基于PLC的風(fēng)機控制系統(tǒng)設(shè)計

摘

要可編程控制器是一種以微處理器為核心綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的通用工業(yè)控制裝置。它具有使用方便、維護容易、可靠性好、性能價格比高等特點泛應(yīng)用于工業(yè)控制的眾多領(lǐng)域。煤礦主通風(fēng)機是煤礦生產(chǎn)的重要設(shè)備，通風(fēng)機能否正常工作，直接影響煤礦的生產(chǎn)活動。因此對主通風(fēng)機實現(xiàn)在線監(jiān)控有很重要的意義。本文針對通風(fēng)機的工作環(huán)境和運行特點，以為主控設(shè)備，介紹了可編程序控制器（PLC）在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用；探討了通風(fēng)機實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)的系統(tǒng)組成和設(shè)計；涉及硬件設(shè)備的選型與組態(tài)；編制了通風(fēng)機實現(xiàn)自動控制梯形圖；并簡要介紹了PLC與其他智能裝置及個人計算機聯(lián)網(wǎng)，組成的控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)提高了主通風(fēng)機設(shè)備的自動化管理水平，有力地保證了主通風(fēng)機設(shè)備的經(jīng)濟、可靠運行，為設(shè)備的管理和維修提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。關(guān)鍵詞煤礦通風(fēng)機；

；在線控制文檔可自由復(fù)制編輯ofFanControlSystemPLCThecontrollerisaainationoftechnology,technologycommunicationtechnology,generalIthastouse,easyreliability,performancecharacteristics,widelyusedinofindustrialvertilatorproductionequipment,canworkadirectoncoalactivities.themainonlineofntIntheworkingenvironmentandoperationalcharacteristicsfthePLCthemasterdevicetointroducealogiccontroller(PLC)inventilationandtoachievesystem;inequipandconfigurationofhardware;preparationofthertocontrolbrieflythePLCerintelligentdevicesandcomputersposedsystemimprovestheventilatorequipmentletoensurethemainreliablereliablescientificformanagementofventilator;文檔可自由復(fù)制編輯目錄引言............................................................................................................................1第1章緒論..........................................................................................................21.1課題的研究意義..................................................................................................21.2PLC風(fēng)機控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)?....................................................................2第二章總方案設(shè)..................................................................................................52.1控制系統(tǒng)的要求.................................................................................................52.2系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理.........................................................................................52.3變頻調(diào)速節(jié)能分.................................................................................................52.4變頻調(diào)速的依據(jù).................................................................................................62.5離心風(fēng)機控制原理分析.....................................................................................6第3章統(tǒng)硬件設(shè)計................................................................................................103.1溫度傳感器的選擇...........................................................................................103.2PLC選.......................................................................................................10系列的特控制系統(tǒng)設(shè)計流程............................................................................103.3變頻器的選擇...................................................................................................11第4章統(tǒng)軟件設(shè)計................................................................................................154.1PLC序設(shè)...................................................................................................15離心風(fēng)機轉(zhuǎn)換過程分析系統(tǒng)工作狀態(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程的實現(xiàn)方法4.2程序設(shè)計的梯形圖...........................................................................................19第5章統(tǒng)可靠性設(shè)及調(diào)試................................................................................235.1系統(tǒng)的可靠性設(shè)................................................................................................235.2系統(tǒng)調(diào)...............................................................................................................235.21軟件系統(tǒng)的調(diào)試.............................................................................................235.22硬件系統(tǒng)的調(diào)試.............................................................................................235.23軟硬件結(jié)合調(diào)試.............................................................................................23結(jié)論與望..................................................................................................................25致謝............................................................................................................................26參考文......................................................................................................................27附錄A一篇引用的外文獻及其文...................................................................28附錄B部分源程序....................................................................................................33附錄C:主參考文獻的錄及摘........................................................................36文檔可自由復(fù)制編輯插清自動控制系統(tǒng)組成框圖.......................................................................5變頻調(diào)速在風(fēng)機中的節(jié)能分析變頻器主電路原理圖離心風(fēng)機主電路圖8離心風(fēng)機控制線路圖KA-KM接線圖....................................................................................10控制系統(tǒng)設(shè)計流程圖...................................................................12接線圖13變頻器接線圖....................................................................................17系統(tǒng)總控制流程圖21啟/停止程序...................................................................................21比較程序............................................................................................模擬量輸出程序................................................................................22文檔可自由復(fù)制編輯表格清I/O分配表14主電路端子及功能表16控制電路端子及功能表.....................................................................17系統(tǒng)工作狀態(tài)表................................................................................18文檔可自由復(fù)制編輯引

言在工業(yè)生產(chǎn)中的鍋爐燃燒系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)等場合，風(fēng)機設(shè)備被大量應(yīng)用，但不論生產(chǎn)的需求大小，風(fēng)機都要全速運轉(zhuǎn)，而運行工況的變化則使得能量以風(fēng)門、擋板的節(jié)流損失消耗掉了，在生產(chǎn)過程中，不僅造成大量的能源浪費和設(shè)備損耗，而且控制精度受到限制，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，設(shè)備使用壽命縮短，設(shè)備維護、維修費用高居不下。近年來，出于節(jié)能的迫切需要和對產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高的要求，加之采LC和變頻器易操作、免維護控制精度高并可以實現(xiàn)高功能化等特點，采用基于PLC的變頻器驅(qū)動方案開始逐步取代風(fēng)門、擋板閥門的控制方案，從而大大的降低生產(chǎn)成本，減少能量損耗和對環(huán)境的污染，為企業(yè)帶來觀的經(jīng)濟效益和社會效益。風(fēng)機的控制系統(tǒng)是風(fēng)機的重要組成部分，它承擔(dān)著風(fēng)機監(jiān)控、自動調(diào)節(jié)、實現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲以及保證良好的電網(wǎng)兼容性等重要任務(wù)，它主要由監(jiān)控系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、變槳控制系統(tǒng)以及變頻系統(tǒng)（變頻器）幾部分組成。部分的主要功能如下：監(jiān)控系統(tǒng)（：監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對全風(fēng)場風(fēng)機狀況的監(jiān)視與啟、停操它包括大型監(jiān)控軟件及完善的通訊網(wǎng)絡(luò)。主控系統(tǒng)：主控系統(tǒng)是風(fēng)機控制系統(tǒng)的主體，它實現(xiàn)自動啟動、自動調(diào)向、自動調(diào)速、自動并網(wǎng)、自動解列、故障自動停機、自動電纜解繞及自動記錄與監(jiān)控等重要控制、保護功能。它對外的三個主要接口系統(tǒng)就是監(jiān)控系統(tǒng)、變槳控制系統(tǒng)以及變頻系統(tǒng)（變頻器），它與監(jiān)控系統(tǒng)接口完成風(fēng)機實時數(shù)據(jù)及統(tǒng)計數(shù)據(jù)的交換，與變槳控制系統(tǒng)接口完成對葉片的控制，實現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲以及恒速運行，與變頻系統(tǒng)（變頻器）接口實現(xiàn)有功率以及無功功率的自動調(diào)節(jié)。變槳控制系統(tǒng)：與主控系統(tǒng)配合，通過對葉片節(jié)距角的控制，實現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲以及恒速運行，提高了風(fēng)力發(fā)電機組的運行靈活性。目前來看，變槳控制系統(tǒng)的葉片驅(qū)動有液壓和電氣兩種方式，電氣驅(qū)動方式中又有采用交流電機和直流電機兩種不同方案。究竟采用何種方式主要取決于制造廠家多年來形成的技術(shù)路線及傳統(tǒng)。變頻系統(tǒng)（變頻）器：與主控制系統(tǒng)接口，和發(fā)電機、電網(wǎng)連接，直接承擔(dān)著保證供電品質(zhì)、提高功率因素，滿足電網(wǎng)兼容性標(biāo)準(zhǔn)等重要作用。文檔可自由復(fù)制編輯第1緒論課題的研究意義在工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品加工制造業(yè)中，風(fēng)機設(shè)備主要用于鍋爐的燃燒系統(tǒng)、其他設(shè)備的烘干系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等場合，根據(jù)生產(chǎn)需要對爐膛壓力、風(fēng)速、風(fēng)量、溫度等指標(biāo)進行控制和調(diào)節(jié)以適應(yīng)工藝要求和運行工況。而最常用的控制手段則是調(diào)節(jié)風(fēng)門、擋板開度的大小來調(diào)整受控對象。這樣，不論生產(chǎn)的需求大小，風(fēng)機都要全速運轉(zhuǎn)，而運行工況的變化則使得能量以風(fēng)門、擋板的節(jié)流損失的形式消耗掉了。在生產(chǎn)過程中，不僅控制精度受到限制，而且還造成大量的能源浪費和設(shè)備損耗。從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，設(shè)備使用壽命縮短，設(shè)備維護、維修費用高居不下。為此，需要采用多項措施實現(xiàn)對離心風(fēng)機的自動控制，以使系統(tǒng)的各種性能達到合理的要求。近年來，出于節(jié)能的迫切需要和對產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高的要求，加之采LC和變頻器易操作、易維護控制精度高并可以實現(xiàn)高功能化等特點，采用基于PLC的變頻器驅(qū)動方案開始逐步取代風(fēng)門、擋板閥門的控制方案。從而大大的降低生產(chǎn)成本，減少能量損耗和對環(huán)境的污染，為企業(yè)帶來觀的經(jīng)濟效益和社會效益。隨著電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC和變頻器正成為通用、廉價和性能可靠的控制和驅(qū)動設(shè)備，得到廣泛的應(yīng)用。LC控制的變頻調(diào)速離心風(fēng)機的通風(fēng)系統(tǒng)，具有較高的可靠性和較好的節(jié)能效果，易于組建成整體的自控系統(tǒng)，很方便地實現(xiàn)各種控制切換和遠程監(jiān)控，本文通過一個實—于離心風(fēng)機的礦井通風(fēng)系統(tǒng)進行分析。煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)是煤礦礦井安全生產(chǎn)的重要組成部分，煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)能否正常工作與礦井內(nèi)工作環(huán)境條件、生產(chǎn)效率、安全生產(chǎn)密切相關(guān)。隨著我國政府對各行各業(yè)安全生產(chǎn)監(jiān)管力度的不斷加強，尤其對煤礦安全生產(chǎn)的要求越來越高，對煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)進行技術(shù)改造，提高其運行穩(wěn)定性、可靠性、節(jié)能降耗等勢在必行。目前煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)中，大多仍采用繼電、接觸器控制系統(tǒng)，但這種控制系統(tǒng)存在著體積大、機械觸點多、接線復(fù)雜、可靠性低、排除故障困難等很多的缺陷，且因工作通風(fēng)機一直高速運行，備用通風(fēng)停止，不能輪休工作，易使工作通風(fēng)機產(chǎn)生故障，降低使用壽命。針對這一系列問題本系統(tǒng)將與變頻器有機地結(jié)合起來，采用以礦井氣壓壓力為主控參數(shù)，實現(xiàn)對電動機工作過程和運轉(zhuǎn)速度的有效控制使礦井中用的離心通風(fēng)機通風(fēng)高效、安全，達到了明顯的節(jié)能效果。PLC制系統(tǒng)具有對驅(qū)動風(fēng)機的電機過熱保護、故障報警、機械故障報警和瓦斯?jié)舛葦嚯姷裙δ芴攸c，為煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)改造提供一條新途經(jīng)。1.2PLC及風(fēng)機控制系統(tǒng)的發(fā)展況經(jīng)過幾十年的迅速發(fā)展，PLC的功能越來越強大，應(yīng)用范圍也越來越廣,足跡已遍及國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域,成了能夠滿足各種將需要的PLC文檔可自由復(fù)制編輯應(yīng)用系統(tǒng)。隨著市場需求的不斷提高的發(fā)展體現(xiàn)出以下趨勢。向小型化、微型化和大型化、多功能兩個方向發(fā)展過程控制功能不斷增強大力開發(fā)智能型模塊與個人計算機日益緊密結(jié)合編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化通信與聯(lián)網(wǎng)能力不斷增強近年來隨著科技的飛速發(fā)展，的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)的控制檢測技術(shù)不斷更新。是采用大規(guī)模集成電路、微型計算機技術(shù)的發(fā)展成果逐步形成具有多種優(yōu)點和微型、小型、中型、大型、超大型等各種規(guī)格的系列產(chǎn)品應(yīng)用于從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計算機之間的許多控制領(lǐng)域，它最適用于以開關(guān)為主的控制功能。通過模擬/數(shù)字，A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)字/模擬D/A轉(zhuǎn)換器也可以控制模擬量例如控制溫度、壓力、流量、成分等參數(shù)?；诘亩嗦窊尨鹌骺刂葡到y(tǒng)可以根據(jù)PLC修改程序方便這一特點隨意調(diào)整設(shè)置的時間或者控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)。如果對外部電路稍加修改或者在系統(tǒng)程序中加入分支可以把八路搶答器變?yōu)楦嗦返膿尨鹌?。比如十位、十六位或者二十位等。如果將手動按鈕變?yōu)橛|摸屏可以使搶答器更為簡單方便。如果去除系統(tǒng)中的限時功能還可以把搶答器改為呼叫器能夠在醫(yī)院病房、賓館客房、寫字樓辦公室、工廠生產(chǎn)車間等多種地方使用。風(fēng)機控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀：風(fēng)機的控制系統(tǒng)是風(fēng)機的重要組成部分，它承擔(dān)著風(fēng)機監(jiān)控、自動調(diào)節(jié)、實現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲以及保證良好的電網(wǎng)兼容性等重要任務(wù)，它主要由監(jiān)控系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、變槳控制系統(tǒng)以及變頻系（變頻器）幾部分組成。各部分的主要功能如下：監(jiān)控系統(tǒng)（）：監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對全風(fēng)場風(fēng)機狀況的監(jiān)視與啟、操作它包括大型監(jiān)控軟件及完善的通訊網(wǎng)絡(luò)。主控系統(tǒng)：主控系統(tǒng)是風(fēng)機控制系統(tǒng)的主體，它實現(xiàn)自動啟動、自動調(diào)向、自動調(diào)速、自動并網(wǎng)、自動解列、故障自動停機、自動電纜解繞及自動記錄與監(jiān)控等重要控制、保護功能。它對外的三個主要接口系統(tǒng)就是監(jiān)控系統(tǒng)、變槳控制系統(tǒng)以及變頻系統(tǒng)（變頻器），它與監(jiān)控系統(tǒng)接口完成風(fēng)機實時數(shù)據(jù)及統(tǒng)計數(shù)據(jù)的交換，與變槳控制系統(tǒng)接口完成對葉片的控制，實現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲以及恒速運行，與變頻系統(tǒng)（變頻器）接口實現(xiàn)對有功功率以及無功功率的自動調(diào)節(jié)。變槳控制系統(tǒng)：與主控系統(tǒng)配合，通過對葉片節(jié)距角的控制，實現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲以及恒速運行，提高了風(fēng)力發(fā)電機組的運行靈活性。目前來看，變槳控制系統(tǒng)的葉片驅(qū)動有液壓和電氣兩種方式，電氣驅(qū)動方式中又有采用交流電機和直流電機兩種不同方案。究竟采用何種方式主要取決于制造廠家多年來形成的技術(shù)路線及傳統(tǒng)。變頻系統(tǒng)（變頻）器：與主控制系統(tǒng)接口，和發(fā)電機、電網(wǎng)連接，直接承擔(dān)著保證供電品質(zhì)、提高功率因素，滿足電網(wǎng)兼容性標(biāo)準(zhǔn)等重要作用。風(fēng)機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢：隨著國內(nèi)企業(yè)所開發(fā)風(fēng)機容量越來越大，風(fēng)機控制技術(shù)必須不斷發(fā)展才能滿足這一要求，如葉片的驅(qū)動和控制技術(shù)、如更大容量的變頻器開發(fā)，都是必須不斷解決的新的課題，這里不進行詳細闡述。當(dāng)前，由于風(fēng)力發(fā)電機組在我國電網(wǎng)中所占比例越來越大，風(fēng)力發(fā)文檔可自由復(fù)制編輯電方式的電網(wǎng)兼容性較差的問題也逐漸暴露出來，同時用戶對不同風(fēng)場、不同型號風(fēng)機之間的聯(lián)網(wǎng)要求也越來越高，這也對風(fēng)機控制系統(tǒng)提出了新的任務(wù)。采用統(tǒng)一和開放的協(xié)議以實現(xiàn)不同風(fēng)場、不同廠家和型號的風(fēng)機之間的方便互聯(lián)。目前，風(fēng)機投資用戶和電網(wǎng)調(diào)度中心對廣布于不同地域的風(fēng)場之間的聯(lián)網(wǎng)要求越來越迫切，雖然各個風(fēng)機制造廠家都提供了一定的手段實現(xiàn)風(fēng)機互連，但是由于采用的方案不同，不同廠家的風(fēng)機進行互聯(lián)時還是會有很多問題存在，實施起來難度較大。因此，現(xiàn)實不同風(fēng)機之間的方便互聯(lián)是一個亟待解決的重要課題。需要進一步提高低電壓穿越運行能力（）。風(fēng)力發(fā)電機組，尤其是雙饋型風(fēng)機，抵抗電網(wǎng)電壓跌落的能力本身較差。當(dāng)發(fā)生電網(wǎng)電壓跌落時，從前的做法是讓風(fēng)機從電網(wǎng)切出。當(dāng)風(fēng)機在電網(wǎng)中所占比例較小時，這種做法對電網(wǎng)的影響還可以忽略不計。但是，隨著在網(wǎng)運行風(fēng)機的數(shù)量越來越大，尤其是在風(fēng)力發(fā)電集中的地區(qū)，如國家規(guī)劃建設(shè)的六個千萬千瓦風(fēng)電基地，這種做法會對電網(wǎng)造成嚴(yán)重影響，甚至可能進一步擴大事故。歐洲很多國家，如德國、西班牙、丹麥等國家，早就出臺了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，要求在這種情況下風(fēng)機能保持在網(wǎng)運行以支撐電網(wǎng)。風(fēng)機具有的這種能力稱為低電壓穿越運行能力（），有的國家甚至要求當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落至零時還能保持在網(wǎng)運行。我國也于今年月由國家電網(wǎng)公司出臺了《風(fēng)電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》，其中規(guī)定了我國自己的低電壓穿越技術(shù)要求，明確要求風(fēng)電機組在并網(wǎng)點電壓跌落至20%額定電壓時能夠保持并網(wǎng)運行625ms、當(dāng)?shù)浒l(fā)生3s內(nèi)能夠恢復(fù)到額定電壓的時，風(fēng)電機組保持并網(wǎng)運行的低電壓穿越運行要求。應(yīng)該說，這還只是一個初步的、相對較低的運行要求。在今后可能還會出臺更為嚴(yán)格的上網(wǎng)限制措施。這些要求的實現(xiàn)，主要靠控制系統(tǒng)中變頻器算法及結(jié)構(gòu)的改善，當(dāng)然和主控和變槳系統(tǒng)也有密切聯(lián)系。實現(xiàn)在功率預(yù)估條件下的風(fēng)電場有功及無功功率自動控制。目前，風(fēng)電機組都是運行在不調(diào)節(jié)的方式，也就是說，有多少風(fēng)、發(fā)多少電，這在風(fēng)電所占比例較小的情況下也沒有多大問題。但是，隨著風(fēng)電上網(wǎng)電量的大幅度增加，在用電低谷段往往是風(fēng)機出力最大的時段，造成電網(wǎng)調(diào)峰異常困難，電網(wǎng)頻率、電壓均易出現(xiàn)較大波動。當(dāng)前，電網(wǎng)對這一問題已相當(dāng)重視，要求開展。文檔可自由復(fù)制編輯第二章總體方案計2.1控制系統(tǒng)的要求高可靠性，以適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場十分惡劣和復(fù)雜的工作條件。具有實時響應(yīng)處理能力，以滿足工業(yè)生產(chǎn)過程實時控制要求。）有豐富的可與工業(yè)現(xiàn)場信號相連接的工業(yè)接口，方便實現(xiàn)在線監(jiān)控?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)能組配靈活，易于擴展。有先進的系統(tǒng)環(huán)境和應(yīng)用軟件便于開發(fā)。有自動/手動轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，保證在自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以手動控制。有可靠的報警系統(tǒng)，在風(fēng)機電機過熱，變頻器出現(xiàn)故障時能及時發(fā)出報警信號。2.2系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理工業(yè)離心風(fēng)機的工作要求是指在特定的工作環(huán)境中，風(fēng)機輸出的風(fēng)量要隨著外界條件的變化，保持在設(shè)定的參數(shù)值上。這樣，既可滿足工作要求，又不使電動機空轉(zhuǎn)，而造成電能的浪費。為實現(xiàn)上述目標(biāo)，本系統(tǒng)采用閉環(huán)控制的方式。工業(yè)現(xiàn)場的溫度由溫度傳感器檢測，變換成模擬輸入反饋信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后與中給定值比較，再經(jīng)D/A換變成模擬量輸出信號，控制變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速，從而達到控制工廠車間溫度的目的系統(tǒng)組成簡圖如圖所示。圖2-1自控制系統(tǒng)組成框圖2.3變頻調(diào)速節(jié)能分變頻調(diào)速應(yīng)用于風(fēng)機系統(tǒng)電機的自動控制中，其節(jié)能效果明顯。體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速文檔可自由復(fù)制編輯

由流n與流Q，壓力以及軸功率P具有如下關(guān)系：∝nH∝

2

∝n

3

，即流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。圖2給出了風(fēng)機中風(fēng)門調(diào)節(jié)和變頻調(diào)速兩種控制方式下風(fēng)路的壓力-風(fēng)量關(guān)系及功率風(fēng)(P-Q)系。其中，曲線是風(fēng)機在額定轉(zhuǎn)速下的H-Q曲線，曲風(fēng)機在某一較低速度下的H-Q曲線，曲3是風(fēng)門開度最大時的H-Q曲線，曲線是風(fēng)機在某一較小開度下的H-Q曲線。可以看出，當(dāng)實際工況風(fēng)量由下降到時果在風(fēng)機以額定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)的條件下調(diào)節(jié)風(fēng)門開度，則工況點沿曲線A點移到點果在風(fēng)門開度最大的條件下用變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，則工況點沿曲線3點移到點。顯然，點C點的風(fēng)量相同，但C點的壓力要比B點壓力小得多。因此，風(fēng)機在變頻調(diào)速運行方式下，風(fēng)機轉(zhuǎn)速可大大降低，節(jié)能效果明顯。曲線為變頻控制方式下的曲線，曲線為門調(diào)節(jié)方式下的曲線。可以看出，在相同的風(fēng)量下，節(jié)者之差式2-l）表示：Q/QeQQe3l）其為風(fēng)機運行時實際風(fēng)量。

Pe

）為風(fēng)門開度為最大，且電機運行在額定轉(zhuǎn)速時的風(fēng)量。為風(fēng)門開度為最大，且電機運行在額定轉(zhuǎn)速時的功率。通過以上分析得出，采用轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)風(fēng)量，比起用擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量節(jié)省能源，風(fēng)量調(diào)節(jié)幅度越大，節(jié)電效果越高。對我國風(fēng)機現(xiàn)有的運行狀況進行調(diào)查后得出，其中大多數(shù)風(fēng)機處于大馬拉小車的狀態(tài)，用擋板進行運行流量的調(diào)節(jié)，極大的浪費了電能，若采用調(diào)速方式運行，則可以大量節(jié)約電能，并能在2年內(nèi)收回投資成本。圖變調(diào)速在風(fēng)機中的節(jié)能分析2.4變頻調(diào)速的依據(jù)變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系，如公式（2-2）所示n60(1)/其n表示電機轉(zhuǎn)速；文檔可自由復(fù)制編輯

）f為動機工作電源頻率；s為電機轉(zhuǎn)差率；p為電機極對數(shù)。通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉(zhuǎn)速的目的。交流電動機調(diào)速方法有三種，主要有：變極對數(shù)調(diào)速，變轉(zhuǎn)差率調(diào)速，變頻調(diào)速，即改變電源的頻率來改變電機的轉(zhuǎn)速。這三種方法前兩種有一定的局限性，而變頻調(diào)速具有其他調(diào)速方法無可比擬的優(yōu)勢，變頻調(diào)速的性能和經(jīng)濟指標(biāo)己趕上直流調(diào)速系統(tǒng)。變頻調(diào)速傳動效率高，因變頻調(diào)速屬于電氣調(diào)速，無中間機械設(shè)備，也就沒有附加的轉(zhuǎn)差損耗，屬于低損耗的高效調(diào)速，而且其調(diào)速范圍廣，反應(yīng)速度快，精度高，裝置安全可靠，安裝調(diào)試方便，容易實現(xiàn)閉環(huán)控制，能達到自動調(diào)節(jié)。另外，使用變頻調(diào)速還具有高效節(jié)能的效果。目前，變頻調(diào)速控制器作為一種新型的節(jié)能控制裝置，已開始在各行各業(yè)逐漸得到推廣和應(yīng)用。變頻系統(tǒng)的主電路原理圖如圖所示。圖變器主電路原理圖2.5離心風(fēng)機控制原理分析三臺大容量的離心風(fēng)機3#)根據(jù)工作狀態(tài)的不同，具有變頻、工頻兩種運行方式，因此每臺離心風(fēng)機均要求通過兩個接觸器分別與工頻電源和變頻電源輸出相聯(lián)。QS1,QS4分別為主電路、變頻器和各電機的工頻運行控制開關(guān)，KM2為三臺風(fēng)機工頻運行時的交流接觸器，KM5為三臺風(fēng)機變頻運行時的交流接觸器，F(xiàn)R1,FR3為工頻和變頻運行時的電機過載保護用熱繼電器，變頻運行時由變頻器也可實現(xiàn)電機過載保護。變頻器的主電路輸出端子(U,V,W)經(jīng)接觸器接至三相電動機上，當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向與工頻時電機轉(zhuǎn)向不一致時，需要調(diào)換輸出端(U,V,W)的相序，否則無法工作。主電路見圖2-4所示

。在控制電路的設(shè)計中，必須要考慮弱電和強電之間的隔離問題。為了保設(shè)備，輸出端口并不是直接和交流接觸器連接，而是在輸出端口和交流接觸器之間引入中間繼電器，通過中間繼電器控制接觸器線文檔可自由復(fù)制編輯圈的得電失電，進而控制電機或者閥門的動作。通過離，可延長系統(tǒng)的使用壽命，增強系統(tǒng)工作的可靠性。控制電路之中還要考慮電路之間互鎖的關(guān)系，這對于變頻器安全運行十分重要。變頻器的輸出端嚴(yán)禁和工頻電源相連，也就是說不允許一臺電機同時接到工頻電源和變頻電源的情況出現(xiàn)。因此，在控制電路中，對各風(fēng)機電機的工頻變頻運行接觸器作了互鎖設(shè)計；另外，變頻器是按單臺電機容量配置，不允許同時帶多臺電機運行，為此對各電機的變頻運行也作了互鎖設(shè)計。為提高互鎖的可靠性，在PLC制程序設(shè)計時，進一步通過C內(nèi)部的軟繼電器來做互鎖。出于可靠性及檢修方面的考慮，設(shè)計了手動/自動轉(zhuǎn)換控制電路。通過轉(zhuǎn)換開關(guān)及相應(yīng)的電路來實現(xiàn)。電氣控制線路圖見圖2-5所示。-5中為手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)為手動/動轉(zhuǎn)換用中間繼電器，打在①位置為手動狀態(tài)，打在②位置KA吸合，為自動狀態(tài)。在手動狀態(tài)，通過按鈕控制各臺風(fēng)機的起停。在自動狀態(tài)時，系統(tǒng)執(zhí)行的控制程序自動控制風(fēng)機的起停。間繼電器6個常閉觸點串接在三臺風(fēng)機的手動控制電路上，控制三臺風(fēng)機的手動運行。中間繼電器KA的常開觸點接PLCX0，控制自動變頻運行程序執(zhí)行。在自動狀態(tài)時，三臺風(fēng)機的控制下能夠有序而平穩(wěn)地切換、運行。風(fēng)機電機電源的通斷，由中間繼電器KA1-KA6控制接觸器KM1-KM6的線圈來實現(xiàn)HL0為自動運行指示燈。FR2,為三臺風(fēng)機的熱繼電器的常閉觸點，對電機進行過流保護。圖2-4離風(fēng)機主電路圖文檔可自由復(fù)制編輯圖離風(fēng)機控制線路圖文檔可自由復(fù)制編輯第3系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1溫度傳感器選擇本系統(tǒng)是將傳感器安裝在工廠車間中，通過實時檢測車間內(nèi)的溫度，換算出與設(shè)定溫度之間的調(diào)整值，通過變頻器自動調(diào)節(jié)到合適的風(fēng)機轉(zhuǎn)速，從而使車間內(nèi)溫度達到設(shè)定的溫度值。中間繼電器控制接觸器KM1-KM6的接線圖如圖3-1所示。圖KA-KM接圖根據(jù)本系統(tǒng)的具體情況，經(jīng)認(rèn)真比較最后選定熱電偶傳感器，它是工業(yè)測量中應(yīng)用最廣泛的一種溫度傳感器，它與被測對象直接接觸，不受中間介質(zhì)的影響，具有較高的精確度；測量范圍廣，可從℃℃進行連續(xù)測量，當(dāng)工作端的被測介質(zhì)溫度發(fā)生變化時，熱電勢隨之發(fā)生變化將熱電勢送入進行處理，即可得到溫度值。3.2的選擇對于主控設(shè)備PLC的選擇從收集的國內(nèi)外各種產(chǎn)品的資料來看，充分考慮了工業(yè)離心風(fēng)機工作狀況和本控制系統(tǒng)的特點以及現(xiàn)有條件，最終選擇了日本松下電工系產(chǎn)品。FP0系列LC的特點系在小機殼內(nèi)匯聚了先進的功能和優(yōu)異的表現(xiàn)，包括脈沖捕捉，兩路脈沖輸出，，PWM，高速數(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信，模擬量設(shè)定和時鐘功能等。主機單元是集成了，電源(AC)輸入輸出單元的獨立模塊，可單獨使用，也可以和擴展單元任意組合使用，最多可配置個擴展模塊。I/O點可以從最少的10點擴展到最多的點用時可根據(jù)實際情況進行適當(dāng)?shù)慕M合。主機和擴展單元都有專門的擴展接口，在擴展時可以直接連接，不需要連接電纜。本設(shè)計根據(jù)需要，主模塊選用FP0C32，擴展模塊選用FP0E16A/D換模塊采用模塊。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計流程文檔可自由復(fù)制編輯控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟如圖3-2所，在本系統(tǒng)的設(shè)計中，使用了一個主模塊，一個擴展模塊，一個A/D換模塊，共使用19個輸入口，12輸出口，在I/O口的使用上，充分考慮了系統(tǒng)在后擴展的需要，對一些有特殊用途的端口如換模塊的接口盡量不用或者少用。為了提高系統(tǒng)的可靠性，在軟件設(shè)計時除了編制正常工作下的自動控制程序外，還中編制了手動控制程序，這樣做較之以往的控制系統(tǒng)有三個好處：第一，可以在系統(tǒng)安裝完成后，對各個設(shè)備進行單個調(diào)試，以檢查設(shè)備是否工作正常；第二，可以在系統(tǒng)自動控制程序出現(xiàn)錯誤時，用手動方式在上控制系統(tǒng)的運行；第三，當(dāng)系統(tǒng)工作單元如電機出了故障時，可以手動切換出現(xiàn)故障的電機，使之停止運行，把沒有故障的電機切換入系統(tǒng)保證系統(tǒng)正常運行正是因為有這些好處，PLC上用12個輸入口實現(xiàn)對手動控制程序的支持，從而大大提高了系統(tǒng)可靠性。PLC模塊接線圖如圖所示，I/O分配如所示。3.3變頻器的選擇本系統(tǒng)設(shè)計選用變頻器為森蘭系列，變頻器的連接端子圖如圖3-3所示。輸入端R，通過主電路接至電源，輸出端通過主電路接至離心風(fēng)機，使用時絕對不允許接反，控制端子FWD為正轉(zhuǎn)啟動端，為保證電動機單向正轉(zhuǎn)運行，將FWD與公共端CM相接。變頻器的功能預(yù)置為：頻率設(shè)定。使變頻器處于外部FWD控制模式。使變頻器的FMA輸出功能為頻率。設(shè)置電動機極數(shù)為。為模擬信號輸出端，可在FMAGND兩端之間跨接頻率表，用于監(jiān)視變頻器的運行頻率。選端子功能，即用于控制端子的通斷實現(xiàn)變頻器的升降速。與公共端CM接通時，頻率上升；與公共端斷開時，頻率保持。與公共端CM接通時，頻率下降；與公共端斷開時，頻率保持。本系統(tǒng)中使用2兩個按鈕分別與X4X5相，按下按鈕X5公共端CM通，控制頻率上升；松開按鈕S2與公共端CM斷開，頻率保持。同樣，按下按鈕S1X4與公共端CM接通，控制頻率下降；松開按鈕S1X4與公共端CM斷，頻率保持VRF接接收和發(fā)送與主機之間的控制信號。變頻器頻率參數(shù)設(shè)置為：）最高頻率：風(fēng)機屬于平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速的平方成正比當(dāng)轉(zhuǎn)速超過其額定轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)矩將按平方規(guī)律增加，導(dǎo)致電動機嚴(yán)重過載。因此，變頻器的最高頻率只能與電動機額定頻率相等。本系統(tǒng)中最高輸頻率設(shè)定為50Hz。文檔可自由復(fù)制編輯圖3-2控系統(tǒng)設(shè)計流程圖文檔可自由復(fù)制編輯圖3-3接圖文檔可自由復(fù)制編輯表3-1I/O分表XAXCXDXEXF

系統(tǒng)啟動系統(tǒng)停止變頻器信號輸入溫度傳感器號輸入溫度傳感器號輸入熱電偶傳感器信號輸入連接上位機1#風(fēng)工頻選擇1#風(fēng)變頻選擇風(fēng)機啟動#風(fēng)機停止#風(fēng)工頻選擇2#風(fēng)變頻選擇風(fēng)機啟動#風(fēng)機停止#風(fēng)工頻選擇3#風(fēng)變頻選擇風(fēng)機啟動風(fēng)機停止

YAYCYEYF

電源指示燈溫度過高指示燈接變頻器端變頻器報警電機線圈過熱報警1#風(fēng)工頻運轉(zhuǎn)1#風(fēng)變頻運轉(zhuǎn)備用系統(tǒng)2#風(fēng)工頻運轉(zhuǎn)2#風(fēng)變頻運轉(zhuǎn)3#風(fēng)工頻運轉(zhuǎn)3#風(fēng)變頻運轉(zhuǎn)上限頻率：由于變頻器內(nèi)部具有轉(zhuǎn)差補償功能，在50HZ的情況下電動機在變頻運行時的實際轉(zhuǎn)速要高于工頻運行時的轉(zhuǎn)速，從而增大了電動機的負(fù)載，因此實際預(yù)置的頻率應(yīng)略低于額定頻率。本系統(tǒng)中上限頻率設(shè)定為。下限頻率：在風(fēng)機系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速過低，會出現(xiàn)電機的全揚程小于基本揚程實際揚程)，形成電機空”的現(xiàn)象。所以，在多數(shù)情況下，下限頻率不能太低，根據(jù)實際情況適當(dāng)調(diào)整。本系中下限頻率設(shè)定為。）啟動頻率：風(fēng)機在啟動時，存在一定的阻力，在從0HZ開始啟動的一段頻率內(nèi)，實際上轉(zhuǎn)不起來。因此，應(yīng)適當(dāng)預(yù)置啟動頻率值，使其在啟動瞬間有一定的沖擊力。本系統(tǒng)中啟動頻率設(shè)定為10HZ。文檔可自由復(fù)制編輯第系統(tǒng)軟設(shè)計軟件設(shè)計可包括以下幾部分：初始化，風(fēng)機的啟動，模擬量輸入，測量值與設(shè)定值的比較，模擬量輸出等。4.1程序設(shè)計

/止，信號顯示風(fēng)機控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)的主要功能有自動變頻恒溫運行、自動工頻運行、遠程手動控制和現(xiàn)場手動控制。全自動變頻恒溫運行方式是系統(tǒng)中最主要的運行方式，也是系統(tǒng)的主要功能，是指利用控制，通過變頻調(diào)速自動調(diào)節(jié)車間內(nèi)的溫度，其核心是根據(jù)恒溫條件下風(fēng)機系統(tǒng)中電機運行的狀態(tài)及轉(zhuǎn)換過程中設(shè)計的控制程序自動工頻運行是指在變頻器故障狀態(tài)下，為維持溫度的相對恒定，系統(tǒng)根據(jù)溫度高低自動調(diào)節(jié)工頻運行的電機臺數(shù)，這種運行方式只是在特殊情況下的一種備用方案，目的是提高系統(tǒng)可靠性的冗余度；遠程手動控制是指在控制室，通過計算機和通信遠程操控風(fēng)機電機的運行，是一種輔助方案；現(xiàn)場手動控制運行是指通過現(xiàn)場按鈕，人工控制電機工頻、變頻運行，這一方式完全通過電氣控制線路來實現(xiàn)，不參與，主要用于檢修、調(diào)試故障時的運行?？刂瞥绦蛟O(shè)計的主要任務(wù)是接收來自溫度傳感器的信號，判斷當(dāng)前的溫度狀態(tài)，通過程序處理，輸出信號去控制變頻器、繼電器、接觸器、信號燈等電器的動作，進而調(diào)整風(fēng)機的運行，從而達到控制車間內(nèi)溫度的目的。主電路端子及功能表如表所,控制電路端子及功能表如表所示。變頻器接線圖如圖所示。文檔可自由復(fù)制編輯圖4-1變器連接端子圖，端子符號R，S，T，，WP1，，NPE

表主路端子及功能表端子名稱交流電源輸入端子變頻器輸出端子直流電抗器連接端子外部制動電阻器連接端子制動單元連接端子變頻器接地端子

功能說明連接三相交流電源連接三相電動機改善功率因數(shù)和抗干擾連接外部制動電阻連接外部制動單元變頻器機殼接地文檔可自由復(fù)制編輯端子符號

表4-2控電路端子及功能表端子名稱

功能說明VRFIRFGNDREVRESET30A，，30CX1，X3X4X5CM

電位器電源電壓輸入電流輸入接地正轉(zhuǎn)運行設(shè)定反轉(zhuǎn)運行設(shè)定外部故障報警設(shè)定復(fù)位模擬量輸出故障輸出多極轉(zhuǎn)速選擇加減速時間選擇公共端

穩(wěn)壓電源（最大輸出電流：10mA）DC0~5V或C0~10V，入電阻10KΩDC4~20mA輸電阻Ω端子VRF與FMA的公共端FWD-CM接，轉(zhuǎn)；斷，減速停止接，轉(zhuǎn)；斷開，減速停止THR-CM斷，產(chǎn)生外部報警信號，變頻器立即關(guān)斷輸出RESET-CM接通，變頻器復(fù)位模擬信號輸出（0~20mA,）變頻器故障輸出，常開，閉合，常閉，斷開X1，X2，X3的O組能選擇不同頻率，X5的N/OFF組合能選擇不同的加減速時間控制輸入端及運行狀態(tài)輸出端的公共端圖4-2變器接線圖文檔可自由復(fù)制編輯離心風(fēng)機轉(zhuǎn)換過程分析啟動自動變頻運行方式時，首先啟動風(fēng)機變頻運行，當(dāng)溫度達到要求時，保持該頻率，如果達到上限頻率溫度仍達不到設(shè)定要求，則延時后，PLC給出控制信號，切換1#風(fēng)機工頻運行2#風(fēng)機變頻運。在2#風(fēng)機變頻運行過程中，變頻器根據(jù)溫度的變化通過PID節(jié)器調(diào)整1#風(fēng)機電動機的轉(zhuǎn)速來控制風(fēng)量，使溫度達到設(shè)定值。若溫度仍然達不到設(shè)定值，則由給出控制信號，將2#風(fēng)機與變頻器斷開，轉(zhuǎn)為工頻恒速運行，同時3#風(fēng)機變頻運行。系統(tǒng)工作于風(fēng)機工頻運行、2#風(fēng)機工頻運行、風(fēng)機變頻運行的狀態(tài)。若溫度仍高于設(shè)定值，3臺風(fēng)機同時工頻運行也不能滿足要求時，將啟動備用系統(tǒng)，直到滿足溫度要求。整個轉(zhuǎn)換過程中，總是保證原來工作于變頻運行狀態(tài)的風(fēng)機轉(zhuǎn)入工頻恒速運行，新開風(fēng)機運行在變頻狀態(tài)，保證只有一臺風(fēng)機運行在變頻狀態(tài)。當(dāng)外界溫度降低時，變頻器通過調(diào)節(jié)器降低風(fēng)機電機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)風(fēng)量。并按“先起先停的原則，PLC給出控制信號，將當(dāng)前最先工作在工頻方式的風(fēng)機關(guān)閉，同時PID調(diào)節(jié)器將根據(jù)調(diào)整值自動升高變頻器輸出頻率，加大風(fēng)量，維持溫度的恒定。當(dāng)溫度繼續(xù)降低時，系統(tǒng)繼續(xù)按“先起先停原則逐臺關(guān)閉處于工頻運行的風(fēng)機。當(dāng)系統(tǒng)處于單臺風(fēng)機變頻運行狀態(tài)時，如變頻器輸出頻率達到下限頻率，溫度低于設(shè)定值時，則關(guān)閉變頻器運行，此時三臺風(fēng)機都已關(guān)停，系統(tǒng)通過溫度傳感器時時檢測車間內(nèi)溫度值，一旦溫度高于設(shè)定值，則啟動風(fēng)機進行溫度調(diào)節(jié)。系統(tǒng)工作狀態(tài)工作狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件是依據(jù)變頻器輸出頻率是否到達極限頻率及溫度是否達到設(shè)定值。設(shè)變頻器輸出頻率達到極限頻率時的信號為，實際溫度高于設(shè)定溫度值的信號為，實際溫度達到設(shè)定溫度值的信號為X3實際溫低于設(shè)定溫度值的信號為。從停機到開啟風(fēng)機的條件為：滿X2保持現(xiàn)有工作狀態(tài)的條件為：滿足X3增開風(fēng)機條件：同時滿足，X2；減開風(fēng)機條件：同時滿足X1X4；系統(tǒng)工作狀態(tài)如表4-3所示：表4-3系工作狀態(tài)表狀態(tài)符號S20S21S22S23S24S25S26S27S28

工作狀態(tài)停機狀態(tài)，傳感器檢測。1#機變頻運行，2#3#風(fēng)停機。1#風(fēng)工頻運行，風(fēng)機變頻運，風(fēng)機停機。1#風(fēng)工頻運行，2#風(fēng)工頻運行，風(fēng)機變頻運行。臺機全部工頻運行，備用系統(tǒng)啟動。關(guān)閉備用系統(tǒng)，風(fēng)機變頻運行。關(guān)閉1#風(fēng)機，2#風(fēng)工頻運行，3#風(fēng)變頻運行。關(guān)閉風(fēng)機，3#風(fēng)機變頻運行。關(guān)閉風(fēng)機，傳感器檢測。系統(tǒng)異常，出現(xiàn)故障。文檔可自由復(fù)制編輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程的實現(xiàn)方法從傳感器檢測狀態(tài)到開啟風(fēng)機，只需用變頻器以起始頻率起動風(fēng)機電機運行即可；減開風(fēng)機過程是在滿足減開風(fēng)機條件的前提下，通過控制，斷開工頻運行狀態(tài)電機的接觸器主觸點即可。以一號風(fēng)機為例啟動控制流程圖如圖4-3。增開風(fēng)機過程的實現(xiàn)相對復(fù)雜一些，首先要將運行在變頻狀態(tài)的電機和變頻器脫離后，再切換到電網(wǎng)運行，同時變頻器又要以起始頻率起動一臺新的電機運行。切換過程主要考慮三方面的問題：切換過程的可靠性決不允許出現(xiàn)變頻器的輸出端和工頻電源接連的情況，這一點通過控制電路、PLC內(nèi)部軟繼電器的互鎖及控制程序中動作的時間先后次序來保證。切換過程的完成時間。時間太長，原變頻運行的電機轉(zhuǎn)速下降太多，一方面造成溫度升高快，另一方面在接下來切換到工頻時沖擊電流時間太短，切換過程的可靠性下降。具體時間還需根據(jù)電動機的容量大小來設(shè)定，容量越大，時間越長，一般情況下，500ms夠。切換過程的電流。因變頻器輸出電壓相位和電網(wǎng)電壓相位一般不同，當(dāng)電機從變頻器斷開后，轉(zhuǎn)子電流磁場在定于繞組中的感應(yīng)電壓與電網(wǎng)電壓往往也存在相位差。此時，切換到工頻電網(wǎng)瞬間，如果二者剛好反相，則將產(chǎn)生比直接起動時的起動電流更大的沖擊電流，反過來對變頻器造成沖擊。解決辦法有：電機定子繞組中接入三相滅磁電阻的方法。這種方法一般需要延2~3秒，時間太長，風(fēng)機轉(zhuǎn)速降太多，不合適。相位鑒定法。通過相位鑒別電路，在電網(wǎng)電壓和變頻器輸出電壓相位一致時，快速切換。這種方法十分有效、可靠，對于100上的大容量電機一般要求采用這一方法。利用變頻器的自由停車指令來實現(xiàn)的快速滅磁法。這一方法的實質(zhì)是通過定子繞組中和變頻器逆變橋上的續(xù)流二極管組成的回路來達到快速滅磁的目的。其動作順序是，在電機從變頻器斷開前，Y2給出動作信號，變頻器VRF端子功能生，自由停車命令BX效，變頻器立即停止輸出，經(jīng)短暫延時(磁后，將電機從變頻器斷開，并立即投入電網(wǎng)。這種方法簡單有效、控制方便，本次設(shè)計中采用了這一方法。本控制系統(tǒng)的主程序流程圖如圖所示。4.2程序設(shè)計的梯形圖）啟動停止程序啟/停止程序主要控制系統(tǒng)的啟動和停止，按下啟動按鈕時自動控制系統(tǒng)開始運行，按下停止按鈕自動控制系統(tǒng)停止運行。程序梯形圖見圖所示。）模擬量輸入程序由于本控制系統(tǒng)采用兩個溫度傳感器測量車間內(nèi)不同兩點的溫度信號，所以要分別讀兩次模擬量值。按系統(tǒng)要求，模擬量輸入與比較采取以下程序設(shè)計方法，程序梯形圖見圖4-5所示。）比較程序文檔可自由復(fù)制編輯將溫度傳感器的兩次測量值的平均值分別與前次測量值進行濾波，然后取平均值與設(shè)定值比較，與設(shè)定值不等則進行PID調(diào)節(jié)控制，此程序梯圖如圖所示。）模擬量輸出程序把通過比較計算的輸出模擬量，輸送到變頻器中，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，此程序梯形圖如圖所示。文檔可自由復(fù)制編輯啟動系統(tǒng)初始化調(diào)用檢測子程序N=設(shè)定值Y1#風(fēng)機運行溫度檢測處理輸出值N設(shè)定值Y風(fēng)機停止圖4-3系總控制流程圖圖4-4啟動/停程序文檔可自由復(fù)制編輯圖4比較程序圖4-6模擬量輸出程序文檔可自由復(fù)制編輯第5系統(tǒng)可靠性設(shè)及調(diào)試系統(tǒng)的可靠性設(shè)計系統(tǒng)中采用的工控設(shè)備變頻器和PLC均具有抗干抗能力強，可靠性好的特點。但作為一個完整的系統(tǒng)，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場，還是有必要考慮加強抗干擾措施，保證運行的穩(wěn)定性。變頻器和應(yīng)安裝于專門的控制柜中，但一定要保證良好的通風(fēng)環(huán)境和散熱，PLC周留有50mm以上的凈空間。境溫度最好控制在℃以下，相對濕度在，盡量不要安裝在多塵、有油煙、有導(dǎo)電灰塵、有腐蝕性氣體、振動、熱源或潮濕的地方?？刂乒窈惋L(fēng)機現(xiàn)場距離不要太遠，尤其是信號傳輸電纜要盡可短，而且要盡量遠離那些會產(chǎn)生電磁干擾的裝置。外圍設(shè)備信號線、控制信號線和動力線應(yīng)分開敷設(shè)，不能扎在一起，應(yīng)采用屏蔽線且屏蔽層接地。變頻器和均要可靠接地。接地電阻要小，接地線須盡可能短和粗，并且應(yīng)連接于專用接地極或公用接地極上，不要使用變頻器、PLC外殼或側(cè)板上的螺釘作為接地端。而且二者在接地時，應(yīng)盡量分開，不要用同一接地線。電動機在低速運行時，電機冷卻效果下降，應(yīng)保證電動機具有良好的通風(fēng)條件。在電氣設(shè)計和軟件設(shè)計中，充分考慮電氣設(shè)備之間的互鎖關(guān)系。）選用性能可靠的繼電器、接觸器對于系統(tǒng)的可靠運行也具有十重要的意義。）要考慮防雷設(shè)計。如電源是架空進線，在進線處裝設(shè)變頻器專用避雷器，或按規(guī)范要求在離變頻器遠處預(yù)埋鋼管做專用接地保護。如果電源是電纜引入，則應(yīng)做好控制室的防雷系統(tǒng)，以防雷電竄入破壞設(shè)備。5.2系統(tǒng)調(diào)試5.21軟件系統(tǒng)的調(diào)試軟件系統(tǒng)的調(diào)試主要是PLC程序的調(diào)試包括錯誤的校驗邏輯性分析，控制要求的合理性和正確性。5.22硬件系統(tǒng)的調(diào)試硬件系統(tǒng)的調(diào)試主要是各個裝置的調(diào)試，包括，變頻器，傳感器，繼電器等電氣裝置的安裝，連線，初始化設(shè)置等，檢查其是否存在斷線，連線，錯線以及設(shè)置錯誤。5.23軟硬件結(jié)合調(diào)試軟硬件結(jié)合調(diào)試是系統(tǒng)調(diào)試中的最后一個步驟，實際上就是在裝備正式投入運行前的功能測試和安全性測試，這是最容易出現(xiàn)問題的一步，往往在單獨進行硬件和軟件調(diào)試時系統(tǒng)運行正常，但一旦結(jié)合起來，就會現(xiàn)各種各樣的問題，需要考慮多方面的因素才可以解決。軟硬件結(jié)合調(diào)試的文檔可自由復(fù)制編輯主要內(nèi)容包括：程序運行控制硬件是否達到預(yù)定要求，在非正常情況下是否有報警提示和相應(yīng)的安全措施，系統(tǒng)的抗干擾措施是否達到效果。這一階段的調(diào)試可分為以下幾部分：系統(tǒng)的啟動止調(diào)試。系統(tǒng)的自動動轉(zhuǎn)換調(diào)試?？刂葡到y(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試。系統(tǒng)工作過程調(diào)試。在線監(jiān)控調(diào)試。報警系統(tǒng)調(diào)試。系統(tǒng)安全性能調(diào)試。文檔可自由復(fù)制編輯結(jié)論與展望利用來控制變頻器實現(xiàn)離心風(fēng)機變頻調(diào)速自動控制是完全可行的。采用本控制系統(tǒng)可以根據(jù)風(fēng)機現(xiàn)場的實際情況，按照當(dāng)時溫度要求實時地調(diào)節(jié)風(fēng)機葉輪轉(zhuǎn)速，既不影響工作效果又能達到節(jié)能要求，滿足了當(dāng)時的要求。本系統(tǒng)利用實現(xiàn)就地控制，并有自動/手動互相切換兩種工作方式，既能在正常生產(chǎn)中實現(xiàn)自動控制保證工作效果，又能在突發(fā)事件(如斷電自控元器件出現(xiàn)故障或需要檢修調(diào)整自控系統(tǒng)且不影響生產(chǎn)等)出時，切換到手動控制進行應(yīng)急處理。而且系統(tǒng)的抗干擾能力強，能在惡劣的環(huán)境中可靠地工作，平均無故障時間長，故障修復(fù)時間短。系統(tǒng)控制程序可根據(jù)需要而改變，具有很好的柔性。本控制系統(tǒng)目前是針對工業(yè)車間內(nèi)對溫度的特定要求而設(shè)計的，以后可以考慮在其它的系統(tǒng)如除塵系統(tǒng)中應(yīng)用。在硬件選取時也留有一定的擴展空間，目前只進行了溫度測量來控制風(fēng)機轉(zhuǎn)速，以后還可以進行其它參數(shù)測量實現(xiàn)更多的自動控制。在工業(yè)實際應(yīng)用中，系統(tǒng)可連入工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)遠程上位機控制，在本系統(tǒng)的設(shè)計中，沒有涉及此方面的具體探討，可在以后的系統(tǒng)設(shè)計中，再進行認(rèn)真的分析。文檔可自由復(fù)制編輯致謝畢業(yè)設(shè)計除了針對我們理論課程掌握的同時，也是對我們大學(xué)生進行綜合性實踐訓(xùn)練的過程，是對整個專業(yè)知識的綜合，可以使我們的理論知識與實踐緊密的相結(jié)合，鍛煉我們獨立思考和解決實際問題的能力。在這次畢業(yè)設(shè)計的過程中使我學(xué)到許多以前在課本和課堂上無法學(xué)到的知識及技術(shù)能力，特別是在查找資料的過程中體會到許多的樂趣，從而豐富了自己。在設(shè)計的過程中，自己能在指導(dǎo)老師的提點下獨立的分析問題、找出問題并解決問題，同時能夠更加用心的思考每個細節(jié)，把專業(yè)知識和實際操作更好的結(jié)合起來，使自己能夠自每天的學(xué)習(xí)過程中都有新的收獲。我的畢業(yè)論文設(shè)計能夠順利的完成，是老師悉心指導(dǎo)的結(jié)果。在開始的時候，老師給了我整個制作的大概框架和思路，引導(dǎo)我該如何去做。在我制作的過程中，每次遇到不懂或不會的地方，老師都會給我一一的講解，使我每次都有一種茅塞頓開的感覺。老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度，高度的敬業(yè)精神，兢兢業(yè)業(yè)的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進取精神對我產(chǎn)生重要的影響。在此我向老師表示感謝。這次的畢業(yè)設(shè)計我可以順利如期的完成，使我有了很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心，我在本次設(shè)計中取得的點滴進步都是來自于你們各方面的幫助和指導(dǎo)，感謝大家！作者：201213日文檔可自由復(fù)制編輯參考文獻］史正勇基于變頻調(diào)速及的風(fēng)機控制系統(tǒng)的研究［北京：北京科技大學(xué)機械工程學(xué)院，2005.］汪向華，周捍東.業(yè)除塵風(fēng)機工況自動控制系統(tǒng)的研制［J林業(yè)產(chǎn)業(yè)，200633(6)］楊變頻調(diào)速技術(shù)在離心式引風(fēng)機控制中的節(jié)能分析［J風(fēng)機技術(shù)，47］王變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用［］京：機械工業(yè)出版社，2005.］李國厚理與應(yīng)用設(shè)計［北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.］王廷才王變頻器原理及應(yīng)用［］.北京：機械工業(yè)出版社，205］蔡建軍，孔鵬基和變頻調(diào)速的供暖鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)［J］儀器儀表用戶，20042627.］徐健，王延年基的高爐鼓風(fēng)機控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J西安工程科技學(xué)院學(xué)報，2003(9).］范永勝變頻器及可編程控制器在鍋爐引風(fēng)機上的應(yīng)用［J機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，200417(3)6466.10］富魏，陳彥，張金學(xué)，韓曉春.鼠籠式三相交流異步電動機的變調(diào)系統(tǒng)的研制［J淮海工學(xué)院學(xué)報，200110(2)11］汪向華.家具車間氣力輸送裝置變頻調(diào)節(jié)自動控制系統(tǒng)的.研究［D南京：南京林業(yè)大學(xué)木材工業(yè)學(xué)，12］姚福強，高正中，孫惠民，高正商煤礦壓風(fēng)機變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計J.礦機械，3.13］薛慶吉，高有堂對高壓離心風(fēng)機的控制［J.工技術(shù)雜志14］楊永林.PLC暨變頻調(diào)速在涼水塔風(fēng)機集群化控制上的應(yīng)用［.電工技術(shù)，2005(1)2115］張雪平.PLC在鍋爐風(fēng)機控制中的應(yīng)用［J.計算機信息，200516］蘇有蘭，曾文波，寧常紅，李彬基焦化出焦除塵控制系統(tǒng)的設(shè)計［J廣西工學(xué)院學(xué)報，2005(9).17］李全利.可編程控制器及其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的綜合應(yīng)用技術(shù)［M.北京：械工業(yè)出版社，[18]J.Daugman.HighconfidencepersonalidentificationbyrapidvideoanalysisofIEEEonTechnology，USA[19]VisualRecongnitionofPersonsbyaofIndependence[J].IEEETransacationsonpatternmachine1993Vol.15文檔可自由復(fù)制編輯附錄一篇引用的文文獻及其文betweenPCPLCapplicationGlebov,GershtentsveigI.D.Sincethemid-80sof20thcentury,withtheautomaticcontrol,communication,technologyintheofdevelopedintoawhichprovidesalogical,control,motioncontrol,processingcommunicationnetworkcontroller,ofitsownlimitations,dataofprocessingcannotthebethegreatadvantageofcompletePLCsystem.theremanycurrentlythemarketprovidecommunicationssoftware,somesmallcostofmonitoringsotherearestillalotusersarestilldevelopingtheirownhigh-levellanguageusedmonitoringsystem.Inthispaper,usinghigh-leveldevelopedbyVisual6.0interfacetheofcommunicationsPLCusedprovideafreecommunicationuseoforalinstructionstoachieveofcommunication.1.MonitoringtaskInproduction,requiredifferentprocessingspeedoftheobjectdevicereal-timemonitoring.deviceisPLCcommunicationtoachievethespeedTimingspeedtheofvaluetoforrecord;whilerecorded,amonitoringprogramtosettingsdownloadedthebrandsoftheI/Oprocessrequirements,scanningspeed,self-diagnosisconsiderations,theS7-200PLC.TheseriesaofPLC,itsofthePPIinterfaceprovidewithapowerfulfeature,onthisinterfacecancommunicatewithdifferentdevicesorofthenetwork.2.CommunicationDesignInthecommunicationwithhostcomputer,PLCcanstartthecommunicationhaspriority,butgenerallydothis文檔可自由復(fù)制編輯dataofofprioritybyofPC.First,handshakebyacomputer,PLCreceived,backtoholdthesignalreceivedexchangeofthestep.ReadhostthroughtheporttothePLCissuetotodata,thenserialportbereaddatathehosttothePLCissuewritecommandsPLCtoreceive.ComputertocommunicatewithPLC,itfirstinitializetheinitializationbethesamewiththecommunicationparameters.Meanwhile,whenprogramwasnote:Inordertheefficiencyoftocommunicationdesignedshortaspossible.2.PCCommunicationinVisualBasic6.0developmentenvironment.VBisvisual,object-orientedevent-drivencanbeusedtodevelopofenvironmentItisnotonlytosystemcanbedesignedbuiltaofbutMicrosofthastheMSCommVBindevelopmentofhasIncommunicationprocess,control,simplymonitorMSCommpropertiestoinitializationofserialportandoutput3.1HumanMachineForaapplicationofsystemconcerned,inadditiontosoftware,itshouldhaveconvenientuser-friendlyinterface.Userscaninterfacewithcomputermachine,toexchangetocontrolsysteminputinformationPLCerface,easyrequirements,withfunctioncontrolequipmentcanoftherealcollectionofrequiredparameters.Inwiththeofcodeforaofinterfaces.Withcontrolberemotecontrolledobjectfromthestopcommunicationset,inverterparametersettings,queries,historicaldatacapabilities.文檔可自由復(fù)制編輯3.2tosendcomputer'sinclude:TrafficcommandsfromthetheinterfaceonstoptheClickeventtriggeropencommunicationinclickeventofthehasspecificreceivedcharacter,implementationofappropriateReal-timespeedinformTimer,timethatimplementationoftheevent(),time2secondstosendthespeedofqueryPLCtoreadthespeedofunituploadedtheThetextboxusedtotothespeed4.PLCProgrammingS7-200hasaofcommunicationPPIMPIwithS7companywithintheagreement,public,freeportcommunicationmode.FreecontrolS7-200serialportacustomprotocolwithmultipletypessmartdevicescommunicate,thatinmodel,inmode,thecanIsend/receiveordersandinterruptcombinedwiththepreparationofcustomcontrolcommunicationprotocolcommunicationportsystemusedthismode,configurationcanbeflexiblecommunicationtheinitializationchecksubroutines,receivesdatacomplete,sendachieveprogramwhichistosendofframe.InitializationissetcommunicationSubroutineusesdifferentverificationcode,intodatasignalerrors,databeforeitisbeXORwillverifyit.datainusedtothedatatoPCdatafromPLC.programwilldatastored,thecompletionofcorrespondingtoresetflag,checksumregistersclearedandon.文檔可自由復(fù)制編輯外文文的譯文：上位機PLC信的設(shè)計及用20世年代中期以來，隨著自動控制、計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，可編程控制器（）已發(fā)展成為一種可提供邏輯控制功能、過程控制功能、運動控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能的多功能控制器，但由于其自身的局限性，在數(shù)據(jù)計算處理和人機交互性等方面已不能滿足用戶更高的控制要求。為此，可以將PLC上位計算機結(jié)合，以計算機的強大優(yōu)勢完成對系統(tǒng)的監(jiān)控。對監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，前市場上有眾