畢業(yè)設計（論文）基于plc的風機控制系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　可編程控制器(PLC)是一種以微處理器為核心,綜合了計算機技術、自動控制技術和網(wǎng)絡通信技術的通用工業(yè)控制裝置。它具有使用方便、維護容易、可靠性好、性能價格比高等特點,廣泛應用于工業(yè)控制的眾多領域。</p><p>　　煤礦主通風機是煤礦生產(chǎn)的重要設備，通風機能否正常工作，直接影響煤礦的生產(chǎn)活動。因

2、此對主通風機實現(xiàn)在線監(jiān)控有很重要的意義。</p><p>　　本文針對通風機的工作環(huán)境和運行特點，以PLC為主控設備，介紹了可編程序控制器（PLC）在煤礦通風系統(tǒng)中的應用；探討了通風機實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)的系統(tǒng)組成和設計；涉及硬件設備的選型與組態(tài)；編制了通風機實現(xiàn)自動控制梯形圖；并簡要介紹了PLC與其他智能裝置及個人計算機聯(lián)網(wǎng)，組成的控制系統(tǒng)。</p><p>　　本系統(tǒng)提高了主通風機設備的自

3、動化管理水平，有力地保證了主通風機設備的經(jīng)濟、可靠運行，為設備的管理和維修提供了可靠的科學依據(jù)。</p><p>　　關鍵詞：煤礦通風機； PLC； 在線控制</p><p>　　Design of Fan Control System Based on PLC</p><p><b>　　Abstract</b></p><

4、;p>　　The programmable logic controller (PLC) is a microprocessor core, a combination of computer technology, automatic control technology and network communi

5、cation technology, general industrial control devices. It has easy to use,easy maintenance, reliability, high cost performance characteristics, widely used in many areas of in

6、dustrial control.The mine vertilator coal production equipment, the fan can work a direct impact on coal production activities. Therefore, the main fa

7、n to achieve online mon</p><p>　　This system improves the ventilator equipment automation management level, toensure the main ventilator equipment,

8、 economic, reliable operation, andprovides a reliable scientific basis for the management and maintenance ofequipment.</p><p>　　Keywords: Coal mine ventilator; PLC; Online

9、monitoring</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引 言1</b></p><p>　　第1章緒 論2</p><p>　　1.1課題的研究意義2</p><p>　　1.2 PLC及風機控制系統(tǒng)的發(fā)展狀況2</

10、p><p>　　第二章 總體方案設計5</p><p>　　2.1 控制系統(tǒng)的要求5</p><p>　　2.2 系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理5</p><p>　　2.3 變頻調(diào)速節(jié)能分5</p><p>　　2.4 變頻調(diào)速的依據(jù)6</p><p>　　2.5 離心風機控制原理分析6</

11、p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件設計10</p><p>　　3.1 溫度傳感器的選擇10</p><p>　　3.2 PLC的選擇10</p><p>　　3.2.1 FP0系列PLC的特點10</p><p>　　3.2.2 PLC控制系統(tǒng)設計流程10</p><p>　　3.3 變頻

12、器的選擇11</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設計15</p><p>　　4.1 PLC程序設計15</p><p>　　4.1.1 離心風機轉(zhuǎn)換過程分析18</p><p>　　4.1.2 系統(tǒng)工作狀態(tài)18</p><p>　　4.1.3 狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程的實現(xiàn)方法19</p><p

13、>　　4.2 程序設計的梯形圖19</p><p>　　第5章 系統(tǒng)可靠性設計及調(diào)試23</p><p>　　5.1系統(tǒng)的可靠性設計23</p><p>　　5.2 系統(tǒng)調(diào)試23</p><p>　　5.21 軟件系統(tǒng)的調(diào)試23</p><p>　　5.22 硬件系統(tǒng)的調(diào)試23</p>

14、<p>　　5.23 軟硬件結(jié)合調(diào)試23</p><p><b>　　結(jié)論與展望25</b></p><p><b>　　致 謝26</b></p><p><b>　　參考文獻27</b></p><p>　　附錄A 一篇引用的外文文獻及其譯文28<

15、/p><p>　　附錄B 部分源程序33</p><p>　　附錄C:主要參考文獻的題錄及摘要36</p><p><b>　　插圖清單</b></p><p>　　圖2-1 自動控制系統(tǒng)組成框圖5</p><p>　　圖2-2 變頻調(diào)速在風機中的節(jié)能分析6</p><p&

16、gt;　　圖2-3 變頻器主電路原理圖7</p><p>　　圖2-4 離心風機主電路圖8</p><p>　　圖2-5 離心風機控制線路圖9</p><p>　　圖3-1 KA-KM接線圖10</p><p>　　圖3-2 PLC控制系統(tǒng)設計流程圖12</p><p>　　圖3-3 PLC接線圖13<

17、;/p><p>　　圖4-2 變頻器接線圖17</p><p>　　圖4-3 系統(tǒng)總控制流程圖21</p><p>　　圖4-4 啟動/停止程序21</p><p>　　圖4-5 比較程序22</p><p>　　圖4-6 模擬量輸出程序22</p><p><b>　　表格清單

18、</b></p><p>　　表3-1 I/O分配表14</p><p>　　表4-1 主電路端子及功能表16</p><p>　　表4-2 控制電路端子及功能表17</p><p>　　表4-3 系統(tǒng)工作狀態(tài)表18</p><p><b>　　引 言</b></p&g

19、t;<p>　　在工業(yè)生產(chǎn)中的鍋爐燃燒系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、通風系統(tǒng)等場合，風機設備被大量應用，但不論生產(chǎn)的需求大小，風機都要全速運轉(zhuǎn)，而運行工況的變化則使得能量以風門、擋板的節(jié)流損失消耗掉了，在生產(chǎn)過程中，不僅造成大量的能源浪費和設備損耗，而且控制精度受到限制，從而導致生產(chǎn)成本增加，設備使用壽命縮短，設備維護、維修費用高居不下。</p><p>　　近年來，出于節(jié)能的迫切需要和對產(chǎn)品質(zhì)量不斷提

20、高的要求，加之采用PLC和變頻器易操作、免維護、控制精度高，并可以實現(xiàn)高功能化等特點，采用基于PLC的變頻器驅(qū)動方案開始逐步取代風門、擋板、閥門的控制方案，從而大大的降低生產(chǎn)成本，減少能量損耗和對環(huán)境的污染，為企業(yè)帶來</p><p>　　觀的經(jīng)濟效益和社會效益。</p><p>　　風機的控制系統(tǒng)是風機的重要組成部分，它承擔著風機監(jiān)控、自動調(diào)節(jié)、實現(xiàn)最大風能捕獲以及保證良好的電網(wǎng)兼容性等

21、重要任務，它主要由監(jiān)控系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、變槳控制系統(tǒng)以及變頻系統(tǒng)（變頻器）幾部分組成。</p><p>　　部分的主要功能如下：</p><p>　　監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）：監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對全風場風機狀況的監(jiān)視與啟、停操它包括大型監(jiān)控軟件及完善的通訊網(wǎng)絡。</p><p>　　主控系統(tǒng)：主控系統(tǒng)是風機控制系統(tǒng)的主體，它實現(xiàn)自動啟動、自動調(diào)向、自動調(diào)速、自動并網(wǎng)、自動解列

22、、故障自動停機、自動電纜解繞及自動記錄與監(jiān)控等重要控制、保護功能。它對外的三個主要接口系統(tǒng)就是監(jiān)控系統(tǒng)、變槳控制系統(tǒng)以及變頻系統(tǒng)（變頻器），它與監(jiān)控系統(tǒng)接口完成風機實時數(shù)據(jù)及統(tǒng)計數(shù)據(jù)的交換，與變槳控制系統(tǒng)接口完成對葉片的控制，實現(xiàn)最大風能捕獲以及恒速運行，與變頻系統(tǒng)（變頻器）接口實現(xiàn)</p><p>　　有功率以及無功功率的自動調(diào)節(jié)。</p><p>　　變槳控制系統(tǒng)：與主控系統(tǒng)配合，通過

23、對葉片節(jié)距角的控制，實現(xiàn)最大風能捕獲以及恒速運行，提高了風力發(fā)電機組的運行靈活性。目前來看，變槳控制系統(tǒng)的葉片驅(qū)動有液壓和電氣兩種方式，電氣驅(qū)動方式中又有采用交流電機和直流電機兩種不同方案。究竟采用何種方式主要取決于制造廠家多年來形成的技術路線及傳統(tǒng)。</p><p>　　變頻系統(tǒng)（變頻）器：與主控制系統(tǒng)接口，和發(fā)電機、電網(wǎng)連接，直接承擔著保證供電品質(zhì)、提高功率因素，滿足電網(wǎng)兼容性標準等重要作用。</p&g

24、t;<p><b>　　緒論</b></p><p>　　1.1課題的研究意義</p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品加工制造業(yè)中，風機設備主要用于鍋爐的燃燒系統(tǒng)、其他設備的烘干系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、通風系統(tǒng)等場合，根據(jù)生產(chǎn)需要對爐膛壓力、風速、風量、溫度等指標進行控制和調(diào)節(jié)以適應工藝要求和運行工況。而最常用的控制手段則是調(diào)節(jié)風門、擋板開度的大小來調(diào)整受控對象。

25、這樣，不論生產(chǎn)的需求大小，風機都要全速運轉(zhuǎn)，而運行工況的變化則使得能量以風門、擋板的節(jié)流損失的形式消耗掉了。在生產(chǎn)過程中，不僅控制精度受到限制，而且還造成大量的能源浪費和設備損耗。從而導致生產(chǎn)成本增加，設備使用壽命縮短，設備維護、維修費用高居不下。為此，需要采用多項措施實現(xiàn)對離心風機的自動控制，以使系統(tǒng)的各種性能達到合理的要求。</p><p>　　近年來，出于節(jié)能的迫切需要和對產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高的要求，加之采用P

26、LC和變頻器易操作、易維護、控制精度高，并可以實現(xiàn)高功能化等特點，采用基于PLC的變頻器驅(qū)動方案開始逐步取代風門、擋板、閥門的控制方案。從而大大的降低生產(chǎn)成本，減少能量損耗和對環(huán)境的污染，為企業(yè)帶來</p><p>　　觀的經(jīng)濟效益和社會效益。</p><p>　　隨著電子技術和微電子技術的迅速發(fā)展，PLC和變頻器正成為通用、廉價和性能可靠的控制和驅(qū)動設備，得到廣泛的應用。由PLC控制的變

27、頻調(diào)速離心風機的通風系統(tǒng)，具有較高的可靠性和較好的節(jié)能效果，易于組建成整體的自控系統(tǒng)，很方便地實現(xiàn)各種控制切換和遠程監(jiān)控，本文通過一個實例——基于離心風機的礦井通風系統(tǒng)進行分析。 煤礦礦井通風系統(tǒng)是煤礦礦井安全生產(chǎn)的重要組成部分，煤礦礦井通風系統(tǒng)能否正常工作與礦井內(nèi)工作環(huán)境條件、生產(chǎn)效率、安全生產(chǎn)密切相關。隨著我國政府對各行各業(yè)安全生產(chǎn)監(jiān)管力度的不斷加強，尤其對煤礦安全生產(chǎn)的要求越來越高，對煤礦礦井通風系統(tǒng)進行技術改造，提高其運行穩(wěn)定性

28、、可靠性、節(jié)能降耗等勢在必行。 目前煤礦礦井通風系統(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、接線復雜、可靠性低、排除故障困難等很多的缺陷，且因工作通風機一直高速運行，備用通風停止，不能輪休工作，易使工作通風機產(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機通風高效、安全，<

29、;/p><p>　　1.2 PLC及風機控制系統(tǒng)的發(fā)展狀況</p><p>　　經(jīng)過幾十年的迅速發(fā)展，PLC的功能越來越強大，應用范圍也越來越廣泛,其足跡已遍及國民經(jīng)濟的各個領域,形成了能夠滿足各種將需要的PLC</p><p>　　應用系統(tǒng)。隨著市場需求的不斷提高PLC的發(fā)展體現(xiàn)出以下趨勢。1.向小型化、微型化和大型化、多功能兩個方向發(fā)展</p>&

30、lt;p>　　2.過程控制功能不斷增強</p><p>　　3.大力開發(fā)智能型I/O模塊</p><p>　　4.與個人計算機日益緊密結(jié)合</p><p>　　5.編程語言趨向標準化</p><p>　　6.通信與聯(lián)網(wǎng)能力不斷增強</p><p>　　近年來隨著科技的飛速發(fā)展，PLC的應用正在不斷地走向深入，同時

31、帶動傳統(tǒng)的控制檢測技術不斷更新。PLC是采用大規(guī)模集成電路、微型計算機技術的發(fā)展成果逐步形成具有多種優(yōu)點和微型、小型、中型、大型、超大型等各種規(guī)格的PLC系列產(chǎn)品應用于從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計算機之間的許多控制領域，它最適用于以開關為主的控制功能。通過模擬/數(shù)字，（A/D）轉(zhuǎn)換器和數(shù)字/模擬（D/A）轉(zhuǎn)換器也可以控制模擬量例如控制溫度、壓力、流量、成分等參數(shù)。 </p><p>　　基于PLC的多路搶答器控制系統(tǒng)

32、可以根據(jù)PLC修改程序方便這一特點隨意調(diào)整設置的時間或者控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)。如果對外部電路稍加修改或者在系統(tǒng)程序中加入分支可以把八路搶答器變?yōu)楦嗦返膿尨鹌鳌１热缡?、十六位或者二十位等。如果將手動按鈕變?yōu)橛|摸屏可以使搶答器更為簡單方便。如果去除系統(tǒng)中的限時功能還可以把搶答器改為呼叫器能夠在醫(yī)院病房、賓館客房、寫字樓辦公室、工廠生產(chǎn)車間等多種地方使用。</p><p>　　風機控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀：風機的控制系統(tǒng)是

33、風機的重要組成部分，它承擔著風機監(jiān)控、自動調(diào)節(jié)、實現(xiàn)最大風能捕獲以及保證良好的電網(wǎng)兼容性等重要任務，它主要由監(jiān)控系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、變槳控制系統(tǒng)以及變頻系（變頻器）幾部分組成。各部分的主要功能如下：</p><p>　　監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）：監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對全風場風機狀況的監(jiān)視與啟、操作它包括大型監(jiān)控軟件及完善的通訊網(wǎng)絡。</p><p>　　主控系統(tǒng)：主控系統(tǒng)是風機控制系統(tǒng)的主體，它實現(xiàn)自動

34、啟動、自動調(diào)向、自動調(diào)速、自動并網(wǎng)、自動解列、故障自動停機、自動電纜解繞及自動記錄與監(jiān)控等重要控制、保護功能。它對外的三個主要接口系統(tǒng)就是監(jiān)控系統(tǒng)、變槳控制系統(tǒng)以及變頻系統(tǒng)（變頻器），它與監(jiān)控系統(tǒng)接口完成風機實時數(shù)據(jù)及統(tǒng)計數(shù)據(jù)的交換，與變槳控制系統(tǒng)接口完成對葉片的控制，實現(xiàn)最大風能捕獲以及恒速運行，與變頻系統(tǒng)（變頻器）接口實現(xiàn)對有功功率以及無功功率的自動調(diào)節(jié)。</p><p>　　變槳控制系統(tǒng)：與主控系統(tǒng)配合，通

35、過對葉片節(jié)距角的控制，實現(xiàn)最大風能捕獲以及恒速運行，提高了風力發(fā)電機組的運行靈活性。目前來看，變槳控制系統(tǒng)的葉片驅(qū)動有液壓和電氣兩種方式，電氣驅(qū)動方式中又有采用交流電機和直流電機兩種不同方案。究竟采用何種方式主要取決于制造廠家多年來形成的技術路線及傳統(tǒng)。</p><p>　　變頻系統(tǒng)（變頻）器：與主控制系統(tǒng)接口，和發(fā)電機、電網(wǎng)連接，直接承擔著保證供電品質(zhì)、提高功率因素，滿足電網(wǎng)兼容性標準等重要作用。風機控制系統(tǒng)的

36、發(fā)展趨勢：隨著國內(nèi)企業(yè)所開發(fā)風機容量越來越大，風機控制技術必須不斷發(fā)展才能滿足這一要求，如葉片的驅(qū)動和控制技術、如更大容量的變頻器開發(fā)，都是必須不斷解決的新的課題，這里不進行詳細闡述。當前，由于風力發(fā)電機組在我國電網(wǎng)中所占比例越來越大，風力發(fā)電方式的電網(wǎng)兼容性較差的問題也逐漸暴露出來，同時用戶對不同風場、不同型號風機之間的聯(lián)網(wǎng)要求也越來越高，這也對風機控制系統(tǒng)提出了</p><p><b>　　新的任務

37、。</b></p><p>　?。?）采用統(tǒng)一和開放的協(xié)議以實現(xiàn)不同風場、不同廠家和型號的風機之間的方便互聯(lián)。目前，風機投資用戶和電網(wǎng)調(diào)度中心對廣布于不同地域的風場之間的聯(lián)網(wǎng)要求越來越迫切，雖然各個風機制造廠家都提供了一定的手段實現(xiàn)風機互連，但是由于采用的方案不同，不同廠家的風機進行互聯(lián)時還是會有很多問題存在，實施起來難度較大。因此，現(xiàn)實不同風機之間的方便互聯(lián)是一個亟待解決的重要課題。</p&g

38、t;<p>　　（2）需要進一步提高低電壓穿越運行能力（LVRT）。風力發(fā)電機組，尤其是雙饋型風機，抵抗電網(wǎng)電壓跌落的能力本身較差。當發(fā)生電網(wǎng)電壓跌落時，從前的做法是讓風機從電網(wǎng)切出。當風機在電網(wǎng)中所占比例較小時，這種做法對電網(wǎng)的影響還可以忽略不計。但是，隨著在網(wǎng)運行風機的數(shù)量越來越大，尤其是在風力發(fā)電集中的地區(qū)，如國家規(guī)劃建設的六個千萬千瓦風電基地，這種做法會對電網(wǎng)造成嚴重影響，甚至可能進一步擴大事故。歐洲很多國家，如德

39、國、西班牙、丹麥等國家，早就出臺了相關標準，要求在這種情況下風機能保持在網(wǎng)運行以支撐電網(wǎng)。風機具有的這種能力稱為低電壓穿越運行能力（LVRT），有的國家甚至要求當電網(wǎng)電壓跌落至零時還能保持在網(wǎng)運行。我國也于今年8月由國家電網(wǎng)公司出臺了《風電場接入電網(wǎng)技術規(guī)定》，其中規(guī)定了我國自己的低電壓穿越技術要求，明確要求風電機組在并網(wǎng)點電壓跌落至20%額定電壓時能夠保持并網(wǎng)運行625ms、當?shù)浒l(fā)生3s內(nèi)能夠恢復到額定電壓的90%時，風電機組保持并

40、網(wǎng)運行的低電壓穿越運行要求。應該說，這還只是一個初步的、相對較低的運行要求。在今后可能還會出臺更為嚴格的上網(wǎng)限制措施。這些要求的實現(xiàn)，主要靠控制系統(tǒng)中</p><p>　?。?）實現(xiàn)在功率預估條件下的風電場有功及無功功率自動控制。目前，風電機組都是運行在不調(diào)節(jié)的方式，也就是說，有多少風、發(fā)多少電，這在風電所占比例較小的情況下也沒有多大問題。但是，隨著風電上網(wǎng)電量的大幅度增加，在用電低谷段往往是風機出力最大的時段，

41、造成電網(wǎng)調(diào)峰異常困難，電網(wǎng)頻率、電壓均易出現(xiàn)較大波動。當前，電網(wǎng)對這一問題已相當重視，要求開展。</p><p>　　第二章 總體方案設計</p><p>　　2.1 控制系統(tǒng)的要求</p><p>　?。?）高可靠性，以適應工業(yè)現(xiàn)場十分惡劣和復雜的工作條件。</p><p>　　（2）具有實時響應處理能力，以滿足工業(yè)生產(chǎn)過程實時控制要求。&

42、lt;/p><p>　　（3）有豐富的可與工業(yè)現(xiàn)場信號相連接的工業(yè)接口，方便實現(xiàn)在線</p><p><b>　　監(jiān)控。</b></p><p>　?。?）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應能組配靈活，易于擴展。</p><p>　?。?）有先進的系統(tǒng)環(huán)境和應用軟件便于開發(fā)。</p><p>　?。?）有自動/手動轉(zhuǎn)換系

43、統(tǒng)，保證在自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以</p><p><b>　　手動控制。</b></p><p>　?。?）有可靠的報警系統(tǒng)，在風機電機過熱，變頻器出現(xiàn)故障時能及</p><p><b>　　時發(fā)出報警信號。</b></p><p>　　2.2 系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理</p><

44、;p>　　工業(yè)離心風機的工作要求是指在特定的工作環(huán)境中，風機輸出的風量要隨著外界條件的變化，保持在設定的參數(shù)值上。這樣，既可滿足工作要求，又不使電動機空轉(zhuǎn)，而造成電能的浪費。為實現(xiàn)上述目標，本系統(tǒng)采用閉環(huán)控制的方式。工業(yè)現(xiàn)場的溫度由溫度傳感器檢測，變換成模擬輸入反饋信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后與PLC中給定值比較，再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換變成模擬量輸出信號，控制變頻器調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速，從而達到控制工廠車間溫度的目的系統(tǒng)組成簡圖如圖2-1所示。</

45、p><p>　　圖2-1 自動控制系統(tǒng)組成框圖</p><p>　　2.3 變頻調(diào)速節(jié)能分</p><p>　　變頻調(diào)速應用于風機系統(tǒng)電機的自動控制中，其節(jié)能效果明顯。 由流體力學的基本定律可知：風機、泵類設備均屬平方轉(zhuǎn)矩負載，其轉(zhuǎn)速n與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關系：Q∝n，H∝n2，P∝n3，即流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正

46、比。圖2給出了風機中風門調(diào)節(jié)和變頻調(diào)速兩種控制方式下風路的壓力-風量(H-Q)關系及功率-風量(P-Q)關系。其中，曲線1是風機在額定轉(zhuǎn)速下的H-Q曲線，曲線2是風機在某一較低速度下的H-Q曲線，曲線3是風門開度最大時的H-Q曲線，曲線4是風機在某一較小開度下的H-Q曲線?？梢钥闯?，當實際工況風量由Q1下降到Q2時，如果在風機以額定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)的條件下調(diào)節(jié)風門開度，則工況點沿曲線1由A點移到B點；如果在風門開度最大的條件下用變頻器調(diào)節(jié)風機的

47、轉(zhuǎn)速，則工況點沿曲線3由A點移到C點。顯然，B點與C點的風量相同，但C點的壓力要比B點壓力小得多。因此，風機在變頻調(diào)速運行方式下，風機轉(zhuǎn)速可大大降低，節(jié)能效果明顯。曲線5為變頻控制方式下的P-Q曲線，曲線6為風門調(diào)節(jié)方式下的P-Q曲線?？梢钥闯?，在相同的風量下，變頻控制方式比風門調(diào)節(jié)方式能耗更小，二</p><p>　?。?-1） </p><p>　?。?/p>

48、l）其中Q為風機運行時實際風量。</p><p>　　Qe為風門開度為最大，且電機運行在額定轉(zhuǎn)速時的風量。</p><p>　　Pe為風門開度為最大，且電機運行在額定轉(zhuǎn)速時的功率。</p><p>　　通過以上分析得出，采用轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)風量，比起用擋板調(diào)節(jié)風量節(jié)省能源，風量調(diào)節(jié)幅度越大，節(jié)電效果越高。對我國風機現(xiàn)有的運行狀況進行調(diào)查后得出，其中大多數(shù)風機處于大馬拉小

49、車的狀態(tài)，用擋板進行運行流量的調(diào)節(jié)，極大的浪費了電能，若采用調(diào)速方式運行，則可以大量節(jié)約電能，并能在1至2年內(nèi)收回投資成本。</p><p>　　圖2-2 變頻調(diào)速在風機中的節(jié)能分析</p><p>　　2.4 變頻調(diào)速的依據(jù)</p><p>　　變頻調(diào)速技術的基本原理是根據(jù)電機轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正</p><p>　　比的關系，如公式

50、（2-2）所示：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　其中n表示電機轉(zhuǎn)速；</p><p>　　f為電動機工作電源頻率；</p><p><b>　　s為電機轉(zhuǎn)差率；</b></p><p><b>　　p為電機磁極對數(shù)。</b

51、></p><p>　　通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉(zhuǎn)速的目的。交流電動</p><p>　　機調(diào)速方法有三種，主要有：</p><p>　　（1）變極對數(shù)調(diào)速，</p><p>　?。?）變轉(zhuǎn)差率調(diào)速，</p><p>　?。?）變頻調(diào)速，即改變電源的頻率來改變電機的轉(zhuǎn)速。這三種方法前兩種有一定的局限

52、性，而變頻調(diào)速具有其他調(diào)速方法無可比擬的優(yōu)勢，變頻調(diào)速的性能和經(jīng)濟指標己趕上直流調(diào)速系統(tǒng)。變頻調(diào)速傳動效率高，因變頻調(diào)速屬于電氣調(diào)速，無中間機械設備，也就沒有附加的轉(zhuǎn)差損耗，屬于低損耗的高效調(diào)速，而且其調(diào)速范圍廣，反應速度快，精度高，裝置安全可靠，安裝調(diào)試方便，容易實現(xiàn)閉環(huán)控制，能達到自動調(diào)節(jié)。另外，使用變頻調(diào)速還具有高效節(jié)能的效果。目前，變頻調(diào)速控制器作為一種新型的節(jié)能控制裝置，已開始在各行各業(yè)逐漸得到推廣和應用。 變頻系統(tǒng)的主電路原

53、理圖如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3 變頻器主電路原理圖</p><p>　　2.5 離心風機控制原理分析</p><p>　　三臺大容量的離心風機(1#, 2#, 3#)根據(jù)工作狀態(tài)的不同，具有變頻、工頻兩種運行方式，因此每臺離心風機均要求通過兩個接觸器分別與工頻電源和變頻電源輸出相聯(lián)。QS1, QS2, QS3, QS4分別為主電路、變頻器和各電機

54、的工頻運行控制開關，KM1，KM2，KM3為三臺風機工頻運行時的交流接觸器，KM4，KM5，KM6為三臺風機變頻運行時的交流接觸器，F(xiàn)R1, FR2, FR3為工頻和變頻運行時的電機過載保護用熱繼電器，變頻運行時由變頻器也可實現(xiàn)電機過載保護。變頻器的主電路輸出端子(U, V, W)經(jīng)接觸器接至三相電動機上，當旋轉(zhuǎn)方向與工頻時電機轉(zhuǎn)向不一致時，需要調(diào)換輸出端子(U, V, W)的相序，否則無法工作。主電路見圖2-4所示。</p>

55、;<p>　　在控制電路的設計中，必須要考慮弱電和強電之間的隔離問題。為了保護PLC設備，PLC輸出端口并不是直接和交流接觸器連接，而是在PLC輸出端口和交流接觸器之間引入中間繼電器，通過中間繼電器控制接觸器線圈的得電/失電，進而控制電機或者閥門的動作。通過隔離，可延長系統(tǒng)的</p><p>　　使用壽命，增強系統(tǒng)工作的可靠性。</p><p>　　控制電路之中還要考慮電路之

56、間互鎖的關系，這對于變頻器安全運行十分重要。變頻器的輸出端嚴禁和工頻電源相連，也就是說不允許一臺電機同時接到工頻電源和變頻電源的情況出現(xiàn)。因此，在控制電路中，對各風機電機的工頻/變頻運行接觸器作了互鎖設計；另外，變頻器是按單臺電機容量配置，不允許同時帶多臺電機運行，為此對各電機的變頻運行也作了互鎖設計。為提高互鎖的可靠性，在PLC控制程序設計時，進一步通過PL</p><p>　　C內(nèi)部的軟繼電器來做互鎖。<

57、;/p><p>　　出于可靠性及檢修方面的考慮，設計了手動/自動轉(zhuǎn)換控制電路。通</p><p>　　過轉(zhuǎn)換開關及相應的電路來實現(xiàn)。電氣控制線路圖見圖2-5所示。</p><p>　　圖2-5中，SA為手動/自動轉(zhuǎn)換開關，KA為手動/自動轉(zhuǎn)換用中間繼電器，打在①位置為手動狀態(tài)，打在②位置KA吸合，為自動狀態(tài)。在手動狀態(tài)，通過按鈕SB1-SB12控制各臺風機的起停。在自動

58、狀態(tài)時，系統(tǒng)執(zhí)行PLC的控制程序，自動控制風機的起停。中間繼電器KA的6個常閉觸點串接在三臺風機的手動控制電路上，控制三臺風機的手動運行。中間繼電器KA的常開觸點接PLC的X0，控制自動變頻運行程序的執(zhí)行。在自動狀態(tài)時，三臺風機在PLC的控制下能夠有序而平穩(wěn)地切換、運行。風機電機電源的通斷，由中間繼電器KA1-KA6控制接觸器KM 1-KM6的線圈來實現(xiàn)。HL0為自動運行指示燈。FR1, FR2, FR3為三臺風機的熱繼電器的常閉觸點，

59、對電機進行過流保護。 </p><p>　　圖2-4 離心風機主電路圖</p><p>　　圖2-5 離心風機控制線路圖</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件設計</p><p>　　3.1 溫度傳感器選擇</p><p>　　本系統(tǒng)是將傳感器安裝在工廠車間中，通過實時檢測車間內(nèi)的溫度，換算出與設定溫度之間的調(diào)整值，通

60、過變頻器自動調(diào)節(jié)到合適的風機轉(zhuǎn)速</p><p>　　，從而使車間內(nèi)溫度達到設定的溫度值。中間繼電器KA1-KA6控制接觸器KM1-KM6的接線圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 KA-KM接線圖</p><p>　　根據(jù)本系統(tǒng)的具體情況，經(jīng)認真比較最后選定熱電偶傳感器，它是工業(yè)測量中應用最廣泛的一種溫度傳感器，它與被測對象直接接觸，不受中間介質(zhì)的影響

61、，具有較高的精確度；測量范圍廣，可從-50℃～1600℃進行連續(xù)測量，當工作端的被測介質(zhì)溫度發(fā)生變化時，熱電勢隨之發(fā)生變化將熱電勢送入PLC進行處理，即可得到溫度值。</p><p>　　3.2 PLC的選擇</p><p>　　對于主控設備PLC的選擇，從收集的國內(nèi)外各種PLC產(chǎn)品的資料來看，充分考慮了工業(yè)離心風機工作狀況和本控制系統(tǒng)的特點以及現(xiàn)有條件，最終選擇了日本松下電工FP0系列P

62、LC產(chǎn)品。</p><p>　　3.2.1 FP0系列PLC的特點</p><p>　　FP0系列PLC在小機殼內(nèi)匯聚了先進的功能和優(yōu)異的表現(xiàn)，包括脈沖捕捉，兩路脈沖輸出，PID，PWM，高速計數(shù)，網(wǎng)絡通信，模擬量設定和時鐘功能等。主機單元是集成了CPU，電源(AC)，輸入輸出單元的獨立模塊，可單獨使用，也可以和擴展單元任意組合使用，最多可配置3個擴展模塊。I/O點可以從最少的10點擴展到

63、最多的128點。使用時可根據(jù)實際情況進行適當?shù)慕M合。主機和擴展單元都有專門的擴展接口，在擴展時可以直接連接，</p><p>　　不需要連接電纜。本設計根據(jù)需要，主模塊選用FP0C32，擴展模塊選用FP0E16，A/D轉(zhuǎn)換模塊采用FP0-A80模塊。</p><p>　　3.2.2 PLC控制系統(tǒng)設計流程</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)的設計步驟如圖3-2所示，

64、在本系統(tǒng)的設計中，使用了一個主模塊，一個擴展模塊，一個A/D轉(zhuǎn)換模塊，共使用19個輸入口，12個輸出口，在I/O口的使用上，充分考慮了系統(tǒng)在以后擴展的需要，對一些有特殊用途的端口如A/D轉(zhuǎn)換模塊的接口盡量不用或者少用。為了提高系統(tǒng)的可靠性，在軟件設計時除了編制正常工作下的自動控制程序外，還在PLC中編制了手動控制程序，這樣做較之以往的控制系統(tǒng)有三個好處：第一，可以在系統(tǒng)安裝完成后，對各個設備進行單個調(diào)試，以檢查設備是否工作正常；第二，可

65、以在系統(tǒng)自動控制程序出現(xiàn)錯誤時，用手動方式在PLC上控制系統(tǒng)的運行；第三，當系統(tǒng)工作單元如電機出了故障時，可以手動切換出現(xiàn)故障的電機，使之停止運行，把沒有故障的電機切換入系統(tǒng)保證系統(tǒng)正常運行；正是因為有這些好處，在PLC上用了12個輸入口實現(xiàn)對手動控制程序的支持，從而大大提高了系統(tǒng)可靠性。PLC模塊接線圖如圖3-2所示，I/O分配</p><p><b>　　如表3-1所示。</b><

66、/p><p>　　3.3 變頻器的選擇</p><p>　　本系統(tǒng)設計選用變頻器為森蘭BT12S系列，變頻器的連接端子圖如圖3-3所示。輸入端R，S，T通過主電路接至電源，輸出端U，V，W通過主電路接至離心風機，使用時絕對不允許接反，控制端子FWD為正轉(zhuǎn)啟動端，為保證電動機單向正轉(zhuǎn)運行，將FWD與公共端CM相接。變頻器的功能預置為：</p><p>　　F01=5 頻率

67、由X4，X5設定。</p><p>　　F02=1 使變頻器處于外部FWD控制模式。</p><p>　　F28=0 使變頻器的FMA輸出功能為頻率。</p><p>　　F40=4 設置電動機極數(shù)為4極。</p><p>　　FMA為模擬信號輸出端，可在FMA和GND兩端之間跨接頻率表，用于監(jiān)視變頻器的運行頻率。</p>&l

68、t;p>　　F69=0 選擇X4，X5端子功能，即用于控制端子的通斷實現(xiàn)變頻器的</p><p><b>　　升降速。</b></p><p>　　X5與公共端CM接通時，頻率上升；X5與公共端CM斷開時，頻率保持。</p><p>　　X4與公共端CM接通時，頻率下降；X4與公共端CM斷開時，頻率保持。</p><p

69、>　　本系統(tǒng)中使用S1和S2兩個按鈕分別與X4和X5相接，按下按鈕S2使X5與公共端CM接通，控制頻率上升；松開按鈕S2，X5與公共端CM斷開，頻率保持。同樣，按下按鈕S1使X4與公共端CM接通，控制頻率下降；松開按鈕S1，X4與公共端CM斷開，頻率保持。VRF，Y1接至PLC，接收和發(fā)送與PLC主機之間的控制信號。</p><p>　　變頻器頻率參數(shù)設置為：</p><p>　?。?/p>

70、1）最高頻率：風機屬于平方轉(zhuǎn)矩負載，轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速的平方成正比</p><p>　　當轉(zhuǎn)速超過其額定轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)矩將按平方規(guī)律增加，導致電動機嚴重過載。因此，變頻器的最高頻率只能與電動機額定頻率相等。本系統(tǒng)中最高輸頻率設定為50Hz。</p><p>　　圖3-2 PLC控制系統(tǒng)設計流程圖</p><p>　　圖3-3 PLC接線圖</p><p&g

71、t;　　表3-1 I/O分配表</p><p>　　上限頻率：由于變頻器內(nèi)部具有轉(zhuǎn)差補償功能，在50HZ的情況</p><p>　　下電動機在變頻運行時的實際轉(zhuǎn)速要高于工頻運行時的轉(zhuǎn)速，從而增大了電動機的負載，因此實際預置的頻率應略低于額定頻率。本系統(tǒng)中上限頻率設定為49.5HZ。</p><p>　　下限頻率：在風機系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速過低，會出現(xiàn)電機的全揚程小</

72、p><p>　　于基本揚程(實際揚程)，形成電機“空轉(zhuǎn)”的現(xiàn)象。所以，在多數(shù)情況下，下限頻率不能太低，可根據(jù)實際情況適當調(diào)整。本系中下限頻率設定為35HZ。</p><p>　　（4）啟動頻率：風機在啟動時，存在一定的阻力，在從0HZ開始啟動的一段頻率內(nèi)，實際上轉(zhuǎn)不起來。因此，應適當預置啟動頻率值，使其在啟動瞬間有一定的沖擊力。本系統(tǒng)中啟動頻率設定為10HZ。</p><p

73、>　　第4章 系統(tǒng)軟件設計</p><p>　　軟件設計可包括以下幾部分：初始化，風機的啟動/停止，信號顯示</p><p>　　，模擬量輸入，測量值與設定值的比較，模擬量輸出等。 </p><p>　　4.1 PLC程序設計</p><p>　　風機控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)的主要功能有自動變頻恒溫運行、自動工頻運行、遠程手動控制和現(xiàn)場手動控制

74、。全自動變頻恒溫運行方式是系統(tǒng)中最主要的運行方式，也是系統(tǒng)的主要功能，是指利用PLC控制，通過變頻調(diào)</p><p>　　速自動調(diào)節(jié)車間內(nèi)的溫度，其核心是根據(jù)恒溫條件下風機系統(tǒng)中電機運行的狀態(tài)及轉(zhuǎn)換過程中設計的PLC控制程序；自動工頻運行是指在變頻器故障狀態(tài)下，為維持溫度的相對恒定，系統(tǒng)根據(jù)溫度高低自動調(diào)節(jié)工頻運行的電機臺數(shù)，這種運行方式只是在特殊情況下的一種備用方案，目的是提高系統(tǒng)可靠性的冗余度；遠程手動控制是

75、指在控制室，通過計算機和PLC通信遠程操控風機電機的運行，是一種輔助方案；現(xiàn)場手動控制運行是指通過現(xiàn)場按鈕，人工控制電機工頻、變頻運行，這一方式完全通過電氣控制線路來實現(xiàn)，PLC不參與，主要用于檢修、調(diào)試及PLC故障時的運行。PLC控制程序設計的主要任務是接收來自溫度傳感器的信號，判斷當前的溫度狀態(tài)，通過程序處理，輸出信號去控制變頻器、繼電器、接觸器、信號燈等電器的動作，進而調(diào)整風機的運行，從而達到控制車間內(nèi)溫度的目的。主電路端子及功能

76、表如表4-1所示, 控制電路端子及功能表如表4-2所示。變頻器接線圖如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-1 變頻器連接端子圖</p><p><b>　　， </b></p><p>　　表4-1 主電路端子及功能表</p><p>　　表4-2 控制電路端子及功能表</p><p>　　

77、圖4-2 變頻器接線圖</p><p>　　4.1.1 離心風機轉(zhuǎn)換過程分析</p><p>　　啟動自動變頻運行方式時，首先啟動1#風機變頻運行，當溫度達到要求時，保持該頻率，如果達到上限頻率溫度仍達不到設定要求，則延時10s后，PLC給出控制信號，切換1#風機工頻運行，2#風機變頻運行。在2#風機</p><p>　　變頻運行過程中，變頻器根據(jù)溫度的變化通過PI

78、D調(diào)節(jié)器調(diào)整1#風機電動機的轉(zhuǎn)速來控制風量，使溫度達到設定值。若溫度仍然達不到設定值，則由PLC給出控制信號，將2#風機與變頻器斷開，轉(zhuǎn)為工頻恒速運行，同時3#風機變頻運行。系統(tǒng)工作于1#風機工頻運行、2#風機工頻運行、3#風機變頻運行的狀態(tài)。若溫度仍高于設定值，3臺風機同時工頻運行也不能滿足要求時，將啟動備用系統(tǒng)，直到滿足溫度要求。整個轉(zhuǎn)換過程中，總是保證原來工作于變頻運行狀態(tài)的風機轉(zhuǎn)入工頻恒速運行，新開風機運行在變頻狀態(tài)，保證只有一

79、臺風機運行在變頻狀態(tài)。</p><p>　　當外界溫度降低時，變頻器通過PID調(diào)節(jié)器降低風機電機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)風量。并按“先起先?！钡脑瓌t，由PLC給出控制信號，將當前最先工作在工頻方式的風機關閉，同時PID調(diào)節(jié)器將根據(jù)調(diào)整值自動升高變頻器輸出頻率，加大風量，維持溫度的恒定。當溫度繼續(xù)降低時，系統(tǒng)繼續(xù)按“先起先?！霸瓌t逐臺關閉處于工頻運行的風機。</p><p>　　當系統(tǒng)處于單臺風機變頻運行

80、狀態(tài)時，如變頻器輸出頻率達到下限頻率，溫度低于設定值時，則關閉變頻器運行，此時三臺風機都已關停，系統(tǒng)通過溫度傳感器時時檢測車間內(nèi)溫度值，一旦溫度高于設定值，則啟</p><p>　　動風機進行溫度調(diào)節(jié)。</p><p>　　4.1.2 系統(tǒng)工作狀態(tài)</p><p>　　工作狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件是依據(jù)變頻器輸出頻率是否到達極限頻率及溫度是否達到設定值。設變頻器輸出頻率達

81、到極限頻率時的信號為X1，實際溫度高于設定溫度值的信號為X2，實際溫度達到設定溫度值的信號為X</p><p>　　3實際溫度低于設定溫度值的信號為X4。從停機到開啟1#風機的條件為：滿足X2；保持現(xiàn)有工作狀態(tài)的條件為：滿足X3；增開風機條件：同時滿足X1，X2；減開風機條件：同時滿足X1，X4；系統(tǒng)工作狀態(tài)如表4-3所示：</p><p>　　表4-3 系統(tǒng)工作狀態(tài)表</p>

82、<p>　　4.1.3 狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程的實現(xiàn)方法</p><p>　　從傳感器檢測狀態(tài)到開啟1#風機，只需用變頻器以起始頻率起動1#風機電機運行即可；減開風機過程是在滿足減開風機條件的前提下，通過PLC控制，斷開工頻運行狀態(tài)電機的接觸器主觸點即可。以一號風機為例啟動控制流程圖如圖4-3。增開風機過程的實現(xiàn)相對復雜一些，首先要將運行在變頻狀態(tài)的電機和變頻器脫離后，再切</p><p&

83、gt;　　換到電網(wǎng)運行，同時變頻器又要以起始頻率起動一臺新的電機運行。切</p><p>　　換過程主要考慮三方面的問題：</p><p>　　切換過程的可靠性。決不允許出現(xiàn)變頻器的輸出端和工頻電源接</p><p>　　連的情況，這一點通過控制電路、PLC內(nèi)部軟繼電器的互鎖及PLC控制程序中動作的時間先后次序來保證。</p><p>　　切

84、換過程的完成時間。時間太長，原變頻運行的電機轉(zhuǎn)速下降</p><p>　　太多，一方面造成溫度升高快，另一方面在接下來切換到工頻時沖擊電流時間太短，切換過程的可靠性下降。具體時間還需根據(jù)電動機的容量大小來設定，容量越大，時間越長，一般情況下，500ms足夠。</p><p>　　切換過程的電流。因變頻器輸出電壓相位和電網(wǎng)電壓相位一般</p><p>　　不同，當電機

85、從變頻器斷開后，轉(zhuǎn)子電流磁場在定于繞組中的感應電壓與電網(wǎng)電壓往往也存在相位差。此時，切換到工頻電網(wǎng)瞬間，如果二者剛好反相，則將產(chǎn)生比直接起動時的起動電流更大的沖擊電流，反過來對變頻器造成沖擊。解決辦法有：</p><p>　　電機定子繞組中接入三相滅磁電阻的方法。這種方法一般需要</p><p>　　延時2~3秒，時間太長，風機轉(zhuǎn)速下降太多，不合適。</p><p>

86、;　　相位鑒定法。通過相位鑒別電路，在電網(wǎng)電壓和變頻器輸出電</p><p>　　壓相位一致時，快速切換。這種方法十分有效、可靠，對于100 kW以上的大容量電機一般要求采用這一方法。</p><p>　?。?）利用變頻器的自由停車指令BX來實現(xiàn)的快速滅磁法。這一方法的實質(zhì)是通過定子繞組中和變頻器逆變橋上的續(xù)流二極管組成的回路來達到快速滅磁的目的。其動作順序是，在電機從變頻器斷開前，PLC

87、的Y2給出動作信號，變頻器VRF端子功能生效，自由停車命令BX生效，變頻器立即停止輸出，經(jīng)短暫延時(約500ms)滅磁后，將電機從變頻器斷開，并立即投入電網(wǎng)。這種方法簡單有效、控制方便，本次設計中采用了這一方法。本控制系統(tǒng)的主程序流程圖如圖4-4所示。</p><p>　　4.2 程序設計的梯形圖</p><p>　　（1）啟動/停止程序</p><p>　　啟動/

88、停止程序主要控制系統(tǒng)的啟動和停止，按下啟動按鈕時自動控制系統(tǒng)開始運行，按下停止按鈕自動控制系統(tǒng)停止運行。程序梯形圖見圖4-5所示。</p><p>　?。?）模擬量輸入程序</p><p>　　由于本控制系統(tǒng)采用兩個溫度傳感器測量車間內(nèi)不同兩點的溫度信號，所以要分別讀兩次模擬量值。按系統(tǒng)要求，模擬量輸入與比較采取以下程序設計方法，程序梯形圖見圖4-5所示。</p><p

89、><b>　?。?）比較程序</b></p><p>　　將溫度傳感器的兩次測量值的平均值分別與前次測量值進行濾波，然后取平均值與設定值比較，與設定值不等則進行PID調(diào)節(jié)控制，此程序梯</p><p><b>　　圖如圖4-5所示。</b></p><p>　?。?）模擬量輸出程序</p><p&

90、gt;　　把通過比較計算的輸出模擬量，輸送到變頻器中，從而調(diào)節(jié)風機的</p><p>　　轉(zhuǎn)速，此程序梯形圖如圖4-6所示。</p><p>　　圖4-3 系統(tǒng)總控制流程圖</p><p>　　圖4-4 啟動/停止程序</p><p><b>　　圖4-5比較程序</b></p><p>　　圖4

91、-6 模擬量輸出程序</p><p>　　第5章 系統(tǒng)可靠性設計及調(diào)試</p><p>　　5.1系統(tǒng)的可靠性設計</p><p>　　系統(tǒng)中采用的工控設備變頻器和 PLC均具有抗干抗能力強，可靠性</p><p>　　好的特點。但作為一個完整的系統(tǒng)，應用于工業(yè)現(xiàn)場，還是有必要考慮加強抗干擾措施，保證運行的穩(wěn)定性。</p>&l

92、t;p>　?。?）變頻器和PLC應安裝于專門的控制柜中，但一定要保證良好的通風環(huán)境和散熱，PLC四周留有50mm以上的凈空間。環(huán)境溫度最好控制在45℃以下，相對濕度在5~90%，盡量不要安裝在多塵、有油煙、有導電灰塵、有腐蝕性氣體、振動、熱源或潮濕的地方。</p><p>　?。?）控制柜和風機現(xiàn)場距離不要太遠，尤其是信號傳輸電纜要盡可短，</p><p>　　而且要盡量遠離那些會產(chǎn)

93、生電磁干擾的裝置。</p><p>　?。?）外圍設備信號線、控制信號線和動力線應分開敷設，不能扎在</p><p>　　一起，應采用屏蔽線且屏蔽層接地。</p><p>　?。?）變頻器和 PLC均要可靠接地。接地電阻要小，接地線須盡可能短和粗，并且應連接于專用接地極或公用接地極上，不要使用變頻器、PLC外殼或側(cè)板上的螺釘作為接地端。而且二者在接地時，應盡量分開，

94、不要</p><p><b>　　用同一接地線。</b></p><p>　?。?）電動機在低速運行時，電機冷卻效果下降，應保證電動機具有</p><p><b>　　良好的通風條件。</b></p><p>　　（6）在電氣設計和軟件設計中，充分考慮電氣設備之間的互鎖關系。</p>

95、<p>　　（7）選用性能可靠的繼電器、接觸器對于系統(tǒng)的可靠運行也具有十</p><p><b>　　重要的意義。</b></p><p>　?。?）要考慮防雷設計。如電源是架空進線，在進線處裝設變頻器專用避雷器，或按規(guī)范要求在離變頻器20m遠處預埋鋼管做專用接地保護。如果電源是電纜引入，則應做好控制室的防雷系統(tǒng)，以防雷電竄入破壞設備。</p>

96、<p><b>　　5.2 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　5.21 軟件系統(tǒng)的調(diào)試</p><p>　　軟件系統(tǒng)的調(diào)試主要是PLC程序的調(diào)試，包括錯誤的校驗，邏輯性分析，控制要求的合理性和正確性。</p><p>　　5.22 硬件系統(tǒng)的調(diào)試</p><p>　　硬件系統(tǒng)的調(diào)試主要是各個裝置的調(diào)試，包

97、括PLC，變頻器，傳感器，繼電器等電氣裝置的安裝，連線，初始化設置等，檢查其是否存在斷線，</p><p>　　連線，錯線以及設置錯誤。</p><p>　　5.23 軟硬件結(jié)合調(diào)試</p><p>　　軟硬件結(jié)合調(diào)試是系統(tǒng)調(diào)試中的最后一個步驟，實際上就是在裝備正式投入運行前的功能測試和安全性測試，這是最容易出現(xiàn)問題的一步，往往在單獨進行硬件和軟件調(diào)試時系統(tǒng)運行正常

98、，但一旦結(jié)合起來，就會現(xiàn)各種各樣的問題，需要考慮多方面的因素才可以解決。軟硬件結(jié)合調(diào)試的主要內(nèi)容包括：PLC程序運行控制硬件是否達到預定要求，在非正常情況下是否有報警提示和相應的安全措施，系統(tǒng)的抗干擾措施是否達到效果。這一階段的調(diào)試可分為以下幾部分：</p><p>　?。?）系統(tǒng)的啟動/停止調(diào)試。</p><p>　　（2）系統(tǒng)的自動/手動轉(zhuǎn)換調(diào)試。</p><p&g

99、t;　?。?）PLC控制系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試。</p><p>　?。?）系統(tǒng)工作過程調(diào)試。</p><p>　　（5）在線監(jiān)控調(diào)試。</p><p>　?。?）報警系統(tǒng)調(diào)試。</p><p>　?。?）系統(tǒng)安全性能調(diào)試。</p><p><b>　　結(jié)論與展望</b></p><p&

100、gt;　　利用 PLC來控制變頻器實現(xiàn)離心風機變頻調(diào)速自動控制是完全可行的。采用本控制系統(tǒng)可以根據(jù)風機現(xiàn)場的實際情況，按照當時溫度要求實時地調(diào)節(jié)風機葉輪轉(zhuǎn)速，既不影響工作效果又能達到節(jié)能要求，滿足了當時的要求。</p><p>　　本系統(tǒng)利用PLC實現(xiàn)就地控制，并有自動/手動互相切換兩種工作方式，既能在正常生產(chǎn)中實現(xiàn)自動控制保證工作效果，又能在突發(fā)事件(如斷電自控元器件出現(xiàn)故障或需要檢修調(diào)整自控系統(tǒng)且不影響生產(chǎn)等

101、)出現(xiàn)時，切換到手動控制進行應急處理。而且系統(tǒng)的抗干擾能力強，能在惡劣的環(huán)境中可靠地工作，平均無故障時間長，故障修復時間短。系統(tǒng)控制程序可根據(jù)需要而改變，具有很好的柔性。</p><p>　　本控制系統(tǒng)目前是針對工業(yè)車間內(nèi)對溫度的特定要求而設計的，以后可以考慮在其它的系統(tǒng)如除塵系統(tǒng)中應用。在硬件選取時也留有一定的擴展空間，目前只進行了溫度測量來控制風機轉(zhuǎn)速，以后還可以進行其它參數(shù)測量實現(xiàn)更多的自動控制。在工業(yè)實際

102、應用中，系統(tǒng)可連入工業(yè)控制網(wǎng)絡，從而實現(xiàn)遠程上位機控制，在本系統(tǒng)的設計中，沒有涉及此方面的具體探討，可在以后的系統(tǒng)設計中，再進行認真的分析。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　畢業(yè)設計除了針對我們理論課程掌握的同時，也是對我們大學生進行綜合性實踐訓練的過程，是對整個專業(yè)知識的綜合，可以使我們的理論知識與實踐緊密的相結(jié)合，鍛煉我們獨立思考和

103、解決實際問題的能力。在這次畢業(yè)設計的過程中使我學到許多以前在課本和課堂上無法學到的知識及技術能力，特別是在查找資料的過程中體會到許多的樂趣，從而豐富了自己。在設計的過程中，自己能在指導老師的提點下獨立的分析問題、找出問題并解決問題，同時能夠更加用心的思考每個細節(jié)，把專業(yè)知識和實際操作更好的結(jié)合起來，使自己能夠自每天的學習過程中都有新的收獲。我的畢業(yè)論文設計能夠順利的完成，是老師悉心指導的結(jié)果。在開始的時候，老師給了我整個制作的大概框架和

104、思路，引導我該如何去做。在我制作的過程中，每次遇到不懂或不會的地方，老師都會給我一一的講解，使我每次都有一種茅塞頓開的感覺。老師以其嚴謹求實的治學態(tài)度，高度的敬業(yè)精神，兢兢業(yè)業(yè)的工作作風和大膽創(chuàng)新的進取精神對我產(chǎn)生重要的影響。在此我向老師表示感謝。這次的畢業(yè)設計我可以順利如期的完成，使我有了很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心，我在本次設計中取得的點滴進步都是來自于你</p><p>&

105、lt;b>　　作 者：</b></p><p>　　2012年06 月13日</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　?。?］ 史正勇.基于變頻調(diào)速及PLC的風機控制系統(tǒng)的研究［D］.北京：北京科技大學機械工程學院，2005.</p><p>　?。?］ 汪向華，周捍東.工業(yè)除塵

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