《畢業(yè)設計－利用PLC、變頻器設計中央空調節(jié)能改造系統(tǒng)》

1、 設計論文題目：利用PLC、變頻器設計中央空調節(jié)能改造系統(tǒng).13 2021.12.31系別：電子電氣工程系設計班級小組：電氣083班第一組 指導教師：設計學生： 摘要作為現(xiàn)代使人生活舒適的家用電器，空調可以說與人們的生活緊密相關。在現(xiàn)代社會中，它已像冰箱、電視一樣，成為人類不可缺少的生活電器。經濟節(jié)能：每個區(qū)間末端風機盤管可自行調節(jié)溫度，區(qū)間無人時可關閉，系統(tǒng)根據(jù)實際負荷做自動化運行，開機計費，不開機不計費，有效節(jié)約能源和運行費用。 環(huán)保：主機采用水源熱泵型機組，電制冷，沒有燃燒過程，防止了排污；整個系統(tǒng)為密閉式管路系統(tǒng)，可防止霉菌灰塵等雜質對系統(tǒng)的污染，使環(huán)境清新優(yōu)美，特別適于高檔別墅、高級

2、公寓與寫字樓的使用。 節(jié)約空間：主機體積小巧，不設機房，無需占用設備層，減少公用設施 和土建投資，室內末端暗藏在吊頂內，極易配合屋內裝修。個性化：中央空調系統(tǒng)以區(qū)間為單元，滿足用戶不同區(qū)間需求，室內末端安裝采用暗藏方式，不影響室內的審美觀，不占據(jù)室內空間，適應用戶的個性化需求。簡化管理：于采用不同區(qū)間單獨控制系統(tǒng)為用戶所有，產權關系明確，可簡化空調設施管理。提升檔次：中央空調主機可以防止破壞樓體的整體外觀，使用戶充分享受高檔綜合環(huán)境的同時，提升產品質量及量販檔次。投資方便：可根據(jù)量販開展情況，分期分批投資添置空調系統(tǒng)，同時量販檔次提升，因此資金周轉快，有效地利用資金更進一步開發(fā)。而可編程控制器

3、PLC是根據(jù)順序邏輯控制的需要開展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它具有可靠性高，操作靈活，拓展型號等優(yōu)點，不僅能滿足設計系統(tǒng)的精度，還可以降低能耗，節(jié)約能源，減小運行費用。再加上變頻器的使用，把380V的交流變成直流再變成頻率可調的交流電，實現(xiàn)電機的無級調速，比擬省電，比直流調速維護方便。本論文就是在己有的通用變頻器的根底上，采用PLC對電機進行控制，通過合理的選擇和設計，對中央空調系統(tǒng)進行變頻調速，通過調速來改變耗能大小，提高了資源的利用率，到達理想的控制效果。 目錄 摘要 Abstract 一 緒論.5 選題的依據(jù)及意義：.5 國內外研究現(xiàn)狀及開展趨勢. .

4、.5論文的主要內容如下. .7 二 中央空調節(jié)能改造系統(tǒng)的介紹.8 2.1中央空調應用變頻器的目的.8中央空調的工作原理.9中央空調的組成.9 三 調速變頻器類型選擇及其設計參數(shù).11 3.1 變頻器的分類.11 3.2 變頻器的品牌及型號選擇.11 3.3 通用變頻器.12 西門子變頻器.13 四 PLC的選擇及其控制系統(tǒng)的硬件開發(fā).18 可編程控制器PLC的簡介.184.2 可編程控制器(PLC)的特點. .194.3三菱的FX2N系列的PLC簡介.20 4.4三菱PLC在設計中的使用.21五系統(tǒng)軟件開發(fā).24 5.1中央空調節(jié)能改造的方案. . .24 5.2實驗所需設備.245.3電路

5、設計.25 5.4觸摸品的顯示設置.315.5主電路與控制電路的實際接線圖.32 一 緒論、選題的依據(jù)及意義：1依據(jù)：隨著我國人民生活水平的不斷提高，購置力增強。近年來修建了不少商業(yè)建筑，并且向多元化方向開展，建筑規(guī)模越來越大。裝飾豪華、營銷全面、多維效勞，集商貿、娛樂、居住、辦公為一體的高級商城也層出不窮。 商業(yè)建筑的一個流動人口眾多的公共場所，室內空氣的溫濕度、潔凈度和新鮮空氣量等，多顧客和商場職工的身體健康影響很大。因此，商業(yè)建筑的空氣環(huán)境越來越被商業(yè)部門所重視。我國衛(wèi)生防疫部門對商業(yè)建筑提出了衛(wèi)生要求，對較大的重點商場還進行過監(jiān)測，對一些已建的大中商場要求進行改造，增設通風設施或加建空

6、氣調節(jié)裝置。新建的大中商業(yè)建筑紛紛安裝了空調系統(tǒng)，以提高商場的檔次，吸引更多的顧客。各大城市中頻頻展開的“商戰(zhàn)更加速了空調系統(tǒng) 在商業(yè)建筑中的普及。商業(yè)建筑不斷的增多，以及人們對室內空氣的溫濕度、潔凈度和空氣品質問題越來越重視。由于能源的緊缺，節(jié)能問題越來越引起人們的重視。因此迫切需要為商業(yè)建筑物安裝配置節(jié)能、健康、舒適的中央空調系統(tǒng)來滿足人們對高生活水平的追求。2意義： 目前，隨著我國經濟的逐步增長，居住條件日益改善人們對生活環(huán)境的舒適性的要求越來越高，對中央空調的需求越來越大，對中央空調節(jié)能、舒適、健康更加關注。 因此，設計一項節(jié)能、舒適、健康的中央空調工程是很有實際意義的。、國內外研究現(xiàn)

7、狀及開展趨勢：1研究現(xiàn)狀：中央空調在世界上已有百年的開展歷史，在中國也有20多年的應用時間，然而真正引起國內企業(yè)關注還是近幾年。目前國內市場中央空調領域競爭已經進入白熱化階段，隨著價格戰(zhàn)連綿不斷，在家用空調領域幾乎已經無利可圖的企業(yè)紛紛開始在中央空調領域尋找新的開展空間和利潤增長點。2003年中央空調市場容量將到達85億元，2005年到達200億元以上。市場空間迅速巨大，而利潤至少是40%以上。這對于眾多在市場上艱難逐利的企業(yè)，尤其是仍在價格戰(zhàn)中掙扎的家電企業(yè)來說，無疑是極其誘人的。與家用空調行業(yè)相比，中央空調仍保持較高利潤空調，這使得由原來約克、大金、開利等國外品牌所占領的國內中央空調市場開

8、始發(fā)生變化，國內一些品牌也紛紛進入這個領域。2中央空調領域存在劇烈的競爭：a. 品牌競爭前幾年還是約克、大金、開利等國外品牌占領國內商用空調市場，近幾年已風生水起，海爾、美的、格力、松下、LG等企業(yè)紛紛進入這一領域，以爭取更多主動權。 我國中央空調仍處于起步階段，目前其銷售對象主要集中在城市高收入消費群體和房地產開發(fā)商，由于其生產及安裝本錢較高，大范圍普及尚需時日，這對爭先上馬該工程的企業(yè)不能不說是個考驗。此外，與普通家用空調相比，中央空調對核心技術、資金要求更高，所以欲真正立足于該領域并非易事。 b. 技術競爭 中央空調品種多，開展迅速。 在中央空調開展趨勢中，健康、環(huán)保、節(jié)能也將是永遠的主

9、題。中國中央空調市場雖然還處于開展初期，但是不少企業(yè)已經在上述方面做了諸多嘗試，以下是在市場上應用的幾種不同類型中央空調。 1、 燃氣空調從1992年由遠大開發(fā)出中國第一臺“溴化鋰吸收式冷溫水機到現(xiàn)在，燃氣空調在我國已得到一定范圍應用，在廣東、福建的各工程工程和“西氣東輸?shù)却笮凸夤こ掏瓿芍?，我國燃氣空調將可能迎來爆炸式增長。這是因為燃氣空調相對于電空調有4大優(yōu)點：一是環(huán)保、舒適、經濟、穩(wěn)定耐用，可有效平衡城市能源結構，緩解城市夏季供電緊張、燃氣使用量過低的矛盾。 目前全國中央空調年銷售額大約50多億元，其中生產燃氣空調的內外資企業(yè)有30多家，去年銷售額約10億元，其中三四家大型企業(yè)占85%

10、左右的市場份額。隨著天然氣普及和和環(huán)保意識提高，燃氣空調有望成為中國最主要的制冷產品。未來我國能源結構調整，將為燃氣空調的開展帶來更好的開展空間。 2、地溫中央空調地溫中央空調是一種新型節(jié)能空調設備，它根據(jù)可逆卡諾循環(huán)原理，利用地溫能源，冬天采用熱泵技術原理，通過熱交換將地下水或土壤中的熱量提出用于室內采暖，而夏天那么利用地下土壤或地下水帶走熱量，到達制冷效果。并可提供生活用水，是當代最經濟的中央空調主機。地溫中央空調的另一特點是其環(huán)保價值。傳統(tǒng)的供暖、制冷方式是以煤、石油、天然氣等礦物質為主要能源，這些資源在消耗和轉換的過程中不但會造成嚴重的環(huán)境污染，而且熱效率還比擬低。而地溫中央空調不僅實

11、現(xiàn)零排放，還有熱效率高、價格低廉等優(yōu)勢。 3、冰蓄冷中央空調冰蓄冷中央空調是由冰提供冷源的中央空調系統(tǒng)，相對于常規(guī)中央空調增加一個蓄冰裝置。冰蓄冷中央空調可以減緩用電頂峰緊張，而且比常規(guī)空調系統(tǒng)每年節(jié)約運行費用1030。目前世界興旺國家都已經或正在使用冰蓄冷空調，我國目前實施推廣的省、市有北京、湖北、河南、湖南、江蘇、浙江、廣東等，尤其是在以廣東為中心的華南地區(qū)，每年使用中央空調的時間長達910個月，使用冰蓄冷空調無論在經濟效益上，還是社會效益上，意義更為重大。、論文的主要內容如下： 首先對中央空調系統(tǒng)及可編程控制器(PLC)、變頻器作了比擬全面的總結和介紹。確定系統(tǒng)的總體結構，由PLC來實現(xiàn)

12、信號控制，變頻器實現(xiàn)變頻調速，完成了變頻器和可編程控制器(PLC)的選擇。再次是完成變頻器的參數(shù)設置及PLC的選型、I/0口分配以及和PLC的連接。最后，在分析了中央空調系統(tǒng)的軟件設計方法根底上，設計出了梯形圖與狀態(tài)圖程序，并設計出了總線路圖的連接，對實際的改造工作具有指導意義。最后實際連接設備，布好線后，通過調試實現(xiàn)系統(tǒng)的運行。二 中央空調節(jié)能改造系統(tǒng)的介紹 中央空調是樓宇里最大的耗電設備，每年的電費中空調耗電占60%左右。故對其進行節(jié)能改造具有重要意義。由于設計時，中央空調系統(tǒng)必須按天氣最熱、符合最大的情況進行設計，并且要留10%至20%設計裕量，然而實際上絕大局部時間空調是不會運行在滿負

13、荷狀態(tài)下，故存在較大的富裕，所以節(jié)能的潛力就較大。其中，冷凍主機可以根據(jù)負載變化隨之加載或減載，冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負載變化作出相應的調節(jié)，故存在很大的浪費。水泵系統(tǒng)的流量與差壓是靠閥門和旁通調節(jié)來完成，因此，不可防止的存在較大節(jié)流損失和大流量、高壓力、低溫差的現(xiàn)象，不僅浪費大量電能，而且還造成中央空調末端達不到合理效果的情況。為了解決這些問題，需使水泵隨著負載的變化調節(jié)水流量開關閉旁通。 對水泵系統(tǒng)進行變頻調速改造，根據(jù)冷凍泵和冷卻水泵負載的變化隨之調整電動機轉速，以到達節(jié)能的目的，節(jié)能效果分析如下。 經變頻調速后，水泵電動機轉速下降，電動機從電網吸收的電能就會大大減小。其減小的損耗為

14、： P=Po【1n1/no3】減少的流量為：Q=Qo【1n1/no】式中n1改變后的轉速no電動機原來的轉速Po電動機原轉速下的電動機消耗功率Qo電動機原轉速下所產生的水泵流量。一般水泵采用的是Y啟動方式，電動機的啟動電流均為其額定電流的34倍，一臺110kw的電動機其啟動電流將到達600A，在如此大的電流沖擊下，接觸器、電動機的使用壽命大大降低。同時，啟動時的機械沖擊和停泵時的水錘現(xiàn)象，容易對機械零件、軸承、閥門、管道等造成破壞，從而增加維修工作量和備用、備件費用。中央空調的工作原理 中央空調主要由冷凍主機、冷卻水塔、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，冷卻風機等局部組成。中央空調的組成(1冷凍

15、主機冷凍主機也成為制冷裝置，是中央空調的制冷源，通往各個房間的循環(huán)水由冷凍主機進行“內部熱交換，降溫為“冷凍水。2冷卻水塔冷凍主機在制冷過程中必然會釋放熱量，使機組發(fā)熱。冷卻塔用于對冷凍主機提供“冷卻水。冷卻水在盤旋流過的冷凍主機后，將帶走冷凍主機產生的熱量，使冷凍主機降溫。3冷凍水循環(huán)系統(tǒng)有冷凍泵及冷凍水管道組成。從冷凍主機流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道，通過各房間的盤管，帶走房間內的熱量，使房間內的溫度下降。同時，房間內的熱量被冷凍水吸收，是冷凍水的溫度升高。溫度升高了的冷凍水經冷凍主機后又變成冷凍水，如此循環(huán)往復。這里，冷凍主機是冷凍水的“源；從冷凍主機流出的水成為“出水；經各樓

16、層房間后流回冷凍主機的水成為“回水。4冷卻水循環(huán)系統(tǒng)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)由冷卻泵，冷卻水管道及冷卻塔組成。冷卻水在吸收冷凍主機釋放的熱量后，必將使自身的溫度升高。冷卻泵將升了溫的冷卻水壓入冷卻塔，使之在冷卻塔中與大氣進行熱交換，然后再將降了溫的冷卻水送回到冷凍機組。如此循環(huán)，帶走了冷凍主機釋放的熱量。這里，冷卻主機是冷卻水的冷卻對象，是“負載，故流進冷凍主機的冷卻水稱為“進水；從冷凍主機流回冷卻塔的冷卻水稱為“回水?；厮臏囟雀哂谶M水的溫度，以形成溫差。5有兩種不同用途的冷卻風機。盤管風機安裝于所有需要降溫的房間內，用于將由冷卻水盤管冷卻了的冷空氣吹入房間，加速房間內的熱交換。冷卻塔風機用于降低冷卻

17、塔中的水溫，加速將“回水帶回的熱量散發(fā)到大氣中去?？梢钥闯?，中央空調系統(tǒng)的工作是一個不斷的進行熱交換的能量轉過程。在這里，冷卻水和冷凍水循環(huán)系統(tǒng)是能量的主要傳遞者。因此，對冷卻水和冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的控制便是中央空調控制系統(tǒng)的重要組成局部。兩個循環(huán)水系統(tǒng)的控制方法根本相同。三 調速變頻器類型選擇及其設計參數(shù)變頻器(Transducer)也就是電壓頻率變換器，是一種將固定頻率的交流電轉換成頻率電壓連續(xù)可調的交流電，以供應電動機運轉的電源裝置。 3.1 變頻器的分類 變頻器的種類很多，下面根據(jù)不同的分類方法對變頻器分類： (1)按變換頻率的方法分 交直交變頻器 交交變頻器 (2)按主電路工作方式分 電

18、壓型變頻器 電流型變頻器 (3)按變頻器調壓方法的不同分 脈幅調制(PAM)變頻器 脈寬調制(PWM)變頻器 (4)按控制方式分類 V/f控制變頻器 轉差頻率控制變頻器 矢量控制方式變頻器 (5)按濾波元件分類 電壓源型變頻器(大電容濾波) 電流源性變頻器(大電感濾波) (6)按照用途分類 通用變頻器 高性能專用變頻器 高頻變頻器 3.2 變頻器的品牌及型號選擇 確定變頻器的品牌和型號，以及確定變頻器的規(guī)格，就完成了變頻器的選擇。要分別討論品牌和型號、規(guī)格。 1變頻器品牌、型號的選擇變頻器是變頻調速系統(tǒng)的核心設備，它的質量品質對于系統(tǒng)的可靠性影響很大，選擇品牌時，質量品質，尤其是與可靠性相關的

19、質量品質，顯然是選擇時的重要考慮方面。同時，設備的平均壽命的長短是一個重要的參數(shù)，所以根據(jù)預期使用壽命來選擇品牌，經驗和口碑仍然是主要依據(jù)。在同一品牌中選擇具體型號時，那么主要依據(jù)己經確定的變頻調速方案、負載類型以及應用所需要的一些附加功能來決定。 (2) 變頻器的規(guī)格選擇 變頻器產品說明書上的都是標稱功率數(shù)據(jù)，但實際上限制變頻器使用功率的是定子電流參數(shù)。因此，直接按照變頻器標稱功率進行選擇，在實際中常?？赡軙胁煌ā８鶕?jù)具體工程的情況，可以有以下幾種不同的變頻器規(guī)格選擇方式： 按照標稱功率選擇：一般作初步投資估算依據(jù)。 按照電動機額定電流選擇：用于恒轉矩負載的新設計工程。 按照電動機實際運行

20、電流選擇：多用于改造工程。 按照轉矩過載能力選擇 綜上所述，根據(jù)實際工程情況，以適當?shù)姆椒ㄟx擇變頻器規(guī)格很重要。選擇結果多數(shù)情況下變頻器標稱功率與電動機匹配，少數(shù)情況需要放大。所以，籠統(tǒng)地認為放大一級功率選擇變頻器的想法雖然是沒有錯，但會造成浪費。 (3) 選擇的變頻器應滿足的條件 根據(jù)被控設備的負載特性選擇通用變頻器的類型。 所選擇通用變頻器的類型與被控制異步電動機的參數(shù)匹配。 為降低電梯本錢，首選通用變頻器。 電梯的啟動和停車都要平穩(wěn)。 變頻器帶有防止失速功能。 變頻器具有優(yōu)良的轉矩特性。 3.3 通用變頻器 1為了滿足以上的條件，本設計選擇通用變頻器。采用通用變頻器構成變頻調速傳動系統(tǒng)的

21、主要目的是： (1)為了滿足提高勞動生產率、改善產品質量、提高設備自動化程度、提高生活質量及改善生活環(huán)境等要求。 (2)為了節(jié)約能源、降低生產本錢。 2. 簡述通用變頻器上個世紀80年代初，通用變頻實現(xiàn)了商品化。在近20年的時間內經歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用BJT到采用IGBT兩個大開展過程。 (1)容量不斷擴大 80年代初采用的BJT的PWM變頻器實現(xiàn)了通用化。到了90年代初，BJT通用變頻器的容量到達了600KVA，400KVA以下的已經系列化，前幾年主開關器件開始采用IGBT，僅三、四年的時間，IGBT變頻器的單機容量已達1800KVA，隨著IGBT容量的擴大，通用變頻器的容量也

22、將隨之擴大。 (2)結構的小型化 變頻器主電路中功率電路的模塊化，控制電路采用大規(guī)模集成電路(LSI)和全數(shù)字控制技術，結構設計上采用“平面安裝技術等一系列措施，促進了變頻電源裝置的小型化。另外，一種混合式功率集成器件，采用厚薄膜混合集成技術，把功率電橋、驅動電路、檢測電路、保護電路等封裝在一起，構成了一種“智能電力模塊(Intelligent Module，IPM)這種器件屬于絕緣金屬基底結構，所以防電磁干擾能力強，保護電路和檢測電路與功率開關間的距離盡可能的小，因而保護迅速且可靠，傳感信號也十分迅速。 (3)多功能和智能化 電力電子器件和控制技術的不斷進步，使變頻器向多功能化和高性能化方向

23、開展。特別是微機的應用，為變頻器多功能化和高性能化提供了可靠的保證。 (4)應用領域不斷擴大 通用變頻器經歷了模擬控制、數(shù)字控制、數(shù)?；旌峡刂?，直到全數(shù)字控制的演變，逐步地實現(xiàn)了多功能化和高性能化，進而使之對各類生產機械、各類生產工藝的適應性不斷增強。最初通用變頻器僅用于風機、泵類負載的節(jié)能調速和化纖工業(yè)中高速纏繞的多機協(xié)調運行等，到目前為止，其應用領域得到了相當?shù)臄U展。如搬運機械，從對抗性負載的搬運車輛、帶式運輸機到位能負載的起重機、提升機、立體倉庫、立體停車廠等都已采用了通用變頻器；金屬加工機械，從各類切削機床直到高速磨床乃至數(shù)控機床，加工中心超高速伺機的精確位置控制都已應用通用變頻器；在

24、其它方面，如農用機械、食品機械、木工機械、印刷機械、各類空調、各類家用電器甚至街心公園噴水池，可以說其應用范圍相當廣闊，并且還將繼續(xù)擴大。 3.4西門子變頻器 1西門子變頻器的示意圖為了把變頻器的所有參數(shù)復位為出廠時的缺省設置值，應按下面的參數(shù)設置：P0010=30 ； P0970=1.3.西門子變頻器的兩種主要變頻方法：1直接選擇+on命令 P0701P0706=16選擇固定頻率時，既有選定的固定頻率，又帶有ON命令，把它們組合在一起。在這種操作方式下，一個數(shù)字輸入選擇一個固定頻率，如果有幾個固定頻率輸入同時被激活，選定的頻率是他們的總和。2二進制編碼選擇+on命令 P0701P0706=1

25、7使用這種方法可以選擇15個固定頻率。個個固定頻率的數(shù)值根據(jù)下表選擇： 四、 PLC的選擇及其控制系統(tǒng)的硬件開發(fā)可編程控制器PLC的簡介可編程控制器是60年代末在美國首先出現(xiàn)的，當時叫可編程邏輯控制器PLCProgrammable Logic Controller，目的是用來取代繼電器。以執(zhí)行邏輯判斷、計時、計數(shù)等順序控制功能。提出PLC概念的是美國通用汽車公司。PLC的根本設計思想是把計算機功能完善、靈活、通用等優(yōu)點和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格廉價等優(yōu)點結合起來，控制器的硬件是標準的、通用的。根據(jù)實際應用對象，將控制內容編成軟件寫入控制器的用戶程序存儲器內,使控制器和被控對象連

26、接方便。 70年代中期以后，PLC已廣泛地使用微處理器作為中央處理器，輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，這時的PLC已不再是僅有邏輯(Logic)判斷功能，還同時具有數(shù)據(jù)處理、PID調節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能。國際電工委員會(IEC)公布的可編程控制器標準草案中對可編程控制器作了如下的定義：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算，順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器及其有關外圍設備，易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)

27、成一個整體，易于擴充其功能的設計。 可編程控制器對用戶來說，是一種無觸點設備，改變程序即可改變生產工藝。目前，可編程控制器已成為工廠自動化的強有力工具，得到了廣泛的普及推廣應用。可編程控制器是面向用戶的專用工業(yè)控制計算機，具有許多明顯的特點。 可靠性高，抗干擾能力強； 編程直觀、簡單； 適應性好； 功能完善，接口功能強。 可編程邏輯控制器 PLC 的計算模塊是由理查德.e.莫雷在1968年創(chuàng)造的，現(xiàn)在已廣泛應用于工業(yè)中的制造系統(tǒng)，運輸系統(tǒng)，化工過程控制，以及許多其他領域。PLC使用軟連線邏輯或所謂的梯形圖取代硬接線邏輯，采用編程語言和可視化的模擬硬接線邏輯設計，這樣使的系統(tǒng)的配置時間從以前的6

28、個月減少到了6天。 雖然現(xiàn)在基于PC的控制系統(tǒng)已經開始進入工業(yè)控制領域，但是基于PLC的控制系統(tǒng)憑借其高性能，低廉的價格，優(yōu)越的可靠性以及適應惡劣環(huán)境的能力，仍占領工業(yè)控制系統(tǒng)的大片領域。此外，一項關于PLC市場的研究報告中指出，當時的PLC硬件市場價值已超過8億美元，并且億年銷售增長量15萬美元的速度快速開展。PLC的創(chuàng)造者理查德.e.莫雷當時已經預言，盡管硬件價格在不斷地下降，但是客觀地估計PLC產業(yè)的市場價值將到達50億美元。4.2 可編程控制器(PLC)的特點 PLC是一種用于工業(yè)自動化控制的專用計算機，實質上屬于計算機控制方式。PLC與普通微機一樣。以通用或專用CPU作為字處理器，實

29、現(xiàn)字運算和數(shù)據(jù)存儲，另外還有位處理器(布爾處理器)，進行點(位)運算與控制。PLC控制一般具有可靠性高，易操作、維修，編程簡單，靈活性強等特點。 1可靠性：對可維修的產品，可靠性包括產品的有效性和可維修性。 1)PLC不需要大量的活動元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短。 2)PLC采用了一系列可靠性設計的方法進行設計，例如，冗余設計，斷電保護，故障診斷和信息保護及恢復等，提高了MTTR，使可靠性提高。 3)PLC有較高的易操作性，它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點，一般不易發(fā)生操作的錯誤。 4)PLC是為工業(yè)生產過程控制而專門設計的控制裝置，它具有

30、比通用計算機更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言，編程錯誤率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設計的硬件使可靠性大大提高。5)在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件；采用先進的工藝制造流水線制造；對干擾的屏蔽、隔離和濾波等；對電源的斷電保護；對存儲器內容的保護等。 6)PLC的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波等；軟件自診斷；簡化編程語言等。 2易操作性：PLC的易操作性表現(xiàn)在以下幾個方面： 1)操作方便。PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù)PLC采用編程器進行輸入更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯

31、示，對大中型的PLC，編程器采用了CRT屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需要的地址編號或接點號進行搜索或順序尋找，然后進行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上顯示。 2)編程方便。PLC有多種程序設計語言可供使圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。采用布爾助記符編程語言，十分有助于編程人員的編程。 3)維修方便。PLC具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求減低。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。 3靈活性：PLC的靈活性表現(xiàn)在以下幾個方面： 1)編程的靈活性。PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功

32、能表圖、功能模塊和語句描述編程語一言。編程方法的多樣性使編程方便、應用面拓展。 2)擴展的靈活性。PLC的擴展靈活性是它的一個重要特點。它可根據(jù)應用的規(guī)模不同，即可進行容量的擴展、功能的擴展用。3)操作的靈活性。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易。4.3三菱的FX2N系列的PLC簡介1PLC的根本概念 PLC周而復始地執(zhí)行程序中的控制邏輯和讀寫數(shù)據(jù)。FX2N將程序和物理輸入輸出點聯(lián)系起來 2FX2N的根本操作FX2N的根本操作非常簡單： 1CPU讀輸入狀態(tài) 2CPU中存儲的程序利用輸入執(zhí)行控制邏輯。當程序運行時，CPU刷新有關數(shù)據(jù)。 3CPU將數(shù)據(jù)寫到輸出。 FX2N在掃描循環(huán)中完成它的

33、任務 FX2N周而復始地執(zhí)行一系列任務。任務循環(huán)執(zhí)行一次稱為一個掃描周期。在一個掃描周期中，F(xiàn)X2N將執(zhí)行局部或全部以下操作： (1)讀輸入：FX2N將物理輸入點上的狀態(tài)復制到輸入過程映像存放器中。 (2)執(zhí)行邏輯控制程序：FX2N執(zhí)行程序指令并將數(shù)據(jù)存儲在各種存儲區(qū)中。 (3)處理通訊請求：FX2N執(zhí)行通訊任務。 (4)執(zhí)行CPU自診斷：FX2N檢查固件、程序存儲器和擴展模塊是否工作正常。 (5)寫輸出：在輸出過程映像存放器中存儲的數(shù)據(jù)被復制到物理輸出點。3. PLC執(zhí)行程序用戶程序的執(zhí)行取決于FX2N是處于停止模式還是運行模式。當FX2N處于運行模式時CPU執(zhí)行程序；當FX2N處于停止模式

34、時，CPU不執(zhí)行程序。 執(zhí)行程序 :在掃描周期的執(zhí)行程序階段，CPU從頭至尾執(zhí)行應用程序。在程序或中斷效勞中，直接I/O指令允許您對I/O點直接進行存取。 如果在程序中使用了中斷，與中斷事件相關的中斷效勞程序作為程序的一局部被存儲。中斷程序并不作為正常掃描周期的一局部來執(zhí)行，而是當中斷事件發(fā)生時才執(zhí)行可能在掃描周期的任意點。 4設計一個微型PLC系統(tǒng)的指導原那么 設計一個微型PLC系統(tǒng)有許多設計方法。以下這些通用的指導原那么適用于許多設計工程。 1分解控制過程或者機器 2將您的控制過程或者機器分解成相互獨立的局部。分解決定了控制器之間的界限，并將影響功能描述和資源的分配。 3創(chuàng)立功能說明 寫出

35、過程或者機器每一局部的操作描述。它包括以下內容：I/O點、操作的功能描述、每個執(zhí)行機構例如線圈、電機和驅動器等在動作之前需要滿足的狀態(tài)、操作員接口的描述以及過程或機器與其他局部的接口。5FX2N系統(tǒng)PLC具有以下幾方面的優(yōu)點： (l) FX2N配置靈活，除主機單元外，還可擴展I/O模塊，A/D模塊，D/A模塊和其它特殊功能模塊。(2) FX2N指令功能豐富，有各種指令107條，且指令執(zhí)行速度快。 (3) FX2N可用內部輔助繼電器M，狀態(tài)繼電器S，定時器T，存放器D，計數(shù)器C的功能和數(shù)量滿足了系統(tǒng)控制要求的需要，尤其是高速計數(shù)器(C251等)能接受脈沖編碼器脈沖。 (4) FX2N的編程可用編

36、程器，也可以在PC機上使用三菱公司的專用編程軟件包MELSE MEDOC來進行。編程語言可用梯形圖或指令表。尤其是可用PC機對系統(tǒng)實時進行監(jiān)控。為調試和維護提供了極大的方便。4.4三菱PLC在設計中的使用1信號控制系統(tǒng) 運行控制信號 啟動信號 控制電動機 停止信號 提升轉速信號 控制變頻器 降低轉速信號 2中央空調節(jié)能改造系統(tǒng)實現(xiàn)的功能按下啟動按鈕，冷卻泵、冷凍泵開始工作，壓縮機中的1號電動機變速運轉，2號電動機待運轉。此時假設是室內溫度高，需要加大壓縮機的運轉，按下提升轉速的的按鈕SB3，通過變頻器，提升1號電動機轉速，2號電機工頻運轉。當1號電動機高速運轉一段時間后，室內溫度降低，不需要那么高的轉速，此時可以按降低轉速的按鈕，通過變頻器，降低1號電動機轉速，來節(jié)約電能。過一段時間，1號電動機與2號電動機切換，1號電動機工頻，2號電動機變頻，同理上步。3 I/0口信號的分配及機型的選擇I/O信號分配表信號地址元件功能輸入X0按鈕SB8啟動按鈕X1按鈕SB4停止按鈕X2按鈕SB3升速溫