【導讀】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?？删幊炭刂破鲗鹘y(tǒng)的繼電器控制技術、計算機控制技術和通。信技術融為一體，專為工業(yè)控制而設計。本設計方案采用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），防止運行中不應有的跳閘； 有直流制動和復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，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 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 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)場的基礎上，結(jié)合 PLC技術、變頻技術設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技術的發(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)的硬件設計和軟件設計。 (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計。 畢業(yè)設計心得 在這半年的畢業(yè)設計當中，我受益很多，畢業(yè) 設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)的學生，我們應該嚴肅的對待畢業(yè)設計。我在畢業(yè)設計中，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)設計讓我學會很多東西，把本科階段所學的理論知識綜合的應用。加強了自己的理論知識，為今后的學習和工作打下了良好的基礎。 畢業(yè)設計（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 PLC以及空壓機的相關書籍，并將所學到的理論知識與相關控 制系統(tǒng)相結(jié)合。在指導教師和同學們的幫助下，終于設計出了基于 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)驗和教訓記錄下來，供繼續(xù)進行這方面研究的讀者參考。因此，在設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批評指正。 在此期間，指導老師羅宇鋒老師給予了我很大的幫助，為我提供了不少設計建議和改進思路，從而使我 能順利的完成這次畢業(yè)設計，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術論著及研究成果的眾多學者前輩與同行鳴謝，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)設計（論文） 39 參考文獻 [1] 寥常初主編 . 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