【正文】 已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。關(guān)鍵詞：空氣壓縮機(jī)；可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)；變頻器；PID調(diào)節(jié)器 河南理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 目 錄第一章 緒論 1 PLC控制在國內(nèi)外的發(fā)展近況 1 1第二章 空氣壓縮機(jī) 3 3 3 3 4 4 5第三章 可編程控制器（plc）控制系統(tǒng) 8 PLC的產(chǎn)生和發(fā)展 8 PLC基本結(jié)構(gòu) 8 PLC基本工作原理 9 9 PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間 11 PLC的主要特點(diǎn) 11第四章 基于plc的煤礦空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 13 13 14 19 21 22 報(bào)警裝置 26 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 26 PLC程序設(shè)計(jì)的步驟 27 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 28 28 PLC選型 30 31 32 32致 謝 36參考文獻(xiàn) 37 河南理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第一章 緒論自二十世紀(jì)六十年代美國推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。從而使生產(chǎn)系統(tǒng)獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和安全性能。當(dāng)變頻器控制當(dāng)前機(jī)由變頻轉(zhuǎn)為工頻，而供氣壓力仍不滿足時(shí)，則由PLC控制變頻器軟啟動(dòng)下一臺(tái)空壓機(jī)變頻運(yùn)行，依次開啟。該方案采用變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)空壓機(jī)“一拖多”的控制，PLC實(shí)現(xiàn)變頻器的工頻與變頻的轉(zhuǎn)換控制，以及切換變頻器對(duì)某臺(tái)空壓機(jī)進(jìn)行控制?？删幊炭刂破?PLC)將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)。空壓機(jī)的用途很廣，幾乎遍及工農(nóng)業(yè)、國防、科技、民用等各個(gè)領(lǐng)域。三、審閱意見及評(píng)語指導(dǎo)教師（簽名） 職 稱 工 作 單 位 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院5 河南理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)記錄平頂山函授站 年級(jí)專業(yè)2013級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)生的畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于PLC的煤礦空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 于 2015 年5 月9 日進(jìn)行答辯。河南理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目基于PLC的煤礦空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)站 別 平頂山函授站 年級(jí)專業(yè)2013級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 沈 占 彬 2015年4月20日河南理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書站名：平頂山函授站 年級(jí)專業(yè)2013級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)生姓名 一、設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于PLC的煤礦空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二、設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)與要求針對(duì)基于PLC的煤礦空壓機(jī)控制系統(tǒng)，對(duì)空氣壓縮機(jī)的分類；可編程控制器、plc）控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理、主要特點(diǎn)；控制系統(tǒng)的組成、工作原理；控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)等方面的設(shè)計(jì)。三、設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間2015年3月14日至2015年4月20日指導(dǎo)教師（簽名） 成教院院長(zhǎng)（簽名） 河南理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)定書站名：平頂山函授站 年級(jí)專業(yè)2013級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)生姓名 一、設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于PLC的煤礦空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二、設(shè)計(jì)（論文）說明書 37頁，附圖 0 張。設(shè)計(jì)（論文）題目：基于PLC的煤礦空壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 答辯學(xué)生向畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯委員會(huì)（小組）提交以下資料：一、設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 37頁二、設(shè)計(jì)（論文）圖紙 共 0張三、指導(dǎo)教師評(píng)閱意見 共 0張根據(jù)學(xué)生所提供的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）材料和指導(dǎo)教師意見以及在答辯過程中學(xué)生回答問題的情況，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)（小組）作出如下決議：一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的總評(píng)語：二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的總評(píng)成績(jī)：畢業(yè)答辯委員會(huì)主任（組長(zhǎng)）簽字：委員（成員）簽字： 年 月 日 河南理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 摘要空氣壓縮機(jī)(簡(jiǎn)稱空壓機(jī))是一種用來壓縮氣體提高氣體壓力或輸送氣體的機(jī)械?？諝鈮嚎s機(jī)的安全生產(chǎn)保護(hù)對(duì)于煤礦企業(yè)的生產(chǎn)是十分重要的。本設(shè)計(jì)方案采用PLC和變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)空壓機(jī)組的自動(dòng)控制。系統(tǒng)利用壓力傳感器采集氣包出口壓力，通過變送器輸出4～20毫安標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)至PLC模擬輸入端口，經(jīng)過PLC內(nèi)部PID算法邏輯運(yùn)算，送出控制信號(hào)至變頻器，變頻器根據(jù)送來的信號(hào)改變輸出電壓的頻率，來調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，以確保供氣壓力的恒定。當(dāng)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(guān)閉當(dāng)前機(jī)，變頻器轉(zhuǎn)而變頻控制另一臺(tái)運(yùn)行的空壓機(jī)。本論文介紹了空氣壓縮機(jī)、可編程控制系統(tǒng)（PLC）控制原理、系統(tǒng)通信等。同時(shí)，PLC的功能也不斷完善。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。 同時(shí)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是采用集中監(jiān)測(cè)、集中控制、集中顯示、集中管理、集中保存的系統(tǒng)，融合了較先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、故障診斷技術(shù)和軟件技術(shù)，廣泛應(yīng)用在化工、供暖、機(jī)械、供水、水處理等多個(gè)領(lǐng)域，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮越來越顯著的作用。從控制規(guī)模上來說，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制功能上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場(chǎng)合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。其能否安全運(yùn)行直接影響著煤礦生產(chǎn)的產(chǎn)量和效益。隨著煤礦現(xiàn)代化的發(fā)展，礦山企業(yè)對(duì)礦山設(shè)備的要求越來越高,建設(shè)安全性礦山已成為煤礦生產(chǎn)建設(shè)的核心。用繼電器組成的控制電路可靠性差、不易維護(hù)、不易監(jiān)視，已不能適應(yīng)當(dāng)前的要求。隨著電子技術(shù)、軟件技術(shù)、控制技術(shù)的飛速發(fā)展，可編程控制器（PLC）發(fā)展迅猛，性能很高，價(jià)格較為合理，與繼電器組的控制電路比具有非常大的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的保護(hù)設(shè)備主要采用分離儀表，其可靠性差、集程度低、費(fèi)用高，不能有效的滿足礦山設(shè)備投入的經(jīng)濟(jì)性和安全性的要求。基于PLC和變頻器的空壓機(jī)控制系統(tǒng)使工作人員可以在計(jì)算機(jī)集控下完成各項(xiàng)工作，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，極大地節(jié)省了生產(chǎn)中所需的人力資源，也保障了生產(chǎn)和系統(tǒng)的安全。作為基礎(chǔ)工業(yè)設(shè)備，空壓機(jī)在冶金、機(jī)械制造、礦山、電力、紡織、石化、輕紡等幾乎所有的工業(yè)行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。把節(jié)圓內(nèi)具有凹齒的轉(zhuǎn)子，稱為陰轉(zhuǎn)子或陰螺桿。轉(zhuǎn)子上的最后一對(duì)軸承實(shí)現(xiàn)軸向定位，并承受壓縮機(jī)中的軸向力。在壓縮機(jī)機(jī)體的兩端，分別開設(shè)一定形狀和大小的孔口。螺桿壓縮機(jī)的工作循環(huán)過程可分為進(jìn)氣，壓縮和排氣三個(gè)過程。(1)進(jìn)氣過程：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),陰陽轉(zhuǎn)子的齒溝空間在轉(zhuǎn)至進(jìn)氣端壁開口時(shí)其 空間最大，此時(shí)轉(zhuǎn)子齒溝空間與進(jìn)氣口的相通，因在排氣時(shí)齒溝的氣體被完全排出，排氣完成時(shí)，齒溝處于真空狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)至進(jìn)氣口時(shí)，外界氣體即被吸入，沿軸向進(jìn)入陰陽轉(zhuǎn)子的齒溝內(nèi)。(2)壓縮過程：陰陽轉(zhuǎn)子在吸氣結(jié)束時(shí)，其陰陽轉(zhuǎn)子齒尖會(huì)與機(jī)殼封閉，此時(shí)氣體在齒溝內(nèi)不再外流。嚙合面與排氣口之間的齒溝空間漸漸減小，齒溝內(nèi)的氣體被壓縮，壓力提高。從上述工作原理可以看出，螺桿壓縮機(jī)是一種工作容積作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的容積式氣體壓縮機(jī)械。就氣體壓力提高的原理而言，螺桿壓縮機(jī)與活塞壓縮機(jī)相同，都屬容積式壓縮機(jī)。所以，螺桿壓縮機(jī)同時(shí)具有上述兩類壓縮機(jī)的特點(diǎn)。2)操作維護(hù)方便：操作人員不必經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，可實(shí)現(xiàn)無人值守運(yùn)轉(zhuǎn)。4)適應(yīng)性強(qiáng)：螺桿壓縮機(jī)具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)，排氣量幾乎不受排氣壓力的影響，在寬廣范圍內(nèi)能保證較高的效率。(2)螺桿壓縮機(jī)的缺點(diǎn)1)造價(jià)高：螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子齒面是一空間曲面，需利用特制的刀具，在價(jià)格昂貴的專用設(shè)備上進(jìn)行加工。2)不適合高壓場(chǎng)合：由于受到轉(zhuǎn)子剛度和軸承壽命等方面的限制，螺桿壓縮機(jī)只能適用于中，低壓范圍?；钊娇諌簷C(jī)主要由三部分組成：運(yùn)動(dòng)機(jī)（曲軸、軸承、連桿、十字頭、皮帶輪或聯(lián)軸器等）、工作機(jī)構(gòu)（氣缸、活塞、氣閥等）與機(jī)身。活塞式空壓機(jī)是一種最常見的容積式壓縮機(jī)。活塞與氣缸共同組成壓縮機(jī)工作腔，依靠活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并借助進(jìn)、排氣閥的自動(dòng)開閉，使氣體周期性的進(jìn)入工作腔，進(jìn)行壓縮和排出。12345133