基于PLC的煤矿空压机控制系统设计(5)

河南理工大学毕业设计（论文）说明书

该系统具有手动和自动两种运行方式： (1)手动运行方式

选择此方式时，按启动按钮空压机或停止按钮，可根据需要而分别启停各空压机。这种方式仅供检修或控制系统出现故障时使用。 (2)自动运行方式

在自动运行方式下开始启动运行时，首先打开冷却水阀，关闭供气阀，1#空压机变频交流接触器吸合，电机与变频器连通（启动过程如图4-3）变频器输出频率从0Hz开始上升，此时压力变送器检测压力信号反馈PLC，由PLC经PID运算后控制变频器的频率输出；如压力不够，则频率上升至50Hz，延时一定时间后，将1#空压机切换为工频，2#空压机变频交流接触器吸合，变频启动2#空压机，频率逐渐上升，直至供气压力达到设定压力，依次类推增加空压机。

变频调速系统将管网压力作为控制对象，装在储气管出气口的压力变送器将储气罐的压力转变为电信号送给PLC内部PID调节器，与压力给定值进行比较，并根据差值的大小按既定的PID控制模式进行运算，产生控制信号去控制变频器的输出电压和逆变频率。当压力小于设定值时，频率升为50HZ，延时30s后，若测量值仍小于设定值，则变频器切换为工频运行，同时变频器启动下一台空压机，依次启动各台空压机。当压力大于设定值时，通过PID调节降低频率，当频率降为20HZ，延时30s后，若测量值仍大于设定值，则变频器切换到下一正在运行的空压机进行调速，同时关闭当前机。依次关闭各台空压机。从而使实际压力始终维持在给定压力。另外，采用该方案后，空气压缩机电动机从静止到稳定转速可由变频器实现软启动，避免了启动时的大电流和启动给空气压缩机带来的机械冲击。正常情况下，空气压缩机在变频器调速控制方式下工作。变频器一旦出现故障，煤炭生产不允许空气压缩机停机，因此，系统设置了工频与变频切换功能，这样当变频器出现故障时，可由工频电源通过接触器直接供电，使空气压缩机照常工作。 整个控制过程如下：

16

河南理工大学毕业设计（论文）说明书

用气需求↑ —— 管路气压↓—— 压力设定值与反馈值的差值↑ —— PID输出↑ —— 变频器输出频率↑ —— 空压机电机转速↑ —— 供气流量↑—— 管路气压趋于稳定

特别注意：为防止电机频繁起制动和变速，在压力容差范围内，变频器的输出频率不变。

开始 上电初始化 报警及故障处理 N 冷却水压力>0.2Mp Ｙ Ｎ 润油压力 >0.15Mp Ｙ Ｙ 电气故障 Ｎ 启动运行

图4-3启动过程

17

河南理工大学毕业设计（论文）说明书

空压机变频调速系统原理如图4-4所示。

上位机 报警装置 PLC 变频器 1空压机 #2空压机 #1空压机 #检测变送装置 检测变送装置 检测变送装置

图4-4 空压机变频调速原理图

空压机变频调速的要求：

(1)空压机是大转动惯量负载，这种启动特点很容易引起变频器在启动时出现跳过流保护的情况，故采用具有高启动转矩的无速度矢量变频器，保证既能实现恒压供气的连续性，又可保证设备可靠稳定的运行；

(2)空压机不允许长时间在低频下运行，空压机转速过低，一方面使空压机稳定性变差，另一方面也使缸体润滑度变差，会加快磨损。所以工作下限应不

18

河南理工大学毕业设计（论文）说明书

低于20Hz；

(3）功率选用比空压机功率大一等级的变频器，以免空压机启动出现频繁跳闸的情况；

(4)为了有效的滤除变频器输出电流中的高次谐波分量，减少因高次谐波引起的电磁干扰，选用输出交流电抗器，还可以减少电机运行的噪音，提高电机的稳定性；

(5)设计的系统应具备变频和工频两套控制回路，确保变频出现异常跳保护时，不影响生产。

4.2.1空压机切换工作过程

开始时，若1#空压机变频启动，转速从0开始随频率上升，如变频器频率达到50Hz而此时空气压力还在下限值，延时一段时间（避免由于干扰而引起的误动作）后，1#空压机切换为工频运行，同时变频器频率由50Hz下降至0Hz，2#号空压机变频起动，如气压仍不满足，则会启动3#空压机，切换过程同上；同样，若3台空压机（假设1#、2#、3#）都在运行，3#空压机变频运行降到0HZ，此时气压仍处于上限值，则延时一段时间后使1#空压机停止，变频器频率从0HZ迅速上升，若此时供气压力仍处于上限值，则延时一段时间后使2#空压机机停止。这样的切换过程，有效的减少空压机的频繁启停，同时在实际管网对供气压力波动做出反应之前，由于变频器迅速调节，使气压平稳过渡，从而有效的避免了井下风动工具供气不足的情况发生。切换过程流程图如图4-5所示。

19

河南理工大学毕业设计（论文）说明书

开始 1#空压机变频运行 下限 1#空压机停止运行 变频器输出频率 正常 1#空压机变频运行 延时5s 上限 延时5s 添加工作空压机 变频器输出频率 下限 减少工作空压机 延时5s 上限 延时5s 变频器输出频率 上限 延时5s

图4-5 空压机切换流程图

20

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(5)在线全文阅读。