【正文】 最后，再次感謝我的指導(dǎo)老師，是他在鞏固了我的基礎(chǔ)知識的同時又培養(yǎng)了我的自學(xué)能力 ，這將是我在之后的工作中一個大的推動力。通過本次設(shè)計，我學(xué)習(xí)到了當(dāng)我們要對某系統(tǒng)設(shè)計時，首先要進(jìn)行市場調(diào)查，無論你的設(shè)計多么完美，但是沒有適用價值那就是一堆廢紙；其次要確立好整體框架，由于我們現(xiàn)有知識與實戰(zhàn)經(jīng)驗的匱乏，整體框架的確定需要進(jìn)行各種資料查詢與老師的指導(dǎo)；之后便是都每一個模塊進(jìn)行分析設(shè)計，這其中遇到過很多困難，但經(jīng)過靜心思考，仔細(xì)查閱資料，很多難關(guān)最終還是被攻克了。雖然大學(xué)四年學(xué)習(xí)了很多的科目，但真正的運用到實際設(shè)計中時就會發(fā)現(xiàn)自己知識的匱乏與零散，不能夠很好的結(jié)合在一起完成一個完美的設(shè)計。田金云。 王傳松。該系統(tǒng)不僅適用于對礦井壓風(fēng)機(jī)的控制，在其它領(lǐng)域的生產(chǎn)中也能得到很好推廣和借鑒。這樣的監(jiān)控控制系統(tǒng)大大提高了工作效率，給工作人員也減少了很多的工作量。4)、將上位機(jī)和 PLC 結(jié)合運用，對壓風(fēng)機(jī)房的空壓機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，工作人員在控制室內(nèi)通過觀察上位機(jī)的人機(jī)交互界面便可以看到壓風(fēng)機(jī)的工作狀況，一般情況壓風(fēng)機(jī)組處于自動控制狀態(tài)，當(dāng)我們需要遠(yuǎn)程控制的時候，在控制室內(nèi)便可以通過人機(jī)界面上基于 PLC 的礦井壓風(fēng)機(jī)的自動控制系統(tǒng)24的操作進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。2)、基于 PLC 的自動控制系統(tǒng)，PLC 的控制加上上位機(jī)的監(jiān)控，利用該方式開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)，具有實時性強(qiáng)、成本低等特點，且有重大的推廣價值。本系統(tǒng)以山東某礦井壓機(jī)房空壓機(jī)為背景，對現(xiàn)場環(huán)境和生產(chǎn)需求進(jìn)行分析和研究之后提出了具體的方案，隨后確立了方案的整體結(jié)構(gòu)。通過對整個系統(tǒng)壓風(fēng)機(jī)的控制和監(jiān)控，可以保障生產(chǎn)的正常，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。通過傳感器把壓風(fēng)機(jī)的工作參數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字表格，可以更清晰的看到壓風(fēng)機(jī)的工作參數(shù)。通過主監(jiān)控界面，我們可以看到整體壓風(fēng)機(jī)的具體情況，但界面畢竟是有限的，我們不能只用一個界面就能概括一個系統(tǒng)。圖 45 主監(jiān)控畫面基于 PLC 的礦井壓風(fēng)機(jī)的自動控制系統(tǒng)22圖 46 實時數(shù)據(jù)畫面運行參數(shù)的設(shè)置系統(tǒng)在運行過程中需要設(shè)置空壓機(jī)的運行方式、報警參數(shù)、超限停機(jī)數(shù)值，來滿足不同情況下的工作需求。數(shù)據(jù)刷新時間是 2s，保留小數(shù)點后 1 位。具體由以下各部分組成:主監(jiān)控界面現(xiàn)場中共有 4 臺空壓機(jī)，每臺空壓機(jī)有 8 個參數(shù)需要進(jìn)行實時監(jiān)控，在主界面中可以看到壓風(fēng)機(jī)運行的整體狀況，我們可以根據(jù)具體的需求去操作響應(yīng)的按鈕進(jìn)行切換。圖 44 MCGS 組態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu) 主界面的設(shè)計壓風(fēng)機(jī)房共有 4 臺壓風(fēng)機(jī)，每臺設(shè)備的狀態(tài)都要進(jìn)行實時監(jiān)控，監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)基本由畫面設(shè)計、變量定義和動態(tài)連接、數(shù)據(jù)存檔、設(shè)備連接等構(gòu)成。主控窗口中存在的是工程的主窗口，在主控部分中我們可以根據(jù)需求放置一個或多個界面，用戶通過對這些界面的操作來調(diào)用其它窗口；設(shè)備窗口就是用來和外部設(shè)備進(jìn)行連接的，本窗口中添加控制輸出的設(shè)備，定義了工程所需的變量名稱，驅(qū)動程序和配置數(shù)據(jù)也是在其中完成的；用戶窗口是工程的人機(jī)交互界面，這些界面是計算機(jī)直接面對客戶的交互界面，用戶可以通過觀察界面對控制設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。打開 MCGS 軟件，新建一個工程便發(fā)現(xiàn)每個工程是由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)和運行策略這五個部分組成，如圖 44 所示。本系統(tǒng)的上位機(jī)和觸程 控 標(biāo) 志 位 = 1P 總 管 壓 力 加 載 值P 總 管 壓 力 卸 載 值P 總 管 壓 力 開 機(jī) 值P 總 管 壓 力 停 機(jī) 值處 于 停 機(jī) 狀 態(tài) 中 選停 機(jī) 時 間 最 長 的 空壓 機(jī)處 于 加 載 狀 態(tài) 中 選加 載 時 間 最 長 的 空壓 機(jī)處 于 卸 載 狀 態(tài) 中 選卸 載 時 間 最 長 的 空壓 機(jī)處 于 運 行 狀 態(tài) 中 選運 行 時 間 最 長 的 空壓 機(jī)啟 動 加 載 卸 載 停 機(jī)卸 載 時 間 2 0 分 鐘 停 機(jī)否 否 否是基于 PLC 的礦井壓風(fēng)機(jī)的自動控制系統(tǒng)20摸屏都采用的是 MCGS。表 41 壓力值的設(shè)定參數(shù) 停機(jī)值 卸載值 加載值 開機(jī)值設(shè)定值（var） 人機(jī)交互界面的設(shè)計人機(jī)交互界面方便了工作人員對于生產(chǎn)設(shè)備的查看，本文人機(jī)交互界面使用的軟件是 MCGS MCGS 軟件的介紹 組態(tài)軟件的主要作用就是監(jiān)控，他集監(jiān)控與控制于一身，工業(yè)生產(chǎn)帶來了許多方便次軟件在控制系統(tǒng)的層次中屬于監(jiān)控層，是直接面對用戶的，所以開發(fā)者在開發(fā)時不僅僅要完成功能，也要考慮到人機(jī)之間交互的和諧性。開 始模 擬 量 讀 入 上 限 設(shè) 定 值 ？ 下 限 設(shè) 定 值 ？ 停 機(jī) 設(shè) 定 值 ？報 警 輸 出 報 警 輸 出 停 機(jī) 并 報 警結(jié) 束否 是 否 是 是 否本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（2022）19圖 43 程控流程圖根據(jù)現(xiàn)場需求，四個設(shè)定值如表 41 所示。當(dāng)然這些自動控制的前提是壓風(fēng)機(jī)組沒有任何故障的情況下，當(dāng)壓風(fēng)機(jī)組出現(xiàn)故障，我們切換到自動控制模式，對故障進(jìn)行分許處理。通過外部設(shè)備對壓風(fēng)機(jī)的溫度進(jìn)行測量，我們通過程序把測量值和給定值進(jìn)行比較，當(dāng)超過給定值，壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行停機(jī)操作。為了對壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)，可以設(shè)定每臺壓風(fēng)機(jī)的加卸載時間不能超過 30 分鐘，這樣可以避免出現(xiàn)某一臺壓風(fēng)機(jī)長時間連續(xù)工作，減少對壓風(fēng)機(jī)的損害。同理，程序把總管壓力值與停機(jī)值進(jìn)行比較，當(dāng)超過停機(jī)值時，則判斷出開機(jī)時間最長的一個壓風(fēng)機(jī)并進(jìn)行停機(jī)操作；反之，程序把總管壓力值與開機(jī)值進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)陀陂_機(jī)值時，則判斷出停機(jī)時間最長的壓風(fēng)機(jī)并進(jìn)行開機(jī)操作。通過記錄壓風(fēng)機(jī)的這 4 個量來控制壓風(fēng)機(jī)的循環(huán)使用。基于 PLC 的礦井壓風(fēng)機(jī)的自動控制系統(tǒng)18圖 42 故障判斷流程圖 程控子程序的設(shè)計本系統(tǒng)以總管壓力為依據(jù)，運用程序自動控制功能，實現(xiàn)了 4 臺壓風(fēng)機(jī)之間的自動控制，其控制時序的設(shè)定如下：在程序中設(shè)定了 4 個量，即停機(jī)值、開機(jī)值、加載值、卸載值，并且對每一臺壓風(fēng)機(jī)的停機(jī)時間、開機(jī)時間、加載時間、卸載時間通過計時器計時，例如一臺壓風(fēng)機(jī)開始工作時，則觸發(fā)開機(jī)計時器開始計時，同時停機(jī)計數(shù)器計時器清零，反之，當(dāng)壓風(fēng)機(jī)停止工作，則觸發(fā)其停機(jī)計時器，開機(jī)計時器清零。表 41 SM331I/O 分配表SM331 模擬量輸入模塊輸入 端口的定義 輸入 端口的定義CHO 1壓風(fēng)機(jī)電流 CHO 1壓風(fēng)機(jī)進(jìn)氣壓力CH1 2壓風(fēng)機(jī)電流 CH1 2壓風(fēng)機(jī)進(jìn)氣壓力CH2 3壓風(fēng)機(jī)電流 CH2 3壓風(fēng)機(jī)進(jìn)氣壓力CH3 4壓風(fēng)機(jī)電流 CH3 4壓風(fēng)機(jī)進(jìn)氣壓力CH4 1壓風(fēng)機(jī)溫度 CH4 1壓風(fēng)機(jī)出口壓力輸入 端口的定義 輸入 端口的定義基于 PLC 的礦井壓風(fēng)機(jī)的自動控制系統(tǒng)16CH5 2壓風(fēng)機(jī)溫度 CH5 2壓風(fēng)機(jī)出口壓力CH6 3壓風(fēng)機(jī)溫度 CH6 3壓風(fēng)機(jī)出口壓力CH7 4壓風(fēng)機(jī)溫度 CH7 4壓風(fēng)機(jī)出口壓力CHO 總管壓力表 42 SM321I/O 分配表SM321 數(shù)字量輸入模塊輸入 端口的定義 輸入 端口的定義 1壓風(fēng)機(jī)自動/手動切換 1壓風(fēng)機(jī)啟動 2壓風(fēng)機(jī)自動/手動切換 2壓風(fēng)機(jī)啟動 3壓風(fēng)機(jī)自動/手動切換 3壓風(fēng)機(jī)啟動 4壓風(fēng)機(jī)自動/手動切換 4壓風(fēng)機(jī)啟動 1壓風(fēng)機(jī)控制急停 1壓風(fēng)機(jī)停止 2壓風(fēng)機(jī)控制急停 2壓風(fēng)機(jī)停止 3壓風(fēng)機(jī)控制急停 3壓風(fēng)機(jī)停止 4壓風(fēng)機(jī)控制急停 4壓風(fēng)機(jī)停止 總控制急停表 43 SM322I/0 分配表SM322 數(shù)字量輸出模塊 1壓風(fēng)機(jī)的起動/停止 1壓風(fēng)機(jī)放氣 2壓風(fēng)機(jī)的起動/停止 2壓風(fēng)機(jī)放氣 3壓風(fēng)機(jī)的起動/停止 3壓風(fēng)機(jī)放氣 4壓風(fēng)機(jī)的起動/停止 4壓風(fēng)機(jī)放氣 1壓風(fēng)機(jī)的加載/減載 2壓風(fēng)機(jī)的加載/減載 3壓風(fēng)機(jī)的加載/減載 4壓風(fēng)機(jī)的加載/減載本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（2022）17上 電 、 復(fù) 位初 始 化通 信 子 程 序通 信 故 障A I 讀 入設(shè) 定 值 讀 入故 障 判 斷 子 程 序手 動 擋 自 動 擋就 地 控 制 手 動 控 制 程 序 控 制 遠(yuǎn) 程 控 制返 回故 障 輸 出故 障 報 警是是否圖 41 主程序流程圖 故障判斷子程序的設(shè)計為了能夠準(zhǔn)確了解系統(tǒng)的運行狀況，同時可以對系統(tǒng)出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行快速處理，因此在程序中必須進(jìn)行參數(shù)異常值得判讀和報警。本系統(tǒng)程序包括故障判斷子程序和程序控制子程序。這種方法可以減少工作量，當(dāng)某一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題的時候也方便了使用者進(jìn)行檢查和修改，大大提高了工作效率。 主程序的設(shè)計針對本系統(tǒng)選用的 PLC 硬件設(shè)置，本次的軟件設(shè)計將采用 STEP 7 軟件。然后將這些數(shù)字量上傳到上位機(jī)，并且有上位機(jī)及觸摸屏將上傳的各個參數(shù)顯示在顯示屏上。這兩種模式的切換是由礦井通風(fēng)機(jī)柜上的轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行切換的，并且要強(qiáng)調(diào)的是這兩種模式之間是互鎖的關(guān)系。手動控制是在PLC 和上位機(jī)的功能被限制的條件下，由專業(yè)的技術(shù)人員直接進(jìn)行手動操作。本系統(tǒng)度礦井通風(fēng)機(jī)的程序設(shè)計主要包括一下幾部分：風(fēng)機(jī)的啟動和停止控制、數(shù)據(jù)的采集處理以及故障的報警處理等。圖 35 SM331 模塊視圖和接線圖 圖 36 SM321 模塊視圖和接線圖1U +2I +3S 4M +5M 6U +7I +8S 9M +1 0M U +I +S M +M U +U +U +U +U +1 11 31 21 41 51 61 71 81 92 0U +2 12 22 32 42 52 62 72 82 93 03 1I +M +S M U +I +S M +M U +3 23 33 43 53 63 73 83 94 0S I +M +M U +I +S M +M 邏輯和背板總線接口模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC4D M U+L +M4D M U+L +MC H 0C H 1C H 2C H 3C H 4C H 6C H 5C H 7電 隔 離來 自 背板 總 線的 + 5 V電 壓內(nèi) 部 電 源電 流 源多 路 轉(zhuǎn) 換 器基于 PLC 的礦井壓風(fēng)機(jī)的自動控制系統(tǒng)14圖 37 SM322 模塊視圖和接線圖3. 3 本章小結(jié)本章首先詳細(xì)分析了 PLC 的工作原理，模塊式 PLC 的基本結(jié)構(gòu)，其次對系統(tǒng)硬件配置及相關(guān)器件的選型，最終確定了硬件電路。通信模塊的選擇。接口模塊的選擇。短路保護(hù)為外部提供。感性負(fù)載最大輸出電流2A/AC 230V、2A/DC 24V。每組輸出總電流（60℃）8A。數(shù)字量輸出模塊的選型。本系統(tǒng)采用 SM3211BL000AA0，該模塊為 32 點輸入，16 組，額定輸入電壓 DC24V，允許最大靜態(tài)電流 。本系統(tǒng)采用 SM3311KF000AB0，該模塊為 AI813位，該模塊的輸入通道有 8 個，其模塊視圖和接線圖如圖 35 所示。模塊圖如圖 34 所示。電源模塊的選擇?？商峁?br />