基于PLC的裝配線空壓控制系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

1目錄1緒論.11.1離心空壓機(jī)空壓系統(tǒng)的傳統(tǒng)控制方法.11.2PLC和變頻器的離心空壓控制系統(tǒng)目的和意義.22變頻調(diào)速恒壓供氣理論分析.22.2工藝調(diào)節(jié)過程簡介.22.3調(diào)節(jié)系統(tǒng)的構(gòu)建.32.3.1調(diào)速原理.32.3.2恒壓供氣系統(tǒng)的組成.62.3.3調(diào)節(jié)系統(tǒng)的傳遞函數(shù).72.3.4變頻恒壓供氣頻率變化分析.83恒壓供氣系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì).93.1系統(tǒng)總述.93.2控制系統(tǒng)的組成.93.3調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成及硬件選擇.93.4變頻器.103.4.1變頻器輸入輸出接口.103.4.2變頻器的外圍設(shè)備選擇.113.5變頻調(diào)速恒壓系統(tǒng)的基本特點(diǎn).124恒壓供氣系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).134.1PLC輸入輸出I/O分配.134.1.1輸入口.134.1.2輸出口.144.2PLC控制程序.145系統(tǒng)調(diào)試.145.1變頻器關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)定故障處理.145.1.1變頻器有關(guān)參數(shù)設(shè)定.145.1.2變頻器裝置類故障處理.155.2PLC的調(diào)試.165.2.1實(shí)驗(yàn)室調(diào)試.165.2.2制造地調(diào)試.175.2.3現(xiàn)場調(diào)試.176結(jié)束語.17致謝.18參考文獻(xiàn).18附錄一（PLC控制程序的梯形圖）.202附錄二（PLC控制程序的指令表）.22附錄三（PLC與變頻器外部接線圖）.2311緒論隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，空壓技術(shù)現(xiàn)在被應(yīng)用到各種裝配線上。而陳舊的空壓控制，無非是依靠各種風(fēng)門，閥門來進(jìn)行控制，系統(tǒng)的負(fù)載與輸出不成正比，嚴(yán)重的浪費(fèi)資源和經(jīng)費(fèi)。對于現(xiàn)代生產(chǎn)來說，急需一種安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的控制系統(tǒng)來代替陳舊的控制系統(tǒng)。所以八十年代初發(fā)展起來的變頻調(diào)速技術(shù)，正是順應(yīng)了工業(yè)生產(chǎn)自動化發(fā)展的要求，開創(chuàng)了一個(gè)全新的智能電機(jī)時(shí)代。隨著控制理論與功率電子技術(shù)的發(fā)展，交流電機(jī)變頻驅(qū)動得到推廣，隨著能源的緊張和人們環(huán)保意識的加強(qiáng)，市場及時(shí)推出了適用于驅(qū)動各種普通三相異步電動機(jī)的各種變頻器。這些變頻器大多使用了SPWM正弦脈寬調(diào)制控制方式，具有調(diào)速性能好、輸出穩(wěn)定、工作效率高、使用方便等特點(diǎn)，優(yōu)于以往的變極調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、串級調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速等交流電機(jī)調(diào)速方式。一改普通電動機(jī)只能以定速方式運(yùn)行的陳舊模式，使得電動機(jī)及其拖動負(fù)載在無須任何改動的情況下即可以按照生產(chǎn)工藝要求調(diào)整轉(zhuǎn)速輸出，從而降低電機(jī)功耗達(dá)到系統(tǒng)高效運(yùn)行的目的?？諌合到y(tǒng)的壓縮機(jī)是核心，具有高耗能的特點(diǎn)，如果通過對電動機(jī)采取變速驅(qū)動來調(diào)節(jié)氣壓，可以達(dá)到較好的節(jié)能效果，同時(shí)還會減少設(shè)備的維護(hù)，增長設(shè)備的使用壽命。那么什么是變頻調(diào)速呢？變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系：n=60f（1-s）p，（式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)差率、電機(jī)磁極對數(shù)）；通過改變電動機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速公式為：n=60f/p(1-s)從上式可見，改變供電頻率f、電動機(jī)的極對數(shù)p及轉(zhuǎn)差率s均可達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。從調(diào)速的本質(zhì)來看，不同的調(diào)速方式無非是改變交流電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速或不改變同步轉(zhuǎn)速度兩種。在生產(chǎn)機(jī)械中廣泛使用不改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法有繞線式電動機(jī)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、斬波調(diào)速、串級調(diào)速以及應(yīng)用電磁轉(zhuǎn)差離合器、液力偶合器、油膜離合器等調(diào)速。改變同步轉(zhuǎn)速的有改變定子極對數(shù)的多速電動機(jī)，改變定子電壓、頻率的變頻調(diào)速有能無換向電動機(jī)調(diào)速等。從調(diào)速時(shí)的能耗觀點(diǎn)來看，有高效調(diào)速方法與低效調(diào)速方法兩種：高效調(diào)速轉(zhuǎn)差率不變，因此無轉(zhuǎn)差損耗，如多速電動機(jī)、變頻調(diào)速以及能將轉(zhuǎn)差損耗回收的調(diào)速方法（如串級調(diào)速等）。有轉(zhuǎn)差損耗的調(diào)速方法屬低效調(diào)速，提高效率效果不佳，所以本文主要研究高效率的離心空壓機(jī)的變頻調(diào)速方法。1.1離心空壓機(jī)空壓系統(tǒng)的傳統(tǒng)控制方法傳統(tǒng)的離心空壓系統(tǒng)中氣壓流量的設(shè)計(jì)均以最大氣壓需求來設(shè)計(jì)，目前在需2要調(diào)節(jié)的地方普遍用擋板、氣門、回流等方法來實(shí)現(xiàn)，用電效率非常低。是一個(gè)耗能大戶，其電能消耗諸如閥門、擋板相關(guān)設(shè)備的節(jié)流損失以及維護(hù)、維修費(fèi)用占到生產(chǎn)成本的7%-25%，是一筆不小的生產(chǎn)費(fèi)用開支。隨著經(jīng)濟(jì)改革的不斷深入，市場競爭的不斷加劇，節(jié)能降耗業(yè)已成為降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段之一。為此，設(shè)計(jì)一套安全、可靠、高質(zhì)量的空壓控制系統(tǒng)，已顯得迫在眉睫3。1.2PLC和變頻器的離心空壓控制系統(tǒng)目的和意義離心式壓縮機(jī)的工作原理是提高氣體分子的運(yùn)動速度使氣體分子具有的動能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能，從而提高氣體的壓力。PLC和變頻器的離心空壓控制系統(tǒng)，是現(xiàn)今空壓控制系統(tǒng)的一個(gè)新興課題。首先，它將自動控制和節(jié)能降耗融為一體，既能保證裝配線空壓控制系統(tǒng)的在線自動控制，又能對原來系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能降耗改造。其次，它能根據(jù)不同的工作強(qiáng)度，不同的時(shí)段，以及各種意外的情況做出反應(yīng)，保證根據(jù)實(shí)際的需要調(diào)節(jié)和控制氣壓管道內(nèi)的氣壓恒定，改變了傳統(tǒng)利用調(diào)節(jié)擋板、風(fēng)門、回流等方法來實(shí)現(xiàn)。使設(shè)備和系統(tǒng)平穩(wěn)和可靠，同時(shí)節(jié)能顯著。此外，構(gòu)造這樣一個(gè)控制系統(tǒng)可減小占地面積，降低一次性投資，系統(tǒng)安全可靠，維修管理方便4。本論文就如何構(gòu)造這樣一個(gè)系統(tǒng)提出了一套較完備的方案，對方案的實(shí)際運(yùn)行，做了較深入的理論的探討，并結(jié)合工作實(shí)際，做了一套切實(shí)可行的系統(tǒng)。2變頻調(diào)速恒壓供氣理論分析在電氣拖動設(shè)備的運(yùn)行過程中，經(jīng)常遇到這樣的問題，即拖動設(shè)備的負(fù)荷變化較大，而動力源電機(jī)的轉(zhuǎn)速卻不變，也就是說輸出功率的變化不能隨負(fù)荷的變化而變化。在實(shí)際中這種“大馬拉小車”的現(xiàn)象較為普遍，浪費(fèi)能源。在許多生產(chǎn)過程中采用變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的變速運(yùn)行，不僅可以滿足生產(chǎn)的需要，而且還能降低電能消耗，延長設(shè)備的使用壽命。這里介紹的離心空壓機(jī)采用變頻調(diào)速，并應(yīng)用PLC構(gòu)成氣壓閉環(huán)自動控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)負(fù)荷的變化變速運(yùn)行自動調(diào)節(jié)氣壓，即滿足了生產(chǎn)需要，又達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。利用變頻調(diào)速裝置和壓力傳感器組成閉環(huán)控制系統(tǒng)來控制空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速，保持氣壓恒定。下面就詳細(xì)介紹