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

1目錄1緒論.11.1離心空壓機空壓系統(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)的硬件設計.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變頻器的外圍設備選擇.113.5變頻調(diào)速恒壓系統(tǒng)的基本特點.124恒壓供氣系統(tǒng)的軟件設計.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變頻器關鍵參數(shù)的設定故障處理.145.1.1變頻器有關參數(shù)設定.145.1.2變頻器裝置類故障處理.155.2PLC的調(diào)試.165.2.1實驗室調(diào)試.165.2.2制造地調(diào)試.175.2.3現(xiàn)場調(diào)試.176結束語.17致謝.18參考文獻.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緒論隨著科學技術的發(fā)展，空壓技術現(xiàn)在被應用到各種裝配線上。而陳舊的空壓控制，無非是依靠各種風門，閥門來進行控制，系統(tǒng)的負載與輸出不成正比，嚴重的浪費資源和經(jīng)費。對于現(xiàn)代生產(chǎn)來說，急需一種安全、可靠、經(jīng)濟的控制系統(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，正是順應了工業(yè)生產(chǎn)自動化發(fā)展的要求，開創(chuàng)了一個全新的智能電機時代。隨著控制理論與功率電子技術的發(fā)展，交流電機變頻驅(qū)動得到推廣，隨著能源的緊張和人們環(huán)保意識的加強，市場及時推出了適用于驅(qū)動各種普通三相異步電動機的各種變頻器。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，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)速等交流電機調(diào)速方式。一改普通電動機只能以定速方式運行的陳舊模式，使得電動機及其拖動負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，從而降低電機功耗達到系統(tǒng)高效運行的目的?？諌合到y(tǒng)的壓縮機是核心，具有高耗能的特點，如果通過對電動機采取變速驅(qū)動來調(diào)節(jié)氣壓，可以達到較好的節(jié)能效果，同時還會減少設備的維護，增長設備的使用壽命。那么什么是變頻調(diào)速呢？變頻調(diào)速技術的基本原理是根據(jù)電機轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關系：n=60f（1-s）p，（式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機轉(zhuǎn)差率、電機磁極對數(shù)）；通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉(zhuǎn)速的目的。三相異步電動機轉(zhuǎn)速公式為：n=60f/p(1-s)從上式可見，改變供電頻率f、電動機的極對數(shù)p及轉(zhuǎn)差率s均可達到改變轉(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的同步轉(zhuǎn)速或不改變同步轉(zhuǎn)速度兩種。在生產(chǎn)機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的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、斬波調(diào)速、串級調(diào)速以及應用電磁轉(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，改變定子電壓、頻率的變頻調(diào)速有能無換向電動機調(diào)速等。從調(diào)速時的能耗觀點來看，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、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的變頻調(diào)速方法。1.1離心空壓機空壓系統(tǒng)的傳統(tǒng)控制方法傳統(tǒng)的離心空壓系統(tǒng)中氣壓流量的設計均以最大氣壓需求來設計，目前在需2要調(diào)節(jié)的地方普遍用擋板、氣門、回流等方法來實現(xiàn)，用電效率非常低。是一個耗能大戶，其電能消耗諸如閥門、擋板相關設備的節(jié)流損失以及維護、維修費用占到生產(chǎn)成本的7%-25%，是一筆不小的生產(chǎn)費用開支。隨著經(jīng)濟改革的不斷深入，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，設計一套安全、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(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)進行節(jié)能降耗改造。其次，它能根據(jù)不同的工作強度，不同的時段，以及各種意外的情況做出反應，保證根據(jù)實際的需要調(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、風門、回流等方法來實現(xiàn)。使設備和系統(tǒng)平穩(wěn)和可靠，同時節(jié)能顯著。此外，構造這樣一個控制系統(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。本論文就如何構造這樣一個系統(tǒng)提出了一套較完備的方案，對方案的實際運行，做了較深入的理論的探討，并結合工作實際，做了一套切實可行的系統(tǒng)。2變頻調(diào)速恒壓供氣理論分析在電氣拖動設備的運行過程中，經(jīng)常遇到這樣的問題，即拖動設備的負荷變化較大，而動力源電機的轉(zhuǎn)速卻不變，也就是說輸出功率的變化不能隨負荷的變化而變化。在實際中這種“大馬拉小車”的現(xiàn)象較為普遍，浪費能源。在許多生產(chǎn)過程中采用變頻調(diào)速實現(xiàn)電動機的變速運行，不僅可以滿足生產(chǎn)的需要，而且還能降低電能消耗，延長設備的使用壽命。這里介紹的離心空壓機采用變頻調(diào)速，并應用PLC構成氣壓閉環(huán)自動控系統(tǒng)，實現(xiàn)了電機負荷的變化變速運行自動調(diào)節(jié)氣壓，即滿足了生產(chǎn)需要，又達到了節(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)來控制空壓機的轉(zhuǎn)速，保持氣壓恒定。下面就詳細介紹