毕业论文---基于PLC的煤矿空压机控制系统设计

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1、 毕 业 设 计（论 文） 基于 PLC 的煤矿空压机控制系统设计 20 11 年 6 月 1 摘摘 要要 空气压缩机(简称空压机)是一种用来压缩气体提高气体压力或输送气体的机械。空压机的用 途很广，几乎遍及工农业、国防、科技、民用等各个领域。空气压缩机的安全生产保护对于煤矿 企业的生产是十分重要的。可编程控制器(PLC)将传统的继电器控制技术、计算机控制技术和通 信技术融为一体，专为工业控制而设计。本设计方案采用 PLC 和变频器实现对空压机组的自动控 制。该方案采用变频器实现对空压机“一拖多”的控制，PLC 实现变频器的工频与变频的转换控 制，以及切换变频器对某台空压机进行控制。系统利用压

2、力传感器采集气包出口压力，通过变送 器输出 420 毫安标准信号至 PLC 模拟输入端口，经过 PLC 内部 PID 算法逻辑运算，送出控制信 号至变频器，变频器根据送来的信号改变输出电压的频率，来调节电机转速，以确保供气压力的 恒定。当变频器控制当前机由变频转为工频，而供气压力仍不满足时，则由 PLC 控制变频器软启 动下一台空压机变频运行，依次开启。当变频器输出电压的频率已降至下限值，而供气压力仍高 于所需压力，则由 PLC 控制变频器关闭当前机，变频器转而变频控制另一台运行的空压机。从而 使生产系统获得良好的经济效益和安全性能。本论文介绍了空气压缩机、可编程控制系统（PLC） 控制原理、

3、系统通信等。 关键词：关键词：空气压缩机；可编程控制器（PLC）控制系统；变频器；PID 调节器 2 目 录 1 绪论. 4 1.1 PLC 控制在国内外的发展近况 . 4 1.2 课题的背景和意义 . 4 2 空气压缩机 5 2.1 空气压缩机及分类 . 5 2.2 螺杆式空压机 . 6 2.2.1 螺杆式空压机基本结构 6 2.2.2 螺杆压缩机的工作原理 6 2.2.3 螺杆压缩机的特点 7 2.3 活塞式空压机 . 8 3 可编程控制器（PLC）控制系统 9 3.1 PLC 的产生和发展 . 9 3.2 PLC 基本结构 10 3.3 PLC 基本工作原理 11 3.3.1 扫描技术.

4、 11 3.3.2 PLC 的 I/O 响应时间. 12 3.4 PLC 的主要特点 12 4 基于 PLC 的煤矿空压机控制系统设计方案 . 13 4.1 控制系统组成 13 4.2 控制系统的工作原理 14 4.2.1 空压机切换工作过程. 20 4.2.2 通信方式. 22 4.2.3 控制系统概述. 23 4.2.4 报警装置 26 4.3 系统设计 27 4.3.1 PLC 控制系统设计步骤 27 4.3.2 PLC 程序设计的步骤. 29 4.4 控制系统硬件设计 29 4.4.1 主电路设计. 29 3 4.4.2 PLC 选型. 30 4.4.3 变频器选型. 32 4.4.4

5、 传感器的选取. 33 4.4.5 系统 PLC 硬件部分地址分配及部分程序. 33 5 结论 . 36 5.1 工作总结 36 5.2 毕业设计心得 37 致 谢 38 参考文献 . 39 附录 系统总图 40 4 绪论绪论 自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC） 取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的 功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术、网络技术的不断发展和用户需求 的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的P

6、LC不再局 限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。 目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、 交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。 同时，计算机监控系统是采用集中监测、集中控制、集中显示、集中管理、集中保存的系统， 融合了较先进的自动化技术、计算机技术、通讯技术、故障诊断技术和软件技术，广泛应用在化 工、供暖、机械、供水、水处理等多个领域，在工业生产中发挥越来越显著的作用。 1.1 PLC 控制在国内外的发展近况 20世纪末期，可编程控制器的发展更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时 期发展了大型机和超小型机；从控制功能上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、 温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、 通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制 造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。 我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备 中大