【正文】 S7300 系列 PLC 中的 CPU313 提供了用于閉環(huán)控制 PID 運(yùn)算指令，用戶只需在 PLC 的內(nèi)存中填寫一張 PID 控制參數(shù)表（見表 41）再執(zhí)行指令： “ PID Table Loop” 即可完成 PID 運(yùn)算，其中操作數(shù) Table 表使用變量存儲器 VBx來指明控制參數(shù)表的表頭字節(jié)；操作數(shù) Loop 只可選擇 07的整數(shù)，表示本次 PID 閉環(huán)控制所針對的環(huán)路編號，最多 8 路。附表中的參數(shù)分兩類。另外一類參數(shù)必須在調(diào)用 PID指令時才填入控制表格。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn) :其中有一些參數(shù)，既是本次的輸入 (執(zhí)行 PID 指令之前 )，又是本次的輸出 (執(zhí)行 PID指令之后 )，同時還是下次運(yùn)算的輸入，如編號為 3,8,9 的參數(shù)。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 26 表 41 控制參數(shù) 參數(shù)編號 地址偏移量 （字節(jié)） 變量名 變量類型 備注 1 50 PVn IN 調(diào)節(jié)量 2 54 SPn IN 給定量 3 58 Mn IN/OUT 控制量 4 62 KC IN 比例增益 5 66 TS IN 采樣時間（ s） 6 70 TI IN 積分時間（ min） 7 74 TD IN 微分時間（ min） 8 78 MX IN/OUT 累積偏移量 9 82 PVn1 IN/OUT 上一次 調(diào)節(jié)量 表 41 中變量名說明如下： SPn：第 n采樣時刻的給定值 。 PVn1：第 n1采樣時刻的過程變量值 。 TD：微分時間 。 MX：第 n1 采樣時刻的積分項 (積分項前值 )。由于上述兩種傳感器正常工作時 ，均輸出 4～ 20mA 電流信號給 PLC模擬輸入模塊。據(jù)此可判斷傳感器斷線等故障。 PLC 程序中，當(dāng)給出電機(jī)運(yùn)行信號，而電機(jī)不在運(yùn)行 (電流信號小于 2OA)。 系統(tǒng)設(shè)計 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計步驟 設(shè)計 PLC 控制 系統(tǒng)的一般步驟 如圖 (48)所示。如需要完成的動作（動作時序、動作條件、必須的保護(hù)和聯(lián)鎖等）、操作方式（手動、自動、連續(xù)、單周期、單步等）。據(jù)此確定 PLC 的 I/O點(diǎn)數(shù)。 (4) 分配 PLC 的 I/O 點(diǎn)，設(shè)計 I/O 連接圖。 (5) 進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計，同時可進(jìn)行控制臺的設(shè)計和現(xiàn)場施工?？梢?，采用 PLC 控制，可以使整個工程的周期縮短。對于簡單控制系統(tǒng)，此步可省略。 (3)根據(jù)梯形圖編制程序清單。 (5)對程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。如不滿足要求，再回去修改程序或檢查界限，直到滿足要求為止。 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 主電路設(shè)計 在硬件設(shè)計中，采用一臺變頻器控制三臺空壓機(jī)的電機(jī)運(yùn)行，三臺電機(jī)的運(yùn)行都有變頻 /工頻兩種狀態(tài)，每臺電機(jī)都需要通過兩個接觸器與工頻電源和變頻輸出電源相連。還需要在工頻電源下面接入同樣的自動空氣開關(guān)，來實現(xiàn)電機(jī)的過流過載 保護(hù)接通。所有接觸器的選擇都要依據(jù)電動機(jī)的容量適當(dāng)選擇。電流表安裝在控制柜上，可以方便地觀察電機(jī)的三相工作電流，便于操作人員監(jiān)測電機(jī)的工作狀態(tài)。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 31 變頻器主電路電源輸入端子 (U1， V1， W1)經(jīng)過空氣開關(guān)與三相電源連接，變頻器 主電路輸出端子 (U2， V2， W2)經(jīng)接觸器接至三相電動機(jī)上。在變頻器起動、運(yùn)行和停止操作中，必須用觸摸面板的運(yùn)行和停止鍵來操作，不得以主電路的通斷來進(jìn)行。電機(jī)的啟動由開關(guān)量控制， PLC 模擬量模塊輸出 4～ 20mA 電流作為變頻器的控制端輸入，進(jìn)行壓力的恒壓控制。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 34 表 42 PLC輸入輸出模塊 I/O點(diǎn)數(shù) I/O 類型 模擬量輸入 模擬量輸出 開關(guān)量輸入 開關(guān)量輸出 信 號 類 型 類型 數(shù)量 類型 數(shù)量 類型 數(shù)量 類型 數(shù)量 進(jìn)水溫度 3 變頻器控制型號 1 緊急停止 3 工頻繼電器 3 潤油溫度 3 檢修 /正常 3 變頻繼電器 3 風(fēng)包溫度 3 故障燈復(fù)位 3 超溫?zé)? 3 電機(jī)溫度 3 報警燈復(fù)位 1 斷水燈 3 進(jìn)水壓力 3 啟動按鈕 3 電磁閥 3 后冷壓力 3 停止按鈕 3 報警燈 1 總管壓力 1 自動 /手動 3 運(yùn)行燈 3 檢修燈 3 油壓低燈 3 統(tǒng)計點(diǎn)數(shù) AI 19 AO 1 DI 19 DO 25 總計 64 根據(jù)被控對象的 I/O 點(diǎn)數(shù)以及工藝要求、掃描速度、自診斷功能等方面的考慮，采用 SIEMENS 公司的 S7300 系列 PLC。可提供標(biāo)準(zhǔn)值為 24V DC 的輸入和輸出電壓。 它采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動態(tài)特性，同時具備超強(qiáng)的過載能力，以滿足廣泛的應(yīng)用場合。 (1)主要特征 200V240V 177。10% ，三相，交流， ； 矢量控制方式，可構(gòu)成閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制； 高過載能力，內(nèi)置制動單元； 三組參數(shù)切換功能。 (2)保護(hù)功能 過載能力為 200％額定負(fù)載電流，持續(xù)時間 3秒和 150％額定負(fù)載電流，持續(xù)時間 60 秒；過電壓、欠電壓保護(hù)；變頻器、電機(jī)過熱保護(hù)； 接地故障保護(hù)，短路保護(hù)；閉鎖電機(jī)保護(hù)，防止失速保護(hù)；采用 PIN 編號實現(xiàn)參數(shù)連鎖。作為一個參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，傳感器占有非常重要的地位。 (1)壓力傳感器的選型 現(xiàn)場所需要測量的壓力參數(shù)有主機(jī)進(jìn)水壓力、儲氣罐氣體壓力。 目前市場上的壓力傳感器種類繁多，在選型時應(yīng)根據(jù)不同的使用條件選擇不同 的傳感器。 GPT壓力變送器壓力測量特性如下： 傳感器為 316 不銹鋼膜片結(jié)構(gòu)，適用被測介質(zhì)可以是腐蝕性氣體、液體、蒸汽，測量范圍在 20KPa～ 20MPa， 測量精度分為 %， %， %，三倍過壓范圍。 供電特性：推薦工作供電電壓： DC/24V，空載工作電壓： DC/12V，最高過載電壓： DC/40V，最大輸出限流： 30mA，內(nèi)設(shè)電壓極性反接保護(hù)。工作環(huán)境濕度范圍： 0～ 80％ 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 37 外型結(jié)構(gòu)與典型接線：探頭外型尺寸： φ 59mm 120mm，重量： 650g。 (2)溫度傳感器的選型 現(xiàn)場的溫度信號范圍為 0～ 160℃ ，所以溫度傳感器采用 PT100 標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度傳感器。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 38 系統(tǒng) PLC 硬件 部分 地址分配及部分程序 (1)輸入輸出地址分配如表 43 所示 表 43輸入輸出地址分配 I 0 0 0 自 動 Q 0 0 0 M 1 供 品 運(yùn) 行I 0 0 1 手 動 Q 0 0 1 M 1 變 頻 運(yùn) 行I 0 0 2 啟 動 Q 0 0 2 M 2 工 頻 運(yùn) 行I 0 0 3 停 止 Q 0 0 3 M 2 變 頻 運(yùn) 行I 0 0 4 點(diǎn) 動 Q 0 0 4 M 3 工 頻 運(yùn) 行I 0 0 5 復(fù) 位 Q 0 0 5 M 3 變 頻 運(yùn) 行I 0 0 6 緊 急 停 車 Q 0 0 6 聲 光 報 器 I 0 0 7 變 頻 器 啟 動 Q 0 0 7 — —I 0 1 0 1 空 壓 機(jī) 電 機(jī) 運(yùn) 行 Q 0 1 0 K 1 正 轉(zhuǎn) 繼 電 器I 0 1 1 1 空 壓 機(jī) 電 機(jī) 停 止 Q 0 1 1 K 2 反 轉(zhuǎn) 繼 電 器I 0 1 2 2 空 壓 機(jī) 電 機(jī) 運(yùn) 行 Q 0 1 2 K 3 點(diǎn) 動 繼 電 器I 0 1 3 2 空 壓 機(jī) 電 機(jī) 停 止 Q 0 1 3 K 4 復(fù) 位 繼 電 器I 0 1 4 3 空 壓 機(jī) 電 機(jī) 運(yùn) 行 Q 0 1 4 I 0 1 5 3 空 壓 機(jī) 電 機(jī) 停 止 Q 0 1 5 I 0 1 6 潤 滑 油 超 溫 Q 0 1 6 — —I 0 1 7 F R 1 M 1 熱 繼 電 器 Q 0 1 7 — —I 0 2 0 F R 2 M 2 熱 繼 電 器 Q 0 2 0 自 動 指 示 燈I 0 2 1 F R 3 M 3 熱 繼 電 器 Q 0 2 1 手 動 指 示 燈I 0 2 2 Q F 1 空 氣 斷 路 器 Q 0 2 2 加 壓 指 示 燈I 0 2 3 Q F 2 空 氣 斷 路 器 Q 0 2 3 降 壓 指 示 燈I 0 2 4 Q F 3 空 氣 斷 路 器 Q 0 2 4 停 車 指 示 燈I 0 2 5 Q F 4 空 氣 斷 路 器 Q 0 2 5 變 頻 器 啟 動 指 示 燈I 0 2 6 變 頻 器 頻 率 上 限 Q 0 2 6 調(diào) 速 指 示 燈I 0 2 7 變 頻 器 頻 率 下 限 Q 0 2 7 1 空 壓 機(jī) 故 障 指 示 燈I 0 3 0 風(fēng) 包 壓 力 上 限 Q 0 3 0 2 空 壓 機(jī) 故 障 指 示 燈I 0 3 1 風(fēng) 包 壓 力 下 限 Q 0 3 1 3 空 壓 機(jī) 故 障 指 示 燈I 0 3 2 冷 卻 水 壓 力 上 限 Q 0 3 2 變 頻 器 故 障 指 示 燈I 0 3 3 潤 油 壓 力 上 限 Q 0 3 3 風(fēng) 包 壓 力 上 限 指 示 燈I 0 3 4 Q 0 3 4 風(fēng) 包 壓 力 下 限 指 示 燈I 0 3 5 Q 0 3 5 變 頻 器 頻 率 上 限 指 示 燈I 0 3 6 Q 0 3 6 變 頻 器 頻 率 下 限 指 示 燈I 0 3 7 Q 0 3 7 冷 卻 水 壓 力 上 限 指 示 燈I 0 4 0 檢 測 信 號 輸 入 Q 0 4 0 潤 油 壓 力 上 限 指 示 燈I 0 4 1 變 頻 器 故 障 Q 0 4 1 I 0 4 2 Q 0 4 2 I 0 4 3 Q 0 4 3 I 0 4 4 Q 0 4 4 I 0 4 5 Q 0 4 5 — —I 0 4 6 Q 0 4 6 — —I 0 4 7 Q 0 4 7 — — 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 39 (2)部分控制程序如下： // 上電初始化，調(diào)用子程序 LD CALL SBR0 LD S , 1 LD S ， 1 // 變頻器頻率上限時增開空壓機(jī) LD AD= VD250, VD208 AN TON T37, 50 // 符合增開條件時，工頻空壓機(jī)運(yùn)行數(shù)加 1 LD T37 AB= VB301, 1 EU = INCB VB301 // 頻率下限時減開空壓機(jī) LDD= VD250, 1000 AN TON T38, 30 // 符合減開條件時，工頻機(jī)運(yùn)行數(shù)減 1 LD T38 AB VB301, 0 EU 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 40 = DECB VB301 // 變頻器復(fù)位 LD O O = // 產(chǎn)生當(dāng)前空壓機(jī)工頻啟動脈沖信號 LD T34 EU = R , 1 Network 17 LD S , 1 Network 18 LD TON T39, 30 Network 19 // 產(chǎn)生下一臺空壓機(jī)變頻運(yùn)行啟動信號 LD T39 EU = R , 1 R , 1 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 41 5 結(jié)論 工作總結(jié) 論文在分析空壓機(jī)工作原理及煤礦現(xiàn)場的基礎(chǔ)上，結(jié)合 PLC技術(shù)、變頻技術(shù)設(shè)計了空壓機(jī)的恒壓供氣自動控制系統(tǒng)。論文具體工作總結(jié)為以下幾個方面： (1)闡述了論文的研究背景及相應(yīng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。同時給出了整