基于PLC的矿井空压机控制系统设计.doc

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1、1绪论艟返哂锟掐阆彻骓蒡缃巫空气压缩机是一种利用电动机将气体在压缩腔内进行压缩并使压缩的气体具有一定压力的设备。作为基础工业装备之一，空压机在冶金、机械制造、矿山、电力、纺织、石化、轻纺等几乎所有的工业行业都有广泛的应用。空压机占大型工业设备(风机、水泵、锅炉、空压机等)耗电量的15%。由于结构原理的原因，大部分空压机的运行控制均将空压机输出的空气压力即管路储气罐压力作为控制对象。控制管路的空气压力在一定的范围内，即最高不超过气压管路和用气设备的安全容限(一般为0.7MPa)，最低要满足用气设备的最低工作压力要求(0.4MPa)。为满足这一要求，空压机中

2、普遍采用两种控制方法:渗溟煜幔酷矸泼豸战辛杯（1）利用电动机频繁启动和停止来调节管路压力。这种方法，首先设定管路压力的上、下限。当管路压力上升达到设定上限时，电动机断电，空压机停止运行，管路压力随着现场用气和管路泄露逐渐下降。当压力下降至设定下限时，电动机得电，空压机重新启动运行，管路压力又开始上升。如此周而复始。采用这种方式，管路压力不停地在压力上下限之间变化，控制简单，成本低，但电机启动频繁，对电网的干扰较大，只适用于小功率电动机的驱动。赊腑防按友聊锿茬溶显馄（2）利用空压机的压力气阀控制。当管路压力达到设定压力上限时，空压机与储气罐联接阀门关闭，空

3、压机处于空载运行。当管路压力下降至设定下限时，空压机与储气罐联接的气阀打开，空压机输出压缩空气，管路压力上升。如此往复，整个运行过程电动机保持运行，避免了频繁起停，适用于大功率的电动机驱动。邵枸幢肽幞狭够同锤檠昴目前，空压机的运行采用第二种方法控制的居多。这种方法不考虑电动机的运行控制，对电动机只须设计其启动控制。对于空压机中的大功率电动机的启动，一般采用两种方法，即线绕式异步电动机的转子串频敏电阻方法和鼠笼异步电动机的定子Y-△转换启动方法。线绕式异步电动机转子串电阻的启动方式，电动机的启动转矩大，而电机的启动电流冲击仍然很大，同时转子电刷机构增加了电

4、动机的结构复杂性。鼠笼异步电动机定子Y-△启动，即电机启动时定子接成Y形，电机正常运转时定子接成△形，这样可以降低启动电流，但也降低了启动转矩，增加了相应的启动装置。总之，上述传统控制方式存在的问题是明显的：捌瓦颢拉蕊煳滑柞邓址蛉（1）管路空气压力波动较大，管路压力在设定上下限之间波动，气阀的故障率高；跻艄柞彳热陂牮栓尖撞喊（2）空压机频繁加载、卸载造成电网电压波动大，以及损耗电量大；鑫聩濠耍牲彳痧蕃女丶喜（3）空压机总处于高速运转状态，造成空压机的机械故障增多和空压机的机体温度升高；文垡愍倔袷煺赔宵耪铃劬（4）空压机运转噪声大，此噪声一方面由空压机高速

5、运转产生，另一方面在空压机气阀动作时产生。垄莰注邢嗤笠巾掏驼舜粤针对以上存在的问题，采用PLC[1]和变频调速技术对空气压缩机控制系统进行节能改造，该系统自动化程度高，节能效果显著，实用性好。衰痊啡庐蠃飧贺朗戎绀腾2PLC和变频调速技术的简介胡鲤傻荆殓碜胰纲覆什劣2.1PLC控制系统特点和功能宸幼唬傣萜鼎肴猝幅遽廓可编程序控制器（ProgrammableLogicController:简称PLC）是一种在工业环境应用下而设计的数字运算电子系统，他将计算机技术、自动控制技术和通讯技术融为一体，成为实现单机、车间、工厂自动化的核心设备，具有可靠性高、抗干扰能

6、力强、组合灵活、编程简单、维修方便等诸多优点。随着技术的进步，其控制功能由简单的逻辑控制、顺序控制发展为复杂的连续控制和过程控制，成为自动化领域的三大技术支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）之一。其主要应用的技术领域有：顺序控制、过程控制、位置控制、生产过程的监控和管理、信息网络技术等。笞苜涞女频长畔岌遒滤蛭PLC用软件功能取代了继电器控制系统中的大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。PLC的梯形图程序一般采用顺序控制的设计方法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比继电

7、接触器系统电路图的设计时间要少。PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统安装和接线后，在现场的统调过程中发现问题，一般通过修改程序就可以解决，系统的调试比继电器系统容易得多。守笊芍巳缅据男东沲掭勋一个空压机PLC系统由PLC系统硬件、PLC应用程序、信号采集控制外围设备等组成，有时虽然采用了最先进的可靠性最高的PLC，但由于外围设备不能匹配致使整个系统不能正常工作。例如在空压机控制系统改造的过程中，如果信号电缆没有屏蔽接地，传入到PLC中的信号干扰严重，传来的信号没有利用的价值

8、。如果所有信号线屏蔽层并联并在控制室一端接地，就会收到了立竿见影的效果，信号稳定