【導(dǎo)讀】空氣壓縮機是一種用來壓縮氣體提高氣體壓力或輸送氣體的機械。途很廣，幾乎遍及工農(nóng)業(yè)、國防、科技、民用等各個領(lǐng)域?？諝鈮嚎s機的安全生產(chǎn)保護對于煤礦。企業(yè)的生產(chǎn)是十分重要的。可編程控制器將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計算機控制技術(shù)和通。信技術(shù)融為一體，專為工業(yè)控制而設(shè)計。本設(shè)計方案采用PLC和變頻器實現(xiàn)對空壓機組的自動控。系統(tǒng)利用壓力傳感器采集氣包出口壓力，通過變送。當變頻器控制當前機由變頻轉(zhuǎn)為工頻，而供氣壓力仍不滿足時，則由PLC控制變頻器軟啟。當變頻器輸出電壓的頻率已降至下限值，而供氣壓力仍高。于所需壓力，則由PLC控制變頻器關(guān)閉當前機，變頻器轉(zhuǎn)而變頻控制另一臺運行的空壓機。使生產(chǎn)系統(tǒng)獲得良好的經(jīng)濟效益和安全性能。本論文介紹了空氣壓縮機、可編程控制系統(tǒng)

　　

【正文】 起動 功能；靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器，帶有起始段和結(jié)束段的平滑特性；快速電流限制（ FCL），防止運行中不應(yīng)有的跳閘； 有直流制動和復(fù)合制動方式提高制動性能。 (2)保護功能 過載能力為 200％額定負載電流，持續(xù)時間 3秒和 150％額定負載電流，持續(xù)時間 60秒；過電壓、欠電壓保護；變頻器、電機過熱保護；接地故障保護，短路保護；閉鎖電機保護，防止畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 失速保護；采用 PIN編號實現(xiàn)參數(shù)連鎖。 傳感器的選取 傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元 件組成。作為一個參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，傳感器占有非常重要的地位。下面對本系統(tǒng)中所涉及的傳感器作簡要比較并最終選型。 (1)壓力傳感器的選型 現(xiàn)場所需要測量的壓力參數(shù)有主機進水壓力、儲氣罐氣體壓力。壓力信號要求范圍為 0～1MPa，精度為 %以上。 目前市場上的壓力傳感器種類繁多，在選型時應(yīng)根據(jù)不同的使用條件選擇不同的傳感器。本系統(tǒng)采用北京科熱測控技術(shù)有限責任公司研制的 GPT 壓力變送器。 GPT壓力變送器壓力測量特性如下： 傳感器為 316不銹鋼膜片結(jié)構(gòu)，適用被測介質(zhì)可以是腐蝕性氣體、液體、蒸汽，測量范圍在20KPa～ 20MPa，測量精度分為 %， %， %，三倍過壓范圍。 信號輸出特性：電流型輸出： DC/4～ 20mA，最大負載電阻測算 (含傳輸線內(nèi)阻 )： Rmax= ( V 12 ) /（其中 V為供電電壓）。 供電特性：推薦工作供電電壓： DC/24V，空載工作電壓： DC/12V，最高過載電壓： DC/40V，最大輸出限流： 30mA，內(nèi)設(shè)電壓極性反接保護。 工作環(huán)境特性：環(huán)境溫度補償范圍： 0～ 50℃ 錯誤 !未指定書簽。 ，環(huán)境溫度工作范圍： 20～80℃。工作環(huán)境濕度范圍： 0～ 80％ 外型結(jié)構(gòu)與典型接線 ：探頭外型尺寸： φ 59mm 120mm，重量： 650g。 GPT 過程連接外螺紋規(guī)格 M20 (或定制 )； DPT過程連接內(nèi)螺紋規(guī)格 M12 。 (2)溫度傳感器的選型 現(xiàn)場的溫度信號范圍為 0～ 160℃ ，所以溫度傳感器采用 PT100 標準電阻溫度傳感器。 PT100是鉑電阻溫度傳感器，它適用于測量 60℃ 到 +400℃ 之間的溫度。 系統(tǒng) PLC 硬件部分地址分配及部分程序 (1)輸入輸出地址分配如表 43所示 表 43輸入輸出地址分配 畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 I 0 0 0 自 動 Q 0 0 0 M 1 供 品 運 行I 0 0 1 手 動 Q 0 0 1 M 1 變 頻 運 行I 0 0 2 啟 動 Q 0 0 2 M 2 工 頻 運 行I 0 0 3 停 止 Q 0 0 3 M 2 變 頻 運 行I 0 0 4 點 動 Q 0 0 4 M 3 工 頻 運 行I 0 0 5 復(fù) 位 Q 0 0 5 M 3 變 頻 運 行I 0 0 6 緊 急 停 車 Q 0 0 6 聲 光 報 器 I 0 0 7 變 頻 器 啟 動 Q 0 0 7 — —I 0 1 0 1 空 壓 機 電 機 運 行 Q 0 1 0 K 1 正 轉(zhuǎn) 繼 電 器I 0 1 1 1 空 壓 機 電 機 停 止 Q 0 1 1 K 2 反 轉(zhuǎn) 繼 電 器I 0 1 2 2 空 壓 機 電 機 運 行 Q 0 1 2 K 3 點 動 繼 電 器I 0 1 3 2 空 壓 機 電 機 停 止 Q 0 1 3 K 4 復(fù) 位 繼 電 器I 0 1 4 3 空 壓 機 電 機 運 行 Q 0 1 4 I 0 1 5 3 空 壓 機 電 機 停 止 Q 0 1 5 I 0 1 6 潤 滑 油 超 溫 Q 0 1 6 — —I 0 1 7 F R 1 M 1 熱 繼 電 器 Q 0 1 7 — —I 0 2 0 F R 2 M 2 熱 繼 電 器 Q 0 2 0 自 動 指 示 燈I 0 2 1 F R 3 M 3 熱 繼 電 器 Q 0 2 1 手 動 指 示 燈I 0 2 2 Q F 1 空 氣 斷 路 器 Q 0 2 2 加 壓 指 示 燈I 0 2 3 Q F 2 空 氣 斷 路 器 Q 0 2 3 降 壓 指 示 燈I 0 2 4 Q F 3 空 氣 斷 路 器 Q 0 2 4 停 車 指 示 燈I 0 2 5 Q F 4 空 氣 斷 路 器 Q 0 2 5 變 頻 器 啟 動 指 示 燈I 0 2 6 變 頻 器 頻 率 上 限 Q 0 2 6 調(diào) 速 指 示 燈I 0 2 7 變 頻 器 頻 率 下 限 Q 0 2 7 1 空 壓 機 故 障 指 示 燈I 0 3 0 風 包 壓 力 上 限 Q 0 3 0 2 空 壓 機 故 障 指 示 燈I 0 3 1 風 包 壓 力 下 限 Q 0 3 1 3 空 壓 機 故 障 指 示 燈I 0 3 2 冷 卻 水 壓 力 上 限 Q 0 3 2 變 頻 器 故 障 指 示 燈I 0 3 3 潤 油 壓 力 上 限 Q 0 3 3 風 包 壓 力 上 限 指 示 燈I 0 3 4 Q 0 3 4 風 包 壓 力 下 限 指 示 燈I 0 3 5 Q 0 3 5 變 頻 器 頻 率 上 限 指 示 燈I 0 3 6 Q 0 3 6 變 頻 器 頻 率 下 限 指 示 燈I 0 3 7 Q 0 3 7 冷 卻 水 壓 力 上 限 指 示 燈I 0 4 0 檢 測 信 號 輸 入 Q 0 4 0 潤 油 壓 力 上 限 指 示 燈I 0 4 1 變 頻 器 故 障 Q 0 4 1 I 0 4 2 Q 0 4 2 I 0 4 3 Q 0 4 3 I 0 4 4 Q 0 4 4 I 0 4 5 Q 0 4 5 — —I 0 4 6 Q 0 4 6 — —I 0 4 7 Q 0 4 7 — — (2)部分控制程序如下： // 上電初始化，調(diào)用子程序 LD CALL SBR0 LD S , 1 畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 LD S ， 1 // 變頻器頻率上限時增開空壓機 LD AD= VD250, VD208 AN TON T37, 50 // 符合增開條件時，工頻空壓機運行數(shù)加 1 LD T37 AB= VB301, 1 EU = INCB VB301 // 頻率下限時減開空壓機 LDD= VD250, 1000 AN TON T38, 30 // 符合減開條件時，工頻機運行數(shù)減 1 LD T38 AB VB301, 0 EU = DECB VB301 // 變頻器復(fù)位 LD O O = // 產(chǎn)生當前空壓機工頻啟動脈沖信號 LD T34 EU 畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 = R , 1 Network 17 LD S , 1 Network 18 LD TON T39, 30 Network 19 // 產(chǎn)生下一臺空壓機變頻運行啟動信號 LD T39 EU = R , 1 R , 1 5 結(jié)論 工作總結(jié) 論文在分析空壓機工作原理及煤礦現(xiàn)場的基礎(chǔ)上，結(jié)合 PLC技術(shù)、變頻技術(shù)設(shè)計了空壓機的恒壓供氣自動控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用 PLC進行過程控制，具有程序設(shè)計周期短、靈 活通用、維護方便、抗干擾能力強等諸多優(yōu)越性，在很大程度上提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、精確性，也大大提高了系統(tǒng)的自動化程度。論文具體工作總結(jié)為以下幾個方面： (1)闡述了論文的研究背景及相應(yīng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。 (2)對空壓機啟動、自動運行、故障報警等系統(tǒng)控制做了較詳細的分析和闡述，對空壓機的智能變頻切換控制過程也做了分析說明。同時給出了整個控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。 (3)因井下風動工具使用的時段性，故風壓幅值變化較大，本系統(tǒng)總管壓力采用了 PID 調(diào)節(jié)控制，維持總管壓力基本恒定，所以用風負荷穩(wěn)定，供風質(zhì)量好， 生產(chǎn)效率得以提高，能耗大大降低。 (4)對 PLC進行了簡單的介紹，并完成了整個控制系統(tǒng)的控制流程圖。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 (5) 詳細介紹了系統(tǒng)的硬件選型。通過此實驗系統(tǒng)工作時對硬件的要求結(jié)合電氣、自動化和機械的相關(guān)原理，本系統(tǒng)變頻器選擇了西門子公司的 MM440， PLC選擇了西門子公司的 S7300. 論文的進一步完善與提高有： (1)本系統(tǒng)在設(shè)計時，只是從理論的角度來考慮，沒有到現(xiàn)場進行實際調(diào)試，因此其可行性尚待實際驗證。 (2)本系統(tǒng)未進行上位機人機界面的設(shè)計。 畢業(yè)設(shè)計心得 在這半年的畢業(yè)設(shè)計當中，我受益很多，畢業(yè) 設(shè)計是對本科生的一個知識的總結(jié)過程，包含著很多需要我們學(xué)習的東西：綜合能力，畫圖能力，查閱文獻的能力，統(tǒng)籌編輯的能力等等。作為一個即將畢業(yè)的學(xué)生，我們應(yīng)該嚴肅的對待畢業(yè)設(shè)計。我在畢業(yè)設(shè)計中，聽從老師的指教，一步一個腳印的去做，不至于后期的慌亂。畢業(yè)設(shè)計讓我學(xué)會很多東西，把本科階段所學(xué)的理論知識綜合的應(yīng)用。加強了自己的理論知識，為今后的學(xué)習和工作打下了良好的基礎(chǔ)。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 致 謝 本文作者在初期準備期間，認真閱讀和參考了大量有關(guān) PLC以及空壓機的相關(guān)書籍，并將所學(xué)到的理論知識與相關(guān)控 制系統(tǒng)相結(jié)合。在指導(dǎo)教師和同學(xué)們的幫助下，終于設(shè)計出了基于 PLC的煤礦空壓機控制系統(tǒng)。 但是由于時間的關(guān)系，控制系統(tǒng)還有很多可以完善的地方都沒有進行進一步完善，相關(guān)功能還有許多是作者未曾開發(fā)和加以很好利用的，這不能不說不是一個遺憾。本人所能做到的就是將設(shè)計基于 PLC的煤礦空壓機控制系統(tǒng)過程中的經(jīng)驗和教訓(xùn)記錄下來，供繼續(xù)進行這方面研究的讀者參考。因此，在設(shè)計及論述過程中難免有錯誤和不妥之處，敬請各位老師和同學(xué)批評指正。 在此期間，指導(dǎo)老師羅宇鋒老師給予了我很大的幫助，為我提供了不少設(shè)計建議和改進思路，從而使我 能順利的完成這次畢業(yè)設(shè)計，所以在此向她表示深深的謝意。 最后還要向文中引用到其學(xué)術(shù)論著及研究成果的眾多學(xué)者前輩與同行鳴謝，也感謝將為本文審稿的所有專家們，你們提出的寶貴意見將使我受益匪淺 ! 畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 參考文獻 [1] 寥常初主編 . 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