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基于PLC的活塞式空气压缩机控制系统设计说明书.doc

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基于PLC的活塞式空气压缩机控制系统设计说明书.doc

黑龙江工程学院本科毕业设计1目录摘要ⅠABSTRACTⅡ第1章绪论111空气压缩机的发展与现状112本课题研究的目的与意义113设计内容2第2章变频恒压供气系统方案的设计421变频恒压供气方法的设计422控制系统的工作原理4221空压机变频调速要求6222空压机切换工作过程623本章小结7第3章控制系统的硬件设计831控制系统的要求及分析832控制系统I/O配置833PLC系统的硬件选型设计9331PLC的产生和发展9332PLC的基本结构10333PLC的基本工作原理10334PLC的主要特点12335PLC的选型13336变频器的选择13337传感器的选择1434PLC电气控制系统原理图14341主电气原理图14342控制电气原理图14343PLC外围控制电气接线图1635本章小结18黑龙江工程学院本科毕业设计2第4章控制系统软件设计1941软件设计分析1942梯形图程序设计1943系统流程图1944本章小结19结论24参考文献25致谢27摘要空气压缩机简称空压机是一种用来压缩气体提高气体压力或输送气体的机械。空压机的用途很广,几乎遍及工农业、国防、科技、民用等各个领域。空气压缩机的安全生产保护对于煤矿企业的生产是十分重要的。可编程控制器PLC将传统的继电器控制技术、计算机控制技术和通信技术融为一体,专为工业控制而设计。本设计以煤矿井下储气罐为控制对象,系统主要由3台空压机、1台变频器、PLC以及线性远传压力传感器等组成。其中PLC、变频器、空压机组和压力传感器组成闭环反馈控制系统。使供气压力保持恒定。PLC根据控制各台空压机的运行状态如工频运行、变频运行、停止,从而控制空压机的运行台数,在大范围上控制供气气压;变频器内部PID调节器控制变频器对变频电机进行速度调节,在小范围上控制供气气压。空压机电机的速度调节采用变频调速技术,利用变频器对空压机进行速度控制。关键词空气压缩机;可编程控制器(PLC)控制系统;变频器;PID调节器;压力传感器Ⅰ黑龙江工程学院本科毕业设计3ABSTRACTAIRCOMPRESSORREFERREDTOASTHECOMPRESSORISAMETHODUSEDTOINCREASETHEGASPRESSUREOFCOMPRESSEDGASORGASTRANSPORTATIONMACHINERYAIRCOMPRESSORISWIDELYUSED,ALMOSTTHROUGHOUTTHEINDUSTRYANDAGRICULTURE,NATIONALDEFENCE,SCIENCEANDTECHNOLOGY,CIVILANDOTHERFIELDSAIRCOMPRESSORSAFETYPROTECTIONFORCOALMINEENTERPRISESPRODUCTIONISVERYIMPORTANTPROGRAMMABLECONTROLLERPLCWILLBETHETRADITIONALRELAYCONTROLTECHNOLOGY,COMPUTERCONTROLTECHNOLOGYANDCOMMUNICATIONTECHNOLOGYCOM,DESIGNEDSPECIFICALLYFORINDUSTRIALCONTROLANDDESIGNTHEDESIGNOFCOALMINEGASSTORAGETANKASTHECONTROLOBJECT,THESYSTEMISMAINLYCOMPOSEDOF3AIRCOMPRESSORS,1FREQUENCYCONVERTERS,PLCANDLINEARREMOTEPRESSURESENSORANDSOONPLCANDLINEARREMOTEPRESSURESENSORANDSOONPLCANDLINEARREMOTEPRESSURESENSORANDSOONTHEPLC,INVERTER,AIRCOMPRESSORANDPRESSURESENSORCOMPOSEDOFCLOSEDLOOPFEEDBACKCONTROLSYSTEMTHESUPPLYPRESSURECONSTANTPLCACCORDINGTOTHECONTROLOFTHEAIRCOMPRESSORSOPERATINGSTATESUCHASFREQUENCYOPERATION,FREQUENCYOPERATION,STOP,THEREBYCONTROLLINGTHECOMPRESSORRUNNINGNUMBERS,INAWIDERANGEOFCONTROLOFGASPRESSUREREGULATORCONTROL;INVERTERINTERNALPIDCONVERTERFORVARIABLEFREQUENCYMOTORSPEEDREGULATION,ONASMALLERSCALECONTROLOFGASPRESSUREAIRCOMPRESSORMOTORSPEEDREGULATIONWITHFREQUENCYCONVERSIONTECHNOLOGY,THEUSEOFFREQUENCYCONVERTERSPEEDCONTROLFORAIRCOMPRESSORKEYWORDSAIRCOMPRESSOR;PROGRAMMABLELOGICCONTROLLERPLCCONTROLSYSTEM;FREQUENCYCONVERTER;PIDREGULATOR;PRESSURESENSOR第1章绪论11空气压缩机的发展与现状Ⅱ摘黑龙江工程学院本科毕业设计4随着微型计算机技术和自动控制技术的不断进步与发展,许多领域中都引入了计算机自动检测与控制技术。在煤矿中甚至许多有风动机械的企业,因工作性质的需要,都离不开空气压缩机。目前空气压缩机的种类很多,按工作原理可分为容积式压缩机,往复式压缩机,离心式压缩机,容积式压缩机的工作原理是压缩气体的体积,使单位体积内气体分子的密度增加以提高压缩空气的压力;离心式压缩机的工作原理是提高气体分子的运动速度,使气体分子具有的动能转化为气体的压力能,从而提高压缩空气的压力。往复式压缩机也称活塞式压缩机的工作原理是直接压缩气体,当气体达到一定压力后排出。目前主要用的是活塞式压缩机。活塞式压缩机主要是向大容量、高压力、低噪声、高效率、高可靠性等方向发展;不断开发变工况条件下运行的新型气阀,提高气阀寿命。随着活塞式空气压缩机因为易损件多、体积大、噪声大、震动大、不稳定及存在危险性等缺点,于一九三六年在瑞典开发出第一台双螺杆式空气压缩机,因工作相对稳定、整机体积小、自动化程度高、维护量少且小、噪声也大幅度降低、震动也少到不用基础等一系列优点,于一九八六年开始引入中国并得到广大广大客户的认可。但是随着螺杆压缩机的广泛应用,随着而来的问题也都暴露出来,主要表现为压力上不去,适合于八公斤以下,排气量也上不去,最大的机头到现在为止也只有35立方,轴承寿命短,而且需要有专用设备来调整间隙,不稳定性(体现机头会被抱死),力无法平衡,螺杆不能被平衡,噪声及震动不太令人满意,所以,大排气量的离心式空气压缩机,小排气量的滑片式压缩机,1960年在法国成功开发出单螺杆式的压缩机,极大的触动了世界人的神经,特别是当时军舰与潜艇对空压机体积小、震动低、噪声低、可现场维护、无油润滑、随时备用启动的需求,很快在美国、英国、日本也相继开发出来,这几个强国都在努力保护,只应用在军事领域,民用产品一直都被排在外围。美国人如是评价“这是二十一世纪的战略性产品。”中国也同样强烈渴望这种高档压缩机,于一九七六年在北京第一通用机械厂成立开发小组,但一直至一九八九年,产品仍与国外的产品有着相当大的差距,所以就停止开发,而转为在国外寻找华人,查谦被发现并成功的安排在广东肇庆端州压缩机研究所,于一九九三年成功开发第一代产品,经过七年的实验,于2000年注册成立“正力精工”并实行批量生产,并于当年“正力精工”接受国家的创新基金开发国防用无油单螺杆空气压缩机的任务,并于2004年通过验收而转入试用阶段。并于当年成为国家火炬计划的执行单位。同年还承担独家编制“螺杆式空压机”国家标准。并被国家首推为“煤矿井下用空压机”。而且荣获中、美、英、法、日的发明专利。现在在产品设计上,应用热力学、动力学理论,通过综合模拟预测压缩机在实际

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