基于plc的離心風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)doc-閱讀頁
2025-08-02 01:23本頁面
【正文】 備超強(qiáng)的過載能力，以滿足廣泛的應(yīng)用場合。確定變頻器容量的主要依據(jù)是輸出電流，其原則為：變頻器的輸出額定電流應(yīng)大于或等于電機(jī)的額定電流。故應(yīng)考慮選擇變頻器的額定電流大于或等于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中的最大電流[5]?；蛘?，也可從電機(jī)的輸出功率由下式計(jì)算 (2) 式中，P為額定輸出功率（KW）；U為額定電壓（KV）；I為額定電流（A）；η為電機(jī)效率；為功率因數(shù)。系統(tǒng)采用總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，兩臺變頻器采用總線接插件連入總線。采用西門子 Profibus 屏蔽電纜及9針D形網(wǎng)絡(luò)連接頭。由用戶程序?qū)崿F(xiàn)USS協(xié)議與兩臺MM430變頻器通信。表2 變頻器參數(shù)的設(shè)定參數(shù)號參數(shù)值說明Fr13固定頻率1P0110第一加速時(shí)間P0210第一加速時(shí)間P03FF頻率范圍(v/f方式)P0520DC提升水平P081變頻器起停正反轉(zhuǎn)控制方式P15200電動(dòng)機(jī)運(yùn)行最大頻率P1650電動(dòng)機(jī)運(yùn)行基本頻率P182多段速率加速連動(dòng)運(yùn)行P32170固定頻率2P3310固定頻率3P3423固定頻率435130固定頻率5395第2加速時(shí)間設(shè)定405第二減速時(shí)間設(shè)定 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件電路（1）本系統(tǒng)的硬件電路如圖3所示，它由4臺電動(dòng)機(jī)，一臺智能型電控柜（包括西門子變頻器、PLC、交流接觸器、繼電器等），一套壓力傳感器、斷相相序保護(hù)裝置以及供電主回路等構(gòu)成。MICROMASTER 430是泵和風(fēng)機(jī)類專用變頻器，擴(kuò)展功能強(qiáng)．CPU224集成了14點(diǎn)輸入10點(diǎn)輸出，共有24點(diǎn)數(shù)字量I/0，其模擬量擴(kuò)展模塊具有較大的適應(yīng)性和靈活性，且安裝方便，滿足設(shè)計(jì)需要。合上空氣開關(guān)后，當(dāng)交流接觸器KMKM3, KMKM7主觸點(diǎn)閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)為工頻運(yùn)行；當(dāng)KMKMKMKM8主觸點(diǎn)閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)為變頻運(yùn)行。 系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)（1）系統(tǒng)控制電路如圖4所示，～，, , , ；、。當(dāng)SA切在手動(dòng)位時(shí)，通過SB1～SB4按鈕分別起動(dòng)4臺水泵工頻運(yùn)行,SB5～SB8按鈕分別停止4臺離心風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行．當(dāng)SA在自動(dòng)位時(shí)，由PLC控制水泵進(jìn)行變頻或工頻狀態(tài)的起動(dòng)、切換、停止運(yùn)行。（2）PLC及變頻器控制模塊電路PLC及變頻器控制模塊是本系統(tǒng)的核心，它包括時(shí)間控制電路、故障報(bào)警保護(hù)電路、斷相相序保護(hù)電路。控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)的流程圖如圖2所示。由圖5可知，按下啟動(dòng)鍵后，首先檢測是否手動(dòng)，如果是則手動(dòng)控制操作，否則就自動(dòng)正常運(yùn)行。若 D D0，則通風(fēng)機(jī)與礦井下供電電源聯(lián)鎖停止工作并報(bào)警，否則比較判斷F1與F2的大小，若F1 F2，進(jìn)入風(fēng)機(jī)輪休控制子程序，啟動(dòng)A風(fēng)機(jī)，A風(fēng)機(jī)運(yùn)行一定時(shí)間后，啟動(dòng)B組風(fēng)機(jī)工作，A組風(fēng)機(jī)停止。 圖5 系統(tǒng)總流程圖 瓦斯?jié)舛瓤刂撇糠滞咚節(jié)舛瓤刂撇糠趾蜏囟瓤刂撇糠窒嗨?。在離心風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中若礦井工作面的瓦斯?jié)舛却笥谠O(shè)定的報(bào)警瓦斯?jié)舛壬暇€時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)出指示并報(bào)警。若井巷工作面瓦斯?jié)舛壤^續(xù)增大，當(dāng)VD196的存儲(chǔ)值大于設(shè)定的斷電瓦斯?jié)舛壬暇€時(shí)，PLC將發(fā)出切斷電源的指令，將PLC所有輸出和內(nèi)部位復(fù)位，并切斷風(fēng)機(jī)電源各井巷工作面的電源，防止有明火引起與其爆炸。抽放瓦斯后，當(dāng)瓦斯?jié)舛萔D196的存儲(chǔ)值再次下降到小于斷電瓦斯?jié)舛壬暇€時(shí)，風(fēng)機(jī)組并不能重新運(yùn)行工作。圖6 瓦斯?jié)舛瓤刂瞥绦? 壓力控制部分壓力是本控制系統(tǒng)的主控參數(shù)，在壓力數(shù)據(jù)處理過程中運(yùn)用到PID算法。其結(jié)構(gòu)如圖6所示。因此，對于速度、位置等快過程擴(kuò)溫度、化工合成等慢過程，PID控制都具有良好的實(shí)際效果。所謂的PID就是比例、積分、微分的總稱。PID運(yùn)算中的積分作用可以消除系統(tǒng)的靜態(tài)誤差，提高精度，加強(qiáng)對系統(tǒng)參數(shù)變化的能力，而身分作用可以克服慣性滯后，提高抗干擾能力和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，PID控制器的作用就是通過調(diào)節(jié)其輸出使偏差為零。系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)的微分方程式由比例項(xiàng)、積分項(xiàng)和微分項(xiàng)組成。壓力參數(shù)的設(shè)置與礦井的深度、巷道的截面等諸多因素有關(guān)，所以本設(shè)計(jì)利用觸摸屏進(jìn)行PID參數(shù)設(shè)置。PID參數(shù)設(shè)置好后要分別對壓力設(shè)定值、增益值、采樣值、積分時(shí)間和微分時(shí)間進(jìn)行填表。本系統(tǒng)的壓力控制是用SMB34定時(shí)設(shè)定的時(shí)間周期進(jìn)行中斷處理的，利用SMB34固定的時(shí)間間隔作為采樣周期，對模擬量AIW0輸入進(jìn)行采樣，然后通過A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。壓力中斷程序分兩部分進(jìn)行處理數(shù)據(jù)，一部分將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到VD128中與設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較處理。壓力中斷程序如圖9所示。綜合所選用的風(fēng)機(jī)組自身特性和國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置了風(fēng)機(jī)組軸承溫度和定子溫度報(bào)警溫度和跳閘溫度。定子溫度保護(hù)設(shè)置120℃為報(bào)警溫度，125℃為跳閘溫度。若輸入電壓范圍為0～10V的模擬量信號，則對應(yīng)的數(shù)字量結(jié)果應(yīng)為0～32000或需要的數(shù)字。表3 工程值與數(shù)字量對應(yīng)關(guān)系溫度值（℃）數(shù)字量電壓值（V）1201258590模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換公式為： (yAL)/(AHAL)=(X0)/(655350) (3)y:轉(zhuǎn)換過后的工程值（多少電流）AH：工程值的上限（電流的上限）AL：工程值的下限（電流的下限）X：工程轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量值（電流轉(zhuǎn)換后的數(shù)字值）若數(shù)據(jù)格式為單極性，模擬量信號的類型為電壓信號，滿量程為0～10V，那么根據(jù)公式1可得軸承溫度和定子溫度報(bào)警溫度和跳閘溫度所對應(yīng)的數(shù)量和電壓的關(guān)系如表3所示。 6 結(jié)束語利用 PLC變頻器和離心機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，不僅簡化了系統(tǒng)，提高了設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，設(shè)備的操作和維護(hù)方便，節(jié)省能耗，同時(shí)也大大地提高了煤礦生產(chǎn)的安全系數(shù)。 致 謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，得到導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)。在課題的研究和進(jìn)展中，同組同學(xué)也給予了很大的幫助，這里也一同表示感謝！由于時(shí)間和知識水平所限，論文中還可能會(huì)有許多紕漏或錯(cuò)誤之處，懇請各位老師和同學(xué)
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