基于PLC的煤矿空压机控制系统设计(4)

河南理工大学毕业设计（论文）说明书

算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映像区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

(3)输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映像区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。

3.3.2 PLC的I/O响应时间

为了增强PLC的抗干扰能力，提高其可靠性，PLC的每个开关量输入端都采用光电隔离等技术。为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制，PLC采用了不同于一般微型计算机的运行方式（扫描技术）。以上两个主要原因，使得PLC的I/O响应比一般微型计算机构成的工业控制系统慢得多，其响应时间至少等于一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。所谓I/O响应时间指从PLC的某一输入信号变化开始到系统有关输出端信号的改变所需的时间。

3.4 PLC的主要特点

(1)高可靠性

1)所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。

2)各输入端均采用RC滤波器，其滤波时间常数一般为10～20ms。 3)各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。

11

河南理工大学毕业设计（论文）说明书

4)采用性能优良的开关电源。 5)对采用的器件进行严格的筛选。

6)良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。

7)大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。

(2)丰富的I/O接口模块

PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流、开关量或模拟量、电压或电流、脉冲或电位、 强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀等直接连接。

另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部，它还有多种通讯联网的接口模块等等。

(3)采用模块化结构

为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU、电源、I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。

(4)编程简单易学

PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。

(5)安装简单，维修方便

PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。

由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。

12

河南理工大学毕业设计（论文）说明书

4 基于plc的煤矿空压机控制系统设计方案

4.1控制系统组成

控制系统由以下部分组成：变频器、可编程控制器、电抗器、压力变送器、接触器、空气开关、电流表、电压表、按钮、互感器等。

基于PLC的控制系统原理图如图4-1所示。

压力变送器 电源 PLC 变频器 M1 空压机 M2 空压机 储气与供气管道 M3 空压机

图4-1控制系统简图

PLC由电源、CPU、模拟量输入、输出模块、开关量输入、输出模块等组成。其用来实现电气部分的控制。包括五部分：起动、运行、停止、切换、报警及故障自诊断。

起动：三台电机M1，M2，M3如图4-1所示，可以通过转换开关选择变频/工频启动。

运行：正常情况，电机M1处于变频调速状态，电动机M2、M3处于停机状态。现场压力变送器检测管网出口压力，并与给定值比较，经PID指令运算，得到

13

河南理工大学毕业设计（论文）说明书

频率信号，调节变频器的输出频率，以调节电动机的转速，达到所需压力的目的。

停止：按下停止按钮，PLC控制所有的接触器断开，变频器停止工作。 切换：实现M1，M2，M3工频、变频相互切换。

报警及故障自诊断：空压机内部一般有四个需要监测的量：冷却水压力监测、润滑油监测、机体温度监测、储气罐压力监测。

4.2控制系统的工作原理

启动前，将变频器的机组开关置于欲工作的机组，工作方式选择置于变频位置，将 PLC 的控制开关置于运行状态，按下启动按钮，机组运行。1# 空压机变频启动，转速从零开始上升，若达到预设的频率上限值50Hz时，延时一段时间后风包出口处的压力仍不能达到预设的压力值 (0.55～0.65MPa)，则由PLC 通过控制中间继电器的通断将 1# 空压机切换到工频运行，同时将2#空气压缩机切换到变频状态，变频启动2#空压机。若2#空压机达到频率上限时，延时一段时间后仍不能满足要求，再自动将2#空压机切换到工频运行，变频启动3#空压机。当用风量减小，若3台空压机同时运行时，3# 空压机变频运行而此时变频器的频率降到频率的下限值20Hz时，则自动停止1#空压机，若还不能满足要求，则自动停止2# 空压机的运行。当空压机在运行的过程中出现机体温度过高，润滑油温度过高，风包温度过高，分包压力过高及润滑油压力过高，断水等故障时，系统会发出声光报警信号，提示有关的工作人员及时地排除故障。控制系统工作流程如图4-2所示。

14

河南理工大学毕业设计（论文）说明书

开始 变频器启动 转化为工频运行并把变频器切换到下一台空压机 Y 频率上限是否达到 N Y 当前空压机停机并把变频器复位 频率下限是否达到 N 报警延时 N 监测参数是否正常 Y 是否有停机信号 Y 停机

图4-2 控制系统流程图

15

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库基于PLC的煤矿空压机控制系统设计(4)在线全文阅读。