【正文】 由于 本人 才疏學(xué)淺，能力有限，雖然進(jìn)行了仔細(xì)的分析與研究，但錯誤、疏漏肯定是難以避免，有不盡人意的地方。整個系統(tǒng)自動化水平比較高采用 PLC 控制和 MCGS 監(jiān)控大大減少了人力物力，而且對于壓力的變化能很快的做出反應(yīng)，調(diào)節(jié)壓力。 （ 9）： 在彈出的對話框中選擇“ System block”，按“ OK”開始下載。若沒有則檢查，可以查看本設(shè)備在線幫助的常見問題解答。具體方法如下： （ 1）：連接 PLC 設(shè)備。建立與 PLC 之間的通信。每種策略都由一系列功能模塊組成。 運行策略 它 是用戶為實現(xiàn)對系統(tǒng)運行流程自由控制所組態(tài)生成的一系列功能塊的總稱。按 “新增對象 ” 按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)變量列表中，增加新的數(shù)據(jù)變量，多次按該按鈕，則增加多個數(shù)據(jù)變量，系統(tǒng)缺省定義的名稱為 “Data1”、 “Data2”、 “Data3”等選中變量，按 “對象屬性 ”按鈕或雙擊選中變量，則打開對象屬性設(shè)置窗口。數(shù) 據(jù)變量是構(gòu)成實時數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實時數(shù)據(jù)庫的過程也即是定義數(shù)據(jù)變量的過程。 單擊工具條中的 “工具箱 ”按鈕，則打開動畫工具箱，圖標(biāo)對應(yīng)于選擇器，用于在編輯圖形時選取用戶窗口中指定的圖形對象；圖標(biāo)用于打開和關(guān)閉常用圖符工具箱，常用圖符工具箱包括 27 種常用的圖符對象。這樣工程建立完畢。通過設(shè)基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 28 備構(gòu)件的組態(tài)，可方便地在上位機(jī)實現(xiàn)空壓機(jī)組的遠(yuǎn)程手動與自動編組運行控制 。按照規(guī)程 ， 空壓機(jī)系統(tǒng)的不同參量的報警限值因季節(jié)而異，為適應(yīng)這種狀況，用循環(huán)策略實現(xiàn)了報警限值的在線設(shè)置。 （ 1）該監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)操作人員不同，設(shè)定不同的使用權(quán)限，有效地保證了系統(tǒng)操作的安全性。 基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 27 （ 5）運行策略組態(tài)本窗口主要完成工程運行流程的控制。計算機(jī)串行口是計算機(jī)和其它設(shè)備通訊時最常用的一種通訊接口，一個串行口可以掛接多個通訊設(shè)備，為適應(yīng)計算機(jī)串行口的多種操作方式， MCGS 組態(tài)軟件采用在串口通訊父設(shè)備下掛接多 個通訊子設(shè)備的處理機(jī)制。本工程組態(tài)的用戶窗口有主控界面、參數(shù)設(shè)置、曲線圖、數(shù)據(jù)打印、遠(yuǎn)程控制等。 系統(tǒng)組態(tài) MCGS 軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作具有不同的特性 。 MCGS 嵌入式組態(tài)軟件，可快速高效的開發(fā)嵌入式系統(tǒng)，提供高性能、高可靠性、低成本的全面嵌入式解決方案。 良好的可擴(kuò)充性，可通過 OPC、 DDE、 ODBC、 ActiveX 等機(jī)制，方便地擴(kuò)展 MCGS 組態(tài)軟件的功能。經(jīng)過長期現(xiàn)場實際運行的考驗，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。 MCGS 是一套基于 Windows 平臺的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。 MCGS 全中文工業(yè)自動化控制組態(tài)軟件（以下簡稱 MCGS 工控組態(tài)軟件或 MCGS）為用戶建立全新的過程測控系統(tǒng)提供了一整套解決方案。 USS 協(xié)議指令 (1)使用 USS 協(xié)議指令步驟 首先編寫程序，然后 USSINIT 指令初識化，為 USS 指令庫分配 V 存儲區(qū)，接下去用變頻器操作面板設(shè)置變 頻器通信參數(shù)，使之與程序中所用波特率和從站地址相符合，最后用通信電纜將 PLC 與變頻器之間相應(yīng)端口連接起來便完成 USS 協(xié)議指令的操作。 USS 通信協(xié)議的功能 S7 系列 PLC 可以采用通用的 USS 串行接口協(xié)議與 MM430 系列變頻器通信。最后再設(shè)置定時中斷和中斷連接。在變頻的工作模式下，可以通過調(diào)節(jié)旋鈕改變變頻器的頻率，從而改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度。有 6 路高速計數(shù)器（ 30KHZ） ,2 路高速脈沖輸出， 2 個 RS485 通信、 編程口，具有與 CPU224 相同的功能，但同前者 CPU 相比，它增加了通信口的數(shù)量，從而通信能力大大加強(qiáng)。 基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 18 系統(tǒng)方框圖 系統(tǒng)的方框圖如下： 圖 系統(tǒng)方框圖 基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 19 PLC 型號的選擇 由于課題設(shè)計需控制五臺空壓機(jī)的運行，系統(tǒng)的輸入 /輸出端口需要較多，因此采用CPU226 作為該控制系統(tǒng)的主機(jī)。 人 /機(jī)接口裝置是用來實現(xiàn)操作人員與 PLC 控制系統(tǒng)的對話。為了使調(diào)試好用戶程序不易丟失，經(jīng)常用 EPROM 寫入器將 PLC 內(nèi) RAM 保存到 EPROM 中。15%的范圍內(nèi)波動。配上相應(yīng)的軟件還可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和分析等許多功能。因此，現(xiàn)在的趨勢是使用以個人計算機(jī) 為基礎(chǔ)的編程裝置，用戶只要購買 PLC 廠家提供的編程軟件和相應(yīng)的硬件接口裝置?？芍苯虞斎牒途庉嬏菪螆D程序，使用更加直觀、方便，但價格較高，操作也比較復(fù)雜。簡易編程器體積小、價格便宜，它可以直接插在 PLC的編程插座上，或者用專用電纜與 PLC 相連，以方便編程和調(diào)試。編程裝置可以是專用編程器，也可以是配有專用編程軟件包的通用計算機(jī)系統(tǒng)。它作為 PLC 系統(tǒng)的一個模塊，通過總線與 PLC 相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并在 PLC 的協(xié)調(diào)管理下獨立地進(jìn)行工作。 PLC 與打印機(jī)連接，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印；與監(jiān)視器連接，可將控制過程圖像顯示出來；與其它 PLC 連接，可組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)更大規(guī)?？刂啤?I/O 點數(shù)是選擇 PLC 的重要依據(jù)之一。 常用的開關(guān)量輸入接口按其使用的電源不同有三種類型：直流輸入接口、交流輸入接口和交 /直流輸入接口，其基本原理電路如圖 27 所示。 I/O 接口一般都具有光電隔離和濾波功能，以提高 PLC 的抗干擾能力。當(dāng) PLC 提供的用戶存儲器容量不夠用，許多 PLC 還提供有存儲器擴(kuò)展功能。存放在 RAM 中，以適應(yīng)隨機(jī)存取的要求。為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于 CMOS 靜態(tài) RAM 中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時不會丟失信息。在 PLC 中，存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。 ，經(jīng)過解釋后執(zhí)行。位處理器的采用 ,提高了 PLC 的速度，使 PLC 更好地滿足實時 控制要求。 基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 14 目前，小型 PLC 為單 CPU 系統(tǒng)，而中、大型 PLC 則大多為雙 CPU 系統(tǒng)，甚至有些 PLC 中多達(dá) 8 個 CPU。 盡管整體式與模塊式 PLC 的結(jié)構(gòu)不太一樣，但各部分的功能作用是相同的，下面對 PLC主要組成各部分進(jìn)行簡單介紹。 PLC 的組成 PLC 的硬件主要由中央處理器（ CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口電源等部分組成。 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊等等。這樣使得 PLC 軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。在硬件方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程 I/O 模塊、各種特殊功能模塊。 PLC（ 60 年代末 — 70 年代中期） 在 70 年代，微處理器的出現(xiàn)使 PLC 發(fā)生了巨大的變化。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。 綜 上所述，空氣壓縮機(jī)對控制系統(tǒng)的各項要求，包括控制系統(tǒng)的特性和優(yōu)缺點，使用環(huán)境等等，對三種控制方案進(jìn)行綜合考慮和比較，本人認(rèn)為空氣壓縮機(jī)的控制方案應(yīng)排除采用機(jī)械控制和單片機(jī)控制這兩種方案，而應(yīng)采用可編程序控制器（ PLC） 來控制 基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 11 PLC 的發(fā)展過程 雖然 PLC 問世時間不長，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步， PLC 也迅速發(fā)展，其發(fā)展過程大致可分三個階段： PLC（ 60 年代末 — 70 年代中期） PLC 一般稱為可編程邏輯控制器。 ，維修方便。 ，性能價格比高。 需較多的硬件部分，這將會增大控制系統(tǒng)的安裝接線工作量，且會增大控制系統(tǒng)的故障率。所以，在一定過載電流范圍內(nèi)，當(dāng)電流恢復(fù)正常時，熔斷器不會熔斷，可繼續(xù)使用。高熔點材料如銅、銀，其熔點高，不容易熔斷，但由于其電阻率較低，可制成比低熔點熔 體較小的截面尺寸，熔斷時產(chǎn)生的金屬蒸氣少，適用于高分?jǐn)嗄芰Φ娜蹟嗥鳌? 熔斷器主要由熔體、外殼和支座 3 部分組成，其中熔體是控制熔斷特性的關(guān)鍵元件。熔斷器的選擇主要依據(jù)負(fù)載的保護(hù)特性和短路電流的大小，對于空壓機(jī)應(yīng)當(dāng)著重考慮短路保護(hù)盒分段能力，因此選用具有較高分段能力的 RM10 和 RL1 系列；由電機(jī)的額定電流乘以 得到熔斷器的額定電流應(yīng)為 60A，因此選用 RL160 型號的熔斷器?？杀苊庖蚪渝e電壓規(guī)格而導(dǎo)致線圈燒毀。 Ie≤22A基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 9 裝有金屬隔弧板保證人身及臨近電器的安全。接觸器外形尺寸小巧，安裝面積小。 a） 結(jié)構(gòu)特點 ： 接觸器為雙斷點觸頭的直動式運動機(jī)構(gòu)，具有三對常開主觸頭，輔助觸頭可有二常開，二常閉。高質(zhì)量的傳感器、精湛的封裝技術(shù)以及完善的裝配工藝確保了該產(chǎn)品的優(yōu)異質(zhì)量和最佳性能，該產(chǎn)品能最大限度的滿足客戶的需要，適用于與各種測量控制設(shè)備配套使用。 ⑥ 帶過載 (過熱保護(hù) ) 變頻器接線圖如下： 圖 變頻器接線圖 基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 7 壓力變送器 壓力變送器一個型號 :DG1300BZA22，量程 :0~1Mpa，輸出 4~20mA 的模擬信號。 ② 配有 RS485 接口，可與計算機(jī)聯(lián)結(jié)，構(gòu)成計算機(jī)監(jiān)控、群控系統(tǒng)。10%，頻率容許變動范圍177。 基于 PLC 和變頻調(diào)速的空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 5 電氣原理圖 圖 電氣原理圖 元器件的選型 空壓機(jī)選擇 選用一臺 LS10型固定式螺桿壓縮機(jī)電機(jī)型號 :LS286TSC4，功率 22kW，頻率 50Hz，額定電壓 380V，額定電流 42A， 4 極，轉(zhuǎn)速 1470r/min。 具體控制流程圖如圖 1 所示。 本設(shè)計關(guān)心的問題是，在空壓機(jī)供氣領(lǐng)域能否應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，節(jié)省電能的同時也能改善空壓機(jī)性能、提高供氣品質(zhì)。 例如，現(xiàn)代化的煤礦，要求空氣壓縮機(jī)的裝置有較高的自動話水平，采用微機(jī)控制是空壓機(jī)發(fā)展的必然趨勢，它可以減輕操作人員的勞動強(qiáng)度，對空壓機(jī)的可靠安全運行起到保證和促進(jìn)作用。而如今科學(xué)技術(shù)有了飛速的發(fā)展，在短短的幾十年中，生產(chǎn)過程有了深遠(yuǎn)的變革，自動化水平也在不斷進(jìn)步，實現(xiàn)了全車間，全廠，甚至全企業(yè)無人或很少人參與操作管理，實現(xiàn)了過程控制的最優(yōu)化與現(xiàn)代化的集中調(diào)度管理相結(jié)合的方式。目前最熱門的應(yīng)當(dāng)是 CO2 壓縮機(jī) 了，特別是跨臨 界循環(huán)。并被國家首推為“煤礦井下用空壓機(jī)”。美國人如是評價：“這是二十一世紀(jì)的戰(zhàn)略性產(chǎn)品。目前主要用的 是 活塞式 壓縮機(jī) 。 Air pressor 目 錄 摘要 ...................................................................... I Abstract ................................................................. II 第 1 章 緒論 .............................................................. 1 空氣壓縮機(jī)的發(fā)展與現(xiàn)狀 ............................................ 1 本課題研究的目的與意義 ............................................ 2 本課題的主要研究內(nèi)容 .............................................. 3 第 2 章 供氣方案的設(shè)計 .................................................... 4 恒壓空氣方法的設(shè)計 ................................................ 4 電氣原理圖 ........................................................ 5 元器件的選型 ...................................................... 5 空壓機(jī)選擇 ................................................... 5 變頻器 ....................................................... 5 壓力變送器 ................................................... 7 接觸器 ....................................................... 8 熱繼電器 .