買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 目錄 摘要 . . 第 1章 緒論 . 1 氣壓縮機的發(fā)展與現(xiàn)狀 . 1 課題研究的目的與意義 . 1 計內容 . 2 第 2章 變頻恒壓供氣系統(tǒng)方案的設計 . 4 頻恒壓供氣方法的設計 . 4 制系統(tǒng)的工作原理 . 4 壓機變頻調速要求 . 6 壓機切換工作過程 . 6 章小結 . 7 第 3章 控制系統(tǒng)的硬件設計 . 8 制系統(tǒng)的要求及分析 . 8 制系統(tǒng) I/O 配置 . 8 統(tǒng)的硬件選型設計 . 9 產生和發(fā)展 . 9 基本結構 . 10 基本工作原理 . 10 主要特點 . 12 選型 . 13 頻器的選擇 . 13 感器的選擇 . 14 氣控制系統(tǒng)原理圖 . 14 電氣原理圖 . 14 制電氣原理圖 . 14 圍控制電氣接線圖 . 16 章小結 . 18 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 第 4章 控制系統(tǒng)軟件設計 . 19 件設計分析 . 19 形圖程序設計 . 19 統(tǒng)流程圖 . 19 章小結 . 19 結論 . 24 參考文獻 . 25 致謝 . 27 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 第 1章 緒 論 縮機的發(fā)展與現(xiàn)狀 隨著微型計算機技術和 自動控制技術的不斷進步與發(fā)展，許多領域中都引入了計算機自動檢測與控制技術。在煤礦中甚至許多有風動機械的企業(yè)，因工作性質的需要，都離不開空氣壓縮機。 目前空氣壓縮機的種類很多，按工作原理可分為容積式壓縮機 ,往復式壓縮機 ,離心式壓縮機 ,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。目前主要用的是活塞式 壓縮機 。活塞式 壓縮機 主要是向大容量、高壓力、低噪聲、高效率、高可靠性等方向發(fā)展；不斷開發(fā)變工況條件下運行的新型氣閥，提高氣閥壽命。 隨著活塞式空氣壓縮機因為易損件多、體積大、噪聲大、震動大、不穩(wěn)定及存在危險性等缺點，于一九三六年在瑞典開發(fā)出第一臺雙螺桿式空氣壓縮機，因工作相對穩(wěn)定 、整機體積小、自動化程度高、維護量少且小、噪聲也大幅度降低、震動也少到不用基礎等一系列優(yōu)點，于一九八六年開始引入中國并得到廣大廣大客戶的認可。但是隨著螺桿壓縮機的廣泛應用，隨著而來的問題也都暴露出來，主要表現(xiàn)為：壓力上不去，適合于八公斤以下，排氣量也上不去，最大的機頭到現(xiàn)在為止也只有 35 立方，軸承壽命短，而且需要有專用設備來調整間隙，不穩(wěn)定性（體現(xiàn)機頭會被抱死），力無法平衡，螺桿不能被平衡，噪聲及震動不太令人滿意，所以，大排氣量的離心式空氣壓縮機，小排氣量的滑片式壓縮機， 1960 年在法國成功開發(fā)出單螺桿式的 壓縮機，極大的觸動了世界人的神經，特別是當時軍艦與潛艇對空壓機體積小、震動低、噪聲低、可現(xiàn)場維護、無油潤滑、隨時備用啟動的需求，很快在美國、英國、日本也相繼開發(fā)出來，這幾個強國都在努力保護，只應用在軍事領域，民用產品一直都被排在外圍。美國人如是評價： “這是二十一世紀的戰(zhàn)略性產品。 ” 中國也同樣強烈渴望這種高檔壓縮機，于一九七六年在北京第一通用機械廠成立開發(fā)小組，但一直至一九八九年，產品仍與國外的產品有著相當大的差距，所以就停買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 止開發(fā)，而轉為在國外尋找華人，查謙被發(fā)現(xiàn)并成功的安排在廣東肇慶端州壓縮機研究所， 于一九九三年成功開發(fā)第一代產品，經過七年的實驗，于 2000 年注冊成立 “正 力精工 ”并實行批量生產，并于當年 “正力精工 ”接受國家的創(chuàng)新基金開發(fā)國防用無油單螺桿空氣壓縮機的任務，并于 2004 年通過驗收而轉入試用階段。并于當年成為國家火炬計劃的執(zhí)行單位。同年還承擔獨家編制 “螺桿式空壓機 ”國家標準。并被國家首推為 “煤礦井下用空壓機 ”。而且榮獲中、美、英、法、日的發(fā)明專利。 現(xiàn)在在產品設計上，應用熱力學、動力學理論，通過綜合模擬預測 壓縮機 在實際工況下的性能；強化 壓縮機 的機電一體化，采用計算自動控制，實現(xiàn)優(yōu)化節(jié)能運行和聯(lián)機運行。各種新型工質的 壓縮機 仍然是研究的熱門，其市場會在一定滯后時間后得到發(fā)展。目前最熱門的應當是 ，特別是跨臨界循環(huán)。各種類型，包括活塞、 滑片 以及 螺桿 等的 在研發(fā)與應用中。 回顧工業(yè)生產過程和發(fā)展歷程，在 20 世紀 40 年代前后，大多數(shù)工業(yè)生產過 程均處于手工操作狀態(tài)。當時人們主要憑經驗由工人控制生產，生產過程中的關鍵參數(shù)靠人工觀察，生產過程靠人工去執(zhí)行，生產效率很低。而如今科學技術有了飛速的發(fā)展，在短短的幾十年中，生產過程有了深遠的變革，自動化水平也在不斷進步，實現(xiàn)了全車間，全廠，甚至全企業(yè)無人或很少人參與操作管理，實現(xiàn)了過程控制的最優(yōu)化與現(xiàn)代化的集中調度管理相結合的方式。 空氣 壓縮機 是礦山生產重要的四大固定設備之一，它產生壓縮空氣，用以帶動鑿巖機、風 動裝巖機等設備及其他風動工具。其能否安全運行直接影響著煤礦生產的產量和效益。影響其安全生產的因素主要有 空壓機 的超溫、超壓、斷水、斷油等。 空壓機是各種工廠，筑路，礦山以及建筑等行業(yè)的必備設備，主要用來提供源源不斷的具有一定壓力的壓縮空氣，例如給氣動閥供氣，給需要一定壓力氣體的工藝流程提供氣源。 隨著技術的發(fā)展，我國許多企業(yè)存在著嚴重的設備老化的問題，有大量設備面臨著淘汰。而同時，在國內企業(yè)中又普遍存在著資金不足 ，很難進行大規(guī)模的設備更新?lián)Q代。因此，如何利用現(xiàn)有設備，并對其進行合理的技術改造，使其發(fā)揮最大的作用，產生最大的效益，是我們所面臨的一個急待解決的重要問題。 隨著煤礦現(xiàn)代化的發(fā)展，礦山企業(yè)對礦山設備的要求越來越高 ,建設安全性礦山已成為煤礦生產建設的核心。礦山設備不斷更新，不斷進步，可靠性、易操作性、可監(jiān)視性、易維護性等已是最基本的要求了。用繼電器組成的控制電路可靠性差、不易維護、不易監(jiān)視，已不能適應當前的要求?，F(xiàn)在迫切需要可靠性高、易維護、易操作、可監(jiān)視并且價格不高的控制器買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 來代替繼電器組成的電路。隨著電子技術 、軟件技術、控制技術的飛速發(fā)展，可編程控制器（ 展迅猛，性能很高，價格較為合理，與繼電器組的控制電路比具有非常大的優(yōu)勢。許多礦山設備已選用了 代替比較重要的控制設備。傳統(tǒng)的保護設備主要采用分離儀表，其可靠性差、集程度低、費用高，不能有效的滿足礦山設備投入的經濟性和安全性的要求。 現(xiàn)代化的煤礦，要求空氣壓縮機的裝置有較高的自動話水平，采用微機控制是空壓機發(fā)展的必然趨勢，按照煤礦安全規(guī)程的有關要求，空壓機必須具有四保護，即超壓、超溫、斷油、斷水保護裝置，煤礦迫切需要一整套較完善、靈敏可靠的檢測保護裝置。 空壓機控制系統(tǒng)中 引入極大地簡化了空壓機系統(tǒng)的操作，節(jié)省了人力并且提高了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性?；?變頻器的空壓機控制系統(tǒng)使工作人員可以在計算機集控下完成各項工作，大大減輕了工人的勞動強度，極大地節(jié)省了生產中所需的人力資源，也保障了生產和系統(tǒng)的安全。 下面， 我們以某煤礦的 3 臺空氣壓縮機為例，研究空壓機的變頻調速恒壓控制方法。 計內容 技術路線如圖 示： 圖 術路線圖 了解學習空氣壓縮機系統(tǒng)結構 查閱填充技術并選擇適合本課題的技術 確定 技術路線 實現(xiàn) 制系統(tǒng)設計的基本要求并設計出控制程序 依 照 自 己的 設 計 做出 總 體 布局設計 完成 編寫畢業(yè)論文 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 本設計方案基于煤礦工業(yè)設計采用 變頻器實現(xiàn)對空壓機組的自動控制。該方案采用變頻器實現(xiàn)對空壓機 “一拖多 ”的控制， 現(xiàn)變頻器的工頻與變頻的轉換控制，以及切換變頻器對某臺空壓機進行控制。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 毫安標準信號至 擬輸入端口，經過 部 出控制信號至變頻器，變頻器根據(jù)送來的信號改變輸出電壓的頻率，來調節(jié)電機轉速，以確保供氣壓力的恒定。本論文研究的主要問題如下： 變頻器對空壓機組的控制功能及要求。 制系統(tǒng)硬 件設計，包括 感器和變頻器的選型。 制系統(tǒng)的軟件設計。 包括梯形圖及程序設計。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 第 2章 變頻恒壓供氣 總體 方案的設計 壓供氣方法的設計 我們可以把罐壓力作為控制對象，壓力變送器 儲氣罐的壓力 P 轉變?yōu)殡娦盘査徒o 能調節(jié)器，與壓力設定值 比較，并根據(jù)差值的大小按既定的 生控制信號送變頻調速器 過變頻器控制電機的工作頻率與轉速，從而使實際壓力 P 始終接近設定壓力 具體控制流程圖如圖 示。 圖 壓供氣控制系統(tǒng)流程圖 0 由于本次設計是采用 3 臺空氣壓縮機為研究對象，當所需要的壓力不是很大，其中一臺空壓機能滿足的時候就采用上述方法。當一臺空壓機不能滿足需要就由 節(jié)，在啟動第 2 臺空壓機，在不能滿足在啟動第 3 臺。相反的，當開啟多臺空壓機是壓力太大，按上述方法調節(jié)其中一臺時，調到最小還不能達到所需要的壓力，就關閉其中一臺空壓機，在用上述方法調節(jié)其中一臺，還不能滿足再 關閉其中一臺，直到達到需要的壓力。 控制系統(tǒng)工作流 程如圖 示。 啟動前，將變頻器的機組開關置于欲工作的機組，工作方式選擇置于變頻位置，將 控制開關置于運行狀態(tài)，按下啟動按鈕，機組運行。 1# 空壓機變頻啟動， 能控制器 變頻器 電源 1#電動機 2#電動機 3#電動機 1#空氣壓縮機 2#空氣壓縮機 3#空氣壓縮機 儲氣罐 風動工具 壓力變送器 壓力設定值 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 圖 制系統(tǒng)工作流程圖 轉速從零開始上升，若達到預設的頻率上限值 50，延時一段時間后風包出口處的壓力仍不能達到預設的壓力值 (則由 過控制中間繼電器的開始 變頻器啟動 頻率上限是否達 到 頻率下限是否達到 監(jiān)測參數(shù)是否正常 是否有停機信號 停機 轉化為工頻運行并把變頻器切換到下一臺空壓機 當前空壓機停機并把變頻器復位 報警延時 Y Y N Y Y N N N 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 通斷將 1# 空壓機切換到工頻運行，同時將 2#空氣壓縮機切換到變頻狀態(tài)，變頻啟動2#空壓機。若 2#空壓機達到頻率上限時，延時一段時間后仍不能滿足要求，再自動將2#空壓機切換到工頻運行，變頻啟動 3#空壓機。當用風量減小，若 3 臺空壓機同時運行時， 3# 空壓機變頻運行而此時變頻器的頻率降到頻率的下限值 20，則自動停止 1#空壓機，若還不能滿足要求，則自動停止 2# 空壓機的運行。當空壓機在運行的過程中出現(xiàn)機體溫度過高，潤滑油溫度過高，風包溫度過高，分包壓力過高及潤滑油壓力過高，斷水等故障時，系統(tǒng)會發(fā)出聲光報警信號，提示有關的工作人員及時地排除故障。 （ 1） 空壓機是大轉動慣量負載，這種啟動特點很容易引起變頻器在啟動時出現(xiàn)跳過流保護的情況，故采用具有高啟動轉矩的無速度矢量變頻器，保證既能實現(xiàn)恒壓供氣的連續(xù)性，又可保證設備可靠穩(wěn)定的運行； （ 2） 空壓機不允許長時間在低頻下運行，空壓機轉速過低，一方面使空壓機穩(wěn)定性變差，另一方面也使缸體潤滑度變差，會加快磨損。所以工作下限應不低于 20 （ 3） 功率選用比空壓機功率大一等級的變頻器，以免空壓機啟動出現(xiàn)頻繁跳閘的情況； （ 4） 為了有效的濾除變頻器輸出電流中的高次諧波分量，減少因高次諧波引起的電磁干擾，選用輸出交流電抗 器，還可以減少電機運行的噪音，提高電機的穩(wěn)定性； （ 5） 設計的系統(tǒng)應具備變頻和工頻兩套控制回路，確保變頻出現(xiàn)異常跳保護時，不影響生產。 開始時，若 1#空壓機變頻啟動，轉速從 0 開始隨頻率上升，如變頻器頻率達到 50時一段時間（避免由于干擾而引起的誤動作）后， 1#空壓機切換為工頻運行，同時變頻器頻率由 50降至 02#號空壓機變頻起動，如氣壓仍不滿足，則會啟動 3#空壓機，切換過程同上；同樣，若 3 臺空壓機（假設 1#、2#、 3#）都在運行， 3#空壓 機變頻運行降到 0時氣壓仍處于上限值，則延時一段時間后使 1#空壓機停止，變頻器頻率從 0速上升，若此時供氣壓力仍處于上限值，則延時一段時間后使 2#空壓機機停止。這樣的切換過程，有效的減少空壓機的頻繁啟停，同時在實際管網對供氣壓力波動做出反應之前，由于變頻器迅速調節(jié)，使氣壓平穩(wěn)過渡，從而有效的避免了井下風動工具供氣不足的情況發(fā)生。示。 自動狀態(tài)下系統(tǒng)啟動時，首先 合， 1#空壓機在變頻器控制下起動，延時 5紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 （延時是為了讓壓力穩(wěn)定下來） 變頻器的輸出頻率進 行檢測。當檢測到變頻器下限頻率信號則關閉 1#空壓機；反之當檢測到變頻器上限頻率信號則 行增加空壓機動作： 開、 合， 1#空壓機改為工頻運行并延時 1s（延時一是為了讓開關充分熄弧，另一方面是為了讓變頻器減速為 0）， 合變頻啟動 2#空壓機。為了保護空壓機及變頻器， 1#空壓機的 間進行了電氣互鎖。當 2#空壓機投入變頻運行后，延時 5s 續(xù)對變頻器輸出頻率進行檢測，當檢測到變頻器下限頻率信號則關閉 1#空壓機，剩下 2#空壓機在變頻狀態(tài)下運行，延時 5s 如果 次檢測到變頻器下限頻率信號則把 2#空壓機也關閉；反之當檢測到變頻器上限頻率信號則 執(zhí)行增泵動作： 開、 合， 2#空壓機改為工頻運行并延時 1s， 合變頻啟動 3#空壓機。依此類推，當 3#空壓機投入變頻運行后，延時 5s， 續(xù)對變頻器輸出頻率進行檢測以決定執(zhí)行增加或減少空壓機動作來滿足恒壓供氣目的。另外為了方便故障檢查維修。在設計中增加了故障指示和故障報警輸出，變頻器本身具有短路保護、過載保護等功能，只需把變頻器的故障輸出點、接觸器、熱繼電器等輔助觸點接到 可。 過程序掃描這些輸入點，如果發(fā)生故障則作出相應的動作。如檢測到一臺空壓機出現(xiàn)過載情況，則切斷該空壓機的接觸器并投入備用空壓機，同時輸出故障信號，以方便檢查及時維修。圖 壓機切換流程圖 章小結 本章主要進行 了 恒壓供氣的基本 方案 設計 ， 對 系統(tǒng)工作原理以及變頻調速原理 進行分析 ， 對系統(tǒng)內 3 臺空壓機相互切換 原理 進行了設計 與 分析 ，保證系統(tǒng)恒壓輸出。 空壓機 空壓機 空壓機 2 力變送器 變頻器 源 儲氣罐與風動工具 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 第 3章 控制系統(tǒng)的硬件設計 制系統(tǒng)要求及分析 根據(jù) 恒壓供氣系統(tǒng)控制原理，結合實際供氣需求，對恒壓供氣系統(tǒng)要求如下。 （ 1） 臺空壓機均可變頻啟動運行 （ 2） 供氣壓力要求恒定，波動一定要小，尤其是在切換空壓機時。 （ 3） 三臺空壓機根據(jù)壓力需要，采用 “先開先停 ”原則自動控制空壓機的投入切除。 （ 4） 設置手動自動兩種工作模式 1） 手動方式僅供應急和檢修使用， 通過按鈕直接控制各空壓機啟停，不收 制。 2） 自動運行方式由 動控制各空壓機變頻或工頻運行，實現(xiàn)恒壓供氣。 完善的信號提示和報警功能。 制系統(tǒng) I/根據(jù)控制系統(tǒng)要求分析，控制系統(tǒng) I/O 地址分配如表 #空壓機變頻交流接觸器及指示燈 1 #空壓機工頻交流接觸器及指示燈 2 #空壓機變頻交流接觸器及指示燈 3 #空壓機變頻交流接觸器及指示燈 4 #空壓機變頻交流接觸器及指示燈 5 #空壓機變頻交流接觸器及指示燈 6 氣電動閥開 /關控制及儲氣罐供氣指 示 7 頻故障指示燈 #空壓機故障指示燈 #空壓機故障指示燈 #空壓機故障指示燈 壓工作指示燈 頻器運行控制 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 續(xù)表 信號名稱 符 號 地 址 開關量輸入 手動 /自動工作方式選擇 障復位信號 壓按鈕工作信號 #變頻接觸器動作信號 #工頻接觸 器動作信號 #變頻接觸器動作信號 #工頻接觸器動作信號 #變頻接觸器動作信號 #工頻接觸器動作信號 頻器運行檢測信號 頻器故障信號 #空壓機保護動作信號 #空壓機保護動作信號 #空壓機保護動作信號 擬量輸入 供氣壓力信號輸入 力罐壓力信號輸入 頻器實際輸出電流 頻器實際輸出頻率 擬量輸出 變頻器運行頻率給定 編程控制器 （ 基礎 （ 1） 念 在繼電器控制和計算機技術的基礎上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成以微處理器為核心，集計算機技術、自動控制技術及通訊技術于一體的一種新型工業(yè)控制裝置。 （ 2） 展必然性 傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)（硬件布線） 優(yōu)點：結構簡單，因而長期廣泛應用。 缺點：采用固定 的接線方式。一旦生產要求及生產過程發(fā)生變化，必須重新設計線路，重新接線安裝。不利于產品的更新?lián)Q代。還有靈活性、通用性差；體積大；速度慢等缺點。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 60 年代末期，美國汽車制造工業(yè)相當發(fā)達，要求不斷更換汽車的型號。傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)被淘汰。 1968 年，美國最大的汽車制造商 司公開招標。研制新的控制系統(tǒng)。提出以下要求：設計周期短，更改容易，接線簡單，成本低；把繼電器控制和計算機技術結合起來；但編程要比計算機簡單易學，操作方便，系統(tǒng)通用性強。 1969 年，美國數(shù)字設備公司研制出世界上第一臺 在 司的汽車生產線上首次應用成功。 其后，日本、德國相繼引入。中國 1974 年研制， 1977 年成功。 （ 3） 功能發(fā)展史：（名字的由來） 早期：順序控制。包括邏輯運算功能。稱 70 年代：微處理器用于 能增強、數(shù)值運算、數(shù)據(jù)處理、閉環(huán)調節(jié)等，稱 本結構 要是由 源、存儲器和專門設計的輸入輸出接口電路等組成。其基 本結構框圖如圖 示。 圖 構簡圖 （ 1） 央處理器） 核心，由運算器、控制器、寄存器、系統(tǒng)總線，外圍芯片、總線接口及有關電路構成。它的功能是接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和 部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等，是 可缺少的組成單元。 主要功能包括以下幾個方面： 1）接收從編程器或者計算機輸入的程序和數(shù)據(jù)，并送入用戶程序存儲器存儲 。 2）監(jiān)視電源、 部各個單元電路的工作狀態(tài)。 3）診斷編程過程中的語法錯誤，對用戶程序進行編譯。 輸 入 接 口 中 央 處 理 單 元 出 接 口 電源 存儲單元 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 4）在 入運行狀態(tài)后，從用戶程序存儲器中逐條讀取指令，并分析、執(zhí)行該指令。 5）采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的數(shù)據(jù)，并存入指定的寄存器中。 6）按程序進行處理，根據(jù)運算結果，更新有關標志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的內容。 7）根據(jù)輸出狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的有關內容，將結果送到輸出接口。 8）響應中斷和各種外圍設備（如編程器、打印機等）的任務處理請求。 （ 2） I/O 接口 通過各種 I/O 接口模塊與外界聯(lián)系的，按 I/O 點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量， I/其最大數(shù)受 能管理的基本配置能力的限制，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。 I/O 模塊集成了 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。 對外功能主要是通過各種 I/O 接口模塊于外界聯(lián)系來實現(xiàn)的。輸入模塊和輸出模塊是 現(xiàn)場 I/O 裝置或設備之間的連接部件，起著 外部設備之間的傳遞信息的作用。 I/O 模塊分為開關量輸入、開關量輸出、模擬量輸入和模擬量輸出等模塊。 （ 3） 存儲器 存儲器（內存）主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是 可缺少的組成單元。一般包括系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器兩部分。系統(tǒng)程序存儲器用于存儲整個系統(tǒng)的監(jiān)控程序，一般采用只讀存儲器（ 具有掉電不丟失信息的特性。用戶程序存儲器用于存儲用戶根據(jù)工藝要求或者控制功能設計的控制程序，早期一般采用隨機讀寫存儲器（ 需要后備電池在掉電后保存程序。目前則傾向于采用電可擦除的只讀存儲器（ 閃存 (免去了后備電池的麻煩。 （ 4） 電源模塊 的電源，是為 模塊的集成電路提供工作電源。電源可分直流和交流兩種類型，交流輸入 220 110直流輸入通常是 24V。 （ 5） 智能模塊 除了上述通用的 I/O 模塊外， 提供了各種各樣的特殊 I/O 模塊，如熱電阻、熱電偶、溫度控制、中斷控制、位置控制、以太網、遠程 I/O 控制、打印機等專用 型或智能型的 I/O 模塊，用以滿足各種特殊功能的控制要求。 I/O 模塊的類型、品種與規(guī)格越多，系統(tǒng)的靈活性越好，模塊的 I/O 容量越大，系統(tǒng)的適應性就越強。 （ 6） 編程設備 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 常見的編程設備有簡易手持編程器、智能圖形編程器和基于 專用編程軟件。編程設備用于輸入和編輯用戶程序，對系統(tǒng)作些設定，監(jiān)控 控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程設備在 應用系統(tǒng)設計與調試、監(jiān)控運行和檢查維護中是不可缺少的部件，但不直接參與現(xiàn)場的控制。 質上就是一臺微型計算機，其工作原理與普通計算機類似，具有計算機的許多特點。但其工作方式卻與計算機有著較大的不同，具有一定的特殊性。 用循環(huán)掃描的工作方式。工作時逐條順序掃描用戶程序，如果一個線圈接通或斷開，該線圈的所有觸點不會立即動作，需等掃描到該觸點時才會動作 。 用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點 (包括其常開或常閉觸點 )不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。 描用戶程序的時間一般均小于 100此， 用了一種不同于一般微型計算機的運 行方式 示。 圖 描過程 （ 1）掃描技術 當 入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間， 一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。 1） 輸入采樣階段 在輸入采樣階段， 掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存執(zhí)行 動時間循環(huán)監(jiān)控 數(shù)據(jù)寫入輸出模塊 讀取輸入模塊狀態(tài) 執(zhí)行用戶程序 執(zhí)行其它程序 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 入 I/O 映象 區(qū)中的相應的單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O 映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 2） 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段， 是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 (梯形圖 )。在掃描每一組梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯 運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) 儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在 I/O 映像區(qū)內的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在 I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) 儲區(qū)內的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 3） 輸出刷新階段 當掃描用戶程序結束后， 進入輸出刷新階段。在此期間， 照 I/O 映像區(qū)內對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是 真正輸出。 （ 2） I/O 響應時間 為了增強 抗干擾能力，提高其可靠性， 每個開關量輸入端都采用光電隔離等技術。為了能實現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制， 用了不同于一般微型計算機的運行方式（掃描技術）。以上兩個主要原因，使得 I/O 響應比一般微型計算機構成的工業(yè)控制系統(tǒng)慢得多，其響應時間至少 等于一個掃描周期，一般均大于一個掃描周期甚至更長。所謂 I/O 響應時間指從 某一輸入信號變化開始到系統(tǒng)有關輸出端信號的改變所需的時間。 (1)高可靠性 1)所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 部電路之間電氣上隔離。 2)各輸入端均采用 波器，其濾波時間常數(shù)一般為 10 20 3)各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 4)采用性能優(yōu)良的開關電源。 5)對采用的器件進行嚴格的篩選。 6)良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬 件發(fā)生異常情況， 即采用有效措施，以防止故障擴大。 (2)豐富的 I/O 接口模塊 對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流、開關量或模擬量、電壓或電流等。有相應的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設備，如：按鈕、行程開關、接近開關、傳感器及變送器、電磁線圈、控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人 為了組成工業(yè)局部，它還有多種通訊聯(lián)網的接口模塊等等。 (3)采用模塊化結構 為了適應各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型 外，絕大多數(shù) 采用模塊化結構。 各個部 件，包括 源、 I/O 等均采用模塊化設計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 (4)編程簡單易學 編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術人員所理解和掌握。 (5)安裝簡單，維修方便 需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設備與 應的 I/O 端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。 由于采用模塊 化結構，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復運行。 任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象 (生產設備或生產過程 )的工藝要求，以提高生產效率和產品質量。而在實際設計過程中，設計原則往往會涉及很多方面，其中最基本的設計原則可以歸納為 4 點。 1. 設計原則 （ 1） 完整性原則。最大限度的滿足工業(yè)生產過程或機械設備的控制要求。 （ 2） 可靠性原則。確保計算機控制系統(tǒng)的可靠性。 （ 3） 經濟型原則。力求控制系統(tǒng)簡單、實用、合理。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 （ 4） 發(fā)展性原則。適當考慮生產發(fā)展和工藝改進的需要，在 I/O 接口、通信能力等方面留有余地。 2. 評估控制任務 根據(jù)系統(tǒng)所需完成的控制任務，對被控對象的生產工藝及特點進行詳細分析，特別是從以下幾個方面給以考慮。 （ 1） 控制規(guī)模 一個控制系統(tǒng)的控制規(guī)?？捎迷撓到y(tǒng)的 I/O 設備總數(shù)來衡量。當控制規(guī)模較大時 ,特別是開關量控制的 I/O 設備較多時，最適合采用 制。 （ 2） 工藝復雜程度 當工藝要求較復雜時 ,采用 制 具有更大的優(yōu)越性 . （ 3） 可靠性要求 目前 ,當 I/O 點數(shù)在 20 甚至更少時，就趨向于選擇 制了。 （ 4） 數(shù)據(jù)處理速度 若數(shù)據(jù)處理程度較低，而主要以工業(yè)過程控制為主時，采用 制將非常適宜。 根據(jù)表 示明細， 統(tǒng)共需配置 14 個開關量輸入口、 13 個開關量輸出口、 4 個模擬量出入口、 1 個模擬量輸出口 。同時根據(jù) 出驅動的負載為交流接觸器（線圈），查閱選型樣本后，選擇西門子 列，還需要模擬量模塊，經綜合比較，選擇 系統(tǒng)配置為 C/6 統(tǒng)配置如圖 示。 圖 制系統(tǒng)配置 (1)首先要滿足系統(tǒng)控制功能要求，具有： 1)運行 /停止控制端子； 2)運行 /停止狀態(tài)輸出； 3)故障狀態(tài)輸出； 給定運行頻率輸出功能； 主機單元 C/電器 擴展單元 4 路繼電 器） 模擬量單元 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 19 兩路模擬量輸出功能，可分別為變頻輸出頻率和變頻輸出電流功能。 （ 2） 選擇變頻器產品質量穩(wěn)定，可靠性好 。 綜合客戶需求和性價比等因素，確定變頻器的品牌型號。 本設計選用 司的 列變頻器，查樣本可知驅動 15動機的變頻器型號可選擇為 出額定電流為 31A（ 400V）。具有 節(jié)功能，增強的 制功能，兩路模擬量輸入和兩路模擬量輸出端子。 變頻器的控制端子接線圖如圖 示。 傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成。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。下面對本系統(tǒng)中所涉及的傳感器作簡要比較并最終選型 。 (1)壓力傳感器的選型 現(xiàn)場所需要測量的壓力參數(shù)有主機進氣 壓力、儲氣罐氣體壓力。壓力信號要求范圍為 0 1輸出電信號為 420線制 4， 精度為 上。 (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 準電阻溫度傳感器。 鉑電阻溫度傳感器，它適用于測量 到 +400 之間的溫度。 原理圖 主電氣原理圖如圖 示， 變頻器； 空氣斷路器，起控制和隔離電源的作用， 總系統(tǒng)電源斷路器， 控制變頻器的電源斷路器， 別控制 13#電機的