基于PLC控制的變頻調(diào)速通風(fēng)機系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(論文)

PAGEIIPAGE39畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：基于PLC控制的變頻調(diào)速通風(fēng)機系統(tǒng)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師二級學(xué)院XXXX學(xué)院專業(yè)自動化班級10自動化學(xué)號提交日期2014年5月2日答辯日期2014年5月17日金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文目錄目錄14690摘要 IV17792第一章緒論 195461.1前言 186801.2國內(nèi)外的研究水平及趨勢 1291341.3課題的總體設(shè)計方案 29165第二章控制系統(tǒng)總體設(shè)計及硬件選擇 340802.1系統(tǒng)設(shè)計框圖及原理分析 3203752.2控制及功能模塊的硬件選擇 395042.2.1可編程控制器PLC 3176572.2.2觸摸屏HMI 4108192.2.3A/D.D/A轉(zhuǎn)換模塊 5180312.2.4溫度傳感器 7174292.2.5變頻器 758322.2.6通風(fēng)機 109226第三章系統(tǒng)通信與連接 12154603.1PLC與PC及觸摸屏之間的通信 1225883.1.1RS-232 12245253.1.2PLC與PC及觸摸屏連接 1387643.2PLC與變頻器之間的連接 14127773.2.1PLC與D/A模塊連接 14199683.2.2D/A模塊與變頻器連接 144009244003.3PLC與傳感器之間的通信 15130773.3.1傳感器與A/D模塊連接 15146913.3.2A/D模塊與PLC連接 16306963.4變頻器與通風(fēng)機連接 17第四章系統(tǒng)軟件部分 184.1編程軟件操作 194.1.1GX編程軟件 194.2PLC系統(tǒng)流程圖 204.3PLC的I/O口分配表 214.4系統(tǒng)程序局部分析 224.5觸摸屏的界面設(shè)計 25209474.5.1GTDesiginer畫面設(shè)計軟件 2614882第五章結(jié)論 31參考文獻20146 3324378附錄 3414362致謝 40金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文摘要基于PLC控制的變頻調(diào)速通風(fēng)機系統(tǒng)摘要近年我國通風(fēng)機品種多樣,控制使用情況也各有其特點，對于傳統(tǒng)通風(fēng)機控制方式，風(fēng)機系統(tǒng)長期處于全功率下運行，以及主控制系統(tǒng)采用繼電器控制方式時，系統(tǒng)的不穩(wěn)定性及不可監(jiān)測性，進而造成能源的大量浪費，鑒于以上問題，改造當(dāng)前通風(fēng)機控制系統(tǒng)是很有必要的，因此對其進行PLC控制的變頻調(diào)速監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計和研究，不僅可以大大提高煤礦生產(chǎn)的機械化、自動化水平，還能節(jié)省大量的電能，具有較高的經(jīng)濟效益系統(tǒng)。本文針對通風(fēng)環(huán)境建立了模型，以其中的一組軸流式風(fēng)機為控制對象，采用三菱FX2N-48MR可編程控制器PLC、FR-700-740-1.5k變頻器和通風(fēng)機，有效地實現(xiàn)了通風(fēng)機的變頻調(diào)速，該控制系統(tǒng)操作方便、運行可靠、自動化程度高?？朔撕闼俳涣鱾鲃又泻碾娏看蟮膯栴}，達到了良好的節(jié)能效果，可應(yīng)用于通風(fēng)系統(tǒng)等地方。關(guān)鍵字：PLC，變頻調(diào)速，自動化，通風(fēng)機金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文AbstractTHECONTROLOFVARIABLEFREQUENCYSPEEDREGULATIONOFVENTILATINGMACHINESYSTENBASEDONPLCAbstractInrecentyear,ourfansvarietycontrolusagealsohavetheirowncharacteristics,thetraditionalfancontrol,thefansysteminthelongrunatfullpower,andthemaincontrolsystemusingrelaycontrolmode,theinstabilityofthesystemandcannotbemonitoredsex,andcausealotofwastedenergy,inviewoftheaboveproblems,thetransformationofthecurrentfancontrolsystemisnecessary,thereforeitsdesignandresearchoffrequencycontrolmonitoringsystemPLCcontrol,notonlycangreatlyimprovethemechanizationofcoalproduction,thelevelofautomation,butalsosavealotofenergy,withhigheconomicsystems.Aimingtoestablishamodelforventilation,towhichagroupofaxialfansasthecontrolobject,MitsubishiFX2N-48MRprogrammablecontrollerPLC,FRE740driveandfan,effectivelyimplementtheinverterfan,thecontrolsystemiseasytooperate,reliable,highdegreeofautomation.OvercometheconstantspeedACdrivelargepowerconsumption,toachieveagoodenergysavingeffectcanbeusedinplacessuchasventilationsystemsKeywords:PLC,frequencycontrol,automation,fan金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第一章緒論第一章緒論1.1前言通風(fēng)機廣泛用于工廠、隧道、冷卻塔、礦井、車輛、船舶和建筑物的通風(fēng)、冷卻和排塵；鍋爐和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)；風(fēng)洞風(fēng)源和氣墊船的充氣和推進；谷物的烘干和選送；空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風(fēng)等。隨著世界范圍內(nèi)能源短缺和經(jīng)濟的增長對能源需求的進一步增加,這就迫切的要求人們有節(jié)約能源和保護環(huán)境的意識。但是很多礦井的主通風(fēng)機都要整日的工作,因此選擇節(jié)約、低噪型的通風(fēng)機對礦井有很重要的意義。20世紀80年代后,隨著新技術(shù)、新工藝陸續(xù)出現(xiàn)和運用,通風(fēng)機的效率大大得到提高,不僅擴大了調(diào)節(jié)范圍,而且提高變負荷條件下通風(fēng)機的運行效率。甚至有的國家還應(yīng)用電腦和控制器結(jié)合的方法來控制調(diào)節(jié)通風(fēng)機,這逐漸成為世界科技進步的趨勢。煤礦的主通風(fēng)機是煤礦安全的主要保障系統(tǒng)，不僅功率大且需要每天晝夜運作。這不僅消耗了大量的電量，還對通風(fēng)機類機械產(chǎn)生巨大損害。目前煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)中，大多仍采用繼電、接觸器控制系統(tǒng)，但這種控制系統(tǒng)存在著體積大、機械觸點多、接線復(fù)雜、可靠性低、排除故障困難等很多的缺陷；且因工作通風(fēng)機一直高速運行，備用通風(fēng)機停止，不能輪休工作，易使工作通風(fēng)機產(chǎn)生故障，降低使用壽命。針對這一系列問題，本系統(tǒng)將

PLC與變頻器有機地結(jié)合起來，采用以礦井氣壓壓力為主控參數(shù)，實現(xiàn)對電動機工作過程和運轉(zhuǎn)速度的有效控制，使礦井中用的離心通風(fēng)機通風(fēng)高效、安全，達到了明顯的節(jié)能效果。PLC控制系統(tǒng)具有對驅(qū)動風(fēng)機的電機過熱保護、故障報警、機械故障報警和瓦斯?jié)舛葦嚯姷裙δ芴攸c，為煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)改造提供一條新途徑。1.2國內(nèi)外的研究水平及趨勢隨著全球工業(yè)的的飛速迅猛發(fā)展，電子電學(xué)也得到技術(shù)提高，多種大功率的半導(dǎo)體器件的相繼被發(fā)明，使交流調(diào)速技術(shù)得到了飛躍進步。僅僅20多年的時間，直流調(diào)速和交流調(diào)速在世界發(fā)達國家已從根本上調(diào)換了位置，交流調(diào)速取代直流調(diào)速已經(jīng)成為了發(fā)展趨勢。目前很多國家及其它一些發(fā)達國家采用變頻調(diào)速占百分之八十，而直流調(diào)速僅占百分之二十。風(fēng)機在生產(chǎn)中的應(yīng)用尤為廣泛。而對于風(fēng)機的風(fēng)量控制，過去也沒有很好的辦法。一般采用異步電動機拖動，進行恒速轉(zhuǎn)動，當(dāng)需要調(diào)節(jié)風(fēng)量時，只是采用的調(diào)節(jié)擋風(fēng)板來控制風(fēng)量。這種簡陋的控制風(fēng)量方法，從經(jīng)濟和節(jié)能兩方來看都是不理想的。而對于風(fēng)速，則沒有任務(wù)作為。電氣傳動關(guān)系到合理地使用電動機以節(jié)約電能和控制機械的運轉(zhuǎn)狀態(tài)(位置、速度、加速度等)實現(xiàn)電能－機械能的轉(zhuǎn)換，達到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗的目的。電驅(qū)動分為兩類不加快控制和速度控制，速度控制和交流變頻調(diào)速和直流調(diào)速兩種方式。不加快由電源直接調(diào)節(jié)電機，但隨著電力電子技術(shù)等機器，這是不是速度越來越切換到速度驅(qū)動，以節(jié)省能源（節(jié)省15-20％以上），以提高發(fā)展產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)量。在我國，電力60％是通過電動機消耗的，所以它是一個重要的產(chǎn)業(yè)，已獲得國家的重視，也有一定規(guī)模。1.3課題的總體設(shè)計方案本文針對通風(fēng)環(huán)境建立模型，以其中的一組軸流式風(fēng)機為控制對象。平常的時候在以PLC變頻器觸摸屏控制的風(fēng)機運行，成為1號組風(fēng)機，其次在有突發(fā)情況時，2號風(fēng)機組投入使用，此組控制系統(tǒng)與1號風(fēng)機組完全相同，作為的備用，比方說前面1組風(fēng)機在檢修時候等。我們重點分析1號風(fēng)機組。首先，根據(jù)通風(fēng)機的控制功能要求和功能，選擇適合的對系統(tǒng)控制的方案，并且根據(jù)選定的方案設(shè)計系統(tǒng)電路，并對PLC、變頻器、溫度傳感器和觸摸屏等硬件進行選型并連接配置。通過研究溫度控制算法并利用PLC的編程軟件GX8來設(shè)計控制系統(tǒng)程序。然后結(jié)合通風(fēng)機實際監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求，結(jié)合觸摸屏技術(shù)和組態(tài)軟件以及PLC的使用，實現(xiàn)控制通風(fēng)機系統(tǒng)要求，完成系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)計并通過對系統(tǒng)中的FR-700-740-1.5k變頻器設(shè)置適當(dāng)?shù)膮?shù)，來對通風(fēng)機來實現(xiàn)加速減速和急停等狀態(tài)。金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第二章控制系統(tǒng)總體設(shè)計第二章控制系統(tǒng)總體設(shè)計及硬件選擇2.1系統(tǒng)設(shè)計框圖及原理分析本方案采用PLC為控制核心，由HMI、D/A模塊、A/D模塊、變頻器、溫度傳感器等部分組成，方案框圖如圖2-1所示。其主要完成任務(wù)是在觸摸屏上設(shè)定溫度的值，使通風(fēng)機風(fēng)速達到設(shè)定值。PLC觸PLC觸摸屏變頻器輸入信號輸入信號手動控制開關(guān)手動控制開關(guān)瓦斯?jié)舛葴囟葰鈮和咚節(jié)舛葴囟葰鈮猴L(fēng)機M風(fēng)機M礦井礦井圖2-1系統(tǒng)總體框圖原理分析：本系統(tǒng)以PLC為控制核心，將系統(tǒng)中的溫度參數(shù)通過溫度傳感器檢測，檢測到模擬量送入A/D模塊，模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入PLC中。該值和系統(tǒng)設(shè)定值進行比較，不等則會產(chǎn)生偏差，經(jīng)過PID運算，則得到一個控制信號，輸出調(diào)整信號到D/A模塊，產(chǎn)生一個模擬量電壓信號，控制變頻器，從而改變通風(fēng)機的工作狀態(tài)，使各個參數(shù)達到穩(wěn)定值。變頻器可以進行相關(guān)設(shè)定值的設(shè)置與相關(guān)信息的監(jiān)控。2.2控制及功能模塊的硬件選擇2.2.1可編程控制器PLC1）PLC的選型PLC是以微處理器為核心，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置，PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。PLC采用了典型的計算機結(jié)構(gòu)，主要由微處理器，存儲器、輸入/輸出模塊、外設(shè)I/O接口、通信接口及電源等組成。根據(jù)實驗室現(xiàn)有的設(shè)備，PLC選擇了三菱PLC的FX2N系列。如圖2-1三菱FXPLC是小的形狀，高速度，高性能和所有方面都是相當(dāng)小的FX系列高檔程序單元，除了能夠進入三菱PLCFX2N的16到25單點獨立使用，也可應(yīng)用到的組件，模擬量控制，位置控制等特殊用途之間的多個基地的連接，是一個集PLC，可滿足廣泛變化的需求。端口如圖2-2，與系統(tǒng)配置的特點，固定和靈活。編程簡單;配有自由選擇，豐富的品種;而令人欣慰的表現(xiàn);高速運行;用于各種特殊用途。和簡單的外部設(shè)備通信。圖2-2PLC端口2.2.2觸摸屏HMI1）觸摸屏選型人機界面（HumanMachineInterface，HMI）產(chǎn)品，常被大家稱為“觸摸屏”，它是連接可編程序控制器(PLC)、變頻器、直流調(diào)速器、儀表等工業(yè)控制設(shè)備，利用顯示屏顯示，通過輸入單元(如觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)等)寫入工作參數(shù)或輸入操作命令，實現(xiàn)人與機器信息交互的數(shù)字設(shè)備，由硬件和軟件兩部分組成。GOT（GraphicOperationTerminal-人機介面）是電子操作面板，在其監(jiān)視屏幕上可進行開關(guān)操作、指示燈、數(shù)據(jù)顯示、信息顯示和其他一些在原有由操作面板執(zhí)行的操作。顯示在GOT上的監(jiān)視屏幕數(shù)據(jù)是在個人電腦上用專用軟件(GTDesigner)創(chuàng)建的。為了執(zhí)行GOT的各種功能，首先在GTDesigner上通過粘貼一些指示燈圖形，開關(guān)圖形，數(shù)值顯示等被稱為對象的框圖來創(chuàng)建屏幕；然后通過設(shè)置PLCCPU中的元件（位，字）規(guī)定屏幕中的這些對象的動作；最后通過RS-232或USB接口將創(chuàng)建的監(jiān)視屏幕數(shù)據(jù)傳送到GOT。本次設(shè)計所選的觸摸屏型號為GT1055-QSBD-C系列，分辨率為320*240像素，顯示顏色為256色，內(nèi)置I/F有RS-422(9針凹形)、RS-232（9針凸形）、USB,電源電壓為DC24V,此觸摸屏抗干擾能力強，耐壓值為AC500V，壽命長，實物如圖2-3所示。符號電源規(guī)格A AC100-*2符號電源規(guī)格A AC100-*22.2.3A/D.D/A轉(zhuǎn)換模塊1)A/D模塊選型FX2N-4A/D模擬量輸入模塊是FX系列專用的模擬量輸入模塊，該模塊4個輸入通，分別為通道1（CH1）、通道2（CH2）、通道3（CH3）、通道4（CH4）。每一通道都可進行A/D轉(zhuǎn)換。輸入通道接受模擬信號并轉(zhuǎn)換成等價的數(shù)字信號，這稱之為A/D轉(zhuǎn)換。此次比賽選擇了FX2N-4A/D型號的模塊，但選擇FX2N-2A/D也能滿足要求，因利用實驗室現(xiàn)有的設(shè)備，故選擇了FX2N-4A/D型號的模塊。2)主要參數(shù)：FX2N-4AD模擬量輸入模塊是FX系列專用的模擬量輸入模塊，其分辨率為12位。輸入的模擬電壓值范圍從直流-10V到+10V，分辨率為5mV。若為電流輸入范圍為4到20mA或——20mA到+20mA，分辨率為20微安。FX2N-4AD占用FX2N擴展總線的8個點。這8個點可以分配成輸入點或輸出點。FX2N-4AD消耗FX2N主單元或有源擴展單元5V電源槽的30mA的電流，實物如圖2-5所示。2.2.4溫度傳感器溫度傳感器(temperaturetransducer)是利用物質(zhì)各種物理性質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。溫度傳感器熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。本次設(shè)計所選的是SBWZ熱電阻溫度傳感器，這種傳感器主要用于0—100℃溫度范圍內(nèi)的溫度測量。主要制造材料純金屬，具有電阻率高，熱容量小，反應(yīng)速度快、材料的復(fù)現(xiàn)性和工藝性好，價格低、熱敏電阻溫度特性、在測溫范圍內(nèi)化學(xué)物理特性穩(wěn)定等特性，實物如圖2-6所示。2.2.5變頻器1)變頻器選型變頻器選型不能僅看負載的功率的，主要應(yīng)該是看電流，一般情況下，所選的變頻器的額定電流要大于等于負載的額定電流?？刂品绞?，現(xiàn)在常見的有兩種，一種是早期的V/F控制，另外一種就是現(xiàn)在的矢量控制。這兩種控制方式的主要區(qū)別在于：第一，控制精度。矢量控制是閉環(huán)控制，因此，控制精度較高，而V/F控制屬于開環(huán)控制，其控制精度相對于矢量控制來講，要低一些。第二，就是低頻扭矩。這主要看負載的慣性，如果負載的慣性較大，而且需要長期低頻運轉(zhuǎn)的話，就要選用矢量控制的變頻器，所謂的低頻，一般是指小于等于10Hz。第三，矢量控制的變頻器，要比普通的V/F控制的變頻器的價格高一些，20%左右吧。本次設(shè)計采用FR-700-740-1.5k變頻器額定容量2.7kVA，使用電機容量1.5kW，允許頻率波動范圍±5%，加/減速時間設(shè)定0～3600s如圖2-7（可分別設(shè)定加速與減速時間），可以選擇直線或S形加減速模式。2)參數(shù)說明Pr1：上限頻率設(shè)定范圍0~120Hz設(shè)定為50HzPr2：下限頻率設(shè)定范圍0~120Hz設(shè)定為0HzPr3：基準(zhǔn)頻率設(shè)定范圍0~400Hz設(shè)定為50HzPr7：加速時間設(shè)定范圍0～3600/360sPr8：減速時間設(shè)定范圍0～3600/360s設(shè)定的越小，即可快速停轉(zhuǎn)Pr37：轉(zhuǎn)速顯示設(shè)定范圍為0，1~99980：表示頻率顯示，設(shè)定1~9998：設(shè)定60Hz時的機械速度Pr73：模擬量輸入選擇圖2-7變頻器Pr79：運行模式選擇設(shè)定范圍0，1，2，3，4，6，7，若Pr.79=0、1,變頻器處于PU運行操作方式。若Pr.79=2，變頻器處于外部運行模式。若Pr.79=3、4，變頻器處于組合運行操作方式。Pr117：PU通訊站號設(shè)定范圍為0~31.Pr118：PU通訊速率設(shè)定范圍為48，96，192，384，設(shè)定速率。設(shè)定值×100為通訊速率。例如，設(shè)定值為192，通訊速率即為19200bps。需設(shè)置成與PLC相同的波特率方可通信成功。2.2.6通風(fēng)機1）通風(fēng)機選型通風(fēng)機是一種通過依靠的機械能，來增大氣體壓力并排送氣體的機械，它屬于從動的流體機械。排氣壓力低于1.5×10帕。風(fēng)機可制成右旋和左旋兩種型式。從電動機一側(cè)正視，葉輪順時針旋轉(zhuǎn)，稱為右旋轉(zhuǎn)風(fēng)機，逆時針旋轉(zhuǎn)，稱為左旋。軸流式通風(fēng)機結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，可直接高轉(zhuǎn)速電動機拖動，傳動方式簡單，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜維修較困難；電機安裝在密閉罩內(nèi)的風(fēng)扇主內(nèi)存，密閉罩具有一定的耐壓性能，可以使電機和風(fēng)扇切斷氣體軸承氣體流道，也有一定的散熱效果，氣密蓋，配有兩排精簡風(fēng)管，通過主RAM的氣氛是相通的，與地面的新鮮空氣進入密閉罩，同時可以使蓋板在該狀態(tài)下風(fēng)機運行調(diào)停正壓式空氣。所以這次我們采用的是軸流式通風(fēng)機。如圖2-8圖2-8軸流式通風(fēng)機2）通風(fēng)機工作參數(shù)風(fēng)量Q：單位時間內(nèi)排出的氣體體積，單位：m3/s、m3/min、m3/h、l/s

風(fēng)壓：單位體積的氣體通過風(fēng)機獲得的能量，單位：Pa

（1）全壓H：風(fēng)機提供的全部能量。

（2）靜壓Hst：用于克服通風(fēng)網(wǎng)路阻力的能量。

（3）動壓Hd：流入大氣的動能。

H

=

Hst

+

Hd

轉(zhuǎn)速n：風(fēng)機葉輪每分鐘旋轉(zhuǎn)的周數(shù)，單位：r/min。

（5）功率N：

a.軸功率Na——電動機傳給風(fēng)機軸的功率即輸入功率，單位：kW

。

b.有效功率N——風(fēng)機傳給氣體的功率即輸出功率，單位：kW

。

c.效率η:風(fēng)機的有效功率與軸功率的比值。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第三章系統(tǒng)通信與連接第三章系統(tǒng)通信與連接3.1PLC與PC及觸摸屏之間的通信 3.1.1RS-232RS-232-C是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA（ElectronicIndustryAssociation）制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫，232為標(biāo)識號，C表示修改次數(shù)。RS-232-C總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號線，包括一個主通道和一個輔助通道。在多數(shù)情況下主要使用主通道，對于一般雙工通信，僅需幾條信號線就可實現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400波特。RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動器允許有2500pF的電容負載，通信距離將受此電容限制，例如，采用150pF/m的通信電纜時，最大通信距離為15m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS-232屬單端信號傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于20m以內(nèi)的RS232（9針）接口通信。9針串口（DB9）25針串口（DB25）針號功能說明縮寫針號功能說明縮寫1數(shù)據(jù)載波檢測DCD8數(shù)據(jù)載波檢測DCD2接收數(shù)據(jù)RXD3接收數(shù)據(jù)RXD3發(fā)送數(shù)據(jù)TXD2發(fā)送數(shù)據(jù)TXD4數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備DTR20數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備DTR5信號地GND7信號地GND6數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好DSR6數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好DSR7請求發(fā)送RTS4請求發(fā)送RTS8清除發(fā)送CTS5清除發(fā)送CTS9振鈴指示DELL22振鈴指示DELL1.DB9和DB25的常用信號腳說明如圖3-1所示是9針的RS-232串口排序圖：圖3-1RS-232串口排序圖3.1.2PLC與PC及觸摸屏連接對于PC與PLC之間的連接，只需將RS-232串口電纜接口與觸摸屏相連，另一端接到PLC上，再通過GX-developer編程軟件將所編寫好的程序下載到PLC中，即完成了PC與PLC的連接與通信。而對于PC與觸摸屏的之間的連接，只需將觸摸屏自帶的傳輸線連接PC即可，再通過GT-designer軟件將所畫出的運行選擇畫面與動態(tài)顯示畫面下載到觸摸屏中即可。三菱的FX用RS-232C電纜型號：

F2-232CAB-1（25針9針）

FX-232AWC側(cè)PC側(cè)

（2）（2）

（3）（3）

（6）（4）

（7）（5）

（20）（6）

FX（4）FX（5）

PC（7）PC（8） 3.2PLC與變頻器之間的連接3.2.1PLC與D/A模塊連接首先通過PLC的輸出24V電源給D/A模塊供電（即將D/A模塊上的“+24V”電源端與PLC輸出+24V相連，然后將D/A模塊上的“-24V”端與PLC上的“COM”端相連，就可以完成PLC與D/A模塊的接線。擴展單元中附帶55mm的擴展電纜，連接擴展電纜時，將電纜向里折，然后插入對方一側(cè)接口的蓋板內(nèi)。如圖3-2圖3-2PLC與D/A模塊3.2.2D/A模塊與變頻器連接只要將D/A模塊的“VI-”端與變頻器的模擬電壓輸入端（“2”端）相連，D/A的“V+”端與變頻器的“5”端相連。由此，變頻器模擬輸入端即可接收到經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后的模擬量。“2”端接口：D/A模塊輸出的模擬電壓信號要輸入到電壓端，當(dāng)輸入10V時成最大輸出頻率，輸出頻率與輸入成正比。“5”端接口：設(shè)定公共信號的公共端子。如圖3-3所示圖3-3變頻器與D/A模塊3.3PLC與傳感器之間的通信3.3.1傳感器與A/D模塊連接傳感器與A/D模塊的接線，首先將四組輸入通道（CH1、CH2、CH3、CH4）中的“I+”端分別連接各個傳感器的一端，并將每個通道中的“I+”端與“V+”端相連，而傳感器的另一端則連接A/D模塊的“24+”端，最后將每個通道的“VI-”端與“24+”端相連。外部輸入是電流輸入量，則需把V+和I+相連接，由于傳感器為兩線制電流輸出接法，傳感器的電流信號端接A/D模塊的信號端。傳感器與A/D模塊的實際接線，如圖3-4所示。圖3-4傳感器與A/D模塊3.3.2A/D模塊與PLC連接A/D模塊與PLC的連線，首先通過PLC的輸出+24電源給A/D模塊供電，即將A/D模塊上的“+24V”電源端與PLC輸出+24V相連，然后將A/D模塊上的“-24V”端與PLC上的“COM”端相連，就可以完成PLC與A/D模塊的接線。擴展單元中附帶55mm的擴展電纜，連接擴展電纜時，將電纜向里折，然后插入對方一側(cè)接口的蓋板內(nèi)。A/D模塊與PLC的實際接線，如圖3-5所示。圖3-5PLC與A/D模塊本次設(shè)計是根據(jù)溫度傳感器來檢測溫度變化，將獲得的溫度傳入A/D模塊傳感器，由A/D轉(zhuǎn)換器將溫度模擬量轉(zhuǎn)換為一定的數(shù)字量,并輸入到PLC中。PLC來控制變頻器，來決定通風(fēng)機的加減速。緊急情況下，可以由人工從觸摸屏來決定通風(fēng)機的加減速或急停，來解決突發(fā)事件。3.4變頻器與通風(fēng)機連接變頻器的UVW段連接一個點觸開關(guān)，為了更好的保護電路的安全，所以在開關(guān)后面加了2個熱繼電器，對風(fēng)機進行保護，避免風(fēng)機在過載時可能產(chǎn)生的過熱損失。金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第四章系統(tǒng)軟件部分第四章系統(tǒng)軟件部分4.1編程軟件操作三菱電機新一代PLC軟件，具有簡單工程（SimpleProject）和結(jié)構(gòu)化工程（StructuredProject）兩種編程方式，指令表、支持梯形圖、SFC、ST及結(jié)構(gòu)化梯形圖等編程語言，可實現(xiàn)程序編輯，網(wǎng)絡(luò)設(shè)定，參數(shù)設(shè)定，程序監(jiān)控、調(diào)試及在線更改，智能功能模塊設(shè)置等功能，適用于Q、QnU、L、FX等系列可編程控制器，兼容GXDeveloper軟件，支持三菱電機工控產(chǎn)品iQPlatform綜合管理軟件iQWorks，具有系統(tǒng)標(biāo)簽功能，可實現(xiàn)PLC數(shù)據(jù)與HMI、運動控制器的數(shù)據(jù)共享。4.1.1GX編程軟件雙擊打開軟件進入GXDevelop主界面，執(zhí)行菜單欄上的工程→創(chuàng)建新工程，或者單擊工具欄上的圖標(biāo)。會出現(xiàn)新建工程的提示畫面，選擇PLC系列FXCPU和PLC類型FX2N。1）創(chuàng)建一個新工程，如圖所示并保存文件名：畢設(shè)2）梯形圖編輯從下列功能指示表中選擇編寫梯形圖編寫好后，就要進行編譯梯形圖全部完成后，就能將梯形圖與PLC硬件通信了6）通信時，要設(shè)定計算機與編程軟件的端口相同，執(zhí)行在線→傳輸設(shè)置，設(shè)置端口。編程軟件端口設(shè)置如圖所示。傳輸設(shè)置界面圖雙擊端口設(shè)置，如圖所示：端口傳輸設(shè)置界面圖7）完成上述步驟后，點擊圖標(biāo)“”將梯形圖轉(zhuǎn)換，然后執(zhí)行在線→PLC寫入，將PLC寫入，如圖所示。PLC寫入圖8）在彈出的對話框中選取所需寫入的程序和參數(shù)，如圖5-6所示，執(zhí)行完成，即實現(xiàn)了將程序下載到PLC中。4.2PLC系統(tǒng)流程圖軟件分兩大部分，一部分是根據(jù)PLC對風(fēng)機、溫度、變頻器等設(shè)備的邏輯控制，其流程圖如圖所示。另一部分是PLC與變頻器采用主從應(yīng)答式RS-232通信，變頻器內(nèi)的端口用于通信參數(shù)的設(shè)置，PIE通過特殊寄存器D8120來確定和通信有關(guān)的一系列參數(shù)。在通訊狀態(tài)下PLC是主動狀態(tài)，并且不斷根據(jù)需求向變頻器發(fā)出讀／寫命令；此時變頻器一般是被動狀態(tài)，只能對PLC的命令做出響應(yīng)，而在收到PLC的讀寫命令后才能發(fā)送數(shù)據(jù)，PLC與變頻器之間通訊數(shù)據(jù)由總和校驗計算來保證準(zhǔn)確性。PLC可以實現(xiàn)對變頻器的運行參數(shù)讀取、運行狀態(tài)監(jiān)控、變頻器的停止和啟動等操作。而溫度傳感器將從空氣中獲得的溫度傳入A/D模塊，從而進行對PLC的控制調(diào)配。如圖4-1系統(tǒng)上電系統(tǒng)上電系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化有無報警信號有無報警信號工頻/變頻選擇工頻/變頻選擇風(fēng)機加減速選擇風(fēng)機的選擇風(fēng)機加減速選擇風(fēng)機的選擇風(fēng)機啟動運行風(fēng)機啟動運行有無啟動信號有無啟動信號監(jiān)控程序運行監(jiān)控程序運行程序結(jié)束程序結(jié)束圖4-1總體流程圖4.3PLC的I/O口分配表表4-2PLC的分配表輸入點功能輸出點功能中間狀態(tài)功能X0啟動系統(tǒng)Y0KM1變頻M10正轉(zhuǎn)X1停止系統(tǒng)Y1KM2工頻M11反轉(zhuǎn)X2正轉(zhuǎn)M12停止X3反轉(zhuǎn)M13頻率設(shè)定X4溫度傳感器輸入M14風(fēng)機加速X5頻率設(shè)定M15風(fēng)機減速X6風(fēng)機加速M16監(jiān)控X7風(fēng)機減速D210顯示變頻器運行頻率X8報警D200顯示變頻器運行頻率D202顯示變頻器運行電流D204顯示變頻器運行電壓4.4系統(tǒng)程序局部分析（1）PLC通訊協(xié)議及初始化圖4-3PLC通訊協(xié)議及初始化HOC8E即數(shù)據(jù)長度為7位、偶校驗、2位停止位、波特率為9600bps、無標(biāo)題符、和終結(jié)符、沒有添加和校驗碼、采用無協(xié)議通訊（RS485）ZRSTD13D19復(fù)位D13到D19串行數(shù)據(jù)RS圖4-4串行數(shù)據(jù)RS指令是對串口進行初始化，定義數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的區(qū)域范圍，存放在數(shù)據(jù)寄存器D里面。相關(guān)的指令為：RSD10K12D30K10。即定義D10~D21為數(shù)據(jù)的發(fā)送區(qū)，D30~D40為數(shù)據(jù)的接收區(qū)。（3）選擇數(shù)據(jù)模式圖4-5選擇數(shù)據(jù)模式

通過特殊繼電器M8161來選擇數(shù)據(jù)處理為16位模式還是8位模式。M8161=OFF為16位數(shù)據(jù)模式；M8161=ON為8位數(shù)據(jù)模式。此次設(shè)計中采用8位模式。變頻器控制編程（圖4-3）圖4-3變頻器控制編程ASCI指令圖為ASCI指令將D210內(nèi)求和結(jié)果轉(zhuǎn)換為ASCII碼，分別放置D18/D19/D20/D21(6)求和校驗圖為求和檢驗使用CCD自動求出數(shù)據(jù)的校驗碼,再用ASCI將求出兩個單元的校驗碼變?yōu)?6進的ASCII碼。先求出校驗碼放在D28D29中，將校驗碼變?yōu)锳SCI碼放在D16D17中.（7）運行狀態(tài)顯示圖為HEX指令[HEXD103D700K4]表示將寄存器D103寄存的ASCII碼轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入寄存器D200中。轉(zhuǎn)換個數(shù)為4.用于顯示變頻器運行頻率。[HEXD103D200K4]表示將寄存器D103寄存的ASCII碼轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入寄存器D202中。轉(zhuǎn)換個數(shù)為4.用于顯示變頻器運行電流。[HEXD103D204K4]表示將寄存器D103寄存的ASCII碼轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入寄存器D204中。轉(zhuǎn)換個數(shù)為4.用于顯示變頻器運行電壓。（8）加減速M14中間繼電器用來風(fēng)機頻率加速，M15中間繼電器用于風(fēng)機頻率減速。在此頻率最高設(shè)置為60Hz，在此頻率最低設(shè)置為0Hz。4.5：觸摸屏的界面設(shè)計三菱觸摸屏的表面的主要部分是非常匹配的薄膜和顯示畫面的電阻，它是一種多層復(fù)合膜的，它用一塊玻璃或硬塑料平板作為基層，表面涂有一層導(dǎo)電層，上面有一層表面硬化處理，光滑摩擦的塑料層，它的內(nèi)表面涂有一層涂層，其中有很多小的（小于1/的透明金屬氧化物透明導(dǎo)電電阻1000的透明隔離點一英寸）分隔絕緣的兩層導(dǎo)電層。當(dāng)手指觸摸屏幕，在觸摸點位置的兩層導(dǎo)電層過接觸，電阻發(fā)生變化，在X和Y方向上產(chǎn)生信號，然后送觸摸屏控制器?？刂破鱾蓽y到這一接觸并計算位置（X，Y），根據(jù)模擬鼠標(biāo)操作4.5.1GTDesiginer畫面設(shè)計軟件GT-Desiginer是三菱公司所開發(fā)設(shè)計的一種用于圖形終端顯示屏幕制作的Windows系統(tǒng)平臺軟件，支持所有的三菱圖形終端。該軟件功能完善，圖形、對象工具豐富，窗口界面直觀形象，操作簡單易用，可以方便地改變所接PLC的類型，實時讀取、寫入顯示屏幕，還可以設(shè)置保護密碼。（1）雙擊圖標(biāo)打開軟件新建一個工程，出現(xiàn)如圖的向?qū)Ы缑妫海?）根據(jù)本次設(shè)計選用的型號，設(shè)置選擇的GOT型號連接機器選擇在I/F設(shè)置處選取觸摸屏通信協(xié)議，如圖所示4）在完成上述設(shè)置后，出現(xiàn)GT-Desiginer的設(shè)計界面，在工具欄中選取所需功能名稱，選擇為設(shè)置數(shù)值輸入功能，選擇呢為設(shè)置數(shù)值顯示功能，設(shè)置圖形與線形可選擇中的內(nèi)容。5）在GTDesigner上通過粘貼一些開關(guān)圖形，指示燈圖形，數(shù)值顯示等被稱為對象的框圖來創(chuàng)建屏幕；然后通過設(shè)置PLCCPU中的元件（位，字）規(guī)定屏幕中的這些對象的動作；最后通過RS-232C電纜或USB接口將創(chuàng)建的監(jiān)視屏幕數(shù)據(jù)傳送到GOT。即點擊“通訊”。通訊功能選擇6）在彈出如圖5-14所示的對話框中選取所需下載的畫面，再點擊下載，就可將編輯的畫面?zhèn)魉偷接|摸屏。完成將畫面?zhèn)魉偷紾OT。GOT下載界面圖4.5.2觸摸屏的最終界面(1)進入GT觸摸屏的編輯界面，新建工程的窗口畫面，根據(jù)完成畢業(yè)設(shè)計的界面設(shè)置由溫度控制通風(fēng)機運轉(zhuǎn)的觸摸界面金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第五章結(jié)論第五章結(jié)論這種設(shè)計是利用PLC，變頻器和風(fēng)機通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)改造，不僅簡化了系統(tǒng)，提高設(shè)備運行和維護的設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，方便，節(jié)省能源消耗，同時也大大增加了煤礦生產(chǎn)的安全系數(shù)。也可根據(jù)需要配置相應(yīng)的通信模塊，輕松集中分布式控制系統(tǒng)，遠程監(jiān)控設(shè)備現(xiàn)場運行狀態(tài)，具體完成的工作如下1．根據(jù)變頻調(diào)速節(jié)能原理配合PLC的只能控制實現(xiàn)的通風(fēng)機運轉(zhuǎn)。3．根據(jù)控制電路的設(shè)計，完成了系統(tǒng)的硬件選擇。4．對系統(tǒng)中FR-