毕业设计 基于PLC的离心风机变频调速控制系统设计.doc

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1、毕业设计 基于PLC的离心风机变频调速控制系统设计 河南科技学院 200届本科毕业论文设计 论文题目：基于PLC的离心风机变频调速控制 系统设计 学生姓名： 所在院系： 机电学院 所学专业： 导师姓名： 完成时间：200年 月 日 摘要 PLC与变频器有机地结合起来，采用以矿井气压压力为主控参数，实现对离心风机工作过程和运转速度的有效控制，使矿井通风机通风高效、平安，到达了明显的节能效果。PLC控制系统具有对驱动风机的电机过热保护、故障报警、机械故障报警和瓦斯浓度断电等功能特点，为煤矿矿井通风系统的节能技术改造提供一条新途径。 关键词：矿井，离心通风机，PLC，变频器 PLC based on

2、 the centrifugal fan VVVF Control System Design Abstract In recent years, PLC a lot of the characteristics of its wide use, in the industrially advanced countries have become the standard industrial control equipment. It is specifically designed for industrial control, set electrical, instrumentatio

3、n, control three-in one, is to achieve the ideal of mechanical and electrical integration of control equipment. The PLC and inverter system will combine the use of pneumatic pressure to mine the parameters for the master to achieve the process of centrifugal fan speed and operation of effective cont

4、rol, so that efficient mine ventilation fan, security, achieve a significant energy-saving effect . PLC control system with the electric fan to drive over-temperature protection, fault alarm, mechanical breakdown and gas alarm features, such as the concentration of power, coal mine ventilation syste

5、m for energy-saving technology to provide a new way. Key words: Mine；Centrifugal Fan； PLC； Inverter 目 录 1 绪论1 2 系统结构和控制方案2 2.1 系统的设计功能2 2.2 系统结构和方案2 3 系统硬件构成及各局部功能4 3.1 PLC可编程控制器局部4 PLC概述4 PLC外部 I/O 连接5 3.2 变频调速的根底知识7 3.3 模数转换模块8 3.4 离心风机8 3.5 变频器的选型和容量确实定9 4 系统硬件设计10 4.1硬件电路10 4.2系统控制电路设计11 5 软件设计1

6、2 5.1 瓦斯浓度控制局部13 5.2 压力控制局部14 5.3 温度控制局部16 6 结束语17 致谢18 参考文献18 附图 总程序19 随着电子技术和微电子技术的迅速开展PLC和变频器正成为通用、廉价和性能可靠的控制和驱动设备得到广泛的应用由PLC控制的变频调速通风系统具有较高的可靠性和较好的节能效果易于组建成整体的自控系统很方便地实现各种控制切换和远程监控本文通过一个实例系统进行分析、 PLC与变频器有机地结合起来，采用以矿井气压压力为主控参数，实现对电动机工作过程和运转速度的有效控制，使矿井中用的离心通风机通风高效、平安，到达了明显的节能效果。PLC控制系统具有对驱动风机的电机过热

7、保护、故障报警、机械故障报警和瓦斯浓度断电等功能特点，为煤矿矿井通风系统的节能技术改造提供一条新途径。 2 系统结构和控制方案 2.1 系统的设计功能 本控制系统具有离心通风机组的启动、互锁和过热保护等功能。与常规继电器实施的通风系统相比，PLC系统具有故障率低、可靠性高、接线简单、维护方便等诸多优点，PLC的控制功能使通风系统的自动化程度大大提高，减轻了岗位人员的劳动强度。PLC和变频器与空气压力变送器配合使用，使系统控制的平安性、可靠性大大提高，也使通风机运行的故障率大大降低，不仅节约了电能，而且还提高了设备的运转率。为满足矿井通风系统自动控制的要求，系统的具体设计要求如下1 图1 通风控

8、制系统方案图 本PLC控制系统具有对通风机的电动机启动与运行进行监控、联锁和过热保护等功能PLC与空气压力变送器配合使用使系统控制的平安性可靠性大大提高也使通风机运行的故障率大大降低提高了设备的运转率。 为满足煤矿矿井通风系统自动控制的要求设计如下的控制方案本系统提供手动 /自动两种工作模式具有现场控制方式状态显示以及故障报警等功能。 在手动方式下通风机通过开关进行控制不受矿井内气压的影响为防止通风机疲劳运行在任何状态下风机在累计运行设定时间后要切换至另一台风机运行。A组离心通风机与B组离心通风机可由二位开关转换。循环次数及定时时间可根据需要随机设定。报警信号均为声光形式声报警 电笛 可用按钮

9、解除 ,报警指示在故障排除后自动消失。 在自动方式下利用远传空气压力传感器检测矿井内的气压信号用变送器将现场信号变换成统一的标准信号 如 420 mA 直流电流信号、0 5 V直流电压信号等 送入 A /D 转换模块进行模数转换然后送入 PLCPLC将检测到的气压值与设定的气压值进行比拟和处理输出信号控制通风机工作当矿井内的气压在一个大气压或在设定的某个大气压力数值以上工作通风机与备用通风机循环工作当出现突发事故矿井内的气压低于设定的某个大气压力数值工作通风机与备用通风机不再循环工作并自动切换为同时工作加大对矿井内的通风量直至矿井内的气压升至设定的大气压力数值以上工作通风机与备用通风机恢复循环

10、工作在有瓦斯的矿井供风系统中矿井内的瓦斯浓度传感器检测瓦斯浓度用变送器将现场信号变换成统一的标准信号送入 A /D 转换模块进行模数转换然后送入 PLC同样 PLC将检测到的数值与设定的数值进行比拟当瓦斯浓度大于设定数值后PLC输出信号控制通风机停止工作并输出信号自动切断井下的电源满足风电联锁要求以免电子火花点着瓦斯防止瓦斯爆炸事故发生3 系统硬件构成及各局部功能 3.1 PLC可编程控制器局部 PLC概述 PLC即可编程控制器Programmable logic Controller是指以计算机技术为根底的新型工业控制装置在1987年国际电工委员会International Electric

11、al Committee公布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义： PLC英文全称Programmable Logic Controller中文全称为可编程逻辑控制器定义是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算顺序控制，定时计数与算术操作等面向用户的指令并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程PLC是可编程逻辑电路也是一种和硬件结合很紧密的语言在半导体方面有很重要的应用可以说有半导体的地方就有PLCPLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置它采用可以编制程序的存储器用来在其内部存

12、储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令并能通过数字式或模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体易于扩展其功能的原那么而设计 1CPU的构成 CPU是PLC的核心起神经中枢的作用每套PLC至少有一个CPU它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据并存入规定的存放器中同时诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程CPU主要由运算器、控制器、存放器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路内存主要用于存储程序及数据是PLC不可缺少的组成单元CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。 2I/O模块 PLC与电气回路的接口是通过输入输出局部I/O完成的I/O模块集成了PLC的I/O电路其输入暂存器反映输入信号状态输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统输出模块相反。I/O分为开关量输入DI，开关量输出DO，模拟量输入AI，模拟量输出AO等模块。 常用的I/O分类如下： 开关量：按电压水平分，有220VAC、110V