基于PLC控制的空压机变频调速系统_张学燕
基于PLC的空气压缩机控制研究
基于PLC的空气压缩机控制研究一、内容概览随着科技的不断发展，PLC(可编程逻辑控制器)在各个领域得到了广泛的应用。
本文主要研究了如何利用PLC技术对空气压缩机进行控制，以提高空气压缩机的运行效率和安全性。
空气压缩机是一种广泛应用于工业生产、建筑施工等领域的重要设备，其主要功能是将空气压缩后提供给其他设备使用。
然而传统的空气压缩机控制方式存在一定的局限性，如操作复杂、维护困难等。
因此研究一种新型的空气压缩机控制方法具有重要的实际意义。
本文首先介绍了PLC的基本原理和工作原理，然后详细阐述了基于PLC的空气压缩机控制系统的设计方法和实现过程。
在设计过程中，我们充分考虑了空气压缩机的工作特点和实际需求，采用了先进的控制算法和技术，使得整个系统具有较高的稳定性和可靠性。
此外本文还对所设计的空气压缩机控制系统进行了实际测试和验证，结果表明该系统能够有效地满足空气压缩机的各项性能要求，具有良好的实际应用前景。
1.1 研究背景和意义随着科技的不断发展，空气压缩机在工业生产中得到了广泛的应用。
然而传统的空气压缩机控制方式存在一定的局限性，如操作复杂、故障率高、能耗大等。
为了提高空气压缩机的控制性能，降低能耗提高生产效率，本研究基于PLC(可编程逻辑控制器)技术，对空气压缩机进行了控制研究。
PLC作为一种成熟的自动化控制设备，具有结构简单、功能强大、可靠性高等特点。
将PLC应用于空气压缩机控制领域，可以实现对空气压缩机的远程监控和自动控制，有效降低人工操作的繁琐程度，提高生产效率。
此外PLC还具有较强的适应性和可扩展性，能够满足不同生产工艺的需求，具有较高的实用价值。
因此本研究基于PLC的空气压缩机控制技术具有重要的研究背景和现实意义。
通过研究我们可以为空气压缩机控制技术的发展提供新的思路和方法，推动相关领域的技术进步，为工业生产带来更高的效益。
同时本研究也有助于提高我国PLC技术在国内外市场的竞争力，为我国自动化产业的发展做出贡献。
基于PLC控制的变频通风机系统(毕业设计)
毕业设计（论文）题目：基于PLC控制的变频调速通风机系统学生姓名张海斌指导教师刘旭明二级学院机电工程学院专业电气工程及其自动化班级11电气一班学号 1104102012 提交日期 2015年5月14日答辩日期2015年5月16日目录摘要............................................................ I II Abstract .......................................................... I V 第一章绪论. (1)1.1前言 (1)1。
2国内外的研究水平及趋势 (1)第二章控制系统总体设计 (3)第三章硬件设计及选型 (4)3.1 可编程控制器 (4)3。
1。
1 PLC的选型 (4)3.1。
2 PLC与PC连接 (4)3。
2 模拟量输入扩展模块 (5)3。
2。
1 A/D的选型 (5)3。
2。
2 PLC与A/D模块连接 (6)3.3 触摸屏 (7)3.3。
1触摸屏的选型 (7)3.3。
2 触摸屏与PLC连接 (7)3.4 变频器 (7)3。
4.1 变频器的选型 (7)3.4。
2 变频器与通风机的连接 (9)3。
5 通风机 (9)3.5.1 通风机的选型 (9)3。
6 温度传感器 (11)3。
6。
1 温度传感器的选型 (11)3。
6。
2 温度传感器与A/D模块的连接 (11)第四章系统软件设计 (13)4。
1西门子编程软件 (13)4。
1。
1创建本次程序 (13)4.1。
2下载本次程序 (14)4。
1。
3 PLC系统流程图 (15)4。
1.4 PLC接线图 (17)4.1。
5 PLC程序分析 (17)4。
2触摸屏编程软件 (24)4.2.1 设置触摸屏变量 (24)4。
2。
2 创建画面 (25)4。
2。
3 运行系统 (26)第五章结论 (31)参考文献 (32)附录 (33)致谢 (39)基于PLC控制的变频调速通风机系统摘要近年来我国的通风机品种层出不穷,各个品种的通风机也具有各自不同特点的控制方式。
基于PLC和变频调速的空压机控制系统设计—开题报告
由于空压机马达的转速与空压机的实际消耗功率成一次方关系，降低马达转速将减少实际消耗功率变频空压机是用压力感测器即时感应系统中实际气压和用气量。通过电器控制和变频控制的精确配合，在不改变空压机马达转矩(即拖动负载的能力)的前提下来即时控制马达转速(即输出功率)，经由改变压缩机转速，来响应系统压力的变化，并保持稳定的系统压力(设定值)，以实现高品质压缩空气的按需输出。当系统消耗风量降低时，此时压缩机提供的压缩空气大于系统消耗量，变频式压缩机会降低转速，同时减少输出压缩空气风量；反之则提高马达运转速增加压缩空气风量，以保持稳定的系统压力值。它和风机电机水泵节电一样，根据负载变化，控制输入的电压频率，跟变频器原理相同。其节能效果如下：
3、由于压缩机不能排除在满负载状态下长时间运行的可能性，所以，只能按最大需求来决定电动机的容量，故设计容量一般偏大。在实际运行中，轻载运行的时间所占的比例是非常高的。如采用变频调速，可大大提高运行时的工作效率。因此，节能潜力很大。
4、有些调节方式（如调节阀门开度和改变叶片的角度等），即使在需求量较小的情况下，也不能减小电动机的运行功率。采用了变频调速后，当需求量较小的情况下，可降低电动机的转速，减小电动机的运行功率，从而进一步实现节能。
四、参考文献
[1]王永华等.现代电器控制及PLC应用技术.北京：北京航空航天大学出版社，2003
[2]张燕宾. SPWM变频调速应用技术.北京机械工业出版社，2003.
[3]温志英等.变频技术在中央空调节能控制中的应用.电气传动，2005(4) .
[4]任双燕，边春元. S7-300\400 PLC原理于实际应用开发指南【M】机械工业出版社，2007
在制冷空调领域，目前透平压缩机在大冷量范围内仍保持优势。离心式压缩机的运动零件少而简单，且制造精度低，所以其制造费用相对低且可靠性高。由于受到螺杆式压缩机和吸收式制冷机的影响，离心式制冷压缩机的发展相对较为缓慢。在目前的技术条件下，离心式制冷压缩机主要用于大型建筑内的空气调节，需求量较少。近几年由于大型基建项目纷纷上马，离心式制冷压缩机又成为关注的热点。
毕业设计--基于PLC控制的变频调速系统在矿井提升机中的应用
平顶山工业职业技术学院成人教育学院毕业设计(论文)任务书姓名张熙专业机电一体化任务下达日期 2011 年 2 月 26 日设计(论文)开始日期 2011 年 2 月 26 日设计（论文）完成日期 2011 年 5 月 29 日设计（论文）题目: 基于PLC控制的变频调速系统在矿井提升机中的应用A．编制设计B．设计专题（毕业论文）指导教师庞元俊董德铭系(部）主任年月日平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)评语第页毕业设计（论文)及答辩评语:平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文）答辩委员会记录系专业，学生于年月日进行了毕业设计(论文）答辩.设计(论文）题目：基于PLC控制的变频调速系统在矿井提升机中的应用专题(论文）题目: 指导老师：庞元俊董德铭答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料,根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生毕业设计（论文)成绩为。
答辩委员会人，出席人答辩委员会主任（签字）：答辩委员会副主任（签字）：答辩委员会委员: , ，，， ,, ，目录目录 (1)摘要。
. (3)前言 (4)第一章十一矿新副井提升绞车电控系统概况 (8)1.1十一矿新副井绞车电控系统简介 (8)1。
2十一矿新副井原来转子切电阻调速电动机运行方式 (8)1。
3十一矿新副井绞车原来使用拖动系统系统框图及功能 (9)第二章双馈变频调速系统技术方案 (11)2.1 变频技术简介 (11)2.2 变频调速的基本原理 (15)2。
3 双馈调速系统结构图和运行原理 (19)2.4 电平双PWM变换器 (21)2.5 全控双馈调速系统构成 (22)2.6 双馈调速系统运行方式 (23)2.7 矢量控制全控双馈调速方案 (24)2.8 全控双馈调节系统结构 (25)2。
9 多PLC网络控制系统 (27)第三章操作台及外部设备的作用 (31)3.1操作台 (31)3。
2 上位机监视部分 (32)3。
3 外部传感器的安装与作用 (33)第四章两种方案比较 (34)总结 (37)参考文献 (39)致谢。
基于PLC的空气压缩机控制系统
基于PLC的空气压缩机控制系统
空气压缩机是一种常见的工业设备，用于将空气压缩成高压气
体以供使用。
PLC（可编程逻辑控制器）是一种广泛应用于工业自动
化的可编程控制器，具有灵活性和可靠性等优点。
基于PLC的空气
压缩机控制系统能够实现压缩机的自动化控制，并提高生产效率和
可靠性。
该系统的硬件部分通常包括PLC、输入/输出模块、传感器和执
行器等。
PLC可以控制空气压缩机的启停、压力控制、温度控制等
功能。
输入/输出模块可以将传感器和执行器与PLC连接起来，从而
实现信号的输入和输出。
传感器可以测量温度、压力、液位等参数，并将其转换为数字信号发送给PLC，PLC通过程序对这些信号进行处理，再通过输出模块控制执行器进行调节或控制压缩机的操作。
该系统的软件部分主要是编写PLC的控制程序，需要根据压缩
机的实际工作要求进行编程。
控制程序包括压缩机的启停逻辑、压
力控制逻辑、温度控制逻辑等。
在程序设计中，需要考虑到压缩机
的安全运行，避免出现过度压力或过高温度等问题。
除此之外，还
需要就故障诊断、网络通信等方面进行编程设计。
总的来说，基于PLC的空气压缩机控制系统具有构造简单、操
作方便、可靠性高等特点，能够实现高效的自动化控制。
基于PLC控制的局部通风机变频调速系统的研究
具体来说，国内外的研究现状存在以下不足：
(1)控制精度不高：传统的控制系统采用模拟电路或简单的数字电路进行控 制，调节精度低，无法实现风量的精确控制。
(2)稳定性不足：受到外界环境因素的影响，传统的控制系统容易出现稳定 性差的问题，无法保证通风机的正常运行。
(3)噪音较大：传统的控制系统无法有效降低通风机的噪音，影响了工作环 境的质量。基于以上分析，本次演示提出了一种基于PLC控制的局部通风机变频 调速系统，旨在解决传统控制系统存在的不足之处。 4.基于PLC控制的局部通风 机变频调速系统的设计思路和方案
关键词：局部通风机，变部通风机是一种广泛应用于工业生产中的通风设备，其作用是为工作区域 提供新鲜空气，排出有害气体和烟雾，确保员工身体健康和工作安全。然而，传 统的局部通风机控制系统存在能耗大、噪音大、稳定性差等问题。因此，研究一 种基于PLC控制的局部通风机变频调速系统，对于提高通风效率、降低能耗、改 善工作环境具有重要意义。
在硬件设计方面，PLC控制器选用西门子S7-200系列小型PLC，具有可靠性高、 体积小、价格适中等优点。传感器主要包括风量传感器和压力传感器，用于实时 监测风量和压力的变化。局部通风机选用具有高性能、低噪音、高稳定性的型号。
在软件设计方面，采用PID控制算法实现风量的精确控制。具体来说，将实 际风量和设定风量进行比较，根据比较结果调整变频器的输出频率，使实际风量 逐步逼近设定风量。为了提高控制精度和稳定性，还引入了反馈控制环节，将系 统的输出信号反馈给PLC控制器进行比较运算，以实现对系统的精确控制。此外， 还可以根据实际需要设置不同的控制模式，如手动模式、自动模式等。 5.实验 结果与分析
控制精度方面本系统控制精度在±2%以内可以满足绝大多数工业现场需求。 实验结果表明基于PLC控制的局部通风机变频调速系统比传统控制系统具有更高 的性能指标为工业现场提供了一种新型的、高效的、稳定的局部通风机控制系统 方案。 6.
基于PLC控制的局部通风机变频调速系统的研究.
基于PLC控制的局部通风机变频调速系统的研究
在煤矿的安全生产中,矿井通风系统起着极其重要的作用,它是煤矿安全生产的关键环节。
而矿井局部通风机又是矿井通风系统的主要设备之一,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的机械化、自动化水平,还能节省大量的电能,具有较高的经济效益。
本文以实验室的一台对旋轴流风机为控制对象,结合PLC控制技术、变频调速技术和组态监控技术,对该矿井局部通风机进行了PLC控制的变频调速系统的设计和研究。
首先,根据局部通风机的实验特性曲线和控制功能要求,选择了合理的系统控制方案;然后,根据选定的控制方案,设计了系统的控制电路,并对PLC、变频器、传感器等硬件进行了选型配置和接线;接着,在研究风量和瓦斯浓度控制算法的基础上,利用STEP 7-Micro/WIN4.0编程软件完成了系统PLC控制程序的设计;再然后,根据矿井局部通风机监控系统的功能要求,结合组态王软件和PLC的应用,完成了局部通风机监控系统的设计;再接着,对系统中的MM430变频器进行了快速调试参数的设置,并总结了MM430变频器的故障诊断和排除方法;最后,对整个控制系统的运行进行了模拟调试实验,包括风量控制的模拟调试实验,瓦斯浓度控制的模拟调试实验和监控系统的模拟调试实验。
通过实验室的模拟调试实验,证明了该控制系统能根据管网阻力和掘进面上瓦斯浓度的变化,自动调整风机的转速大小,满足掘进巷道中安全生产所需要的风压风量。
另外,设计的监控系统可以实现局部通风机运行的在线控制,以及对风机风压、瓦斯浓度、风机转速等监控量进行实时监测。
同时,该控制系统还具有较好的故障报警及处理功能。
基于PLC的矿井空压机控制系统设计
本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业论文（设计）论文题目：基于PLC的矿井空压机控制系统设计学生姓名：所在院系：所学专业：导师姓名：完成时间：摘要本文针对空压机能耗大、噪音大、自动化程度低等缺点，介绍了基于可编程序控制器技术和变频调节技术的矿井空压机控制系统设计。
该控制系统设计以变频器、可编程序控制器作为系统控制的核心部件，由压力变送器检测管网压力值，输入给变频器与给定压力比较,经变频器内部PID运算,控制电机转速的升降,调节管网压力；并通过可编程序控制器控制变频与工频的切换,实现闭环自动调节恒压变量供应压缩空气的目的。
通过对空压机控制系统的改造，大大提高了空压机运行的安全性能、节能效果和自动化水平，适应了现代矿山建设的发展要求。
关键字：PLC，空压机，变频器本科毕业设计（论文）通过答辩The Design of Mine Pit Air Compressor Control System Based onPLCAbstractConcerning the disadvantages of air compressor, such as the tremendous energy consumed, the loud noise and a low degree of automation, etc, the paper introduces the design of min pit air compressor control system based on the PLC and the frequency conversion adjustment technology. This control system is mainly composed of the frequency changer, the programmable logical controller. Through the network pressure value examined by the pressure transmitter and the comparisons between the input-pressure and the assign-pressure, the system, after the frequency conversion interior PID operation, controls frequency conversion or labor frequency through programmable foreword controller to realize the goal of the closed loop automatic control constant pressure variable supply compressed air. With the improvement of air compressor control system, the safety of air compressor performance, Energy-saving and automation level are enhanced to adapted to the modern mine development.Key words：PLC，Air Compressor，Inverter1 绪论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。
基于plc的空气压缩机控制系统设计
基于plc的空气压缩机控制系统设计空气压缩机是一种常用的工业设备，广泛应用于各个行业中。
为了提高空气压缩机的控制效率和精度，基于PLC的空气压缩机控制系统应运而生。
本文将对基于PLC的空气压缩机控制系统进行设计和研究，以提高其性能和可靠性。
一、引言空气压缩机是将大气中的空气通过不同方式进行加工，提高其压力和温度，并将其用于各种工业生产过程中的设备。
传统的空气压缩机控制方式主要依靠人工操作，存在操作不稳定、效率低下等问题。
而基于PLC（可编程逻辑控制器）的控制系统则能够通过编程实现对空气压缩机运行过程中各个参数进行精确控制，提高其自动化水平。
二、基于PLC的空气压缩机控制系统设计1. 系统架构设计基于PLC的空气压缩机控制系统主要由传感器、执行器、PLC主板以及人机界面组成。
传感器用于实时采集环境参数和设备状态信息，执行器则负责根据PLC的指令进行动作控制。
PLC主板是系统的核心部分，负责接收传感器数据、进行逻辑判断和控制指令的输出。
人机界面则用于操作人员与系统进行交互，实现对空气压缩机的监控和控制。
2. 硬件设计在设计基于PLC的空气压缩机控制系统时，需要选择适合的硬件设备。
首先选择合适的PLC主板，根据实际需求选择具备足够输入输出接口和计算能力的PLC主板。
其次，根据需要选择合适的传感器和执行器，并与PLC主板进行连接。
最后，设计人机界面时需要考虑操作人员对系统监控和控制功能需求，并选择合适的触摸屏或按钮、指示灯等设备。
3. 软件设计基于PLC的空气压缩机控制系统软件部分包括编程、算法设计等内容。
首先需要编写程序代码实现对传感器数据采集和执行器动作控制等功能。
其次，根据具体需求设计相应算法，如PID算法用于压力调节、温度调节等功能实现。
三、基于PLC的空气压缩机控制系统应用1. 网络通信基于PLC的空气压缩机控制系统可以通过网络通信实现远程监控和控制。
通过将PLC主板连接至网络，可以实现对空气压缩机的远程监测和控制，提高系统的灵活性和便捷性。
PLC可编程控制器在空气压缩机自动控制系统中的应用
PLC可编程控制器在空气压缩机自动控制系统中的应用摘要：在介绍PLC集中监控系统的构成的基础上，分析系统工作过程，探究PLC可编程控制器改造空压机站的技术方案，以提高空气压缩机自动控制系统可靠性与稳定性，优化操作环境，强化系统控制保护功能，为同类设备改造提供技术参考。
关键词：PLC；可编程控制器；空气压缩机；自动控制系统前言空气压缩机属于压缩空气设备，广泛应用于工业生产与实际生活之中，其能否安全、可靠、稳定的运行，直接关系轧钢厂、炼钢厂等主体单位生产的有序运行与否。
传统电气控制以继电器控制回路为主，经过长期运行后设备元件极易老化，灵敏度下降，停机故障频发。
此外，设备老化后，固化在芯片中的系统程序将难以读取，无法明确系统控制思路，倘若故障信息未能正确指示必然难以排查故障，增大了维护难度。
鉴于此，为提高空气压缩机自动控制系统运行效率及其可靠性与稳定性，确保生产有序运行，可运用可编程控制器PLC技术对空气压缩机进行改造，解决旧有纯继电器控制电路中的问题，以有效控制开关量，控制模拟量，强化设备运行的有序性与灵活性。
与此同时，减少操作人员作业量，大幅度提高控制系统的稳定性与可靠性；根据压力来自动调节，以大大降低能耗，空压机利用效率提升13%左右。
1、PLC监控系统构成本项目所用可编程控制器为施耐德公司Quantum系列，控制三台空气压缩机。
该控制系统省去了旧有空压机自带控制箱，利用Quantum系列可编程控制器扩展空压机，对空压机实现远处、当地的双重控制。
本项目主要利用PLC控制盘、元件器具盘的控制操作系统控制3台空压机，控制作业人员可在远处或当地（即上位机操作站）对单台空压机的运行启停进行控制，设置运行参数，监视故障警报灯。
1.1 PLC配置该控制系统基于PLC可编程控制器实施集中监控。
其中PLC属于模块化结构，模块齐备、扩充便捷、运行稳定有序、通信高效，可用于电气干扰下的工业环境中。
基于系统控制要求，为系统留够相应裕量，可编程控制器PLC硬件配置如下： 1.1.1电源（140、CPS、12420），交流电压220V（输入），直流电压5.1V（输出），电流11A，输出电压可向其他模块供应电流。
基于PLC控制器Modbus通讯空气压缩机的集中控制
基于PLC控制器Modbus通讯空气压缩机的集中控制
基于PLC控制器Modbus通讯空气压缩机的集中控制
张治军1，周海渊2，刘晶3，孙虎儿3
【摘要】摘要：通过PLC控制器采集空气压缩机的数据，使用Modbus主从站，对空气压缩机进行实时监控，从而实现空气压缩机运行状态的自动切换，实时状态监控等功能；在保持原有系统稳定的前提下进行改造，实现集中控制，以达到节能减排的效果。
【期刊名称】煤炭加工与综合利用
【年(卷),期】2016(000)005
【总页数】5
【关键词】选煤厂；PLC；Modbus；上位机；空气压缩机；集中控制
随着科技的发展，煤炭行业自动化水平不断提高，通过改造耗能大的设备和工艺，实现节能减排成为各煤炭企业降低成本、增长效益的首要目标。
近年来，不少学者通过研究改造空气压缩机来实现节能减排。
例如，徐咏梅、李方园[1]采用变频调速技术，提出了空气压缩机改造的方案、线路和参数设定情况，并分析了节电效果；蔡桓忠、孙法银[2]针对空气压缩机恒压供气的特点，使用变频器与压力控制构成闭环控制系统，使压力波动减少到1.5%，噪声降低，振动减少，设备运行稳定。
山东科技大学张培友[3]将PLC、电机软启动器、压力传感器、电流传感器等应用于空气压缩机，组成空气压缩机智能监控节能系统，采用节能系统后大大节约了电能，降低了启动电流和耗油量。
南京理工大学万毅[4]对监控系统(SCADA)及分布式控制系统(DCS)设计思想进行了一定的研究，在此基础上设计出了系统的分布式方案，达到了智能监控、节能减排的效果。
孙斐、潘宗岭[5]等人采用以MSCI210为核心的多路数据采集系统作下位机，。
基于PLC控制的空压机控制系统
基于PLC控制的空压机控制系统摘要随着电力电子技术的发展，可编程控制器（PLC）以其可靠性高、功能完善、组合灵活、编程简单以及功耗低等许多独特优点，已被广泛应用于国民经济的各个控制领域，尤其适合于抗干扰强、可靠性高和机械设备启停频繁的工业场合。
变频器所具有的性能稳定、操作方便、节能效果明显等优点在调速领域中得到了广泛应用。
本文就基于PLC控制的空压机变频高速系统进行分析探讨。
关键词PLC控制；空压机；变频高速系统导言空压机是气源装置中的主体，它是将原动机的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。
由于空压机的使用外部空气进行动力转换，从某种意义上来讲，是一种取之不尽的能源。
其中，螺杆式空压机凭借其可靠性高等优点占据了其中很大的份额。
但是因为空压机设备运行时会有很多的问题，比如相序错误、电流过载、缺相、耗材使用时间到等，国内外相关此类的安全事故也时有发生。
因此，设计一个可靠的螺杆式空压机控制系统十分有必要。
1 螺杆式空压机的基本结构空压机系统如图1所示，主要由空压机本机、储气罐、PLC控制器、传感器等组成。
其中空压机本机主要包括空压机主机（机头）、油水分离筒、油分离器、油过滤器、水分离器、冷却扇、电机等。
空压机无调速要求，故没有采用变频器。
空压机型号为LRL-220型（22Kw，380V，3.8m3/min，0.7MPa），由三相交流异步电动机驱动[1]。
2 控制系统工作原理螺杆式空压机是依靠阴阳转子（螺杆）在气缸内转动，从而使转子齿槽之间的压缩空气不断地产生容积变化，实现吸气、压缩和排气的全过程。
阳转子齿被主电机驱动而旋转，运行方式为星角减压启动后全压运行。
根据气压传动基本理论，在气缸截面积和长度不变的情况下，排气量Q与电机转速n成正比。
空压机变频调速的基本原理是工作电源输入频率与电机转速成正比例的关系，即：。
公式中：f为电机输入频率；s为电机转差率；p为电机磁极对数。
因此通过改变主电动机工作电源频率就可改变电机转速，从而控制空压机的单位时间排气量，以达到调节管路压力的目的[2]。
基于变频控制和节能的空压机变频及微机自动控制系统设计
基于变频控制和节能的空压机变频及微机自动控制系统设计缪丽玲无锡机电高等职业技术学校，江苏无锡２１４０００摘 要 因空压机使用的控制方式存在能源消耗严重、设备运行不稳定等一系列问题，遵循变频控制和节能的理念，设计用来实现变频控制的变频及微机自动控制系统。
该系统结构上选取工业计算机为主控机、ＰＬＣ为空压机的控制结构，通过变频器对电动机进行更好的保护。
在此基础上，介绍系统硬件、软件设计情况，以此获取最佳的控制参数，合理控制变频调速器信号输出，满足变频调速节能运行要求。
关键词 变频控制；空压机；系统设计；变频及微机自动控制系统中图分类号 ＴＰ２７５ ＤＯＩ １０．１９７６９／ｊ．ｚｄｈｙ．２０１９．０９．０２５０引言恒压供气系统作为铁路编组站、煤矿等必不可少的动力设施，编组站采用的空压机实施控制依托控制柜完成，从控制、保护等视角分析技术水平偏低。
此外，该系统实际运行效率不佳，浪费大量能源，具体表现在供气质量不稳定、效率低、电能消耗大等方面。
基于此，实际开展设计时，必须根据最大需求判断电动机容量，所设计容量一般较大。
实际运行环节，轻载运行时间占据较高比重，极易发生“大马拉小车”的问题，使得电动机运行效率下降，从而浪费大量的电能［１］。
加之，由于空压机开启阶段出现较大的转矩，此时，设备启动需要耗费大量的电流及时间，这种情况会在一定程度上冲击电网，容易出现其过负荷跳闸的状况。
此外，空压机设置自动卸载、装载设备，如果自动卸载或装载背景下负载突然出现改变，对电网会产生较大的冲击，在一定程度上破坏设备。
本次研究以驼峰空压机作为参考对象，分析空压机系统运行方面的问题，设计相应的变频及微机自动控制系统，变频器根据负荷大小及时对电压以及频率实施调整，从而提高电动机运行效率，发挥节能降耗的功能。
１系统总方案设计在设计的空压机控制系统中，共设计４台空压机，严格按照一主一辅、一个备用、一个检修的方法设计，干燥器、给水泵及扬水泵均为２台。
基于plc的空气压缩机变频调速控制系统-(论文
基于PLC的空气压缩机变频调速控制系统摘要空气压缩机（简称“空压机”）可以将取之不尽用之不竭的空气转换为动力，来推动机械设备转动，减少使用了石油、电力等资源。
本设计主要目的是实现可编程控制器和变频器对空气压缩机组的主动控制。
本方案通过变频器控制来达到对空气压缩机“一控多”的目的，可编程控制器可以达到变频器的工频与变频自由控制转换的现实需要，以及实现变频器对空压机的转换节制。
系统通过压力传感器收集供气管道出口的压力值，经由变频器产生的4-20毫安标准控制信号，该信号又被送到可编程控制器的模拟输入端口，而后通过系统内部PID调节器算法逻辑运算产生控制信号，该信号又被送至变频器。
在变频器操控当前机工作模式由变频转化成工频，而供压管道内压力值仍达不到安全工作要求时，则启动下一台空气压缩机，以此类推启动下一台。
在变频器输出的电压频率已经变成了20HZ，此时供气管道内的气压量超过预先设定的气压值，系统封闭当前运行的机器，PLC 转变操控另下一台。
关键词：PLC，空压机，压力传感器，变频器Designs based on the PLC air compressor’s supervisory systemABSTRACTThe compressor (the air compressor) is a compressed gas to increase gas pressure or gas transportation machine. Air compressor is widely used in nearly all industrial and agricultural, defense, science and technology, civil and other fields. Air compressor safety protection for the production of coal mining enterprises is very important. Programmable Logic Controller (PLC) to the traditional relay control technology, computer control technology and communication technology integration, specifically designed for industrial control of. The design uses PLC and frequency converter to realize the automatic control of air compressor. The program uses inverter of the air compressor "dragged more" control, PLC to achieve the inverter frequency and frequency conversion control, and inverter switching control of a compressor station. Collection system using pressure sensors Outlet pressure air bag, transmitter output by 4 to 20 mA standard signal to the PLC analog input port, through the internal PID algorithm PLC logic operations, sends control signals to the inverter. When the inverter to control the current machine by the inverter frequency, while the gas pressure is still not satisfied by the PLC control inverter frequency soft-start the next station air compressor to run, and then click Open. So that the production system for good economic and safety performance.KEY WORDS: PLC，air compressor，Pressure transducer，Inverter目录前言 (1)第1章空气压缩机 (3)1.1 空气压缩机的用途及其优点 (3)1.2 空气压缩机的分类 (3)1.3 螺杆式空气压缩机 (4)1.3.1 螺杆式空压机的应用 (4)1.3.2 螺杆式空压机的运转原理 (4)1.3.3 螺杆式空压机的特点 (5)1.4 活塞式空压机 (6)第2章可编程控制器（PLC） (9)2.1 PLC概述 (9)2.2 PLC的基本组成 (9)2.3 PLC的基本工作原理 (10)2.3.1 可编程序控制器的工作方式 (10)2.3.2 可编程序控制器的工作过程 (10)2.3.3 可编程控制器的I/O响应时间 (12)2.4 PLC的分类 (13)第3章PLC变频调速控制系统硬件电路的设计 (14)3.1 S7-200构件简介 (14)3.1.1 中央处理器CPU的功能 (14)3.1.2 S7-200模板的主要特性 (14)3.2 元器件的选型 (15)3.2.1 空气压缩机主要参数 (15)3.2.2 变频器参数 (15)3.2.3 压力传送器的技术参数 (16)3.2.4 接触器简介 (17)3.2.5 热继电器选取 (17)3.2.6 报警装置 (18)第4章PLC变频调速控制系统软件电路的设计 (19)4.1 设计PLC程序通用方法 (19)4.2 PLC控制系统设计的一般步骤 (19)4.3 PLC I/O点的分配表和外部接线图 (21)第5章PLC恒压变频调速控制系统设计 (23)5.1 控制系统恒压输出的方法 (23)5.2 变频调速控制系统电气图 (24)5.3 PLC变频调速控制系统空压机的切换方式 (24)5.4 PLC变频调速控制原理 (26)5.5 计算机与PLC通信 (28)结论 (29)谢辞 (30)参考文献 (31)附录 1 (32)附录2 (33)附录3 (34)主程序部分 (34)自动子程序部分 (36)外文资料译文 (44)前言1960S美国起先成功研制了可编程控制器（简称“PLC”），过了几年PLC得到了火速生长，并很快取代了传统控制技术——继电器控制技术，并在全球范围内应用广泛。
应用PLC实现电机的变频调速和远程控制研究
变频 器 可 以 分 为 交一 直一 交 变 频 器和 度之 间 的 误 差 ， 因 此Ｐ ＬＣ 的 计 数 功 能 能 够 发 令 等 等 ， 还 可 以 从 上 位 机 透 过 数 据 通 信 交一 交 变频 器 。 二 者 的 工 作 原理 不 同 ： 交一 很好 的 实 现 计 数 储 存和 误 差 控 制 ｔ 第三， 顺 总 线 来 进 行 通 信 。 直一 交 变 频 器需 要 先 将 工频 电源 通 过 整流 序控 制 、 逻辑控制。 Ｐ Ｌ Ｃ 能 够 根 据 工 序 的运 通常情 况下 ， 分 散 控 制 系 统 会 应 用 于
１ ． １ ． ２ 变 频 器 的 控 制 方 式
变 频 器 的控 制 方 式 能 够 影 响 电 机 的调 速水 平和 性 能 ， 因此 使 用 变 频 器需 要 掌 握 可行 、 有 效的 控 制 方 法 ， 常 见 的控 制 方 式主 要包 括 四种 ， 分 别 为Ｖ／ ｆ 协调控制 、 直 接 转
１ 变频器及 变频 调速技术
１ ． １ 变频器 的概 念 、原理 及控 制方 式
１ ． １ ． １ 变 频 器 的 概 念 及 原 理
信 息 通 过 输 出刷 新 模 块传 送 到 现 场 执 行 机 加 控 制 系 统 的 成 本 。 所 以 在 应 用 集 中控 制
构， 从 而 实现 Ｐ Ｌ Ｃ的控 制 。
系统 时 ， 要 注意 选择 Ｉ ／ ０点 数 和 存 储 器容 量
时要 留 有 足 够 的 裕 量 ， 用 以 满 足 增 加 控 制 对象的实际要求 ， 从 而 适 应 控 制 系 统 的 改 变。
２ ． ２ Ｐ Ｌ Ｃ的主要功 能
ＰＬ Ｃ 在 电机 变 频 调 速 控 制 过 程 中的 主 根 据 工 业 生产 的需 要 将 工频 电源 转 化 为不 要 功 能 包 括 以 下 几 点 。 同频 率 的 电源 以 实 现 电 机 的 变 速 运 行 。 变 第一 ， 定时控制 。 Ｐ ＬＣ 能 够 通过 时 间设
基于PLC在空压机控制系统中的应用
中国科技期刊技术库 工业C2015年56期 97基于PLC 在空压机控制系统中的应用贾培林陕西柴油机重工有限公司，陕西 兴平 713105摘要：本文主要从空压机的监控入手，采用PLC 对空气压缩机进行控制，取代传统的继电器控制手段，以此获取更高的效益和安全稳定性能。
关键词：可编程控制器；PLC ；空气压缩机控制系统；梯形图 中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)56-0096-02概述可编程控制器（PLC ）是一种新型的通用控制装置，他将传统的继电器控制技术、机控制技术和通信技术融为一体，专为控制而设计，具有功能强、通用灵活、可靠性强、环境适应性好、编成简单、使用方便、体积小、重量轻、功耗低等一系列优点。
近年来，随着可编程控制器的日渐成熟，越来越多设备的控制都采用PLC 控制器来代替传统的继电器控制，并取得了很好的经济效益。
空气压缩机系公司重点设备之一，重大危险源之一，影响其安全生产的要素主要有空压机的超温、超压、断水、断油等因素，其能否安全稳定运行直接影响着公司产能和效率。
公司空气压缩站现有活塞式压缩机3台，产气量分别为两个100立方/小时和一个60立方/小时，运行中3台压缩机合理调配，保证公司压缩空气的供给，改造前空压站空压机电气控制系统主要采用继电器控制，从1995年使用至今，其使用时间长达13年。
其电气控制系统采用无系统故障指示的常规继电器方式，电气设备老化，线路混乱，继电联动保护系统结构复杂，造成设备维护管理复杂困难、检修技术要求较高，故障较难短时排除。
空压机年平均故障次数达10次之多，造成压缩空气压力波动较大，极大影响了公司各生产单位各项生产任务的正常完成和产品质量。
随着公司产能的不断扩大，生产设备不断更新，不断进步，可靠性、易操作性、可监视性、易维护性等已是最基本的要求了。
用传统继电器搭成的控制电路具有集成度低、可靠性差、不易维护、不易监视，已不能适应当前的要求，现在迫切需要可靠性高、易维护、易操作、可监视并且价格不高这样的控制器来代替继电器搭成的电路。
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Q ＝ K１n H ＝ K２n２ P ＝ QH ＝ K１nK２n２ ＝ K３n３ 式中 K１ ，K２，K３ —— 常数
n —— 电机的转速 n 可近似的表示为 n ＝ K０ f，即与供电的频率成 正比。当频率为 ５０ Ｈｚ 时，n ＝K０×５０ （ｒ ／ ｍｉｎ） ，功率 P１ ＝ K３ （K０×５０）３；当频率为 ４０ Ｈｚ 时，n ＝ K０×４０ （ｒ／ ｍｉｎ），功率 P２ ＝ K３ （K０×４０）３；则此时 P２／ P１ ＝ ５１．２％，由此可得，但电源的频率由 ５０ Ｈｚ 变为 ４０ Ｈｚ
第 ３４ 卷 ２００６ 年第 １２ 期
基于 ＰＬＣ 控制的空压机变频调速系统
论文编号：１ ０ ０ １ － ３ ９ ５ ４ （ ２ ０ ０ ６ ） １ ２ － ０ ０ ９ ４ － ０ ９ ６
基于 ＰＬＣ 控制的空压机 变频调速系统
＊ 张学燕 １ 张建峡 １ 张 田 ２
１ 贵州大学电气工程学院 贵州贵阳 ５５０００３ ２ 贵州大学矿业学院
Ｆ ２．００ Ｆ ２．０５
１
启动运行方式设定为先制动再从启
Байду номын сангаас
动频率启动
１
加减速方式设定为 ｓ 曲线加减速
Ｆ ２．０８
２
停机方式设定为减速停机 ＋ 直流制动
Ｆ ２．１３
１
选择为能耗制动
ＦＦ 组参数为通讯参数
根据 ＰＬＣ 的配置设定
ＦＦ 组参数为电机参数
根据现场使用的实际参数设定，其 余参数为变频器默认值
学在读硕士研究生，研究方向为电力电子与电力传动。
９９４４
Mining & Processing Equipment
基于 ＰＬＣ 控制的空压机变频调速系统
第 ３４ 卷 ２００６ 年第 １２ 期
机变频启动，转速从零开始上升，若达到预设的频率 上限值 ４８ Ｈｚ 时，延时一段时间后风包出口处的压力 仍不能达到预设的压力值 （０．５５ ￣ ０．６５ ＭＰａ），则由 ＰＬＣ 通过控制中间继电器的通断将 １＃ 空压机切换到 工频运行，同时将 ２＃ 空气压缩机切换到变频状态， 变频启动 ２＃ 空压机。若 ２＃ 空压机达到频率上限时， 延时一段时间后仍不能满足要求，再自动将 ２＃ 空压 机切换到工频运行，变频启动 ３＃ 空压机。当用风量 减小，若 ３ 台空压机同时运行时，３ ＃ 空压机变频运行 而此时变频器的频率降到频率的下限值 ２０ Ｈｚ 时，则 自动停止 １＃ 空压机，若还不能满足要求，则自动停 止 ２＃ 空压机的运行。当空压机运行的过程中出现一 级、二级气缸排气温度过高，润滑油温度过高，风包 温度过高，一级、二级压力过高及润滑油压力过高， 断水等故障时，系统会发出声光报警信号，提示有关 的工作人员及时地排除故障。
数值作为冲击疲劳裂纹形成寿命 N０．０２，试样被冲断时 的 N 值定为冲击疲劳总寿命 Nｆ，冲击疲劳裂纹扩展
＊ 作者简介：倪自飞，男，１ ９ ８ ０ 年生，江苏大丰人，硕士研 究生，主要从事高强耐磨材料的研究与应用工作。
寿命为 Nｐ＝Nｆ－N０．０２。
２ 试验结果及其分析
２．１ 不同热处理状态组织和力学性能
１．３ 变频器运行及控制参数
控制系统选用爱默生 ＥＶ２０００ 系列通用变频器， 其主要的运行和控制参数如表 １ 所示。
表 １ 变频器主要运行和控制参数
参数
设置
说明
Ｆ ０．００
２
频率给定通道选择：串行口给定
Ｆ ０．０３ Ｆ ０．０４
２
运行命令选择通道：串行口运行命
令通道
０ 或 １ 根据工作现场电机的运转方向设定
位机、压力传感器、温度传感器、显示报警装置等组
成。可编程序控制器 （ Ｐ Ｌ Ｃ ） 为主控的基本单元。在本
系统中采用的是西门子 Ｓ ７ － ２ ０ ０ 可编程序控制器
ＣＰＵ２２４，本机 Ｉ／ Ｏ 点数为 １４ 入／ １０ 出 （ＰＬＣ 硬件接
线图如图 ２ 所示） 。此外，空气压缩机需要保护的项
用 拟输入端口并与设定的压力信号进行比较，通过变频 器的内部 ＰＩＤ 调节功能，控制变频器的输出频率，从
而控制空压机的运行速度。ＰＬＣ 通过检测变频器的运
行状态，自动调整空压机的运行台数，实现变频和工
频的自动切换，从而完成供气压力恒定的闭环控制。
空气压缩变频调速系统原理如图 １ 所示。
控制系统由变频器、可编程序控制器 （ Ｐ Ｌ Ｃ ） 、上
转速。
１．２ 控制过程
启动前，将变频器的机组开关置于欲工作的机 组，工作方式选择置于变频位置，将 ＰＬＣ 的控制开 关置于运行状态，按下启动按钮，机组运行。１＃ 空压
图 １ 空气压缩变频调速系统原理图
＊ 作者简介： 张学燕，女，１ ９ ８ １ 年生，山东泰安人，贵州大
图 ２ ＰＬＣ 的硬件接线图
自由通信模式进行数据的传输。
通
４ 系统优点
用
空气压缩机采用了基于 ＰＬＣ 的变频调速改造后， 具有以下明显的优点。
（１） 保证了压力的恒定。电机变频运行后保持了
风包出口压力的压力恒定，压力的波动范围控制在了 ±０．０２ ＭＰａ，从而保证了风动工具工作的可靠性。
（２） 改造后的系统具有了显著的节能效果。根据
１ 试验材料及其试验方法
试验材料为商用的 ４０Ｃｒ，直径为 φ ４０ ｍｍ，力
学性能试验取材于此棒料，进行机械加工，抗拉强度
试样加工成直径为 φ ８ ｍｍ 的标准短试样，冲击试样
加工成 １０ ｍｍ×１０ ｍｍ×５５ ｍｍ 的 Ｕ 型标准缺口试
通
样。拉伸试验在 ＷＥ－３０ 型试验机进行，不同温度下 的冲击实验均在 ＪＢ－３０／ １５ 型冲击试验机上进行，用
的时候，就可节约电能为 ４ ８ ． ８ ％ ，可见系统的节电效 果还是非常的可观的。
（ ３ ） 由于 Ｐ Ｌ Ｃ 的应用，提高了系统的控制精度和
运行稳定性，增强了抗干扰能力，动态响应变快，系 统的自动化程度得以提高，井下用风的质量得到改 善，提高了生产效率。
（４） 在系统进行了改造后空气压缩机的其它方面 的性能也得到了改善，节省了大量的人力物力，减轻 了操作人员的劳动强度，体现了基于 ＰＬＣ 变频调速
８５０ ℃ 油冷 ＋２００ ℃ 回火 １ ９３８．２ ５．９ ２４．３ ２２．３ ５１．７
图 １ 不同热处理 ４０Ｃｒ 钢的组织。正火低温回火 热处理的组织为铁素体和珠光体组织，由于形成的珠 光体较细，光学显微镜下呈黑色 （ 图 １ ａ ） ，正火高温回 火珠光体粒状化，其组织为铁素体和粒状珠光体 （图 １ｂ），淬火低温回火的组织为回火板条马氏体组织 （图 １ｃ）。
２．２ 不同热处理状态多冲疲劳起始及总寿命
表 ２ 是 ４０Ｃｒ 不同热处理状态的冲击疲劳裂纹形 成寿命 （N０．０２） 和冲击疲劳总寿命 （Nｆ ） 及疲劳裂纹扩
不同热处理条件下 ４０Ｃｒ 组织及 多冲疲劳性能的研究
倪自飞 程巨强 刘志学 王元辉
西安工业大学材料与化工学院 陕西西安 ７１００３２
实 际应用中，许多零件或构件承受多次冲击载 荷的作用而失效，如凿岩设备中的钎杆、钎 头，锻造设备中的锤杆和锻模等的失效和多冲疲劳有 密切的关系，多次冲击疲劳性能是表征材料性能的主 要指标之一。４０Ｃｒ 是用来制造较重要的调质零件的 常用材料，也是目前凿岩钎头使用量较大的钢种之 一。本文研究了 ４０Ｃｒ 不同热处理条件下 ４０Ｃｒ 的组 织、力学性能和多次冲击疲劳性能，为这种钢的应用 提供试验依据。
Ｈ Ｒ Ｃ － １ ５ ０ 洛氏硬度仪测定试样的硬度。用 Ｎ Ｅ －
用
ＯＰＨＯＴ３ 型光学显微镜 （ Ｏ Ｍ ） 观察金相组织，腐蚀液
为 ４％ 的硝酸酒精溶液。用 Ａｍａｒａｙ－１０００Ｂ 型扫描电
子显微镜观察冲击疲劳断口型貌。冲击疲劳试样尺寸
为 １０ ｍｍ×１０ ｍｍ×１３０ ｍｍ，中间用直径为 ０．１８ ｍｍ
３ ＰＬＣ 与上位机的通讯
Ｓ７－２００ＣＰＵ 支持多样的通信协议。在本系统中 采用 Ｐ Ｐ Ｉ 通讯方式，ＰＰＩ 通讯协议是西门子专门为 Ｓ７－２００ 系列的 ＰＬＣ 开发的一个通讯协议，主要应用 于对 Ｓ７－２００ 的编程，Ｓ７－２００ 之间的通讯以及 Ｓ７－２ ０ ０ 余 ＨＭＩ 产品的通讯，可以通过 ＰＣ／ ＰＰＩ 电缆或两芯的 屏蔽双绞线进行联网，支持波特率为 ９ ． ６ Ｂ／ Ｓ 、１９．２ Ｂ／ Ｓ 和 １８．５ Ｂ／ Ｓ。
钼丝线切割 ０．５ ｍｍ 深的缺口。多次冲击疲劳试验在
ＤＳＷＯ－１５０ 冲击试验机上进行，冲击能量为 １ ２ ． ５
ｋｇ·ｍｍ，加载频率为 ４５０ 周／ 分。试验时缺口两侧预
先抛光，试验过程用分度值为 ０．００１ ｍｍ 的工具显微
镜每隔一定冲击次数后测量疲劳裂纹长度 a，并以试
样两侧裂纹平均长度 a ＝０．０２±０．００１ ｍｍ 时的冲击次
改造的优越性，具有明显的社会效益和应用前景。 （下转第 ９６ 页）
９９５５
Mining & Processing Equipment
第 ３４ 卷 ２００６ 年第 １２ 期
不同热处理条件下 ４０Ｃｒ 组织及多冲疲劳性能的研究
论文编号：１ ０ ０ １ － ３ ９ ５ ４ （ ２ ０ ０ ６ ） １ ２ － ０ ０ ９ ６ － ０ ９ ７
表 １ ４０Ｃｒ 不同热处理状态力学性能
热处理工艺
σｂ （ＭＰａ） δ５ （％） ψ（％） AＫＵ （Ｊ） ＨＲＣ
８５０ ℃ 正火 ＋２００ ℃ 回火 ９５９．７ １９．０ ４４．８ １０８．５ ２２．７
８５０ ℃ 正火 ＋５２０ ℃ 回火 ８９３．７ １８．９ ５９．８ ７４．０ ２１．２
表 １ 是 ４０Ｃｒ 不同热处理状态下的力学性能。可 以看出，４０Ｃｒ 正火低温回火后的强度要比正火高温 回火的高，同时正火低温回火材料具有极高的冲击韧 度值；油淬低温回火虽具有最高的强度，但塑性指标 下降，冲击韧度值最低，因此对于 ４ ０ Ｃ ｒ 正火低温回 火处理材料具有良好的强韧性配合。