【正文】 諧波分量，減少因高次諧波引起的電磁干擾，選用輸出交流電抗器，還可以減少電機運行的噪音，提高電機的穩(wěn)定性；(5)設(shè)計的系統(tǒng)應(yīng)具備變頻和工頻兩套控制回路，確保變頻出現(xiàn)異常跳保護時，不影響生產(chǎn)。開始上電初始化冷卻水壓力潤油壓力 電氣故障啟動運行報警及故障處理NＮＹＮＹＹ 圖43啟動過程空壓機變頻調(diào)速系統(tǒng)原理如圖44所示。整個控制過程如下：用氣需求↑ —— 管路氣壓↓—— 壓力設(shè)定值與反饋值的差值↑ —— PID輸出↑ —— 變頻器輸出頻率↑ —— 空壓機電機轉(zhuǎn)速↑ —— 供氣流量↑—— 管路氣壓趨于穩(wěn)定。正常情況下，空氣壓縮機在變頻器調(diào)速控制方式下工作。從而使實際壓力始終維持在給定壓力。當(dāng)壓力大于設(shè)定值時，通過PID調(diào)節(jié)降低頻率，當(dāng)頻率降為20HZ，延時30s后，若測量值仍大于設(shè)定值，則變頻器切換到下一正在運行的空壓機進行調(diào)速，同時關(guān)閉當(dāng)前機。變頻調(diào)速系統(tǒng)將管網(wǎng)壓力作為控制對象，裝在儲氣管出氣口的壓力變送器將儲氣罐的壓力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘査徒oPLC內(nèi)部PID調(diào)節(jié)器，與壓力給定值進行比較，并根據(jù)差值的大小按既定的PID控制模式進行運算，產(chǎn)生控制信號去控制變頻器的輸出電壓和逆變頻率。這種方式僅供檢修或控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時使用?？刂葡到y(tǒng)工作流程如圖42所示。當(dāng)用風(fēng)量減小，若3臺空壓機同時運行時，3 空壓機變頻運行而此時變頻器的頻率降到頻率的下限值20Hz時，則自動停止1空壓機，若還不能滿足要求，則自動停止2 空壓機的運行。1 空壓機變頻啟動，轉(zhuǎn)速從零開始上升，若達到預(yù)設(shè)的頻率上限值50Hz時，延時一段時間后風(fēng)包出口處的壓力仍不能達到預(yù)設(shè)的壓力值 (～)，則由PLC 通過控制中間繼電器的通斷將 1 空壓機切換到工頻運行，同時將2空氣壓縮機切換到變頻狀態(tài)，變頻啟動2空壓機。報警及故障自診斷：空壓機內(nèi)部一般有四個需要監(jiān)測的量：冷卻水壓力監(jiān)測、潤滑油監(jiān)測、機體溫度監(jiān)測、儲氣罐壓力監(jiān)測。停止：按下停止按鈕，PLC控制所有的接觸器斷開，變頻器停止工作。運行：正常情況，電機M1處于變頻調(diào)速狀態(tài)，電動機MM3處于停機狀態(tài)。包括五部分：起動、運行、停止、切換、報警及故障自診斷?？諌簷C空壓機空壓機M1M2M3壓力變送器變頻器PLC電源儲氣與供氣管道圖41控制系統(tǒng)簡圖PLC由電源、CPU、模擬量輸入、輸出模塊、開關(guān)量輸入、輸出模塊等組成。第四章 基于plc的煤礦空壓機控制系統(tǒng)設(shè)計方案控制系統(tǒng)由以下部分組成：變頻器、可編程控制器、電抗器、壓力變送器、接觸器、空氣開關(guān)、電流表、電壓表、按鈕、互感器等。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。(5)安裝簡單，維修方便PLC不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。PLC的各個部件，包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化設(shè)計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 為了組成工業(yè)局部，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊等等。有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器及變送器、電磁線圈、控制閥等直接連接。7) 大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進一步提高。5) 對采用的器件進行嚴(yán)格的篩選。3) 各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 PLC的主要特點(1)高可靠性1) 所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。以上兩個主要原因，使得PLC的I/O響應(yīng)比一般微型計算機構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)慢得多，其響應(yīng)時間至少等于一個掃描周期，一般均大于一個掃描周期甚至更長。 PLC的I/O響應(yīng)時間為了增強PLC的抗干擾能力，提高其可靠性，PLC的每個開關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。在此期間，CPU按照I/O映像區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映像區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。(2)用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。執(zhí)行OB100啟動時間循環(huán)監(jiān)控數(shù)據(jù)寫入輸出模塊讀取輸入模塊狀態(tài)執(zhí)行用戶程序執(zhí)行其它程序圖32　掃描過程(1)輸入采樣階段　　在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。PLC掃描用戶程序的時間一般均小于100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計算機的運行方式掃描技術(shù)如圖32所示。其基本結(jié)構(gòu)框圖如圖31所示。功能增強、數(shù)值運算、數(shù)據(jù)處理、閉環(huán)調(diào)節(jié)等，稱PC。包括邏輯運算功能。中國1974年研制，1977年成功?！　?969年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制出世界上第一臺PLC，并在GM公司的汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功。研制新的控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)被淘汰。還有靈活性、通用性差；體積大；速度慢等缺點。一旦生產(chǎn)要求及生產(chǎn)過程發(fā)生變化，必須重新設(shè)計線路，重新接線安裝。(2)PLC發(fā)展必然性傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)（硬件布線）優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，因而長期廣泛應(yīng)用。鑒于以上原因，本系統(tǒng)選用螺桿式空壓機。(2) 曲軸連桿往復(fù)運動結(jié)構(gòu)，由于其往復(fù)運動的特性，限制了其轉(zhuǎn)速的提高，致使機器笨重，同時，該運動結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的慣性力能以平衡，剩余的慣性力，會使機器產(chǎn)生振動、噪聲以及零部件的不正常的損壞。活塞式空壓機與螺桿式空壓機的比較：(1)零部件的數(shù)量多，零部件的損壞的機率大，產(chǎn)品的可靠性低。活塞式的傳動機構(gòu)是曲軸連桿往復(fù)運動結(jié)構(gòu)，其主要特點有：流量較小，氣流速度低，損失小，效率高。當(dāng)壓力稍高于排氣管中的壓力時，缸內(nèi)空氣便頂開排氣閥排入排氣管中，并繼續(xù)排出到活塞移至左邊的末端為止。(3)排氣過程。同時，因排氣管內(nèi)的空氣壓力又高于氣缸內(nèi)空氣壓力，空氣無法從排氣閥4流出缸外，排氣管中的空氣也因排氣閥的止逆作用而不能流回缸內(nèi)，所以這時氣缸形成一個密閉的容積。當(dāng)活塞向左移動時，氣缸左邊容積開始縮小，空氣被壓縮，壓力隨之上升。當(dāng)活塞2向右邊移動時，汽缸左邊的容積增大，壓力下降,當(dāng)壓力降到稍低于進氣管中空氣壓力時，管內(nèi)空氣便頂開進氣閥3進入氣缸，并隨著活塞的向右移動繼續(xù)進入氣缸，直到活塞移至右邊的末端為止?；钊跉飧變?nèi)一次往復(fù)的全過程分為吸氣、壓縮和排氣三個過程，合稱一個工作過程，如圖22所示。它由曲柄連桿機構(gòu)將驅(qū)動機的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)榛钊耐鶑?fù)運動。此外還有3個輔助系統(tǒng)，即潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及調(diào)節(jié)系統(tǒng)。3)不能制成微型：螺桿壓縮機依靠間隙密封氣體，螺桿壓縮機才具有優(yōu)越的性能。另外，對螺桿壓縮機氣缸的加工精度也有較高的要求。5)多相混輸：螺桿壓縮機的轉(zhuǎn)子齒面實際上留有間隙，因而能耐液體沖擊，可壓送含液氣體，含粉塵氣體，易聚合氣體等。3)動力平衡性好：螺桿壓縮機沒有不平衡慣性力，機器可平穩(wěn)地高速工作，可實現(xiàn)無基礎(chǔ)運轉(zhuǎn)。(1)螺桿壓縮機的優(yōu)點1)可靠性高：螺桿壓縮機零部件少，沒有易損件，因而它運轉(zhuǎn)可靠，壽命長，大修間隔期可達4～8萬小時。就主要部件的運動形式而言，又與離心壓縮機相似。氣體的壓縮依靠容積的變化來實現(xiàn)，而容積的變化又是借助壓縮機的一對轉(zhuǎn)子在機殼內(nèi)作回轉(zhuǎn)運動來達到。(3)排氣過程：當(dāng)轉(zhuǎn)子的嚙合端面轉(zhuǎn)到與機殼排氣口相通時，被壓縮的氣體開始排出，直至齒尖與齒溝的嚙合面移至排氣端面，此時陰陽轉(zhuǎn)子的嚙合面與機殼排氣口的齒溝空間為0，即完成排氣過程，于此同時轉(zhuǎn)子的嚙合面與機殼進氣口之間的齒溝長度又達到最長，進氣過程又再進行。其嚙合面逐漸向排氣端移動。當(dāng)氣體充滿了整個齒溝時，轉(zhuǎn)子進氣側(cè)端面轉(zhuǎn)離機殼進氣口，在齒溝的氣體即被封閉。隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，每對相互嚙合的齒相繼完成相同的工作循環(huán)。一個供吸氣用，稱為進氣口；另一個供排氣用，稱作排氣口。轉(zhuǎn)子兩端的圓柱滾子軸承使轉(zhuǎn)子實現(xiàn)徑向定位，并承受壓縮機中的徑向力。一般陽轉(zhuǎn)子與原動機連接，由陽轉(zhuǎn)子帶動陰轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。 空壓機分為螺桿式空壓機（螺桿式空壓機又分為單螺桿式空壓機及雙螺桿式空壓機）、離心式空壓機、活塞式空壓機、滑片式空壓機、渦旋式空壓機和旋葉式空壓機等（如圖21所示）空氣壓縮機螺桿式空壓機離心式空壓機活塞式空壓機滑片式空壓機渦旋式空壓機旋葉式空壓機其它單螺桿式空壓機雙螺桿式空壓機圖21 空氣壓縮機分類在壓縮機機體中，平行的配置著一對互相咧合的螺旋形轉(zhuǎn)子通常把節(jié)圓外具有凸齒的轉(zhuǎn)子，稱為陽轉(zhuǎn)子或陽螺桿。第二章 空氣壓縮機 空氣壓縮機（空壓機）是一種利用電動機將氣體在壓縮腔內(nèi)進行壓縮并使壓縮的氣體具有一定壓力的設(shè)備?？諌簷C控制系統(tǒng)中PLC的引入極大地簡化了空壓機系統(tǒng)的操作，節(jié)省了人力并且提高了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。許多礦山設(shè)備已選用了PLC來代替比較重要的控制設(shè)備?，F(xiàn)在迫切需要可靠性高、易維護、易操作、可監(jiān)視并且價格不高的控制器來代替繼電器組成的電路。礦山設(shè)備不斷更新，不斷進步，可靠性、易操作性、可監(jiān)視性、易維護性等已是最基本的要求了。影響其安全生產(chǎn)的因素主要有空壓機的超溫、超壓、斷水、斷油等?？諝鈮嚎s機是礦山生產(chǎn)重要的四大固定設(shè)備之一，它產(chǎn)生壓縮空氣，用以帶動鑿巖機、風(fēng)動裝巖機等設(shè)備及其他風(fēng)動工具。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。最初是在引進設(shè)備中大量使用了可編程控制器。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。 PLC控制在國內(nèi)外的發(fā)展近況20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。目前，PLC在國內(nèi)外