(jìn)氣閥延時(shí)后，自動(dòng)操作下進(jìn)行關(guān)閉排氣閥后延時(shí)，并輸出M45且自鎖，延時(shí)預(yù)置值為K0的內(nèi)容。Network29起停機(jī)打開放空閥后延時(shí)的作用。在關(guān)閉排氣閥延時(shí)后，自動(dòng)操作下進(jìn)行停機(jī)打開放空閥后延時(shí)，并輸出M46且自鎖，延時(shí)預(yù)置值為K0的內(nèi)容。50在Network30完成停機(jī)打開放空閥延時(shí)后，由Network39自動(dòng)完成關(guān)閉主電機(jī)后延時(shí)，且輸出M47自