【正文】 在 此我向老師表示感謝。我的畢業(yè)論文設(shè)計(jì)能夠順利的完成，是 老師悉心指導(dǎo)的結(jié)果。在工業(yè)實(shí)際應(yīng)用中， 系統(tǒng)可連入工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程上位機(jī)控制，在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，沒(méi)有涉及此方面的具體探討，可在以后的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，再進(jìn)行認(rèn)真的分析。而且系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)，能在惡劣的環(huán)境中可靠地工作，平均無(wú)故障時(shí)間長(zhǎng)，故障修復(fù)時(shí)間短。 （ 7）系統(tǒng)安全性能調(diào)試。 （ 3） PLC控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。 軟硬件結(jié)合調(diào)試 軟硬件結(jié)合調(diào)試是系統(tǒng)調(diào)試中的最后一個(gè)步驟，實(shí)際上就是在裝備正式投入運(yùn)行前的功能測(cè)試和安全性測(cè)試，這是最容易出現(xiàn)問(wèn)題的一步，往往在單獨(dú)進(jìn)行硬件和軟件調(diào)試時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行正常，但一旦結(jié)合起來(lái)，就會(huì)現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，需要考慮多方面的因素才可以解決。如電源是架空進(jìn)線，在進(jìn)線處裝設(shè)變頻器專用避雷器，或按規(guī)范要求在離變頻器 20m遠(yuǎn)處預(yù)埋鋼管做專用接地保護(hù)。 （ 5）電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)，電機(jī)冷卻效果下降，應(yīng)保證電動(dòng)機(jī)具有 良好的通風(fēng)條件。 （ 3）外圍設(shè)備信號(hào)線、控制信號(hào)線和動(dòng)力線應(yīng)分開(kāi)敷設(shè)，不能扎在 一起，應(yīng)采用屏蔽線且屏蔽層接地。但作為一個(gè)完整的系統(tǒng)，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，還是有必要考慮加強(qiáng)抗干擾措施，保證運(yùn)行的穩(wěn)定性。按系統(tǒng)要求，模擬量輸入與比較采取以下程序設(shè)計(jì)方法，程序梯形圖見(jiàn)圖 45所示。本控 制系統(tǒng)的主程序流程圖如圖 44所示。 （ 3）利用變頻器的自由停車指令 BX來(lái)實(shí)現(xiàn)的快速滅磁法。這種方法一般需要 延 時(shí) 2~3秒，時(shí)間太長(zhǎng)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降太多，不合適。 （ 3） 切換過(guò)程的電流。決不允許出現(xiàn)變頻器的輸出端和工頻電源接 連的情況，這一點(diǎn)通過(guò)控制電路、 PLC內(nèi)部軟繼電器的互鎖及 PLC控制程序中動(dòng)作的時(shí)間先后次序來(lái)保證。 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程的實(shí)現(xiàn)方法 從傳感器檢測(cè)狀態(tài)到開(kāi)啟 1風(fēng)機(jī)，只需用變頻器以起始頻率起動(dòng) 1風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行即可；減開(kāi)風(fēng)機(jī)過(guò)程是在滿足減開(kāi)風(fēng)機(jī)條件的前提下，通過(guò) PLC控制，斷開(kāi)工頻運(yùn)行狀態(tài)電機(jī)的接觸器主觸點(diǎn)即可。 S25 關(guān)閉 1風(fēng)機(jī)， 2風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行， 3風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行。 S21 1風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行， 2風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行， 3風(fēng)機(jī)停機(jī)。 系統(tǒng)工作狀態(tài) 工作狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件是依據(jù)變頻器輸出頻率是否到達(dá)極限頻率及溫度是否達(dá)到設(shè)定值。 當(dāng)外界溫度降低時(shí)，變頻器通過(guò) PID調(diào)節(jié)器降低風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量。若溫度仍然達(dá)不到設(shè)定值，則由PLC給出控制信號(hào)，將 2風(fēng)機(jī)與變頻器斷開(kāi)，轉(zhuǎn)為工頻恒速運(yùn)行，同時(shí) 3風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行。主電路端子及功能表如表 41所示 , 控 制電路端子及功能表如表 42所示。 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第 4章 系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)可包括以下幾部分：初始化，風(fēng)機(jī)的啟動(dòng) /停止，信號(hào)顯示 ，模擬 量輸 入，測(cè)量值與設(shè)定值的比較，模擬量輸出等。本系中下限頻率設(shè)定為 35HZ。 黃煒 ： 基于 PLC的 風(fēng)機(jī) 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 12 圖 32 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 流程圖 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 33 PLC接線圖 黃煒 ： 基于 PLC的 風(fēng)機(jī) 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 表 31 I/O分配表 X0 系統(tǒng)啟動(dòng) Y0 電源指示燈 X1 系統(tǒng)停止 Y1 溫度過(guò)高指示燈 X2 變頻器信號(hào)輸入 Y2 接變頻器 VRF端 X3 溫度傳感器 1信號(hào)輸入 Y4 變頻器報(bào)警 X4 溫度傳感器 2信號(hào)輸入 Y5 電機(jī)線圈過(guò)熱報(bào)警 X5 熱電偶傳感器信號(hào)輸入 YA 1風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)轉(zhuǎn) X6 連接上位機(jī) YB 1風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)轉(zhuǎn) X8 1風(fēng)機(jī)工頻選擇 YC 備用系統(tǒng) X9 1風(fēng)機(jī)變頻選擇 YE 2風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)轉(zhuǎn) XA 1風(fēng)機(jī)啟動(dòng) YF 2風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)轉(zhuǎn) XB 1風(fēng)機(jī)停止 Y22 3風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)轉(zhuǎn) XC 2風(fēng)機(jī)工頻選擇 Y23 3風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)轉(zhuǎn) XD 2風(fēng)機(jī)變頻選擇 XE 2風(fēng)機(jī)啟動(dòng) XF 2風(fēng)機(jī)停止 X20 3風(fēng)機(jī)工頻選擇 X21 3風(fēng)機(jī)變頻選擇 X22 3風(fēng)機(jī)啟動(dòng) X23 3風(fēng)機(jī)停止 （ 1） 上限頻率：由于變頻器內(nèi)部具有轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能，在 50HZ的情況 下 電動(dòng)機(jī)在變頻運(yùn)行時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)速要高于工頻運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速，從而增大了電 動(dòng)機(jī)的負(fù)載，因此實(shí)際預(yù)置的頻率應(yīng)略低于額定頻率。 VRF， Y1接至 PLC，接收和發(fā)送與 PLC主機(jī)之間的控制信號(hào)。 X5與公共端 CM接通時(shí)，頻率上升； X5與公共端 CM斷開(kāi)時(shí)，頻率保持。 F28=0 使變頻器的 FMA輸出功能為 頻率。 變頻器的選擇 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用變頻器為森蘭 BT12S系列，變頻器的連接端子圖如圖33所示。本設(shè)計(jì)根據(jù)需要，主模塊選用 FP0C32，擴(kuò)展模塊選用FP0E16， A/D轉(zhuǎn)換模塊采用 FP0A80模塊。主機(jī)單元是集成了 CPU，電源 (AC)，輸入輸出單元的獨(dú)立模塊，可單獨(dú)使用，也可以和擴(kuò)展單元任意組合使用，最多可配置 3個(gè)擴(kuò)展模塊。 中間繼電器 KA1KA6控制接觸器KM1KM6的接線圖如圖 31所示 。風(fēng)機(jī)電機(jī)電源的通斷，由中間繼電器 KA1KA6控制接觸器 KM 1KM6的線圈來(lái)實(shí)現(xiàn)。在自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)執(zhí)行 PLC的控制程序，自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)的起停。通 過(guò) 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及相應(yīng)的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。變頻器的輸出端嚴(yán)禁和工頻電源相連，也就是說(shuō)不允許一臺(tái)電機(jī)同時(shí)接到工頻電源和變頻電源的情況出現(xiàn)。 在控制電路的設(shè)計(jì)中，必須要考慮弱電和強(qiáng)電之間的隔離問(wèn)題。 圖 23 變頻器主電路原理圖 離心風(fēng)機(jī)控制原理分析 三臺(tái)大容量的離心風(fēng)機(jī) (1, 2, 3)根據(jù)工作狀態(tài)的不同，具有變頻、工頻兩種運(yùn)行方式，因此每臺(tái)離心風(fēng)機(jī)均要求通過(guò)兩個(gè)接觸器分別與工頻電源和變頻電源輸出相聯(lián)。變頻調(diào)速傳動(dòng)效率高，因變頻調(diào)速屬于電氣調(diào)速，無(wú)中間機(jī)械設(shè)備，也就沒(méi)有附加的轉(zhuǎn)差損耗，屬于低損耗的高效調(diào)速，而且其調(diào)速范圍廣，反應(yīng)速度快，精度高，裝置安全可靠，安裝調(diào)試方便，容易實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，能達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)。 圖 22 變頻調(diào)速在風(fēng)機(jī)中的節(jié)能分析 變頻調(diào)速的依據(jù) 變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正 比 的關(guān)系，如公式（ 22）所示： 60 (1 ) /n f s p?? （ 22） 其中 n表示電機(jī)轉(zhuǎn)速； 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 f為電動(dòng)機(jī)工作電源頻率； s為電機(jī)轉(zhuǎn)差率； p為電機(jī)磁極對(duì)數(shù)。 Qe為風(fēng)門(mén)開(kāi)度為最大，且電機(jī)運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的風(fēng)量。顯然， B點(diǎn)與 C點(diǎn)的風(fēng)量相同，但 C點(diǎn)的壓力要比 B點(diǎn)壓力小得多。 由流體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速 n與流黃煒 ： 基于 PLC的 風(fēng)機(jī) 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 量 Q，壓力 H以及軸功率 P具有如下關(guān)系： Q∝ n， H∝ n2， P∝ n3，即流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。這樣，既可滿足工作要求，又不使電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)，而造成電能的浪費(fèi)。 （ 5）有先進(jìn)的系統(tǒng)環(huán)境和應(yīng)用軟件便于開(kāi)發(fā)。 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的要求 （ 1）高可靠性，以適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)十分惡劣和復(fù)雜的工作條件。 （ 3）實(shí)現(xiàn)在功率預(yù)估條件下的風(fēng)電場(chǎng)有功及無(wú)功功率自動(dòng)控制。我國(guó)也于今年 8月由國(guó)家電網(wǎng)公司出臺(tái)了《風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》，其中規(guī)定了我國(guó)自己的低電壓穿越技術(shù)要求，明確要求風(fēng)電機(jī)組在并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落至 20%額定電壓時(shí)能夠保持并網(wǎng)運(yùn)行625ms、當(dāng)?shù)浒l(fā)生 3s內(nèi)能夠恢復(fù)到額定電壓的 90%時(shí)，風(fēng)電機(jī)組保持并網(wǎng)運(yùn)行的低電壓穿越運(yùn)行要求。當(dāng)風(fēng)機(jī)在電網(wǎng)中所占比例較小時(shí)，這種做法對(duì)電網(wǎng)的影響還可以忽略不計(jì)。因此，現(xiàn)實(shí)不同風(fēng)機(jī)之間的 方便互聯(lián)是一個(gè)亟待解決的重要課題。風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)：隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)所開(kāi)發(fā)風(fēng)機(jī)容量越來(lái)越大，風(fēng)機(jī)控制技術(shù)必須不斷發(fā)展才能滿足這一要求， 如葉片的驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù)、如更大容量的變頻器開(kāi)發(fā)，都是必須不斷解決的新的課題，這里不進(jìn)行詳細(xì)闡述。 變槳 控制系統(tǒng)：與主控系統(tǒng)配合，通過(guò)對(duì)葉片節(jié)距角的控制，實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲以及恒速運(yùn)行，提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行靈活性。 風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀：風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)是風(fēng)機(jī)的重要組成部分，它承擔(dān)著風(fēng)機(jī)監(jiān)控、自動(dòng)調(diào)節(jié)、實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲以及保證良好的電網(wǎng)兼容性 等重要任務(wù)，它主要由監(jiān)控系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、變槳控制系統(tǒng)以及變頻系 （變頻器）幾部分組成。如果對(duì)外部電路稍 加修改或者在系統(tǒng)程序中加入分支可以把八路搶答器變?yōu)楦嗦返膿尨鹌鳌? 、微型化和大型化、多功能兩個(gè)方向發(fā)展 I/O模塊 近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展， PLC的應(yīng)用 正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)的控制檢測(cè)技術(shù)不斷更新。針對(duì)這一系列問(wèn)題本系統(tǒng)將 PLC與變頻器有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，采用以礦井氣壓壓力為主控參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)工作過(guò)程和運(yùn)轉(zhuǎn)速度的有效控制 使礦井中用的離心通風(fēng)機(jī)通風(fēng)高效、安全，達(dá)到了明顯的節(jié)能效果。由 PLC控制的變頻調(diào)速離心風(fēng)機(jī)的通風(fēng)系統(tǒng)，具有較高的可靠性和較好的節(jié)能效果，易于組建成整體的自控系統(tǒng)，很方便地實(shí)現(xiàn)各種控制切換和遠(yuǎn)程監(jiān)控，本文通過(guò)一個(gè)實(shí)例 ——基于離心風(fēng)機(jī)的礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行分析。為此，需要采用多項(xiàng)措施實(shí)現(xiàn)對(duì)離心風(fēng)機(jī)的自動(dòng)控制，以使系統(tǒng)的各種性能達(dá)到合理的要求。而最常用的控制手段則是調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)、擋板開(kāi)度的大小來(lái)調(diào)整受控對(duì)象。目前來(lái)看，變槳控制系統(tǒng)的葉片驅(qū)動(dòng)有液壓和電氣兩種方式，電氣驅(qū)動(dòng)方式中又有采用交流電機(jī)和直流電機(jī)兩種不同方案。 部分的主要功能如下： 監(jiān)控系統(tǒng)（ SCADA）：監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)全風(fēng)場(chǎng)風(fēng)機(jī)狀況的監(jiān)視與啟、停操 它包括大型監(jiān)控軟件及完善的通訊網(wǎng)絡(luò)。 PLC。 explore position and designof fan system to achieve automatic control system。因此對(duì)主通風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控有很重要的意義。安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘 要 可編程控制器 (PLC)是一種以微處理器為核心 ,綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的通用工業(yè)控制裝置。 本文針對(duì)通風(fēng)機(jī)的工作環(huán)境和運(yùn)行特點(diǎn)，以 PLC為主控設(shè)備，介紹了可編程序控制器（ PLC）在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用；探討了通風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)組成和設(shè)計(jì)；涉及硬件設(shè)備 的選型與組態(tài)；編制了通風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制梯形圖；并簡(jiǎn)要介紹了 PLC與其他智能裝置及個(gè)人計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng) ， 組成的 控 制 系統(tǒng)。 involved in equipmentselection and configuration of hardware。 Online monitoring 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 目 錄 引 言 ............................................................................................................................1 第 1 章 緒 論 ..........................................................................................................2 課題的研究意義 ..................................................................................................2 PLC 及風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r ......................................................................2 第二章 總體方案設(shè)計(jì) ..................................................................................................5 控制系統(tǒng)的要求 .................................................................................................5 系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理 .........................................................................................5 變頻調(diào)速節(jié)能分 .....................................................................