PLC大型鼓風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘 要礦井升降機(jī)是煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一，它被廣泛的用于提升煤炭、矸石，升降人員和下放物料等，在整個(gè)煤礦生產(chǎn)中過(guò)程中的地位十分重要。傳統(tǒng)的礦井升降機(jī)控制系統(tǒng)的控制方式主要是用繼電器-接觸器來(lái)控制，并且通常在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串接附加電阻進(jìn)行啟動(dòng)和調(diào)速。這種控制系統(tǒng)存在許多缺點(diǎn)，如：可靠性差、操作復(fù)雜、故障率高、能源浪費(fèi)量大、效率偏低等缺點(diǎn)?；谶@種情況，采用PLC 技術(shù)與變頻器結(jié)合，以改良原有的控制系統(tǒng)，從而提高了系統(tǒng)的可靠性、控制精度和整個(gè)電控系統(tǒng)的調(diào)速性能。所以說(shuō)，升降機(jī)提升控制系統(tǒng)的研究很具有現(xiàn)實(shí)意義，也是國(guó)內(nèi)外專家和學(xué)者著重研究的課題本文針對(duì)傳統(tǒng)升降機(jī)控制系統(tǒng)中存在的上述問(wèn)題，把PL

2、C 可編程序控制器和變頻器應(yīng)用于升降機(jī)控制系統(tǒng)上，并在可行性方面進(jìn)行了較深入的研究。事實(shí)表明：采用PLC 和變頻器結(jié)合來(lái)控制系統(tǒng)，可使升降機(jī)工作起來(lái)更可靠，更方便，節(jié)能效果也更明顯。 關(guān)鍵詞：變頻器；PLC ；礦井升降機(jī)AbstractThe shaft hoist is the foremost equipment of mines，it is widely used to transport the materials ，staff and equipment.The traditional shaft hoist control system is always controlled b

3、y the relay-contactor，and adopts the methods of connect series additional resistant in rotors winding loop to start and adjust speed. The system has many disadvantages such as bad reliability，complicatedoperation ，high fault rate，large energy wasting and low efficiency. According to this kind of con

4、dition, we adopt PLC and Transducer to reform for original control system, so as to raise the safety, reliability, control precision and speed regulation performance of the whole electric controlled system. So，carrying on the research on the shaft hoist control system has realistic meanings ，and it

5、is a subject for research by relevant experts and scholars，both at home and abroad.To these questions existing in the shaft hoist contro1 system ，the paper applied PLC(Programmable Logic Controllerand frequency converter to the system and carried on deeper research in feasibility. The fact indicates

6、 ，adopting control system ，the shaft hoist works reliably，easy to use，energy-saving well，and have dynamical shown function.Key Words：Frequency conversion ；PLC ；mine hoist目 錄摘 要 . 1Abstract . 2引 言 . 31 緒 論 . . 41.1 鼓風(fēng)機(jī)的簡(jiǎn)介及其發(fā)展情況 . 41.1.1 鼓風(fēng)機(jī)的定義. 41.1.2 離心式鼓風(fēng)機(jī)的工作原理 . . 41.1.3 鼓風(fēng)機(jī)的由來(lái)與發(fā)展 . 41.1.4 鼓風(fēng)機(jī)的國(guó)內(nèi)外

7、發(fā)展情況 . . 51.2 可編程控制器 . 61.2.1 可編程控制器的產(chǎn)生 . 61.2.2 PLC的定義及工作原理 . 71.2.3 PLC的功能與特點(diǎn) . . 81.2.4 PLC的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及其趨勢(shì) . . 102 鼓風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì) . . 122.1 鼓風(fēng)機(jī)的工藝流程 . . 122.1.1 鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的總體要求. 132.1.2 鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的功能 . . 142.2 變頻器的選型 . 142.2.1變頻器簡(jiǎn)介 . . 142.2.2變頻器調(diào)速原理 . 152.2.3變頻器的選擇 . 162.2.4 MM420變頻器端子介紹 . 172.2.5鼓風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速

8、的特點(diǎn) . . 172.3 鼓風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) . 183 基于PLC 的大型鼓風(fēng)機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) . 183.1 PLC的選型 . 183.1.1 PLC選型的要求 . . 183.1.2 西門子S7-300PLC 簡(jiǎn)介 . . 203.2 PLC容量估算 . . 233.2.1 I/O點(diǎn)數(shù)的估算 . 233.2.2 PLC存儲(chǔ)器容量估算 . . 233.2.3 I/O模塊的選擇 . 233.3 PLC外部接線圖及I/O分配表 . 253.3.1 分配輸入/輸出點(diǎn) . 253.3.2 PLC外部接線圖 . . 253.4 鼓風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) . 264 基于PLC 的大型

9、鼓風(fēng)機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) . 284.1 PLC程序設(shè)計(jì)流程圖 . 284.2 PLC的監(jiān)控系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) . . 294.2.1 S7-300 PLC通訊功能 . 294.2.2 PLC的程序設(shè)計(jì) . . 294.3 觸摸屏程序設(shè)計(jì) . 374.3.1 觸摸屏簡(jiǎn)介 . . 374.3.2 觸摸屏的工作原理及特性 . . 384.3.3 觸摸屏的程序設(shè)計(jì) . 394.3.4 鼓風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的觸摸屏仿真界面 . 40結(jié) 論 . 43參 考 文 獻(xiàn) . 44致 謝 . 45引 言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以微處理器為核心的微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展?？删幊炭刂破鱌LC 作

10、為工業(yè)控制的一種新方法，在工業(yè)領(lǐng)域得到了快速的發(fā)展，使得可編程控制器PLC 應(yīng)用越來(lái)越廣泛。而隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中環(huán)保、節(jié)能戰(zhàn)略的推進(jìn)，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，高爐大型化成為冶煉行業(yè)的發(fā)展方向，這就對(duì)大型鼓風(fēng)機(jī)高效化提出了緊迫要求, 同時(shí)中國(guó)的發(fā)展也面臨著日益嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)，為此國(guó)家出臺(tái)了一系列節(jié)能減排的強(qiáng)制性措施，其中最主要的就是高爐的大修擴(kuò)容，而大型鼓風(fēng)機(jī)作為高爐的主要設(shè)備，這樣就提高了鼓風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)量以及壓力的需求。同時(shí)我們知道大型鼓風(fēng)機(jī)在各種行業(yè)生產(chǎn)中是非常重要的復(fù)雜設(shè)備，具有永久性、隱蔽性、及不可修復(fù)性等特點(diǎn)，這決定了鼓風(fēng)機(jī)工程必須質(zhì)量?jī)?yōu)良、經(jīng)久耐用。在鼓風(fēng)機(jī)控制技術(shù)方面，繼電器控制系統(tǒng)由于

11、故障率高，控制方式不靈活及功率消耗大等缺點(diǎn)，目前已逐漸被淘汰。而可編程邏輯控制器PLC 控制系統(tǒng)由于運(yùn)行可靠、使用維修方便、開(kāi)發(fā)周期短、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)越性，逐漸成為目前鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式，成為目前鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。本課題研究的主要內(nèi)容是基于PLC 大型鼓風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并采用觸摸屏對(duì)鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行上位機(jī)的監(jiān)控。論文首先對(duì)鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，經(jīng)過(guò)對(duì)鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行情況分析，對(duì)設(shè)計(jì)所用的PLC 和變頻器做出了合理的選型，并詳細(xì)的介紹了PLC 、觸摸屏、變頻器之間的通信設(shè)置，完成了基于PLC 大型鼓風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。1 緒 論1.1 鼓風(fēng)機(jī)的簡(jiǎn)介

12、及其發(fā)展情況1.1.1 鼓風(fēng)機(jī)的定義高爐鼓風(fēng)機(jī)定義：它是能將一部分大氣匯集起來(lái)，并通過(guò)加壓提高空氣壓力形成具有一定壓力和流量的高爐鼓風(fēng)，再根據(jù)高爐爐況的需要進(jìn)行風(fēng)壓、風(fēng)量調(diào)節(jié)后將其輸送至高爐的一種動(dòng)力機(jī)械。從能量的觀點(diǎn)來(lái)看，高爐鼓風(fēng)機(jī)是把原動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w能量的一種機(jī)械。鼓風(fēng)機(jī)的作用：向高爐送風(fēng)，以保證高爐中燃燒的焦炭和噴吹的燃料所需的氧氣。另外，還要有一定的風(fēng)壓克服送風(fēng)系統(tǒng)和料柱的阻損，并使高爐保持一定的爐頂壓力。高爐鼓風(fēng)設(shè)備是為冶煉高爐提供足夠的含氧空氣，它是高爐生產(chǎn)的重要組成部分。由于高爐冶煉的連續(xù)性，要求鼓風(fēng)機(jī)均勻地供給一定量的空氣，另外還應(yīng)有一定的風(fēng)壓，以克服送風(fēng)系統(tǒng)和料柱阻力，

13、并使高爐保持一定的爐頂壓力，在整個(gè)冶煉過(guò)程中，由于原料、燃料、操作等條件的變化，引起爐況經(jīng)常改變，也相應(yīng)地要求供風(fēng)參數(shù)變化，所以高爐風(fēng)機(jī)需要具有一定的穩(wěn)定調(diào)節(jié)范圍和可靠的安全控制系統(tǒng)。1.1.2 離心式鼓風(fēng)機(jī)的工作原理離心式鼓風(fēng)機(jī)主要由靜止部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分組成。靜止部分由機(jī)殼、進(jìn)風(fēng)管、軸承、密封裝置、擴(kuò)葉器、回流器和出風(fēng)管組成。轉(zhuǎn)動(dòng)部分由轉(zhuǎn)子和裝在轉(zhuǎn)子主軸上的葉輪、推力盤、平衡輪等組成。離心式鼓風(fēng)機(jī)的工作原理為鼓風(fēng)機(jī)在原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，它利用旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力，使流體獲得能量，使流體通過(guò)葉輪后的壓能和動(dòng)能都能得到升高，從而能夠?qū)⒘黧w輸送到高處或遠(yuǎn)處。1.1.3 鼓風(fēng)機(jī)的由來(lái)與發(fā)展顧名思義風(fēng)機(jī)

14、也就是造風(fēng)、送風(fēng)的機(jī)械。風(fēng)有自然風(fēng)和機(jī)造風(fēng)之別。前者的能量和威力很大很大，而后者則是我們所需要的鼓風(fēng)機(jī)。我國(guó)古代是風(fēng)機(jī)鼻祖的發(fā)源地，但由于長(zhǎng)期的封建統(tǒng)治，人們的智慧受到抑制，工農(nóng)業(yè)受到阻滯。工業(yè)生產(chǎn)的落后帶來(lái)的是科學(xué)技術(shù)的落后，鼓風(fēng)機(jī)械也就由盛而衰了。 18世紀(jì)，歐洲發(fā)生工業(yè)革命，蒸汽機(jī)車的出現(xiàn)、鋼鐵工業(yè)、煤炭工業(yè)的突飛猛進(jìn)使得通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)也就隨波逐流地發(fā)展起來(lái)。有的國(guó)家的風(fēng)機(jī)產(chǎn)品隨著鋼鐵產(chǎn)量的起落而起落，而有的國(guó)家的風(fēng)機(jī)產(chǎn)品則又隨著石油、石油化工產(chǎn)品的產(chǎn)量的升降而升降。1862年，英國(guó)T圭貝爾發(fā)明了離心通風(fēng)機(jī)，其葉輪、機(jī)殼為同心圓型，機(jī)殼用磚制，木制葉輪采用后向直葉片，效率為40左

15、右，主要用于礦山通風(fēng)。1880年，人們?cè)O(shè)計(jì)出用于礦井排送風(fēng)的蝸形機(jī)殼和后向彎曲葉片的離心通風(fēng)機(jī)，結(jié)構(gòu)比較完善。1898年，愛(ài)爾蘭人設(shè)計(jì)出前向葉片的西羅柯式離心通風(fēng)機(jī)，并為各國(guó)廣泛采用。19世紀(jì)，軸流通風(fēng)機(jī)已應(yīng)用于礦井通風(fēng)和冶金工業(yè)的鼓風(fēng)，但壓力僅為100300Pa ，效率僅為15%25。這種通風(fēng)機(jī)，直到20世紀(jì)40年代以后才得到較快的發(fā)展。1935年，德國(guó)首先采用軸流等壓通風(fēng)機(jī)作為鍋爐通風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)。1948年，丹麥制成運(yùn)行中動(dòng)葉可調(diào)的軸流通風(fēng)機(jī)，同時(shí)對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)、子午加速軸流通風(fēng)機(jī)、斜流通風(fēng)機(jī)和橫流通風(fēng)機(jī)也都獲得發(fā)展。離心式壓縮機(jī)是在離心通風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，20世紀(jì)出現(xiàn)了壓力比為4.

16、5的離心式壓縮機(jī)。50年代開(kāi)始，離心壓縮機(jī)制造業(yè)在歐美的工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家得到發(fā)展。1963年，美國(guó)生產(chǎn)出第一臺(tái)合成氨廠用的14.7MPa 高壓離心壓縮機(jī)，采用筒型機(jī)殼代替水平剖分型機(jī)殼，又稱筒型壓縮機(jī)，它能承受10MPa 以上的壓力。70年代，美國(guó)、意大利和德國(guó)先后制成6070MPa 高壓筒型壓縮機(jī)，筒體壁厚280mm 。80年代初排氣壓力已達(dá)80MPa 。離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速一般為每分鐘幾千轉(zhuǎn)以上，有的已達(dá)到25000轉(zhuǎn)以上，所需功率可達(dá)幾萬(wàn)千瓦，流量已達(dá)10000m 3/min。離心壓縮機(jī)的常規(guī)葉輪是以一維流動(dòng)理論為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的，60年代開(kāi)始應(yīng)用三維流動(dòng)理論設(shè)計(jì)空間扭曲葉片，以改善葉輪級(jí)的性能。軸流

17、壓縮機(jī)也是在歐洲首先出現(xiàn)的。19世紀(jì)末，英國(guó)人CA帕森斯讓多級(jí)反動(dòng)式汽輪機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，作為試驗(yàn)用軸流壓縮，但由于效率很低而不能使用。20世紀(jì)初，英國(guó)制造出第一臺(tái)軸流壓縮機(jī)，效率仍不高。一直到30年代，由于航空事業(yè)的發(fā)展，開(kāi)展了對(duì)軸流壓縮機(jī)氣體動(dòng)力學(xué)理論研究和試驗(yàn)研究，效率才有顯著提高。亞音速級(jí)(氣流速度低于聲速 中壓力比不大，一般不超過(guò)1.3。為了提高風(fēng)機(jī)的壓力比，同時(shí)增大風(fēng)機(jī)的流量，人們開(kāi)始研究跨聲速和超聲速壓縮機(jī)，并已廣泛應(yīng)用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。1.1.4 鼓風(fēng)機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況隨著鼓風(fēng)機(jī)制造行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，大型鼓風(fēng)機(jī)制造企業(yè)間并購(gòu)整合與資本運(yùn)作日趨頻繁，國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的鼓風(fēng)機(jī)制造企業(yè)愈來(lái)愈重視對(duì)行

18、業(yè)市場(chǎng)的研究，特別是由于對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境和產(chǎn)品購(gòu)買者的深入研究，一大批國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的風(fēng)機(jī)品牌迅速崛起，逐漸成為風(fēng)機(jī)制造行業(yè)中的翹楚。國(guó)內(nèi)一些有代表性的企業(yè)已在透平壓縮機(jī)和大型鼓風(fēng)機(jī)科技制造中，普遍采用三元流動(dòng)設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及輔助制造。九五將重點(diǎn)發(fā)展大型電站、礦井風(fēng)機(jī)、40萬(wàn)噸/年乙烯用裂解三機(jī)、30萬(wàn)噸/年合成氨和52萬(wàn)噸/年尿素裝置用五大透平壓縮機(jī)組，提高電廠鍋爐引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉片的耐磨性能、延長(zhǎng)壽命。對(duì)于量大面廣的高壓鼓風(fēng)機(jī)，以高效節(jié)能和低噪聲為發(fā)展方向，改進(jìn)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)和采用措施擴(kuò)大調(diào)節(jié)范圍，提高變負(fù)荷條件下鼓風(fēng)機(jī)效率即運(yùn)行效率。在國(guó)內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品加工制造業(yè)中，鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備應(yīng)用廣泛。八十年代初發(fā)展

19、起來(lái)的變頻調(diào)速技術(shù)，正是順應(yīng)了工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化發(fā)展要求，使得鼓風(fēng)機(jī)類機(jī)器的控制改變了以前多采用繼電器-接觸器的控制的狀況，克服了故障率高，可靠性低的缺點(diǎn)。近年來(lái)隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展，利用PLC 代替繼電器-接觸器則大大的改善了鼓風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的性能，目前PLC 系統(tǒng)已朝向人機(jī)界面更加友好，網(wǎng)絡(luò)通訊能力大大加強(qiáng)，開(kāi)放性和操作性大大發(fā)展，處理功能進(jìn)一步增強(qiáng)，與以太網(wǎng)融合的方向發(fā)展。在國(guó)外，為滿足工程裝置大型、連續(xù)化要求，在鼓風(fēng)機(jī)機(jī)上普遍采用了三元流動(dòng)理論，使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效率。采用旋轉(zhuǎn)氣體密封、氣體軸承、磁力軸承等技術(shù)，以提高轉(zhuǎn)速，減小結(jié)構(gòu)尺寸，日本神戶制鋼所、美國(guó)英格索蘭公司已成功地研制出這種產(chǎn)品。由

20、于鼓風(fēng)機(jī)的大型化和高速化使噪聲問(wèn)題更為突出，國(guó)外正加緊致力于降低噪聲的研究。近年來(lái)采用主動(dòng)聲源控制法降低通風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)噪聲已獲成功。為適應(yīng)多變市場(chǎng)，一些公司正致力于實(shí)現(xiàn)CIMS ，這一技術(shù)的應(yīng)用，有力的推動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)向高效、大容量方向發(fā)展。此外，一些先進(jìn)的制造工藝逐步在鼓風(fēng)機(jī)制造中采用。1.2 可編程控制器1.2.1 可編程控制器的產(chǎn)生20世紀(jì)60年代，由于小型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和大規(guī)模生產(chǎn)及多機(jī)群控的發(fā)展，人們?cè)噲D用小型計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電接觸器控制。但采用小型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制價(jià)格昂貴，輸入、輸出電路不匹配，編程技術(shù)復(fù)雜，因而沒(méi)能得到推廣和應(yīng)用。20世紀(jì)60年代末期，美國(guó)汽車制造工業(yè)競(jìng)

21、爭(zhēng)激烈，為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，在1968年美國(guó)通用汽車公司首先公開(kāi)招標(biāo)，對(duì)控制系統(tǒng)提出的具體要求基本為：它的繼電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短、更改容易、接線簡(jiǎn)單、成本低；它能把計(jì)算機(jī)的功能和繼電器控制系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，但編程又比計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)單易學(xué)、操作方便；系統(tǒng)通用性強(qiáng)。1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司根據(jù)上述要求，研制出世界上第一臺(tái)可編程序控制器，并在通用公司汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的自動(dòng)控制。其后日本、德國(guó)等相繼引入，可編程序控制器迅速發(fā)展起來(lái)。但這一時(shí)期它主要用于順序控制，雖然也采用了計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，但當(dāng)時(shí)只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱為可編程序邏輯控制器，簡(jiǎn)稱PLC （Programmablc

22、 Logic Controller。20世紀(jì)70年代后期，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程邏輯控制器更多地具有計(jì)算機(jī)功能，不僅用邏輯編程取代硬接線邏輯，還增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和處理等功能，真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置，而且做到了小型化和超小型化。這種采用微電腦技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出邏輯控制、順序控制的范圍，故稱為可編程序控制器，簡(jiǎn)稱PC （Programmablc Controller 。但由于PC 容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC 作為可編程序控制器的縮寫。1.2.2 PLC 的定義及工作原理可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC

23、(Programmable Logical Controller ，以微處理器為核心，綜合微機(jī)技術(shù)、電子應(yīng)用技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及通信技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的工業(yè)自動(dòng)化控制裝置。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC ）于1987年頒布了其標(biāo)準(zhǔn)及定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的命令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充功能的原則而設(shè)計(jì)?！盤LC 是基于電子計(jì)算機(jī)，且適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)

24、工作的電控制器。通過(guò)運(yùn)行存儲(chǔ)于PLC 內(nèi)存中的程序，進(jìn)行入出信息交換實(shí)現(xiàn)控制。入出信息交換、可靠物理實(shí)現(xiàn)是PLC 實(shí)現(xiàn)控制的兩個(gè)基本要點(diǎn)。入出信息交換靠運(yùn)行存儲(chǔ)于內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)的。程序包含PLC 生產(chǎn)廠家提供系統(tǒng)程序和用戶根據(jù)需要自行開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序。系統(tǒng)程序提供了運(yùn)轉(zhuǎn)平臺(tái)，同時(shí)還為PLC 用戶程序的可靠運(yùn)行及信號(hào)與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理?？煽课锢韺?shí)現(xiàn)主要輸入（INPUT ）及輸出（OUTPUT ）電路。PLC 的輸入電路要對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波處理，去掉高頻干擾，在內(nèi)部與計(jì)算機(jī)電路進(jìn)行光電隔離，靠光耦原件或繼電器建立連接。輸出電路需進(jìn)行功率的放大，以帶動(dòng)一般地工業(yè)控制元器件，如電磁閥、接觸器

25、等。PLC 的工作過(guò)程： 圖1.1可編程控制器的工作過(guò)程PLC 實(shí)現(xiàn)控制的方式是以掃描方式為主，中斷方式為輔的控制方式。大量控制都是用掃描方式，個(gè)別急需的處理，可通過(guò)中斷這個(gè)掃描運(yùn)行的程序的方式來(lái)執(zhí)行。1.2.3 PLC 的功能與特點(diǎn)1、PLC 的功能隨著自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC 的功能日益增多。它不僅能實(shí)現(xiàn)單機(jī)控制，而且能實(shí)現(xiàn)多機(jī)群控制，不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，還能實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制和數(shù)據(jù)處理等，其主要功能如下：（1）開(kāi)關(guān)量邏輯控制這是PLC 的最基本的功能。PLC 具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力，它提供了與、或、非等各種邏輯指令，可實(shí)現(xiàn)繼電器觸點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)等

26、各種連接的開(kāi)關(guān)控制，常用于取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。使用PLC 提供的定時(shí)、計(jì)數(shù)指令，可實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)功能，其定時(shí)值和計(jì)數(shù)值可由用戶在編程時(shí)設(shè)定，也可用數(shù)字撥碼開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)定，其值可進(jìn)行在線修改，操作十分靈活方便。（2）模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。PLC 提供了各種智能模塊，如模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊、熱電阻用模擬量輸入模塊、熱電阻用模擬量輸出模塊等，通過(guò)使用這些模塊，把現(xiàn)場(chǎng)輸入的模擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送CPU 處理；而CPU 處理的數(shù)字結(jié)果，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量去控制被控設(shè)備，以完成對(duì)連續(xù)量的控制。（3）閉環(huán)

27、過(guò)程控制使用PLC 不僅可以對(duì)模擬量進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制，而且還可以進(jìn)行閉環(huán)控制。配置PID 控制單元或模塊，對(duì)控制過(guò)程中某一變量（如速度、溫度、電流、電壓等）進(jìn)行PID 控制。（4）定時(shí)、定位、計(jì)數(shù)控制PLC 具有定時(shí)控制的功能，它為用戶提供了若干個(gè)定時(shí)器，定時(shí)器的時(shí)間可以由用戶在編寫程序時(shí)設(shè)定，也可以用撥盤開(kāi)關(guān)在外部設(shè)定，實(shí)現(xiàn)定時(shí)或延時(shí)控制。定位控制是PLC 不可缺少的控制功能之一。PLC 提供了定位模塊、脈沖輸出模塊等智能模塊，以實(shí)現(xiàn)各種需求的定位控制。PLC 具有計(jì)數(shù)控制的功能，它為用戶提供了若干個(gè)計(jì)數(shù)器或高速計(jì)數(shù)模塊。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值可以由用戶在編寫程序時(shí)設(shè)定，也可以用撥盤開(kāi)關(guān)在外部設(shè)定，實(shí)現(xiàn)

28、計(jì)數(shù)控制。（5）順序（步進(jìn)）控制在工業(yè)控制中，選用PLC 實(shí)現(xiàn)順序控制，可以采用IEC 規(guī)定的用于順序控制的標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言順序功能圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以用移位寄存器和順序控制指令編寫程序。（6）網(wǎng)絡(luò)通信現(xiàn)代PLC 具有網(wǎng)絡(luò)通信的功能，它既可以對(duì)遠(yuǎn)程I/O進(jìn)行控制，又能實(shí)現(xiàn)PLC 與計(jì)算機(jī)之間的通信，從而構(gòu)成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。PLC 通過(guò)RS232接口可與各種RS232設(shè)備進(jìn)行通信。PLC 還可與其它智能控制設(shè)備（如變頻器、數(shù)控裝置）實(shí)現(xiàn)通信。PLC 與變頻器組成聯(lián)合控制系統(tǒng)，可提高交流電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化控制水平。（7）數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)

29、算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。 這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?、PLC 的特點(diǎn)（1）通用性強(qiáng)、靈活性好、功能齊全PLC 是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，具有面向工業(yè)控制的鮮明特點(diǎn)。通過(guò)選配相應(yīng)的控制模塊便可適用于各種不同的工業(yè)控制系統(tǒng)。同時(shí)，由于PLC 采用存儲(chǔ)邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，當(dāng)生產(chǎn)工藝改變或生產(chǎn)設(shè)備更新時(shí)，不必改變PLC 的硬件，只需改變程序，改變控制邏輯，其連線少，體積小，加之PLC 中每只軟繼電器的觸點(diǎn)數(shù)理論上無(wú)

30、限制，因此，靈活性和擴(kuò)展性都很好。（2）可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)為了確保PLC 在惡劣的工業(yè)環(huán)境下能可靠的工作。在設(shè)計(jì)中強(qiáng)化了PLC 的抗干擾能力，使之能抗諸如電噪聲、電源波動(dòng)、振動(dòng)、電磁干擾等的干擾。PLC 能承受電網(wǎng)電壓的變化，可直接由交流市電供電，直接取自電控箱電源。即使在電源瞬間斷電的情況下，仍可正常工作。PLC 在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過(guò)程中除了對(duì)元器件嚴(yán)格篩選外，硬件和軟件還采用屏蔽、濾波。光電隔離和故障診斷、自動(dòng)恢復(fù)等措施，有的PLC 還采用了冗余技術(shù)等，進(jìn)一步增強(qiáng)了PLC 的可靠性。（3）編程簡(jiǎn)單、使用方便PLC 在基本控制方面采用梯形圖語(yǔ)言進(jìn)行編程，這種梯形圖是與繼電器控制電路圖相呼應(yīng)的，

31、形式簡(jiǎn)單、直觀性強(qiáng)，廣大電氣人員容易接受。用梯形圖編程出錯(cuò)率比匯編語(yǔ)言低得多。梯形圖、流程圖、語(yǔ)句表之間可以有條件的相互轉(zhuǎn)換，使用極其方便。（4）模塊化結(jié)構(gòu)、安裝簡(jiǎn)單、調(diào)試方便PLC 的各個(gè)部件，包括CPU 、電源、I/O等均采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由機(jī)架和電纜將各模塊連接起來(lái)，由于配置靈活，使擴(kuò)展、維護(hù)更加方便。另外，PLC 的接線十分方便，只需將輸入信號(hào)的設(shè)備（如按鈕、開(kāi)關(guān)等）與PLC 的輸入端子相連，將接受控制的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥等）與輸出端子相連即可。調(diào)試工作大部分是室內(nèi)調(diào)試，用模擬開(kāi)關(guān)模擬輸入信號(hào)，其輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)可以觀察PLC 上相應(yīng)的發(fā)光二極管，可以根據(jù)它進(jìn)行測(cè)試、排錯(cuò)和修

32、改。1.2.4 PLC 的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及其趨勢(shì)1、發(fā)展歷史雖然PLC 問(wèn)世時(shí)間不長(zhǎng)，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC 迅速發(fā)展，其發(fā)展大致可分為三個(gè)階段。（1）早期的PLC （20世紀(jì)60年代末-70年代中期）一般稱為可編程邏輯控制器。這時(shí)PLC 多少有點(diǎn)繼電器控制裝置替代物的含義，其主要功能一般適用于單一的工序的自動(dòng)控制。它在硬件上以準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上做了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的要求。早期的PLC 裝置中主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，初期采用磁芯存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)；另外還采用了一些措施，以提高其抗干擾能力。在軟

33、件編程上，采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式-梯形圖。因此，早期的PLC 的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點(diǎn)包括簡(jiǎn)單易懂，便于安裝，體積小，功耗低，有故障指示，能重復(fù)使用等。（2）中期的PLC （20實(shí)際70年代中期-80年代中后期）在微處理器的出現(xiàn)使PLC 發(fā)生了巨大的變化。美國(guó)、日本、德國(guó)等一些廠家先后開(kāi)始采用微處理器作為PLC 的中央處理單元（CPU ）。這樣使PLC 功能大大增加。在軟件方面，除了保持原有的邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開(kāi)關(guān)模塊外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊以及

34、各種特殊功能模塊，并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，使PLC 應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。（3）近期的PLC （20世紀(jì)80年代中后期至今）由于超大規(guī)模集成電路的應(yīng)用并迅速發(fā)展，微處理器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌，各種類型的PLC 所采用的微處理器的檔次普遍提高，而且為了進(jìn)一步提高PLC 的處理速度，各制造廠還紛紛研發(fā)了專用邏輯處理芯片，這使得PLC 軟硬件功能發(fā)生了巨大變化，跨入21世紀(jì)后，就整體而言，不論是硬件還是系統(tǒng)軟件，以至于聯(lián)網(wǎng)通信，PLC 正在向標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。PLC 自問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。世界總銷

35、售額不斷上升，生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)、品種不斷翻新。產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價(jià)格則不斷下降。作為離散控制的首選產(chǎn)品，PLC 在我國(guó)的應(yīng)用已有30年的歷史。PLC 自20世紀(jì)70年代后期進(jìn)入中國(guó)以來(lái)，應(yīng)用增長(zhǎng)十分迅速。PLC 進(jìn)入中國(guó)時(shí)最初是從成套設(shè)備引進(jìn)應(yīng)用，由于PLC 價(jià)格昂貴，引進(jìn)的PLC 主要用于冶金、電力、自動(dòng)化生產(chǎn)線等大的設(shè)備和系統(tǒng)。在引進(jìn)國(guó)外PLC 產(chǎn)品的過(guò)程中，我國(guó)也曾組織了相關(guān)單位消化、吸收PLC 的關(guān)鍵技術(shù)，試圖對(duì)PLC 進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化。到80年代在上海、北京、西安、廣州、長(zhǎng)春等地的20多家科研單位、大專院校和工廠研制和生產(chǎn)PLC 產(chǎn)品，具體的單位有：北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所、上海工業(yè)自動(dòng)

36、化儀表研究所、大連組合機(jī)床研究所、成都機(jī)床電器研究所、中科院北京計(jì)算機(jī)所及自動(dòng)化所、長(zhǎng)春一汽、上海起重電器廠、上海香島機(jī)電公司、上海自力電子設(shè)備廠等單位。但終因缺乏資金和后續(xù)研究力量、生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)落后，都沒(méi)有成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。PLC 產(chǎn)品運(yùn)作是否成功不是由簡(jiǎn)單的一兩種因素決定的。近10年來(lái)，隨著PLC 價(jià)格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來(lái)越多的中小設(shè)備開(kāi)始采用PLC 進(jìn)行控制。2、現(xiàn)狀及趨勢(shì)PLC 被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化三大支柱（PLC 、機(jī)器人、CAD/CAM）之一，從世界范圍來(lái)看，PLC 的產(chǎn)量、銷量都非常的高，在我國(guó)也呈直線上升，幾乎在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的所有部門得到了迅速的普及與推廣。全世界P

37、LC 及其系統(tǒng)的研究與制造達(dá)200多家公司，生產(chǎn)著100多個(gè)系列的產(chǎn)品。但若按其發(fā)展的歷史淵源和所受的地域影響來(lái)劃分，大體可分為三個(gè)流派，即美國(guó)產(chǎn)品、日本產(chǎn)品及歐洲產(chǎn)品。PLC 集三電（電控、電儀、電傳）于一體。從現(xiàn)代控制裝置來(lái)看，無(wú)論是邏輯控制、過(guò)程控制還是運(yùn)動(dòng)控制都使用計(jì)算機(jī)的控制裝置，計(jì)算機(jī)稱為三電一體的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著PLC 的處理器處理速度的不斷提高，PLC 的功能不斷增多，現(xiàn)在發(fā)展成具有邏輯控制功能、過(guò)程控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能的名符其實(shí)的多功能控制器。（1）功能向增強(qiáng)化和專業(yè)化的方向發(fā)展，針對(duì)不同行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出專業(yè)化的PLC 產(chǎn)品。以此來(lái)提高產(chǎn)品的

38、性能和降低產(chǎn)品的成本，提高產(chǎn)品的易用性和專業(yè)化水平。（2）規(guī)模向小型化和大型化的方向發(fā)展，小型化是指提高系統(tǒng)可靠性基礎(chǔ)上，產(chǎn)品的體積越來(lái)越小，功能越來(lái)越強(qiáng)；大型化是指應(yīng)用在工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域較大的應(yīng)用市場(chǎng)，應(yīng)用的規(guī)模從幾十點(diǎn)擴(kuò)展到上千點(diǎn)，應(yīng)用功能從單一的邏輯運(yùn)算擴(kuò)展幾乎能滿足所有的用戶要求。（3）系統(tǒng)向標(biāo)準(zhǔn)化和開(kāi)放化方向發(fā)展，以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，在Windows 平臺(tái)上開(kāi)發(fā)符合全新一體化開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)的PLC 。通過(guò)提供標(biāo)準(zhǔn)化和開(kāi)放化的接口，可以很方便地將PLC 接入其它系統(tǒng)。2 鼓風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)2.1 鼓風(fēng)機(jī)的工藝流程高爐冶煉可采用噴吹重油或煤粉，目前全改為噴吹煤粉，強(qiáng)化冶煉，提高出

39、鐵量。為了使?fàn)t內(nèi)溫度提高還需配合富氧措施，即使空氣中的含氧率提高，為了降低能耗，采用在鼓風(fēng)機(jī)前，把純氧混入吸入機(jī)內(nèi)空氣的方法，采用制氧站的空分后的低壓氧，經(jīng)氧氣混合器混合后隨空氣加壓至入爐所需的空氣壓力，如圖 2.1。同時(shí)，為了安全起見(jiàn)，在進(jìn)入氧氣混合器處外接一根保安氮?dú)夤?，?dāng)鼓風(fēng)機(jī)有故障時(shí)，一方面可緊急切斷氧氣輸入；另一方面氮?dú)庾⑷腴y打開(kāi)，注入氮?dú)?，稀釋氧氣，避免事故的擴(kuò)大。為配合高爐強(qiáng)化冶煉、噴吹煤粉入爐，要求提高噴吹口的溫度，降低燃料消耗，就要使入爐空氣中的水分盡可能低，以免水蒸發(fā)消耗熱量，因此采用脫濕后送風(fēng)也是高爐冶煉降低焦比的重要措施之一。 圖2.1鼓風(fēng)機(jī)的工藝流程圖2.1.1 鼓風(fēng)

40、機(jī)控制系統(tǒng)的總體要求根據(jù)某鋼廠焦?fàn)t煤氣“東氣西輸”工程，管道中途設(shè)置了煤氣加壓機(jī)，以滿足末端用戶壓力需求。為滿足高爐鼓風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程和正常運(yùn)行過(guò)程, 控制系統(tǒng)應(yīng)滿足：( 1 首先應(yīng)滿足啟動(dòng)條件：動(dòng)力油油壓、潤(rùn)滑油油壓、潤(rùn)滑油溫度均正常。 此外還應(yīng)保證風(fēng)機(jī)靜葉關(guān)閉、放空閥全開(kāi)、止回閥全關(guān)和逆流實(shí)驗(yàn)開(kāi)關(guān)復(fù)位，主電機(jī)閉鎖解除，允許主電機(jī)啟動(dòng)。( 2 風(fēng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程：主電機(jī)運(yùn)行、風(fēng)機(jī)靜葉閉鎖解除。此時(shí)要判定靜葉釋放時(shí)間小于給定時(shí)間( 否則應(yīng)靜葉閉合，重復(fù)上述過(guò)程 、然后止回閥閉鎖解除、放空閥閉鎖解除，風(fēng)機(jī)加載，啟動(dòng)結(jié)束。( 3 風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中有以下因素之一是主電機(jī)停機(jī)、風(fēng)機(jī)軸溫過(guò)高、增速箱軸溫過(guò)高、主電

41、機(jī)軸溫過(guò)高、風(fēng)機(jī)軸振動(dòng)過(guò)大、風(fēng)機(jī)軸位移過(guò)大、潤(rùn)滑油壓力過(guò)低、動(dòng)力油壓力過(guò)低和持續(xù)逆流等。2.1.2 鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的功能（1）啟動(dòng)條件控制鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)前，首先要判斷電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、潤(rùn)滑油溫度、風(fēng)機(jī)靜葉位置、放空閥位置、止回閥位置、動(dòng)力油和潤(rùn)滑油壓力、實(shí)驗(yàn)開(kāi)關(guān)和存儲(chǔ)器復(fù)位情況，所有條件滿足后，PLC 發(fā)出允許啟動(dòng)確認(rèn)命令，系統(tǒng)解除主電機(jī)閉鎖信號(hào)。（2）壓力控制風(fēng)機(jī)出口壓力通過(guò)改變風(fēng)機(jī)靜葉角度而保持不變，不受風(fēng)機(jī)出口流量的影響。壓力控制系統(tǒng)和流量控制系統(tǒng)使用相同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，但不同時(shí)參與控制。壓縮機(jī)的正常操作方法為：控制風(fēng)機(jī)出風(fēng)流量時(shí)，將壓力控制系統(tǒng)作為風(fēng)機(jī)出風(fēng)壓力限制，從而使設(shè)備不因輸出壓力太高造成

42、損壞。此時(shí)只要風(fēng)機(jī)出風(fēng)壓力低于壓力控制器的給定值，壓力控制器的輸出始終處于最大值而穩(wěn)定不變；若風(fēng)機(jī)出風(fēng)壓力超過(guò)給定值，壓力控制器的輸出則下降并在低選器中與流量控制器、風(fēng)機(jī)出風(fēng)壓力控制器信號(hào)進(jìn)行比較后，風(fēng)機(jī)將由壓力控制器的信號(hào)來(lái)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，風(fēng)機(jī)將以壓力控制方式運(yùn)轉(zhuǎn)，流量控制器的輸出值上升到最大值。當(dāng)風(fēng)機(jī)出口壓力再次下降，使得壓力控制器的輸出信號(hào)在低選器中被切斷， 流量控制器再次控制風(fēng)機(jī)出風(fēng)流量。2.2 變頻器的選型2.2.1變頻器簡(jiǎn)介變頻器是將工頻電源變成另一種頻率的電能控制裝置。通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流

43、）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。通過(guò)改變電源的頻率來(lái)達(dá)到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)等功能。另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。目前，我們所使用的變頻器主要采用交-直-交方式，即先把工頻電源（50HZ ）經(jīng)過(guò)整流裝置整流成直流，再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可變的交流電。它一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)部分組成，如圖2.2。圖2.2 “交-直-交”變頻器的結(jié)

44、構(gòu)框圖2.2.2變頻器調(diào)速原理三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為：n =n 0(1-s =60f (1-s p式中n 0同步轉(zhuǎn)速；f 電源頻率，單位為Hz ；p 電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)；s 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率；從公式可知，改變電源的頻率、電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)或電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率即可實(shí)現(xiàn)調(diào)速。變頻器是通過(guò)改變電源的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的調(diào)速。對(duì)異步電動(dòng)機(jī)實(shí)行調(diào)速時(shí)，希望主磁通保持不變，因?yàn)橹鞔磐ㄌ?，鐵芯利用不充分，同樣轉(zhuǎn)子電流下，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力下降；若主磁通太強(qiáng)，鐵芯發(fā)熱，波形變壞。為了保持磁通不變，必須使電動(dòng)機(jī)定子的每相電動(dòng)勢(shì)與定子頻率成正比。因?yàn)椋篍 1=4.44f 1N 1m式中E 1電動(dòng)機(jī)定子每相電動(dòng)勢(shì)；f 1電動(dòng)機(jī)定子頻率

45、；N 1定子相繞組有效砸數(shù)；m 每極磁通量。從公式可知，要使m 保持基本不變，必須保持E 1和f 1的比例不變或者微小變化。 因此，異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速必須按照一定的規(guī)律，同時(shí)改變其定子電壓和頻率，即必須通過(guò)變頻器獲得電壓和頻率均可調(diào)節(jié)的供電電源。 2.2.3變頻器的選擇隨著變頻器性能價(jià)格比的提高，交流變頻調(diào)速已應(yīng)用到許多領(lǐng)域，由于變頻調(diào)速的諸多優(yōu)點(diǎn)，使得變頻調(diào)速在鼓風(fēng)機(jī)行業(yè)也得到廣泛應(yīng)用。本設(shè)計(jì)選用了通用變頻器，通過(guò)合理的配置、設(shè)計(jì)和編程，可以達(dá)到變頻器的控制效果。 圖2.3 MM420系列變頻器MM420具有模塊化設(shè)計(jì)，操作面板和通訊模塊可以不使用任何工具，可以非常方便的用手進(jìn)行更換，MM420適合用于各種變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)裝置，尤其適合用于水泵，風(fēng)機(jī)和傳送帶系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置。此外MM4