PLC在制氮機上應用

1、焦作大學畢業(yè)設計焦作大學畢業(yè)設計題 目： PLC 在制氮機上的應用 學 院： 機電工程學院 專 業(yè)： 11 機械制造與自動化（3）班 學 號： 110108309 姓 名： 王文江 指導教師： 宋芳 完成日期： 2013 年 月PLCPLC在在制氮機制氮機上的應用上的應用摘摘 要要在現(xiàn)代生產(chǎn)力不斷提高的情況下，建設無人值守的空壓站，是一個社會發(fā)展過程中的必然選擇。本文主要論述了一種PLC在制氮機上的應用，采用PLC對空壓機進行自動控制改造，實現(xiàn)空氣的分離控制和生產(chǎn)設備的集中控制。在改造原有系統(tǒng)的基礎上，將制氮機電機的直接啟動控制方式改為變頻控制，減小對系統(tǒng)電網(wǎng)的沖擊和節(jié)約能源，同時制定了具體實

2、施的控制方式、設備啟停步驟、軟件功能、功能擴充、報警系統(tǒng)。并利用相應的控制算法，實現(xiàn)供氣的恒定，提高供氣質(zhì)量和效率，保證各項工作的安全生產(chǎn)。關鍵詞：關鍵詞：PLC，制氮機，自動控制目目 錄錄 第一章第一章 緒論緒論.1第二章第二章 制氮機流量值的計算制氮機流量值的計算.1第第三三章章 系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理.83-1 設計方案的確定 .83-2 系統(tǒng)構(gòu)成 .93-3 工作原理 .93-4 控制過程 .113-4-1 恒壓控制 .113-4-2 節(jié)能控制.12第第四四章章 硬件電路設計硬件電路設計.124-1 PLC 可編程控制器部分 .134-1-1 PL C 概述.134-1-

3、2 PLC 選型和性能指標.154-1-3 PLC 內(nèi)部分配.154-1-4 輸入輸出外部接線.154-2 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 .174-3 傳感器部分 .194-4 變頻器部分 .204-5 監(jiān)控對象空壓機 .214-6 系統(tǒng)的保護及故障警報的發(fā)出 .22第第五五章章 系統(tǒng)的軟件設計系統(tǒng)的軟件設計.225-1 系統(tǒng)的總體框圖設計 .225-2 程序的結(jié)構(gòu)及程序功能的實現(xiàn) .245-2-1 系統(tǒng)的初始化程序.245-2-2 系統(tǒng)的主控制程序.245-2-3 系統(tǒng)的中斷程序.25第第六六章章 結(jié)束語結(jié)束語.25致謝致謝.25參考文獻參考文獻.26附錄附錄.27第一章第一章 緒論緒論在現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中，空

4、壓機在冶金機械制造、礦山、電力、紡織、石化、輕紡等行業(yè)都有廣泛的應用。傳統(tǒng)的空壓機供氣控制方式大都是采用加、卸載控制方式。該控制方式雖然原理簡單、操作簡便，但是存在能耗大、進氣閥易損壞、供氣壓力不穩(wěn)定等諸多問題。隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)的高度發(fā)展和應用，使變頻器的節(jié)能效果更為顯著，它不但能實現(xiàn)無級調(diào)速，而且在負載不同時，始終高效運行，有良好的動態(tài)特性，能實現(xiàn)高性能、高可靠性、高精度的自動控制相對于其它調(diào)速方式(如:降壓調(diào)速、變極調(diào)速、滑差調(diào)速、交流串級調(diào)速等)具有更大的優(yōu)勢，變頻調(diào)速性能穩(wěn)定、調(diào)速范圍廣、效率高。為此本文采用 PID 技術(shù)和變頻器實現(xiàn)

5、對螺桿式空氣壓縮機的節(jié)能改造。整個工作系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性都有了很大提高，節(jié)能效果顯著，實用性好。第二章第二章制氮機流量值的計算制氮機流量值的計算 毛細管作為一種重要節(jié)流元件，具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、無運動部件、制造方便、工作穩(wěn)定可靠和不易發(fā)生故障等優(yōu)點，其壓力平衡特性有利于降低壓縮機的起動力矩，因此已經(jīng)廣泛應用于家用設備包括電冰箱、冰柜、空調(diào)器和減濕器等小型制冷裝置中，它對制冷系統(tǒng)的連續(xù)運行起著重要作用。在現(xiàn)有的制冷系統(tǒng)中，絕熱毛細管應用最多。而 HFC 一 134a(R134a，CH，F(xiàn)CF3，1，3一四氟乙烷)作為 R12(CFC12，CF2CI ，二氟二氯甲烷)的替代制冷工質(zhì)而提出，已

6、被證明是比較環(huán)保的綠色制冷劑，特別適用于家用冰箱、窗式空調(diào)、汽車空調(diào)以及小型空冷制冷機組和離心式冷水機組。本文針對以制冷劑 HFC 一 134a 為工質(zhì)的制冷系統(tǒng)，選擇一組基于 MH 狀態(tài)方程(即馬丁一候方程)的熱力學性質(zhì)參數(shù)方程，對絕熱毛細管流量進行數(shù)值模擬計算。1 毛細管穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型為建立絕熱毛細管穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型，主要采用如下假設? ：(1)由于毛細管的管徑很小，可忽略徑向的參數(shù)變化，流動為一維絕熱流動；(2)液相和氣相的流速較為接近，氣相和液相間無滑移，按均相流處理；(3)兩相介質(zhì)達到熱力學平衡；(4)重力影響較小，可忽略不計；(5)管路截面積保持不變；(6)忽視亞穩(wěn)態(tài)流動。11 基本模型

7、 兒質(zhì)量方程：m ： ：const能量方程：h+ ：c0list動量方程：一 dp：m2d + 1m dl(1)(2)(3) 式中：m 為質(zhì)量流速，kg(m2s)；G 為質(zhì)量流量，kgs；F 為截面積，m ；h 為比焓，Jkg； 為比容，n kg；P 為壓力，Pa；f 為沿程摩擦阻力系數(shù)(以下簡稱摩阻系數(shù))；D 為內(nèi)徑，m；為長度，in。12 模型的離散方程的離散采用有限差分方法，將制冷劑在毛細管內(nèi)的流動沿管長劃分若干微元，則對其中的某一微元有：ml= m2 (4)hl+ 百 1m2I2：h2+ 百 1m22 (5)pp =m2( 一 。)+ ! ； (6)式中：下標 l、2、m 分別表示微元

8、的進口參數(shù)、出口參數(shù)、平均參數(shù)；為微元段長度。121 過冷單相區(qū)過冷液體可視作不可壓縮，比容、焓、過冷區(qū)溫度和摩阻系數(shù)均不變。由式(6)可得過冷段長度為：L ： 2D ApscLSC 一 2 一 (、7，)，I|L J SC3SC 式中：Ap 為過冷區(qū)的壓強差。122 氣液兩相區(qū)由式(6)可得兩相區(qū)某一微元段長度為：AL ： p。一 P2 一 mz(32 一 。) (8)HI J mUm對于兩相區(qū)所有微元段的計算長度求和，可以得到整個兩相區(qū)的計算長度： 、L ： ZAL， (i) (9)對于氣液兩相區(qū)，比焓 h 和比容 的計算為：h =xh +(1 一 )hs (1O)= +(1 一 ) (1

9、1)式中： 為干度；下標 g、f、StY、tp 分別表示氣相、液相、過冷區(qū)、兩相區(qū)。式中：n：告 m ( 2 一 ) ；b： m ( g2 一 vp)+h 一， ；C ： 寺 m ( 一 I )，+ ，2 一 httI。13 沿程摩阻系數(shù)與粘度計算關于毛細管內(nèi)摩阻系數(shù)的計算，采用 Churchill 關聯(lián)式，因為該關聯(lián)式可覆蓋整個雷諾數(shù) e 區(qū)域，并考慮了毛細管內(nèi)粗糙度的影響。f：8(8Re) +1(A+曰) (13)式中：A ： 2457ln 瓦B ： (37530Re) ；Re ： mDF。式中：為粗糙度； 為動力粘度；在 eD 無法確定時，可考慮取 327。對于氣液兩相區(qū)，動力粘度 的計

10、算常用 Cicchitti 經(jīng)驗公式： xp +(1 一 ),ul (14)其中對于 HFC134a 的氣體液體粘度，采用新的基團貢獻法計算 ：c expm ( ) (15)us：cl expI bo(Tr)+ ( )” (16)式中：0(rr)：In +05(1 一 l ) (11 ln rr)101(1 一 l ) 式中：c ，m ， 為物質(zhì)常數(shù)，與溫度無關。c ： 1427 10 一 Pas；m ： 0902；cl 4106 10 一 Pas：m，= 一 1962；b ： 一 18。14 壅塞流在正常運行工況下，制冷劑在毛細管內(nèi)的流動處于壅塞狀態(tài) 。為避免計算結(jié)果失真，在毛細管過程是典型

11、的不可逆過程，必須滿足熵增，文獻中常使用的壅塞判據(jù)是熵增判據(jù)。本文采用熵增判據(jù)的一種等價形式，l 臨界長度判據(jù)：等0 (17)計算壅塞質(zhì)量流量 ：Gch + r (1 8)式中：J vf dsf dry計算出口壅塞壓力 ：P =m(p，t， ，盧) (19)式中：m 為質(zhì)量流速，kg(m2s)；P，為參考狀態(tài)點壓力，Pa； 為參考狀態(tài)點比容，m3kg；p 為經(jīng)驗常數(shù)，表征兩相區(qū)壓力與比容的相對變化率，p=262 105p。此式參考狀態(tài)點為等焓節(jié)流過程線與飽和液體線的交點。當毛細管進口狀態(tài)為過冷液體時，參考狀態(tài)點就是兩相區(qū)的進 IZl 狀態(tài)，P，是對應進 IZl 溫度的飽和液體壓力。 2 熱力性

12、質(zhì)參數(shù)方程制冷工質(zhì)的熱力性質(zhì)計算式由狀態(tài)方程、飽和氣體壓力方程、飽和液體密度方程、理想氣體比熱容方程和比焓方程組成。21 狀態(tài)方程式中：溫度函數(shù) (T)=A +C e ；為比容，m3kg；p 為狀態(tài)點壓力，kPa；R =O0815kJ(kgK)；A2 = 一 8909485E 一 02，A = 1778071E 一 05，B2 = 4408654E 一 05，B = 一 4016976E 一 08，C2 =一 204834E +00，C =一 2977911E 一 04，A3= 一 1016882E 一 03，A5= 一 7481440E 一 08，B3 = 2574527E 一 06，B5

13、= 1670285E 一 10，C3 = 2142829E 一 02，C5 = 1255922E 一 06，b = 3755677E 一 04，K = 4599967E + 00。22 飽和蒸氣壓力方程盯】lgl0 P ：A+導+cl。gl0 +D +從 (21)式中：P 的單位為 kPa；A = 4069889E +01，D = 7616005E 一 03，B = 一 23625 40E +03，E = 2342564E 一 01，C = 一 1306883E +01，F(xiàn) = 3761111E +02。23 飽和液體密度方程 ： + (1 一 )“ + (1 一 ) +D，(1 一 )+E，

14、(1 一 )4 (式中： 的單位為 kgm3；Af=5281464E+02；： 7551834E + 02； = 1028676E +03；= 一 9491172E + 02； =5935660E+02。24 理想氣體定壓比熱容方程陽= cI + c2 + c3 + c4 + c4 + c5 -1式中：c。的單位為 kJ(kgK)；I=一 05257455 10 ，2 = 03296570 10 一 ， 3= 一 2017321 10 一，4 = 00， s = 1582170。25 汽化潛熱 。采用 Watson 關聯(lián)式計算，可得到滿意的結(jié)果。即根據(jù)某一溫度下的汽化潛熱推算其它任一溫度下的汽

15、化潛熱值：其汽化潛熱 r|為 2158kJkgn26 焓熵的相關計算 利用熱力學的余函數(shù)理論 計算，可導出其飽和氣體比焓、比熵熱力性質(zhì)參數(shù)， MH 狀態(tài)方程代入。(26)式中：壓縮性系數(shù) z=等；h。 ，s。是對基準態(tài)比焓和比熵值進行校正的常數(shù)，與基準態(tài)取定及制冷工質(zhì)種類有關。飽和液體的比焓等于飽和蒸氣的比焓減去汽化潛熱，飽和液體的比熵等于飽和蒸氣的比熵減去汽化潛熱與熱力學溫度的商，則飽和液體焓 hj= h 一， (27)飽和液體熵 s= s 一 i- (28)。以上各式中： 為泓度，K； 為正常沸點，24705K； 為臨界溫度，37425K；rr，死，為對比態(tài)溫度，Tr= ，T6 = Tb

16、。3 數(shù)值計算31 計算方法 輸入毛細管長度、直徑、粗糙度、冷凝壓力、蒸發(fā)壓力、過冷度，首先假設出口壓力等于蒸發(fā)壓力，計算壅塞流量，作為流量迭代初值 Gc，計算毛細管的長度，并將其與給定的長度進行比較。若長度偏大，把 Gc 作為較小值 Gc3，然后在此基礎上逐步增大流量，直到由此計算的長度小于給定值，把此時的流量值作為較大值 Gc4；反之，可求出流量較小值 Gc3，這樣求得的流量必位于Gc3 與 Gc4 之間。再采用對分法逼近，令 Gcm =(Gc3+Gc4)2，如根據(jù)對分得到的流量計算出的長度大于給定長度，則把該值作為新的 Gc3，而保留原來的Gc4；如根據(jù)對分得到的流量計算出的長度小于給定

17、長度，則把該值作為新的Gc4，而保留原來的 Gc3。重復對分逼近，直到滿足對長度迭代精度的要求(通?？扇?1E5)時輸出計算流量值 Gem。其中過冷單相區(qū)按飽和態(tài)近似處理，氣液兩相區(qū)按壓降均分為若干個微元段，利用臨界長度判據(jù)，考慮壅塞影響，逐段計算微元長度并迭加，過冷段長度加兩相段長度即為毛細管長度。32 結(jié)果分析 按以上方法用 Visual Fortran 50 編制程序，對 HFC 一 134a 絕熱毛細管中的流量特性進行數(shù)值計算，其結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)的比較見表 1 和表 2。流量計算誤差 ， ，定義為：(流量計算值一流量實驗值)流量實驗值如表 1 所示，本文流量計算精度較高，誤差小于 2 ，

18、按文獻6計算的出口壓力小于給定的壓力，計算的出口壅塞流量高于本文計算的流量，即驗出口壓力高于臨界出口壓力，在出口處流量未達到壅塞流量，因而并未發(fā)生臨界(壅塞)流動的現(xiàn)象。如表 2 所示，本文流量計算誤差較大，但分布于8范圍內(nèi)，而文獻13分布于5范圍內(nèi)，本文精度變差初步考慮與摩擦壓降、工質(zhì)的熱物理性質(zhì)計算方法等因素有關。按文獻6計算的出口壓力和本文計算的出口壓力十分接近，誤差分布于5范圍內(nèi)，均高于蒸發(fā)壓力即發(fā)生臨界(壅塞)流動現(xiàn)象，制冷工質(zhì)在出口處流速達到當?shù)匾羲伲诠芡庾杂膳蛎浀秸舭l(fā)壓力。計算的出口壅塞流量與計算的流量值很接近。4 .計算總結(jié) 運用兩相流動的均相流假設建立絕熱毛細管穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型

19、，對以HFC134a 為工質(zhì)的制冷系統(tǒng)，采用新的基團貢獻法計算粘度，考慮壅塞流動的影響，對絕熱毛細管流量進行數(shù)值模擬，其計算結(jié)果與實驗結(jié)果總體上吻合得很好。編制的絕熱毛細管流量計算軟件，計算精度滿足工程要求，對于工程設計應用具有一定的實用價值。表 1 HFC-134a T 質(zhì)下本文流量計算值及出口流量壓力計算值與文獻12】實驗值的比較過冷度 進口 出口 直徑 實驗質(zhì) 實驗 按文獻6 本文計算 本文計算出口 本文計算 本文流量計算 流量計算壓力 壓力 量流量 長度 估算出口壓力 出口壓力 壅r D 塞流量出口 質(zhì)量流量 時迭代長度 誤差nun PirLMPa 島 M G(gs) Lexpm Po

20、ut MPa Po iddMPa Cch(kgs) Coal(kgs) 1 ,calm ,err4 0921 O4l2 O77 0949 2926 O1680494 041 l9967 239EO3 956E 一 04 2926027 O0O7l8274 0921 O4l2 O77 1166 2009 O20f 弭 88 041 l9967 239E 一03 117E 一 03 20cI81 聊 00O72424 1126 0412 O77 109 2926 02015O92 0412o0l2 225EO3 11OE 一 03 2925978 OOl126284 1126 0412 077 1

21、336 20O9 02468S42 041200l2 225E 一 03 135E 一 03 2o08987 00l0B39Bl2 0921 O4l2 O77 1225 2926 O2O7O84 0412o0l7 258EO3 123E 一 03 2925973 O 649l2 1126 0412 O77 1378 2926 O24325O6 041 l9955 24OEO3 139E 一 03 292599 O01)6650ll2 0921 0412 O77 15o6 2009 O25454l 0412o0l7 258EO3 15lEO3 2o08996 00D25853l2 1126 04

22、12 O77 1689 2009 O298O479 041 l9955 241E 一03 17OE 一 03 2oo O0 睫 ldO65 表 2 HFC 一 134a 工質(zhì)下本文流量計算值及出口流量壓力計算值與文獻13實驗值的比較冷凝 過冷 蒸發(fā) 實驗質(zhì)量 冷凝溫度 蒸發(fā)溫度 按文獻6 本文計算 本文計算出 本文計算 本文流量計溫度 度 溫度 流量 Gexp tcond 對應的 tevap 對應的 計算出口壓力 出口壓力 口壅塞流量 質(zhì)量流量 算時迭代長 流量計算飽和壓力 飽和壓力 誤差 Gerrtoo T tevap (kgh) PoutiskPa Pout iddkPa Gch (kgP

23、 s) Gcal (kss) 度 mcondkPa PevapkPa433 52 299 207 l】l0644 8469496 l3O8372 l376l5 535E 一 04 53lE 一 04 550002 一 O 773l433 87 29 224 l】l0644 8837823 l42744 1476o9 588E一 04 589E 一 04 549996 O05266489 66 28 238 l282936 926l85l l532176 161863 616E一 04 6O8E 一 04 55O00l5 一 OO805489 88 272 243 l282936 96126l3

24、 l606884 l6544 639E一 04 645E 一 04 5500ol 0O4465544 74 26 253 l47O898 1015839 l747l38 l8O039 669E一 04 676E 一 04 550002 00375544 147 235 307 l470898 l】3743 1963676 2O33l5 792E 一 04 790E 一 04 5500o3 一 O07399。第三章第三章 系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理3-13-1 設計方案的確定設計方案的確定 plc 氣動閥制氮安裝(制氮機)是按照變壓吸附道理，采納高品質(zhì)的碳分子篩作為吸附劑，在確定的壓力

25、下，從空氣中制取氮氣。顛末凈化單調(diào)的壓縮空氣，在吸附器中進行加壓吸附、減壓脫附。由于能源學效應，氧在碳分子篩微孔中疏散速率遠大于氮，在吸附未達到均衡時，氮在氣相中被富集起來，構(gòu)成制品氮氣。然后經(jīng)減壓至常壓，吸附劑脫附所吸附的氧氣等雜質(zhì)形成，實現(xiàn)再生。平凡在瑣屑中設置兩個吸附塔，一塔吸附產(chǎn)氮，另一塔脫附再生，顛末plc 程序放肆器放肆氣動閥的啟閉，使兩塔瓜代循環(huán)，以實現(xiàn)接續(xù)生產(chǎn)高品質(zhì)氮氣之指標。以空氣為原料，顛末壓縮、凈化，再操縱熱交流使空氣液化成為液空。液空次要是液氧和液氮的同化物，操縱液氧和液氮的沸點分歧(在 1 大氣壓下，前者的沸點為-183，后者的為-196)，顛末液空的精餾，使它們分別

26、來獲得氮氣。深冷空分制氮配備復雜、占地面積大，基建用度較高，配備一次性投資較多，運行資本較高，產(chǎn)氣慢(1224h），安裝要求高、周期較長。綜合配備、安裝及基建諸因素，3500nm3h 以下的配備，相同規(guī)格的 psa 安裝的投資范疇要比深冷空分安裝低 2050。深冷空分制氮安裝宜于大范疇工業(yè)制氮，而中、小范疇制氮就顯得不經(jīng)濟。b 分子篩空分制氮以空氣為原料，以碳分子篩作為吸附劑，使用變壓吸附道理，操縱碳分子篩對氧和氮的篩選性吸附而使氮 plc 氣動閥制氮機使命道理和氧分別的方式，通稱 psa 制氮。此法是七十年月迅速成長起來的一種新的制氮技術(shù)。與傳統(tǒng)制氮法相比，它存在工藝流程復雜、主動化程度高、

27、產(chǎn)氣快(1530 分鐘)、能耗低，產(chǎn)品純度可在較大范疇內(nèi)按照用戶需要進行調(diào)理，操作掩護便捷、運行資本較低、安裝順應性較強等特點，故在 1000nm3h 以下制氮配備中頗具合作力，越來越獲得中、小型氮氣用戶的歡迎，psa 制氮已成為中、小型氮氣用戶的首選方式。c 膜空分制氮以空氣為原料，在確定壓力條件下，操縱氧和氮等分歧素質(zhì)的氣體在膜中存在分歧的滲透速率來使氧和氮分別。和其它制氮配備相比它存在布局更為復雜、體積更小、無切換閥門、掩護量更少、產(chǎn)氣更快(3 分鐘)、增容便捷等長處，它特別適宜于氮氣純度98的中、小型氮氣用戶，有最佳功能價格比。而氮氣純度在 98%以上時，它與相同規(guī)格的 psa 制氮機

28、相比價格要凌駕逾越 15%以上。3-23-2 系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成 PSA 制氧系統(tǒng)主要由空氣壓縮機、空氣凈化系統(tǒng)，空氣儲罐、切換閥、吸附器和氧氣緩沖罐等組成。 原料空氣經(jīng)空壓機壓縮后，經(jīng)過除塵、除油、干燥后，進入空氣儲罐，再經(jīng)過左進氣閥進入左吸附塔。此時塔壓力升高，壓縮空氣中的氮分子被沸石分子篩吸附，未被吸附的氧氣則穿過吸附床層，經(jīng)過出氣閥進入氧氣緩沖罐。這個過程稱為吸附，持續(xù)時間為幾十秒。吸附過程結(jié)束后，左吸附塔與右吸附塔通過均壓閥連通，使兩塔壓力達到均衡，這個過程稱之為均壓，持續(xù)時間約為 35秒。均壓結(jié)束后，壓縮空氣又經(jīng)過右進氣閥，進入右吸附塔，重復上述吸附過程。同時左吸附塔中被分子篩吸附的

29、氧氣通過左排空閥解壓釋放至大氣當中，此過程稱為解吸，吸附飽和的分子篩從而得到再生。同樣，左塔吸附時右塔同時也在解吸。右塔吸附結(jié)束后，同樣進入均壓過程，然后再切換到左塔吸附，如此循環(huán)交替，連續(xù)生產(chǎn)氧氣。上述基本工藝步驟都是由 PLC 和自動切換閥來實現(xiàn)自動控制。 3-33-3 工作原理工作原理PSA 制氮機是根據(jù)變壓吸附原理，采用高品質(zhì)的碳分子篩作為吸附劑，在一定的壓力下，從空氣中制取氮氣。 經(jīng)過純化干燥的壓縮空氣，在吸附器中進行加壓吸附、減壓脫附。由于空氣的動力學效應，氧在碳分子篩微孔中擴散速率遠大于氮，氧被碳分子篩優(yōu)先吸附，氮在氣相中被富集起來，形成成品氮氣。然后經(jīng)減壓至常壓，吸附劑脫附所吸

30、附的氧氣等雜質(zhì)，實現(xiàn)再生。一般在系統(tǒng)中設置兩個吸附塔 A 和 B，一塔吸附產(chǎn)氮，另一塔脫附再生，通過控制裝置控制氣動閥的啟閉，使兩塔交替循環(huán)，以實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)高品質(zhì)氮氣之目的。 一、基礎知識 1氣體知識氮氣作為空氣中含量最豐富的氣體，取之不竭，用之不盡。它無色、無味，透明，屬于亞惰性氣體，不維持生命。高純氮氣常作為保護性氣體，用于隔絕氧氣或空氣的場所。氮氣（N2）在空氣中的含量為 78.084%（空氣中各種氣體的容積組分為：N2：78.084%、O2：20.9476%、氬氣：0.9364%、CO2：0.0314%、其它還有 H2、CH4、N2O、O3、SO2、NO2 等，但含量極少） ，分子量為

31、 28，沸點： -195.8，冷凝點：-210。2壓力知識變壓吸附（PSA）制氮工藝是加壓吸附、常壓解吸，必須使用壓縮空氣?，F(xiàn)使用的吸附劑碳分子篩最佳吸附壓力為 0.750.9MPa，整個制氮系統(tǒng)中氣體均是帶壓的，具有沖擊能量。二、PSA 制氮工作原理：變壓吸附制氮機是以碳分子篩為吸附劑，利用加壓吸附，降壓解吸的原理從空氣中吸附和釋放氧氣，從而分離出氮氣的自動化設備。碳分子篩是一種以煤為主要原料，經(jīng)過研磨、氧化、成型、碳化并經(jīng)過特殊的孔型處理工藝加工而成的，表面和內(nèi)部布滿微孔的柱形顆粒狀吸附劑，呈黑色，其孔型分布如下圖所示：碳分子篩的孔徑分布特性使其能夠?qū)崿F(xiàn) O2、N2 的動力學分離。這樣的孔

32、徑分布可使不同的氣體以不同的速率擴散至分子篩的微孔之中，而不會排斥混合氣（空氣）中的任何一種氣體。碳分子篩對 O2、N2 的分離作用是基于這兩種氣體的動力學直徑的微小差別，O2 分子的動力學直徑較小，因而在碳分子篩的微孔中有較快的擴散速率，N2 分子的動力學直徑較大，因而擴散速率較慢。壓縮空氣中的水和 CO2 的擴散同氧相差不大，而氬擴散較慢。最終從吸附塔富集出來的是 N2 和 Ar 的混合氣。碳分子篩對 O2、N2 的吸附特性可以用平衡吸附曲線和動態(tài)吸附曲線直觀表現(xiàn)出來： 由這兩個吸附曲線可以看出，吸附壓力的增加，可使 O2、N2 的吸附量同時增大，且 O2 的吸附量增加幅度要大一些。變壓吸

33、附周期短，O2、N2 的吸附量遠沒有達到平衡（最大值） ，所以 O2、N2 擴散速率的差別使 O2 的吸附量在短時間內(nèi)大大超過 N2 的吸附量。變壓吸附制氮正是利用碳分子篩的選擇吸附特性，采用加壓吸附，減壓解吸的循環(huán)周期，使壓縮空氣交替進入吸附塔（也可以單塔完成）來實現(xiàn)空氣分離，從而連續(xù)產(chǎn)出高純度的產(chǎn)品氮氣。3-43-4 控制過程控制過程PSA 制氮系統(tǒng)的工藝流程圖如圖 1 所示。圖 1 中空氣壓縮機用來提供足夠的氣量和相對恒定的輸入壓力（0.750.8MPa）的原料氣。經(jīng)冷干機除水、除油、除固態(tài)粒子等凈化處理后，為了能連續(xù)不斷的輸出恒定的氮氣。系統(tǒng)設置 A、B 兩個吸附塔進行交替工作，由氣源

34、系統(tǒng)來的純凈壓縮空氣，經(jīng)電磁氣動控制閥 Y1、Y2 由吸附塔 A 下部進入塔體。經(jīng)吸附塔中碳分子篩床層吸附，并逐步向上推進。在此過程中，空氣中的氧分子被吸附在碳分子篩微孔中，而氮被濃縮在氣相中，由塔上部流出，經(jīng)電磁氣動控制閥 Y6、Y8 進入氮氣儲罐，此過程即為 A 塔吸附制氮。與此同時，B 吸附塔中吸附的氧分子經(jīng)由電磁氣動控制閥 Y5 排空，即 B 塔解吸至常壓。A、B 兩塔交替進行連續(xù)供氮。當 A 塔中碳分子篩對氧的吸附量將達到平衡時，則該塔立即停止吸附，此時 Y1、Y4、Y5、Y8 均處于關閉狀態(tài)，而Y2、Y3、Y6、Y7 同時處于開啟狀態(tài)。實行 A、B 兩吸附塔均壓，均壓后即切換進入

35、B 塔吸附、A 塔解吸狀態(tài)。此時壓縮空氣經(jīng)電氣控制閥 Y1、Y3 進入 B 吸附塔下部，經(jīng) B 塔中碳分子篩床層吸附。分離出來的氮氣經(jīng) Y7、Y8 進入氮氣儲罐，即 B 塔吸附制氮。這樣 A、B 兩塔交替吸附、解吸，即形成連續(xù)不斷的向氮氣儲罐輸送氮氣。以上 Y1Y8 電氣控制閥的動作順序、切換時間等全部由 PLC 控制，使二塔連續(xù)不斷供應合格氮氣。在正常工作時自動循環(huán)過程如下：按程序啟動鍵冷干機啟動延時 X 秒空掛機啟動延時 X 秒進入吸附 A延時 X 秒均壓 A=B延時 X 秒吸附 B 延時 X 秒均壓 B=A延時 X 秒再次進入吸附 A，如此自動循環(huán)，按停止鍵。系統(tǒng)全部停止工作。在制氮機工

36、作過程的各個階段。閥 Y1Y8 的工作狀態(tài)如表 2 所示：表 2 系統(tǒng)手動、自動操作時電磁閥工作狀態(tài)表閥號Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8吸附 A+均壓 A=B+吸附 B+均壓 B=A+注：+表示該閥處于開啟狀態(tài)；在均壓 A=B，均壓 B=A 時要比 YY 滯后X 秒開啟;上延時 X 秒均應在 0-99 9 秒任意設置調(diào)控制要求有手動和自動兩種工作方式，并要求在手動方式時能進行 Y1Y8閥的檢查。在手動能獨立起動、停止空壓機和冷干機；能顯示吸附 A、均壓 A=B、吸附B、均壓 B=A 四個階段 Y1Y8 的開啟情況；各項操作均應有指示燈顯示。自動工作時，應該能按照自動工藝流程要求工作。并能在模

37、擬工藝流程圖中顯示相應工作狀態(tài)。同時對自動運行過程中的各延時時間均要能任意調(diào)節(jié)，并能實時顯示和查詢當前延時設定值。4-14-1 PLCPLC 可編程控制器部分可編程控制器部分2 1 輸人輸出點數(shù)的確定與 PLC 的選擇 根據(jù)工藝流程和控制要求分析PSA 制氮機的輸入信號有 19 個分別是手動操作按鈕、自動操作按鈕、自動起動按鈕、停止按鈕 空壓機起動按鈕、冷干機起動按鈕、吸附 A 按鈕、均壓 A=B 按鈕、吸附 B 按鈕、均壓 B=A 按鈕、鬮檢測按鈕、Y 一 Y 閥檢測按鈕(8 個)；閥檢測按鈕只有在手動方式下起作用，而Y一 Ye 閻檢測按鈕只有在閥檢測按鈕按下后有閥檢測指示后才起作用。輸出信

38、號也是 19 個分別是 Y 一 Y 日閥輸出(8 個)、手動狀態(tài)指示 自動狀態(tài)指示、自動起動指示、停止指示、空壓機工作指示、冷干機工作指示、吸附 A 指示、Y8均壓 A=B 指示、吸附 B 指示、均壓 B=A 指示閥檢測指示。即在每一個輸入信號旁邊均有相應的指示。電磁閥 Y 一 的工作電壓為直流 24v，功率 8W。根據(jù)一般的設計方法，至少要選帶 19 點輸入點和 19 點輸出點的 PLC，或采用主機加擴展的方式用了外加 L-16T 作為擴展單元并用 CL-02DS 作為參數(shù)設定和監(jiān)控單元。SM 一 16T具有 10 個輸入點和 6 個輸出點，采用直流 24V 匯點輸入方式，直流 24V 晶體

39、管(NPN 型)輸出方式。SM 一 16T 本身的工作電壓為交流 220V，并帶有 RS 一 485和 RS 一 232 通訊接 I：Z1可實現(xiàn) CCM 協(xié)議、無協(xié)義通訊。RS232 接 I：Zl 又兼作編程 I：Zl。程序的存放采用 FlashROM，無需后備電池；L 一 16T 有 16 個輸出點，采用直流 24V 晶體管(NPN 型)輸出方式，L 一 16T 與 SM 一 16T 之間通過 RS 一 485 進行通訊；通過 CL 一 02DS 液晶式顯示設定單元可進行參數(shù)的設定和監(jiān)控，它與 SM 一 16T 之間通過 RS 一 232 進行通訊22 輸入輸出點的編號分配和輸入輸出接線圖

40、4-1-24-1-2 PLCPLC 選型和性能指標選型和性能指標根據(jù)系統(tǒng)的應用領域、采集數(shù)據(jù)的類型和大小、I/O 點數(shù)、以及設置數(shù)據(jù)需要得內(nèi)存大小，本文中所選用的 PLC 是西門子公司的產(chǎn)品 S7-200 系列，CPU的型號是 CPU226。CPU226 集成了 24 點輸入和 16 點輸出，共有 40 個數(shù)字量I/O 點?？蛇B接 7 個擴展模塊，最大擴展至 248 點數(shù)字量 I/O 點或 35 路模擬量I/O。CPU226 有 13KB 程序和數(shù)據(jù)存儲空間，6 個獨立的 30kHz 高速脈沖輸出，具有 PID 控制器。CPU226 配有 2 個 RS-485 通信編程口，具有 PPI 通信、

41、MPI 通信和自由方式通信能力，用于較高要求的中小型控制系統(tǒng)。4-1-34-1-3 PLCPLC 內(nèi)部分配內(nèi)部分配CPU226I/O 接口及內(nèi)部寄存器分配如表 1 和表 2。表 1 內(nèi)部存儲器使用觸摸屏 PID 參數(shù)設定置VW1風機組啟動位M000觸摸屏 PID 參數(shù)增益VW12手動、自動轉(zhuǎn)換M01觸摸屏 PID 參數(shù)采樣時間VW14電機急停M02觸摸屏 PID 參數(shù)積分時間VW16自動空壓機組 1 啟動位M10觸摸屏 PID 參數(shù)微分時間VW18自動空壓機組 2 啟動位M11PID 反饋量（PVn）VD100手動空壓機組 1 啟動位M12PID 給定置（SPn）VD104手動空壓機組 2 啟

42、動位M13PID 輸出置（Yn）VD108防止空壓機組 1 頻繁啟動位M14PID 增益（KC）VD112防止空壓機組 2 頻繁啟動位M15PID 采樣時間（T）VD116壓力下限位M20PID 積分時間（TI）VD120空壓機組 1 軸溫報警位M200PID 微分時間（TD）VD124空壓機組 1 軸溫斷電切換位M201模擬輸入壓力值存儲VD128空壓機組 1 定溫報警位M202壓力下限存儲VD132空壓機組 1 定溫斷電切換位M203空壓機組 1 軸承溫度VD180空壓機組 2 軸溫報警位M204空壓機組 1 定子溫度VD184空壓機組 2 軸溫斷電切換位M205空壓機組 2 軸承溫度VD

43、188空壓機組 2 定溫報警位M206空壓機組 2 定子溫度VD192空壓機組 2 定溫斷電切換位M207手動報警VD1964-1-44-1-4 輸入輸出外部接線輸入輸出外部接線CPU226 接線規(guī)則如下：（1）DC 輸入端中 1M、I0.0I1.4 為第 1 組，2M、I1.5I2.7 為第 2 組組成，1M、2M 分別為各級公共端。DC24V 的負極接公共端 1N 或 2M。輸入開關的一端接天 DC24V 的正極，輸入開關的另一端連接到 CPU226 各輸入端。DC 輸出端中 1M、1L+、Q0.0Q0.7 為第 1 組，2M、2L+、Q1.0Q1.7 為第 2 組組成。1L+、2L+分別

44、為公共端。第 1 組 DC24V 的負極接 1M 端，正極接 1L+端。輸出負載的一端接到 1M 端，輸出負載的另一端接到 CPU226 各輸出端。第 2 組的接線與第 1 組相似。接繼電器輸出端的 1L 端。負載的另一端分別接到 CPU226 各繼電器輸出端子。第 2 組的接線與第 1 組相似。根據(jù)接線規(guī)則，PLC 輸入/輸出接線和變頻器接線圖如圖 4 所示。表 2 I/O 接口分配表輸入輸出空壓機啟動SB1I00空壓機組 1 輸出KM1Q00空壓機停止SB2I01空壓機組 2 輸出KM2Q01手動自動轉(zhuǎn)換SBI0工頻輸出KM3Q0322空壓機組選擇SB4I03空壓力下限指示燈L1Q04變頻

45、工頻轉(zhuǎn)換SB5I04空壓機組 1 運行指示燈L2Q05報警解除按鈕SB6I05空壓機組 2 運行指示燈L3Q06空壓機組 1 轉(zhuǎn)子測速器輸入SB7I06空壓機組 1 溫度上限指示燈L4Q07空壓機組 2 轉(zhuǎn)子測速器輸入SB8I07空壓機組 2 溫度上限指示燈L5Q10急停SB9I10蜂鳴器 1SpeakerQ11壓力傳感器輸入 1AIW0急停指示燈L6Q12壓力傳感器輸入 2AIW2空壓機組錯選指示燈L7Q13空壓機組 1 軸溫度傳感器輸入AIW4空壓機組 1 機械故障指示L8Q14空壓機組 1 定溫度傳感器輸入AIW6空壓機組 2 機械故障指示L9Q15空壓機組 2 軸溫度傳感器輸入AIW8

46、手動指示燈L10Q16空壓機組 2 定溫度傳感器輸入AIW10自動指示燈L11Q17壓力模擬量輸出QW0（2） DC 輸入繼電器輸出端與 CPU226 的 DC 輸入 DC 輸出的相同。繼電器輸出端由 3 組構(gòu)成，其中 N（-） 、1L、Q0.0Q0.3 為第 1 組，N（-） 、2L、Q0.4Q1.0 為第 2 組，N（-） 、3L、Q1.1Q1.7 為第 3 組。各組的公共端為 1L、2L 和 3L。第 1 組負載電源的一端 N 接負載的 N（-）端，電源的另一L（+） 。KM12LQ0.6L3Q0.4L1Q0.5L2Q0.7L4Q1.0L53LQ1.6L10Q1.7L1Q1.2L6Q1.

47、3L7Q1.4L8Q1.5L9Q1.1SpeakerQ0.0KM2Q0.1 1LKM3Q0.21MI0.0SB1I0.1SB2I0.2SB3I0.3SB5I0.5SB7I0.6SB8I0.7SB9I1.0SB10SB6圖 4 PLC 輸入/輸出和變頻器接線圖4-24-2 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊分為 A/D 轉(zhuǎn)換模塊和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊。PLC 模擬量處理功能主要通過模擬量輸入輸出模塊及用戶程序來完成。模擬量輸入模塊接受各種傳感器輸出的標準電壓信號或電流信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號存儲到 PLC 中。PLC根據(jù)生產(chǎn)實際要求，通過用戶程序?qū)D(zhuǎn)換后的信息進行處理并將處理結(jié)果通過模擬量輸出

48、模塊轉(zhuǎn)換為標準電壓或電流信號去驅(qū)動執(zhí)行元件。表 3 EM231 性能指標型號6ES7231-7PD22-0XA0模塊更新時間405ms模塊名稱及描述EM231 模擬輸入熱電偶 4 輸入數(shù)據(jù)字格式-32767到+32767尺寸（mm） WHD7128062基本誤差01%FS（電壓）重量210g冷端誤差15功耗18W重復性005%FS+5VDC87mA導線長度到傳感器最長 100m +24VDC60mA輸入阻抗1M 輸入類型懸浮型熱電偶最大輸入電壓30VDC輸入范圍TC 類型（選擇一種）S，T，R，E，N，K，J 電壓范圍：+/-80mV輸入濾波衰減-3dbat21kHz輸入分辨率01/0115

49、位加符號位24VDC 電壓范圍204288VDCPLC 模擬量擴展單元的配置及應用，PLC 的普通輸入輸出端口均為開關量處理端口，為了使 PLC 能完成模擬量的處理，常見的方法是為整體式 PLC 加配模擬量擴展單元。模擬量擴展單元可以將外部模擬量轉(zhuǎn)換為 PLC 可處理的數(shù)字量及將 PLC 內(nèi)部運算結(jié)果數(shù)字量轉(zhuǎn)換為機外所需的模擬量。模擬量擴展單元有單獨用于模/數(shù)轉(zhuǎn)換的，單獨用于數(shù)/模轉(zhuǎn)換的，也有兼具模/數(shù)及數(shù)/模兩種功能的。如用 S7-200 系列 PLC 的模擬量擴展模塊 EM235，它具有四路模擬量輸入及一路模擬量輸出，可以用于恒壓供氣控制中。本系統(tǒng)設計有 6 路模擬量輸入和 1 路模擬量輸

50、出，其中有四路是溫度傳感器輸入。所以本設計選用一塊 EM231 熱電偶模擬量輸入模塊，該模塊完成四路溫度傳感器的模數(shù)字量轉(zhuǎn)換功能；一塊 EM235 模擬量輸入輸出模塊，該模塊完成兩路傳感器的模數(shù)轉(zhuǎn)換和路數(shù)模轉(zhuǎn)換功能。EM231 性能指標如表 3 所示。熱電偶類型選擇：EM231 熱電偶模塊是專門用于對熱電 偶輸出信號進行 A/D 轉(zhuǎn)換的智能模塊。它可以連接 7 種類型的熱電偶（J，K，E，N，S，T 和 R） ，還可以用于測量0+/-80mV 范圍的低電平模擬信號，所以使用 EM231 模擬量輸入熱電偶模塊時，需要通過模塊右下側(cè)的設置開關進行心要的設置。對熱電偶模塊，其熱電偶的類型通過設置開關

51、 SW1、SW2、SW3 選擇，如表 4 所示。表 4 熱電偶類型選擇熱電偶類型SW1SW2SW3J000K001T010E011R100S101N110+/-80mV1114-34-3 傳感器部分傳感器部分該控制系統(tǒng)中存在大量的模擬量信號，這些信號的輸入都要通過傳感器是進行模擬量采集，將采集的模擬量信號送入 PLC 輸入模塊進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將連續(xù)的變化量（大部分為 420mA 的電流信號，05V 或 010V 的電壓信號）轉(zhuǎn)換離散的數(shù)字量，存儲到 PLC 內(nèi)存里；輸出是由模擬量輸出模塊將我們要輸出的存儲在內(nèi)存中的數(shù)字離散信號轉(zhuǎn)換為電壓信號或者電流信號。本系統(tǒng)模擬量傳感器 HM23Y 礦井專用型

52、壓力變送器用于檢測礦井的井巷氣壓，Pt100 鉑熱電阻作為測量溫度用的傳感器用于檢測風機組軸承和定子溫度。要想正確的使用它們，首先了解各個傳感器的性能指標。HM23Y 型壓力變送器采用歐洲先進的濺射薄膜壓力傳感器作為敏感元件，和電子線路做成一體化結(jié)構(gòu)該型號壓力變送器為全不銹鋼圓柱型結(jié)構(gòu)，使用方便。特別適用于井田測井、制藥、紡織等粘稠宜堵、強振動的工業(yè)現(xiàn)場。并在國內(nèi)油田得到很好的應用效果。該壓力變送器有高溫、高壓、高精度、高穩(wěn)定性、抗振動、沖擊、耐腐蝕全不銹鋼結(jié)構(gòu)、體積小、重量輕直接過程安裝等特點。其性能參數(shù)如表 5 所示。Pt100 鉑熱電阻作為測量溫度用的傳感器，通常和顯示儀表、記錄儀表及控

53、制裝置配套使用，測量范圍-50180。可以用在電機的軸承和定子測溫，也可以用在紡織、機械、鐵路機車等有需要測量溫度的場合。該溫度傳感器采用德國進口薄膜鉑熱電阻元件，產(chǎn)品質(zhì)量達到 IEC751 國際標準。鉑電阻的電阻值隨著溫度的變化而變化。溫度和電阻的關系接近于線性關系，偏差極小，且電氣性能穩(wěn)定。耐振動、可靠性高，同時具有精確靈敏、穩(wěn)定性好、產(chǎn)品壽命長和安裝方便等優(yōu)點。Pt100 鉑電阻溫度傳感器是利用金屬鉑在溫度變化時自身電阻值也隨之改變的特性來測量溫度的，能夠準確的測出軸承或定子的溫度并將它們傳給 PLC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。當被測介質(zhì)中存在溫度梯度時，所測得的溫度是感溫元件所在范圍內(nèi)介質(zhì)層中的平均

54、溫度。表 5 HM23Y 型壓力變送器性能參數(shù)測量范圍005MPa220MPa過載能力2 倍滿量程壓力(其中 100Mpa 以上過壓為 11 倍)壓力類型表壓或絕壓測量介質(zhì)與 316 不銹鋼兼容的氣體或液體供電電源1236VDC(一般為 24V)信號輸出420mA/15VDC/05VDC/0545VDC綜合精度01%FS025%FS05%FS長期穩(wěn)定性01%FS/年使用溫度范圍-40+150補償溫度范圍-40+120零點溫度系數(shù)：002%FS/溫度性能靈敏度溫度系數(shù)：002%FS/接液材料膜片:17-4PN 連接件:1Cr18Ni9Ti響應時間2 毫秒負載電阻(U-10)/002絕緣電阻100

55、M，50VDC外殼防護插頭型（IP65） ； 電纜型（IP67）安全防爆Exia CT5重量約 025 公斤4-44-4 變頻器部分變頻器部分本系統(tǒng)選用的是西門子全新一代標準變頻器 MicroMaster440 功能強大，應用廣泛。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，同時具備超強的過載能力，以滿足廣泛的應用場合。制氮機其基本原理圖如圖 5所示：圖 5 變頻器基本原理圖變頻器的選用：變頻器的選用應滿足以下規(guī)則，變頻器的容量應大于負載所需的輸出；變頻器的容量不低于電機的容量；變頻器的電流大于電機的電流。由于本設計以空壓機組 230kW 為例，因此可選用 37kW，額定電

56、流 75A 的變頻器?？紤]到改進設計方案的可行性，調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性及性價比，我們采用西門子MM440，237kw， 額定電流為 75A 的通用變頻器。該變頻器采用高性能矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動態(tài)特性， 同時具備超強的過載能力， 可以控制電機從靜止到平滑起動期間提供3S，有 200 的過載能力 。變頻器參數(shù)的設置：負載為一大慣性負載， 在停車時，為防止因慣性而產(chǎn)生的回饋制動使電壓過高的現(xiàn)象， 加入制動電阻，斜坡下降時間設定長一些。外接制動電阻的阻值和功率可按公式 R2Ud1P(0.30.5)選取。式中：U 為變頻器直流側(cè)電壓，d 為變頻器的額定電流。本次設計采用西門子與 37k

57、W 電機配套的制動電阻響和123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:10-May-2009Sheet of File:C:Documents and SettingsAdministrator變變變變變.ddbDrawn By:V1V2V3V4V5V60.5Us0.5UsOM3UVWWW0對轉(zhuǎn)速調(diào)整的要求，系統(tǒng)用模擬量輸入作為附加給定，與固定頻率設定相疊加以滿足不同型號模具特殊要求。制動電阻的熱敏開關 4BD22-2EAO，1.5Q，2.2kW 4。變頻器的接線圖如圖 6 所示。圖 6 變頻器接線圖4-54-5 監(jiān)控對象監(jiān)控對象空壓機空壓

58、機空壓機又叫空氣壓縮機(英文為：air compressor)是氣源裝置中的主體，它是將原動機(通常是電動機)的機械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的裝置，是壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置?？諝鈮嚎s機的種類很多，按工作原理可分為容積式壓縮機，容積式壓縮機的工作原理是壓縮氣體的體積，使單位體積內(nèi)氣體分子的密度增加以提高壓縮空氣的壓力；離心式壓縮機的工作原理是提高氣體分子的運動速度，使氣體分子具有的動能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能，從而提高壓縮空氣的壓力。往復式壓縮機(也稱活塞式壓縮機)的工作原理是直接壓縮氣體，當氣體達到一定壓力后排出。在本設計中根據(jù)我們的具體要求選擇空氣壓縮機，空氣壓縮機的選擇主要依據(jù)氣動系統(tǒng)的工作壓力和流量

59、。氣源的工作壓力應比氣動系統(tǒng)中的最高工作壓力高 20%左右，因為要考慮供氣管道的沿程損失和局部損失。如果系統(tǒng)中某些地方的工作壓力要求較低，可以采用減壓閥來供氣?？諝鈮嚎s機EM235 模擬量輸入輸出模塊壓力傳感器 1傳感器 4壓力傳感器 2KM3QW0+QW0-AIN1+AIN-34M3220VQMM440的額定排氣壓力分為低壓（0.71.0MPa） 、中壓（1.010MPa） 、 高壓（10100MPa）和超高壓（100MPa 以上） ，可根據(jù)實際需求來選擇。常見使用壓力一般為 0.7-1.25MPa。 4-64-6 系統(tǒng)的保護及故障警報的發(fā)出系統(tǒng)的保護及故障警報的發(fā)出本系統(tǒng)中，PLC 所能檢

60、測到的故障有:電動機轉(zhuǎn)子回路接觸器發(fā)生熔焊而不能起動、電動機過載、冷卻系統(tǒng)斷水、空壓機無潤滑油、壓縮氣體溫度過高。上述故障出現(xiàn)時，對應的空壓機停止并起動處于備用狀態(tài)的空壓機，為了能區(qū)分是哪臺空壓機發(fā)生故障，應在對應的停車工序設置一個閃爍電路。然后把引起故障的觸點與閃爍電路的輸出觸點相串聯(lián)驅(qū)動電鈴與信號燈，電鈴與信號燈應安裝在調(diào)度室與維修人員的值班室。第五章第五章 系統(tǒng)的軟件設計系統(tǒng)的軟件設計本設計系統(tǒng)中采用軟件來監(jiān)視和操作整個生產(chǎn)過程，為控制系統(tǒng)提供通訊、顯示及報表管理等功能，各設備控制器自成一子系統(tǒng)，其應用程序功能包括：信息采集，設備控制，故障報警，連鎖保護，以及數(shù)據(jù)處理和通信傳輸。在系統(tǒng)實