基于PLC的风机控制系统设计

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1、学 号 121425010615机电传动控制课 程 论 文论文题目:姓 名:刘建峰班 级：机电124电 话：15638741756电子邮箱：提交日期： 河南科技大学2014 至 2015 学年 第 一 学期课程论文评分表评分内容分值评分标准得分论文选题20A论文具有前瞻性，有较多的创新见解：1620分B论文具有前瞻性，有少数的创新见解:515分C论文没有前瞻性,无创新：04分论文结构40A论文层次分明，内容组织有序:3040分B论文层次一般，内容组织一般：1529分C论文层次不合理，内容组织不合理：14分以下语言组织20A语言简练,通顺：1620分B语言一般，基本通顺：1215分C语言不通顺，

2、错别字较多：11分以下结合实际20A论文有较高的使用价值，能够解决实际问题：1620分B论文使用价值一般，有一定的参考价值：815分C论文没有使用价值：07分合计100摘 要 随着科学技术的进步，早期的可编程逻辑控制器已发展为现今的可编程控制器，简称PLC。PLC是微机控制技术与继电器控制技术相结合的产物，是在顺序控制器上发展起来的。PLC是以微处理器为核心用数字控制的专用工业计算机。即使在很恶劣的工业环境中，还能保持可靠运行。 煤矿的生产中，主通风机的系统起着极其重要的作用，通风机能否正常工作，直接影响煤矿的生产活动。因此对其进行PLC控制的变频调速系统的设计和研究，不仅可以大大提高煤矿生产

3、的机械化、自动化水平，还能节大量的电能，具有较高的经济效益。本文结合PLC控制技术、变频调速技术和组态监控技术,对矿井通风机进行了PLC控制的状态监测和变频调速的设计和研究。以PLC为主控设备，介绍了可编程序控制器（PLC）在煤矿通风系统中的应用；探讨了通风机实现自动控制系统的系统组成和设计；涉及了硬件设备的选型与组态；并且汇编了通风机自动实现的梯形图;并且简述了PLC与其他智能装置的不同以及组成的控制系统。关键词：煤矿通风机； PLC； 在线控制Design of Fan Control System Based on PLCAbstracthas been developed for th

4、e present programmable controller, referred to as PLC. PLC is the com With the development of science and technology， the early programmable logic controller bination of the computer control technology and relay control technology, which is developed on the order controller。PLC is a special industri

5、al computer with digital control for microprocessor as the core. Even in a very harsh industrial environment， it can be maintained In the production of coal mine， the system of the main fan plays an important role， and the fan can work normally， which directly affects the production of coal mine. So

6、 the design and research of PLC control system of frequency control of motor speed, not only can greatly improve the mechanization and automation level of the coal mine production, but also a lot of power， has high economic benefit。In this paper， the design and research of the state monitoring and f

7、requency conversion speed regulation for the PLC control of the mine fan are carried out with the PLC control technology， the frequency conversion technology and the configuration monitoring technology。 PLC based control equipment, introduces the application of programmable controller （PLC） in the m

8、ine ventilation system； discusses the fan to achieve automatic control system composition and design; relates to the hardware equipment selection and configuration； compiled the fan to achieve automatic control ladder diagram, and introduces briefly the PLC and other intelligent devices and personal

9、 computer network, composed of control system.Keywords： Coal mine ventilator; PLC; Online monitoring 目 录引 言11.1 PLC及风机控制系统的发展状况2第二章 总体方案设计52。1 控制系统的要求52。2 系统构成及工作原理52.3 离心风机控制原理分析6第3章 系统硬件设计103。1 温度传感器的选择103。2 PLC的选择103.2.1 PLC控制系统设计流程10第4章 系统软件设计154.1 PLC程序设计154.1。1 离心风机转换过程分析184。1。2 实验中系统工作状态184。1

10、。3 实验中状态转换过程的实现方法194。2 程序设计的梯形图19结论25参考文献271引 言 近年来，随着科学技术的不断发展，可编程控制技术日趋完善,PLC的功能越来越强。它不仅可以代替继电器控制系统，使硬件软化，提高系统的可靠性和柔和性，还具有运算。技数。计时。调节。联网等功能.采用PLC的变频器驱动方案开始逐步取代风门、挡板、阀门的控制方案,从而减少了生产成本，减少能量消耗和对环境的污染，为企业带来乐观的经济效益和社会效益。因此对于PLC控制的设计也越来越精密。 风机的重要组成部分是风机的控制系统，它承担着风机监控、自动调节、实现最大风能捕获和保证良好的电网兼容性等重要任务，它主要由监控

11、系统、主控系统(主控系统是风机控制系统的主体）、变桨控制系统（与主控系统配合)以及变频系统(变频器）几部分组成。 随着电子技术和微电子技术的迅速发展,PLC的可靠控制和变频器的驱动,得到广泛的应用。PLC控制的变频调速离心风机的通风系统因具有较高的可靠性和较好的节能效果，深受市场的欢迎。 1.1PLC及风机控制系统的发展状况 经过几十年的迅速发展，PLC的功能越来越强大,应用范围也越来越广泛,其足迹已遍及国民经济的各个领域，形成了能够满足各种将需要的PLC应用系统.随着市场需求的不断提高PLC的发展体现出以下趋势.1。向小型化、微型化和大型化、多功能两个方向发展2.过程控制功能不断增强3。大力

12、开发和创新智能型I/O模块4。与个人计算机日益紧密结合5.编程语言趋向标准化6.通信与联网能力不断增强通风机控制系统的当今现状：风机的控制系统是风机的重要组成部分。现今，由于风力发电机组在我国电网中所占比例越来越大，风力发电方式的电网兼容性较差的问题也逐渐暴露出来,同时用户对不同风场、不同型号风机之间的联网要求也越来越高,这也对风机控制系统提出了新的一轮任务。（1)采用统一和开放的协议以实现不同风场、不同厂家和型号的风机之间的方便互联。 (2)需要进一步提高低电压穿越运行能力（LVRT）。（3）实现在功率预估条件下的风电场有功功率和无功功率及自动控制。第二章 总体方案设计2.1 系统构成及工作

13、原理 工业离心风机的工作要求是指在特定的工作环境中,风机输出的风量要随着外界条件的变化，保持在设定的参数值上.这样，既可满足工作要求，又不使电动机空转，从而减少电能的浪费。为实现上述目标，本系统采用闭环控制的方式。工业现场的温度由温度传感器检测，变换成模拟输入反馈信号，经A/D转换后与PLC中给定值比较，再经D/A转换变成模拟量输出信号,控制变频器调节风机转速，从而达到控制工厂车间温度的目的系统组成简图如图2-1所示.图2-1 自动控制系统组成框图2。2 变频调速节电路原理图变频调速应用于风机系统电机的自动控制中,其节能效果明显。变频调速传动效率高，因变频调速属于电气调速,无中间机械设备，也就

14、没有附加的转差损耗，属于低损耗的高效调速,而且其调速范围广,反应速度快，精度高，装臵安全可靠，安装调试方便，容易实现闭环控制，能达到自动调节。另外，使用变频调速还具有高效节能的效果。目前，变频调速控制器作为一种新型的节能控制装臵，已开始在各行各业逐渐得到推广和应用 变频系统的主电路原理图如图2-3所示.图23 变频器主电路原理图2.3 离心风机控制原理分析离心风机的叶轮外覆有机械外壳，叶轮的中心为进气口。离心风机工作时，动力设备运转驱动叶轮旋转，将空气从进气口吸入。离心风机的叶片转动过程中对气体施加动力作用，提高气体的压力和速度，气体在离心力的作用下沿叶道从排气口排 在控制电路的设计中,要考虑

15、弱电和强电之间的隔离问题，还要考虑电路之间互锁的关系。这对于变频器安全运行十分重要.为了其可靠性和检测的方便，本次设计了手动/自动转换控制电路。通过转换开关及相应的电路来实现.电气控制线路图见图25所示。图2-5中，SA为手动/自动转换开关,KA为手动/自动转换用中间继电器,打在位置为手动状态,打在位置KA吸合,为自动状态。在手动状态，通过按钮SB1-SB12控制各台风机的起停.在自动状态时，系统执行PLC的控制程序,自动控制风机的起停。中间继电器KA的6个常闭触点串接在三台风机的手动控制电路上,控制三台风机的手动运行。中间继电器KA的常开触点接PLC的X0，控制自动变频运行程序的执行。在自动状态时,三台风机在PLC的控制下能够有序而平稳地切换、运行.风机电机电源的通断，由中间继电器KA1KA6控制接触器KM 1KM6的线圈来实现。HL0为自动运行指示灯。FR1, FR2, FR3为三台风机的热继电器的常闭触点，对电机进行过流保护。 图2-4 离心风机主电路图图2-