基于PLC的装配线空压控制系统的改造设计毕业论文.doc

1目录1绪论.11.1离心空压机空压系统的传统控制方法.11.2PLC和变频器的离心空压控制系统目的和意义.22变频调速恒压供气理论分析.22.2工艺调节过程简介.22.3调节系统的构建.32.3.1调速原理.32.3.2恒压供气系统的组成.62.3.3调节系统的传递函数.72.3.4变频恒压供气频率变化分析.83恒压供气系统的硬件设计.93.1系统总述.93.2控制系统的组成.93.3调速系统的构成及硬件选择.93.4变频器.103.4.1变频器输入输出接口.103.4.2变频器的外围设备选择.113.5变频调速恒压系统的基本特点.124恒压供气系统的软件设计.134.1PLC输入输出I/O分配.134.1.1输入口.134.1.2输出口.144.2PLC控制程序.145系统调试.145.1变频器关键参数的设定故障处理.145.1.1变频器有关参数设定.145.1.2变频器装置类故障处理.155.2PLC的调试.165.2.1实验室调试.165.2.2制造地调试.175.2.3现场调试.176结束语.17致谢.18参考文献.18附录一（PLC控制程序的梯形图）.202附录二（PLC控制程序的指令表）.22附录三（PLC与变频器外部接线图）.2311绪论随着科学技术的发展，空压技术现在被应用到各种装配线上。而陈旧的空压控制，无非是依靠各种风门，阀门来进行控制，系统的负载与输出不成正比，严重的浪费资源和经费。对于现代生产来说，急需一种安全、可靠、经济的控制系统来代替陈旧的控制系统。所以八十年代初发展起来的变频调速技术，正是顺应了工业生产自动化发展的要求，开创了一个全新的智能电机时代。随着控制理论与功率电子技术的发展，交流电机变频驱动得到推广，随着能源的紧张和人们环保意识的加强，市场及时推出了适用于驱动各种普通三相异步电动机的各种变频器。这些变频器大多使用了SPWM正弦脉宽调制控制方式，具有调速性能好、输出稳定、工作效率高、使用方便等特点，优于以往的变极调速、转子串电阻调速、串级调速、调压调速等交流电机调速方式。一改普通电动机只能以定速方式运行的陈旧模式，使得电动机及其拖动负载在无须任何改动的情况下即可以按照生产工艺要求调整转速输出，从而降低电机功耗达到系统高效运行的目的。空压系统的压缩机是核心，具有高耗能的特点，如果通过对电动机采取变速驱动来调节气压，可以达到较好的节能效果，同时还会减少设备的维护，增长设备的使用寿命。那么什么是变频调速呢？变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f（1-s）p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s)从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可达到改变转速的目的。从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转速度两种。在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机，改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法（如串级调速等）。有转差损耗的调速方法属低效调速，提高效率效果不佳，所以本文主要研究高效率的离心空压机的变频调速方法。1.1离心空压机空压系统的传统控制方法传统的离心空压系统中气压流量的设计均以最大气压需求来设计，目前在需2要调节的地方普遍用挡板、气门、回流等方法来实现，用电效率非常低。是一个耗能大户，其电能消耗诸如阀门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费用占到生产成本的7%-25%，是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，市场竞争的不断加剧，节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。为此，设计一套安全、可靠、高质量的空压控制系统，已显得迫在眉睫3。1.2PLC和变频器的离心空压控制系统目的和意义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，从而提高气体的压力。PLC和变频器的离心空压控制系统，是现今空压控制系统的一个新兴课题。首先，它将自动控制和节能降耗融为一体，既能保证装配线空压控制系统的在线自动控制，又能对原来系统进行节能降耗改造。其次，它能根据不同的工作强度，不同的时段，以及各种意外的情况做出反应，保证根据实际的需要调节和控制气压管道内的气压恒定，改变了传统利用调节挡板、风门、回流等方法来实现。使设备和系统平稳和可靠，同时节能显著。此外，构造这样一个控制系统可减小占地面积，降低一次性投资，系统安全可靠，维修管理方便4。本论文就如何构造这样一个系统提出了一套较完备的方案，对方案的实际运行，做了较深入的理论的探讨，并结合工作实际，做了一套切实可行的系统。2变频调速恒压供气理论分析在电气拖动设备的运行过程中，经常遇到这样的问题，即拖动设备的负荷变化较大，而动力源电机的转速却不变，也就是说输出功率的变化不能随负荷的变化而变化。在实际中这种“大马拉小车”的现象较为普遍，浪费能源。在许多生产过程中采用变频调速实现电动机的变速运行，不仅可以满足生产的需要，而且还能降低电能消耗，延长设备的使用寿命。这里介绍的离心空压机采用变频调速，并应用PLC构成气压闭环自动控系统，实现了电机负荷的变化变速运行自动调节气压，即满足了生产需要，又达到了节能降耗的目的。利用变频调速装置和压力传感器组成闭环控制系统来控制空压机的转速，保持气压恒定。下面就详细介绍