能量当时关 闭进气阀空压机不再压缩气体做功但空压机的主电机还在运转此时能耗约 占空压机满载运行的属非经济运行电能浪费严重。 主电机虽然以星三角降压起动但起动时的电流仍然很大大约是额定电 流的倍会影响电网的稳定及其它用电设备的运行安全。 主电机工频起动设备的冲击大电机轴承的磨损大所以对设备的维护量 大。 减压阀减压能量浪费。气动元件的额定气压在左右。高于的气 体在进入气动元件之前要经过减压至接近值同样是个耗能过程。 空压机电动机容量的浪费。设计者考虑空压机满载运行的可能空压机电 动机容量按最大需要选择但实际运行中轻载运行时间所占比例是非常高的可编程控制器在空压机变频改造中的应用研究 造成很大能量浪费。 靠机械方式频繁地调节阀动作加速了调节阀的磨损缩短寿命增加维 护工作量加大成本。 经查阅资料使用变频调速技术能很好地克服上述的缺点。而对空压机进行 变频改造整体控制系统的稳定度和有效性非常的重要。而基于可编程序控制器 对空压机进行变频改造可以很好的提高整个系统的稳定性和有效性是空压 机改造的个未来发展方向之。本文基于可编程控制器对空压机变频改造进行 了研究实践希望本文的研究可以提高我国空压机的应用精度降低使用能耗。 可编程控制器在空压机变频改造中的应用研究 的结构工作原理及系统设计 的结构 实质是种专用于工业控制的计算机其硬件结构基本上与微型计算机相 同。根据结构形式的不同的基本结构分为整体式和模块式结构两类。 整体式又称箱体式结构的由中央处理器存储器输入输出 单元电源电路和通信端口等组成并将这些组装在同机体内。这种结构的特 点是结构简单体积小价格低输入输出点数固定实现的功能和控制规模固 定但灵活性较低。其基本结构框图如图所示。 图整体式结构 模块式又称组合式结构的是将中央处理器存储器输入输 出单元电源电路和通信端口等分别做成相应的模块应用时将这些模块 根据控制要求插在机架上各模块间通过机架上的总线相互联系。模块式的 安装完成后需进行登记以便对安装在总线上的各模块进行地址确认其 特点是系统构成的灵活性较高可以构成不同控制规模和功能的但同时价格 也较高。基本结构框图如图所示设计采用的是模块式结构。 图模块式结构 电源 中央 处理器 输入输出单元 存储器 然后与编程器或计算机通信同时中央 处理器扫描各个输入端并读取输入信号的状态和数据并把它们存入相应的输入 存储单元。 在执行阶段中按照由上到下的次序逐步执行程序指令。从相应的输入存 储单元读入输入信号的状态和数据然后根据程序内部继电器定时器计数器 数据寄存器的状态和数据进行逻辑运算得到运算结果并将这些结果存入相应 的输出存储器单元。 程 序 执 行 阶 段 输 出 阶 段 输 入 阶 段 程 序 执 行 阶 段 输 出 阶 段 输 入 阶 段 程 序 执 行 阶 段可编程控制器在空压机变频改造中的应用研究 在输出阶段中将相应的输出存储单元的运算结果传送到输出模块上并 通过输出模块向外部没备传送输出信号开始控制外部设备。 的编程工具 的编程主要是通过编程器或用公司提供的编程软件来完成。每个 公司都有自己的编程器般它比较小而且比较轻适合在现场使用。但是它 只能使用助记符语言对进行编程而且由于屏幕较小每次只能显示两行 程序难于对程序从整体上进行分析。公司提供的编程软件则能使用梯形图 助记符或功能块图语言进行编程。通过编程软件不仅能在个屏幕上看到十几 页甚至几十页的程序从宏观上对程序进行编辑和分析而且它还能对程序的 运行情况进行监视。 控制系统的构成设计原则及步骤 控制系统由硬件部分和软件部分组成。 对于整个控制系统来说其硬件部分不仅包括选择符合控制要求的 机型存储器容量电源模块输入输出模块通信模块模拟量输入输出模 块和特殊功能模块等还应当包括选择合适的可编程控制器外围装置设备与接 口如输入设备控制按钮开关传感器等执行装置接触器继电器等 和由执行装置控制的现场设备水泵鼓风机阀门等。 软件部分主要包括对进行点地址内部继电器定时器计数器等 的分配控制程序的设计梯形图语句表流程图等还有些技术文件 等。 控制系统是为工艺流程服务的所以它首先要能很好地实现工艺提出的控 制要求。控制系统的设计应遵循以下原则。 根据工艺流程进行设计力求控制系统能最大限度地满足控制要求。 在满足控制要求的前提下尽量减少系统硬件费用。 考虑到以后控制要求的变化所以控制系统设计时应考虑的可扩展 性。 控制系统使用和维护方便安全可靠。 具体操作如下 控制要求分析 在设计控制系统之前必须对工艺过程进行细致的分析详细了解控制 对象和控制要求这样才能真正明白自己所要完成的任务并更好地完成任务可编程控制器在空压机变频改造中的应用研究 设计出令人满意的控制系统。 确定输入输出设备 根据控制要求选择合适的输入设备控制按钮开关传感器等和输出设 备接触器继电器等根据所选用的输入输出设备的类型和数量确定的 点数。 选择合适 确定的点数后就根据点数控制要求等来进行的选择。 选择包括机型存储器容量输入输出模块电源模块和智能模块等。 点数分配 点数分配就是规定的端子和输入输出设备画出接线原理图。 程序设计 首先把工艺流程分为若干阶段确定每阶段的输入信号和输出要控制的设 备还有不同阶段之间的联系然后画出程序流程图最后再进行程序编制。 模拟调试 程序编制好后可以用按钮和开关模拟数字量电压源和电流源代替模拟量 进行模拟调试使控制程序基本满足控制要求。 现场联机调试 现场联机调试就是将与现场设备进行调试。在这步中可以发现程序存 在的实际问题然后经过修正后使其满足控制要求。 整理技术文件 这步主要包括整理与设计有关的文档包括设计说明书接线原理图 程序清单和使用说明书等。 控制系统发展趋势 的主要发展趋势主要表现在以下几个方面 高速度高容量功能强大 随着处理速度的提高程序执行的速度也越来越快大规模和超大规 模集成电路的发展相应地使的容量也得到增加智能模块的增加使 能够实现的功能越来越多。 强大的联网能力 随着人们对工业自动化的要求越来越高人们已经不再满足对几个设备几 条生产线的控制而是要求实现对全工厂的自动化所以提高控制系统 网络教育学院 本科生毕业论文设计 题目可编程控制器在空压机变频改造中的应用研究 学习中心江苏南通奥鹏 层次专科起点本科 专业电气工程及其自动化 年级年春季 学号 学生王飞 指导教师王莹 完成日期年月日 可编程控制器在空压机变频改造中的应用研究 内容摘要 空压机是种用来压缩气体提高气体压力的机械广泛地应用在采矿冶金 机械制造石油化工以及国防工业中。而空压机生产压缩空气的过程是重要耗能 环节之同时空压机的加卸载工作方式会产生很多缺陷。 相关资料表明使用变频调速技术能很好地克服上述缺点。而对空压机进行 变频改造控制系统的稳定性和有效性非常重要。本文通过实践介绍了基于 的空压机变频改造系统设计基本工作原理和主要实现形式为实现空压机变频 改造的稳定性和有效性提供了可行的解决办法。 关键词空压机变频改造 可编程控制器在空压机变频改造中的应用研究 目录 内容摘要 引言 的结构工作原理及系统设计 的结构 的主要组成部分 的工作原理 循环扫描技术 的编程工具 控制系统的构成设计原则及步骤 控制系统发展趋势 变频调速技术概述 变频调速原理 变频调速的主要功能 变频器的选取 变频器的发展概况和过程 变频器的控制方式 变频器的选取原则 基于的空压机变频改造设计 车间空压机运营情况简介 螺杆空压机变频控制系统设计 系统构成 基本工作原理 智能控制器设计 变速驱动空压机能效特点 空压机变频改造实现 硬件选择 电气原理图的绘制 可编程控制器程序的编写可编程控制器在空压机变频改造中的应用研究 系统改造中应注意的问题 节能效果分析 结论 参考文献 可编程控制器在空压机变频改造中的应用研究 引言 压缩空气是工业上常用的能源介质之是用以驱动风镐风钻等风动机械 的原动力其最大的优点是能够利用取之不尽用之不竭的自由空气。与电力相 比它具有以下特点不产生火花不怕超负荷无触电危险在湿度大温度 高灰尘多的环境中能很好的工作。 空气压缩机简称空压机是种用来压缩气体提高气体压力或输送气体的机 械。随着生产技术的不断发展压缩机的种类和结构型式也日益增多。目前不但 广泛地应用在采矿业冶金业机械制造业土木工程石油化工制冷与气体 分离工程以及国防工业中。而且医疗纺织食品农业交通等部门对压缩 机的需要也在不断地增加。而空压机生产压缩空气的过程是工业生产中的重要耗 能环节之。 空压机在很多工矿企业中是不可缺少的设备。同时配套电动机容量的设计 裕量般偏大且往往是常年连续运行系统能源浪费巨大运行成本高。因此 空压机的节能潜力很大。空压机螺杆式传统工作方式为进气阀开关控制方式。 即压力达到上限时关阀压缩机进入轻载运行压力达到下限时开 阀压缩机进入满载运行。压缩机这种加卸载方式使得压缩气体的压力在 之间来回变化。这里为能够保证用户正常工作的最低压力值 为设定的最高压力值。般情况下为。空压机这种 加卸载工作方式优点是控制方式简单成本较低但会造成如下负面效果 空载运行浪费很多能量。压缩空气压