1、 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題 目： 基于PLC控制的變頻調(diào)速通風(fēng) 機(jī)系統(tǒng) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 二級(jí)學(xué)院 XXXX學(xué)院 專 業(yè) 自動(dòng)化 班級(jí) 10自動(dòng)化 學(xué)號(hào) 提交日期 2014年5月2日 答辯日期 2014年5月17日 39金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 目錄目 錄摘 要IV第一章 緒論11.1前言11.2國(guó)內(nèi)外的研究水平及趨勢(shì)11.3 課題的總體設(shè)計(jì)方案2第二章 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及硬件選擇32.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖及原理分析32.2 控制及功能模塊的硬件選擇32.2.1 可編程控制器PLC32.2.2 觸摸屏HMI42.2.3 A/D.D/A轉(zhuǎn)換模塊5 2.2.4溫度傳感器72.2.5 變頻器7 2

2、.2.6 通風(fēng)機(jī)10第三章 系統(tǒng)通信與連接123.1 PLC與PC及觸摸屏之間的通信123.1.1 RS-232123.1.2 PLC與PC及觸摸屏連接13 3.2 PLC與變頻器之間的連接143.2.1 PLC與D/A模塊連接14 3.2.2 D/A模塊與變頻器連接14 3.3 PLC與傳感器之間的通信153.3.1 傳感器與A/D模塊連接15 3.3.2 A/D模塊與PLC連接16 3.4 變頻器與通風(fēng)機(jī)連接17第四章 系統(tǒng)軟件部分18 4.1 編程軟件操作19 4.1.1 GX編程軟件19 4.2 PLC系統(tǒng)流程圖20 4.3 PLC的I/O口分配表21 4.4 系統(tǒng)程序局部分析22 4

3、.5 觸摸屏的界面設(shè)計(jì)25 4.5.1 GT Desiginer畫面設(shè)計(jì)軟件26第五章 結(jié)論31參考文獻(xiàn)33附錄34致 謝40金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 摘要基于PLC控制的變頻調(diào)速通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)摘 要近年我國(guó)通風(fēng)機(jī)品種多樣, 控制使用情況也各有其特點(diǎn)，對(duì)于傳統(tǒng)通風(fēng)機(jī)控制方式，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)長(zhǎng)期處于全功率下運(yùn)行，以及主控制系統(tǒng)采用繼電器控制方式時(shí)，系統(tǒng)的不穩(wěn)定性及不可監(jiān)測(cè)性，進(jìn)而造成能源的大量浪費(fèi)，鑒于以上問(wèn)題，改造當(dāng)前通風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)是很有必要的，因此對(duì)其進(jìn)行PLC 控制的變頻調(diào)速監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究，不僅可以大大提高煤礦生產(chǎn)的機(jī)械化、自動(dòng)化水平，還能節(jié)省大量的電能，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益系統(tǒng)。本文針對(duì)通風(fēng)環(huán)

4、境建立了模型，以其中的一組軸流式風(fēng)機(jī)為控制對(duì)象，采用三菱FX2N-48MR可編程控制器 PLC、FR-700-740-1.5k變頻器和通風(fēng)機(jī)，有效地實(shí)現(xiàn)了通風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速，該控制系統(tǒng)操作方便、運(yùn)行可靠、自動(dòng)化程度高。克服了恒速交流傳動(dòng)中耗電量大的問(wèn)題，達(dá)到了良好的節(jié)能效果，可應(yīng)用于通風(fēng)系統(tǒng)等地方。 關(guān)鍵字：PLC，變頻調(diào)速，自動(dòng)化，通風(fēng)機(jī)金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 Abstract THE CONTROL OF VARIABLE FREQUENCY SPEED REGULATION OF VENTILATING MACHINE SYSTEN BASED ON PLC AbstractIn rec

5、ent year, our fans variety control usage also have their own characteristics, the traditional fan control, the fan system in the long run at full power, and the main control system using relay control mode, the instability of the system and can not be monitored sex, and cause a lot of wasted energy,

6、 in view of the above problems, the transformation of the current fan control system is necessary, therefore its design and research of frequency control monitoring system PLC control, not only can greatly improve the mechanization of coal production , the level of automation, but also save a lot of

7、 energy, with high economic systems. Aiming to establish a model for ventilation, to which a group of axial fans as the control object, Mitsubishi FX2N-48MR programmable controller PLC, FRE740 drive and fan, effectively implement the inverter fan, the control system is easy to operate, reliable, hig

8、h degree of automation. Overcome the constant speed AC drive large power consumption, to achieve a good energy saving effect can be used in places such as ventilation systemsKey words: PLC, frequency control, automation, fan金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 第一章 緒論1.1前言 通風(fēng)機(jī)廣泛用于工廠、隧道、冷卻塔、礦井、車輛、船舶和建筑物的通風(fēng)、冷卻和排塵；鍋爐和工業(yè)

9、爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)；風(fēng)洞風(fēng)源和氣墊船的充氣和推進(jìn)；谷物的烘干和選送；空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風(fēng)等。隨著世界范圍內(nèi)能源短缺和經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)對(duì)能源需求的進(jìn)一步增加, 這就迫切的要求人們有節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的意識(shí)。但是很多礦井的主通風(fēng)機(jī)都要整日的工作,因此選擇節(jié)約、低噪型的通風(fēng)機(jī)對(duì)礦井有很重要的意義。20 世紀(jì)80 年代后, 隨著新技術(shù)、新工藝陸續(xù)出現(xiàn)和運(yùn)用, 通風(fēng)機(jī)的效率大大得到提高, 不僅擴(kuò)大了調(diào)節(jié)范圍, 而且提高變負(fù)荷條件下通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率。甚至有的國(guó)家還應(yīng)用電腦和控制器結(jié)合的方法來(lái)控制調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī), 這逐漸成為世界科技進(jìn)步的趨勢(shì)。煤礦的主通風(fēng)機(jī)是煤礦安全的主要保障系統(tǒng)，不僅功率大且需要

10、每天晝夜運(yùn)作。這不僅消耗了大量的電量，還對(duì)通風(fēng)機(jī)類機(jī)械產(chǎn)生巨大損害。目前煤礦礦井通風(fēng)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(jī)械觸點(diǎn)多、接線復(fù)雜、可靠性低、排除故障困難等很多的缺陷；且因工作通風(fēng)機(jī)一直高速運(yùn)行，備用通風(fēng)機(jī)停止，不能輪休工作，易使工作通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生故障，降低使用壽命。針對(duì)這一系列問(wèn)題，本系統(tǒng)將 PLC與變頻器有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，采用以礦井氣壓壓力為主控參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)工作過(guò)程和運(yùn)轉(zhuǎn)速度的有效控制，使礦井中用的離心通風(fēng)機(jī)通風(fēng)高效、安全，達(dá)到了明顯的節(jié)能效果。PLC控制系統(tǒng)具有對(duì)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的電機(jī)過(guò)熱保護(hù)、故障報(bào)警、機(jī)械故障報(bào)警和瓦斯?jié)舛葦嚯姷裙δ芴攸c(diǎn)，為

11、煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)改造提供一條新途徑。1.2國(guó)內(nèi)外的研究水平及趨勢(shì) 隨著全球工業(yè)的的飛速迅猛發(fā)展，電子電學(xué)也得到技術(shù)提高，多種大功率的半導(dǎo)體器件的相繼被發(fā)明，使交流調(diào)速技術(shù)得到了飛躍進(jìn)步。僅僅20多年的時(shí)間，直流調(diào)速和交流調(diào)速在世界發(fā)達(dá)國(guó)家已從根本上調(diào)換了位置，交流調(diào)速取代直流調(diào)速已經(jīng)成為了發(fā)展趨勢(shì)。目前很多國(guó)家及其它一些發(fā)達(dá)國(guó)家采用變頻調(diào)速占百分之八十，而直流調(diào)速僅占百分之二十。風(fēng)機(jī)在生產(chǎn)中的應(yīng)用尤為廣泛。而對(duì)于風(fēng)機(jī)的風(fēng)量控制，過(guò)去也沒(méi)有很好的辦法。一般采用異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，進(jìn)行恒速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)需要調(diào)節(jié)風(fēng)量時(shí)，只是采用的調(diào)節(jié)擋風(fēng)板來(lái)控制風(fēng)量。這種簡(jiǎn)陋的控制風(fēng)量方法，從經(jīng)濟(jì)和節(jié)能兩方來(lái)看都是

12、不理想的。而對(duì)于風(fēng)速，則沒(méi)有任務(wù)作為。電氣傳動(dòng)關(guān)系到合理地使用電動(dòng)機(jī)以節(jié)約電能和控制機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(位置、速度、加速度等)實(shí)現(xiàn)電能機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗的目的。電驅(qū)動(dòng)分為兩類不加快控制和速度控制，速度控制和交流變頻調(diào)速和直流調(diào)速兩種方式。不加快由電源直接調(diào)節(jié)電機(jī)，但隨著電力電子技術(shù)等機(jī)器，這是不是速度越來(lái)越切換到速度驅(qū)動(dòng)，以節(jié)省能源（節(jié)省15-20以上），以提高發(fā)展產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)量。在我國(guó)，電力60是通過(guò)電動(dòng)機(jī)消耗的，所以它是一個(gè)重要的產(chǎn)業(yè)，已獲得國(guó)家的重視，也有一定規(guī)模。1.3 課題的總體設(shè)計(jì)方案 本文針對(duì)通風(fēng)環(huán)境建立模型，以其中的一組軸流式風(fēng)機(jī)為控制對(duì)象。平常的時(shí)候在以PLC

13、變頻器觸摸屏控制的風(fēng)機(jī)運(yùn)行，成為1號(hào)組風(fēng)機(jī)，其次在有突發(fā)情況時(shí)，2號(hào)風(fēng)機(jī)組投入使用，此組控制系統(tǒng)與1號(hào)風(fēng)機(jī)組完全相同，作為的備用，比方說(shuō)前面1組風(fēng)機(jī)在檢修時(shí)候等。我們重點(diǎn)分析1號(hào)風(fēng)機(jī)組。首先，根據(jù)通風(fēng)機(jī)的控制功能要求和功能，選擇適合的對(duì)系統(tǒng)控制的方案，并且根據(jù)選定的方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路，并對(duì)PLC、變頻器、溫度傳感器和觸摸屏等硬件進(jìn)行選型并連接配置。通過(guò)研究溫度控制算法并利用PLC的編程軟件GX8 來(lái)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)程序。然后結(jié)合通風(fēng)機(jī)實(shí)際監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求，結(jié)合觸摸屏技術(shù)和組態(tài)軟件以及PLC的使用，實(shí)現(xiàn)控制通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)要求，完成系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)計(jì)并通過(guò)對(duì)系統(tǒng)中的FR-700-740-1.5k變頻器設(shè)置適當(dāng)?shù)?/p>

14、參數(shù)，來(lái)對(duì)通風(fēng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)加速減速和急停等狀態(tài)。金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 第二章 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及硬件選擇2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖及原理分析 本方案采用PLC為控制核心，由HMI、D/A模塊、A/D模塊、變頻器、溫度傳感器等部分組成，方案框圖如圖2-1所示。其主要完成任務(wù)是在觸摸屏上設(shè)定溫度的值，使通風(fēng)機(jī)風(fēng)速達(dá)到設(shè)定值。 PLC觸摸屏 變頻器輸入信號(hào)手動(dòng)控制開 關(guān)瓦斯?jié)?度溫度氣壓風(fēng)機(jī)M礦井圖2-1系統(tǒng)總體框圖原理分析：本系統(tǒng)以PLC為控制核心，將系統(tǒng)中的溫度參數(shù)通過(guò)溫度傳感器檢測(cè)，檢測(cè)到模擬量送入A/D模塊，模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入PLC中。該值和系統(tǒng)設(shè)定值進(jìn)行比較，不等則

15、會(huì)產(chǎn)生偏差，經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算，則得到一個(gè)控制信號(hào)，輸出調(diào)整信號(hào)到D/A模塊，產(chǎn)生一個(gè)模擬量電壓信號(hào)，控制變頻器，從而改變通風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)，使各個(gè)參數(shù)達(dá)到穩(wěn)定值。變頻器可以進(jìn)行相關(guān)設(shè)定值的設(shè)置與相關(guān)信息的監(jiān)控。2.2 控制及功能模塊的硬件選擇2.2.1 可編程控制器PLC1）PLC的選型 PLC是以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長(zhǎng)分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通常可按控制功能或輸入輸出點(diǎn)數(shù)選型。PLC采用了典型的計(jì)算

16、機(jī)結(jié)構(gòu)，主要由微處理器，存儲(chǔ)器、輸入/輸出模塊、外設(shè)I/O接口、通信接口及電源等組成。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的設(shè)備，PLC選擇了三菱PLC的FX2N系列。如圖2-1三菱FXPLC是小的形狀，高速度，高性能和所有方面都是相當(dāng)小的FX系列高檔程序單元，除了能夠進(jìn)入三菱PLC FX2N的16到25 單點(diǎn)獨(dú)立使用，也可應(yīng)用到的組件，模擬量控制，位置控制等特殊用途之間的多個(gè)基地的連接，是一個(gè)集PLC，可滿足廣泛變化的需求。端口如圖2-2，與系統(tǒng)配置的特點(diǎn)，固定和靈活。編程簡(jiǎn)單;配有自由選擇，豐富的品種;而令人欣慰的表現(xiàn);高速運(yùn)行;用于各種特殊用途。和簡(jiǎn)單的外部設(shè)備通信。 圖2-2 PLC端口2.2.2 觸摸屏

17、HMI1）觸摸屏選型人機(jī)界面（Human Machine Interface，HMI）產(chǎn)品，常被大家稱為“觸摸屏”，它是連接可編程序控制器(PLC)、變頻器、直流調(diào)速器、儀表等工業(yè)控制設(shè)備，利用顯示屏顯示，通過(guò)輸入單元(如觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)等)寫入工作參數(shù)或輸入操作命令，實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器信息交互的數(shù)字設(shè)備，由硬件和軟件兩部分組成。GOT（Graphic Operation Terminal-人機(jī)介面）是電子操作面板，在其監(jiān)視屏幕上可進(jìn)行開關(guān)操作、指示燈、數(shù)據(jù)顯示、信息顯示和其他一些在原有由操作面板執(zhí)行的操作。顯示在GOT 上的監(jiān)視屏幕數(shù)據(jù)是在個(gè)人電腦上用專用軟件(GT Designer)創(chuàng)建的。為

18、了執(zhí)行GOT 的各種功能，首先在GT Designer 上通過(guò)粘貼一些指示燈圖形，開關(guān)圖形，數(shù)值顯示等被稱為對(duì)象的框圖來(lái)創(chuàng)建屏幕；然后通過(guò)設(shè)置PLC CPU 中的元件（位，字）規(guī)定屏幕中的這些對(duì)象的動(dòng)作；最后通過(guò)RS-232或USB接口將創(chuàng)建的監(jiān)視屏幕數(shù)據(jù)傳送到GOT。本次設(shè)計(jì)所選的觸摸屏型號(hào)為GT1055-QSBD-C系列，分辨率為320*240像素，顯示顏色為256色，內(nèi)置I/F有RS-422(9針凹形)、RS-232（9針凸形）、USB,電源電壓為DC24V,此觸摸屏抗干擾能力強(qiáng)，耐壓值為AC500V，壽命長(zhǎng)，實(shí)物如圖2-3所示。符號(hào) 電源規(guī)格 A AC100-* 22.2.3 A/D.

19、D/A轉(zhuǎn)換模塊1) A/D模塊選型FX2N-4A/D模擬量輸入模塊是FX系列專用的模擬量輸入模塊，該模塊4個(gè)輸入通，分別為通道1（CH1）、通道2（CH2）、通道3（CH3）、通道4（CH4）。每一通道都可進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。輸入通道接受模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成等價(jià)的數(shù)字信號(hào)，這稱之為A/D轉(zhuǎn)換。此次比賽選擇了FX2N-4A/D型號(hào)的模塊，但選擇FX2N-2A/D也能滿足要求，因利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的設(shè)備，故選擇了FX2N-4A/D型號(hào)的模塊。2) 主要參數(shù)：FX2N-4AD模擬量輸入模塊是FX系列專用的模擬量輸入模塊，其分辨率為12位。輸入的模擬電壓值范圍從直流-10V到+10V，分辨率為5mV。若為電流輸入

20、范圍為4到20mA或20mA到+20mA，分辨率為20微安。FX2N-4AD占用FX2N擴(kuò)展總線的8個(gè)點(diǎn)。這8個(gè)點(diǎn)可以分配成輸入點(diǎn)或輸出點(diǎn)。FX2N-4AD消耗FX2N主單元或有源擴(kuò)展單元5V電源槽的30mA的電流，實(shí)物如圖2-5所示。 2.2.4溫度傳感器溫度傳感器(temperature transducer) 是利用物質(zhì)各種物理性質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。溫度傳感器熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測(cè)量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。本次設(shè)計(jì)所選的是SBWZ熱電阻溫度傳感器，這種傳

21、感器主要用于0100溫度范圍內(nèi)的溫度測(cè)量。主要制造材料純金屬，具有電阻率高，熱容量小，反應(yīng)速度快、材料的復(fù)現(xiàn)性和工藝性好，價(jià)格低、 熱敏電阻溫度特性、在測(cè)溫范圍內(nèi)化學(xué)物理特性穩(wěn)定等特性，實(shí)物如圖2-6所示。 2.2.5 變頻器1) 變頻器選型變頻器選型不能僅看負(fù)載的功率的，主要應(yīng)該是看電流，一般情況下，所選的變頻器的額定電流要大于等于負(fù)載的額定電流。 控制方式，現(xiàn)在常見的有兩種，一種是早期的V/F控制，另外一種就是現(xiàn)在的矢量控制。這兩種控制方式的主要區(qū)別在于： 第一，控制精度。矢量控制是閉環(huán)控制，因此，控制精度較高，而V/F控制屬于開環(huán)控制，其控制精度相對(duì)于矢量控制來(lái)講，要低一些。 第二，就是

22、低頻扭矩。這主要看負(fù)載的慣性，如果負(fù)載的慣性較大，而且需要長(zhǎng)期低頻運(yùn)轉(zhuǎn)的話，就要選用矢量控制的變頻器，所謂的低頻，一般是指小于等于10Hz。 第三，矢量控制的變頻器，要比普通的V/F控制的變頻器的價(jià)格高一些，20%左右吧。本次設(shè)計(jì)采用FR-700-740-1.5k變頻器額定容量2.7kVA，使用電機(jī)容量1.5kW，允許頻率波動(dòng)范圍±5%，加/減速時(shí)間設(shè)定03600s 如圖2-7（可分別設(shè)定加速與減速時(shí)間），可以選擇直線或S形加減速模式。2) 參數(shù)說(shuō)明Pr1：上限頻率 設(shè)定范圍 0120Hz 設(shè)定為50 HzPr2：下限頻率 設(shè)定范圍 0120Hz 設(shè)定為0 HzPr3：基準(zhǔn)頻率 設(shè)定

23、范圍 0400Hz 設(shè)定為50 HzPr7：加速時(shí)間 設(shè)定范圍 03600/ 360s Pr8：減速時(shí)間 設(shè)定范圍 03600/ 360s 設(shè)定的越小，即可快速停轉(zhuǎn)Pr37：轉(zhuǎn)速顯示 設(shè)定范圍為0，19998 0：表示頻率顯示，設(shè)定 19998：設(shè)定60Hz時(shí)的機(jī)械速度Pr73：模擬量輸入選擇 圖2-7 變頻器Pr79：運(yùn)行模式選擇 設(shè)定范圍0，1，2，3，4，6，7，若Pr.79=0、1,變頻器處于PU運(yùn)行操作方式。若Pr.79=2，變頻器處于外部運(yùn)行模式。若Pr.79=3、4，變頻器處于組合運(yùn)行操作方式。Pr117：PU通訊站號(hào) 設(shè)定范圍為031. Pr118：PU通訊速率 設(shè)定范圍為 4

24、8，96，192，384，設(shè)定速率。設(shè)定值×100為通訊速率。例如，設(shè)定值為192，通訊速率即為19200bps。需設(shè)置成與PLC相同的波特率方可通信成功。2.2.6 通風(fēng)機(jī)1）通風(fēng)機(jī)選型 通風(fēng)機(jī)是一種通過(guò)依靠的機(jī)械能，來(lái)增大氣體壓力并排送氣體的機(jī)械，它屬于從動(dòng)的流體機(jī)械。排氣壓力低于1.5×10帕。風(fēng)機(jī)可制成右旋和左旋兩種型式。從電動(dòng)機(jī)一側(cè)正視，葉輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，稱為右旋轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，稱為左旋。軸流式通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，可直接高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，傳動(dòng)方式簡(jiǎn)單，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜維修較困難；目前煤礦上使用最廣泛的是軸流式對(duì)旋風(fēng)機(jī)，因?yàn)槠湎噍^離心式通風(fēng)機(jī)有便于全礦性反風(fēng)

25、，便于調(diào)節(jié)風(fēng)量等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用。隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，軸流式對(duì)旋式風(fēng)機(jī)由于效率高，風(fēng)量大，風(fēng)壓高，噪音低和節(jié)能顯著的特點(diǎn)，是目前使用最廣泛的通風(fēng)機(jī)。電機(jī)安裝在密閉罩內(nèi)的風(fēng)扇主內(nèi)存，密閉罩具有一定的耐壓性能，可以使電機(jī)和風(fēng)扇切斷氣體軸承氣體流道，也有一定的散熱效果，氣密蓋，配有兩排精簡(jiǎn)風(fēng)管，通過(guò)主RAM的氣氛是相通的，與地面的新鮮空氣進(jìn)入密閉罩，同時(shí)可以使蓋板在該狀態(tài)下風(fēng)機(jī)運(yùn)行調(diào)停正壓式空氣。所以這次我們采用的是軸流式通風(fēng)機(jī)。如圖2-8 圖2-8 軸流式通風(fēng)機(jī)2）通風(fēng)機(jī)工作參數(shù)風(fēng)量Q：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)排出的氣體體積，單位：m3/s、m3/min、m3/h、l/s 風(fēng)壓：?jiǎn)挝惑w積的氣體通

26、過(guò)風(fēng)機(jī)獲得的能量，單位：Pa     （1）全壓H：風(fēng)機(jī)提供的全部能量。 （2）靜壓Hst：用于克服通風(fēng)網(wǎng)路阻力的能量。     （3）動(dòng)壓Hd：流入大氣的動(dòng)能。  H = Hst + Hd    （4） 轉(zhuǎn)速n：風(fēng)機(jī)葉輪每分鐘旋轉(zhuǎn)的周數(shù)，單位：r/min。 （5） （5）功率N：  a.軸功率Na電動(dòng)機(jī)傳給風(fēng)機(jī)軸的功率即輸入功率，單位：kW 。 

27、b.有效功率N風(fēng)機(jī)傳給氣體的功率即輸出功率，單位：kW 。 c.效率:風(fēng)機(jī)的有效功率與軸功率的比值。金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 系統(tǒng)通信與連接 第三章 系統(tǒng)通信與連接3.1 PLC與PC及觸摸屏之間的通信3.1.1 RS-232 RS-232-C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA（Electronic Industry Association）制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫，232為標(biāo)識(shí)號(hào)，C表示修改次數(shù)。RS-232-C總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號(hào)線，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道。在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)，如一條

28、發(fā)送線、一條接收線及一條地線。RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400波特。RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器允許有2500pF的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制，例如，采用150pF/m的通信電纜時(shí)，最大通信距離為15m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS-232屬單端信號(hào)傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問(wèn)題，因此一般用于20m以內(nèi)的RS232（9針）接口通信。 9針串口（DB9）25針串口（DB25）針號(hào)功能說(shuō)明縮寫針號(hào)功能說(shuō)明縮寫1數(shù)據(jù)載波檢測(cè)D

29、CD8數(shù)據(jù)載波檢測(cè)DCD2接收數(shù)據(jù)RXD3接收數(shù)據(jù)RXD3發(fā)送數(shù)據(jù)TXD2發(fā)送數(shù)據(jù)TXD4數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備DTR20數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備DTR5信號(hào)地GND7信號(hào)地GND6數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好DSR6數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好DSR7請(qǐng)求發(fā)送RTS4請(qǐng)求發(fā)送RTS8清除發(fā)送CTS5清除發(fā)送CTS9振鈴指示DELL22振鈴指示DELL1.DB9和DB25的常用信號(hào)腳說(shuō)明 如圖3-1所示是9針的RS-232串口排序圖： 圖3-1 RS-232串口排序圖3.1.2 PLC與PC及觸摸屏連接對(duì)于PC與PLC之間的連接，只需將RS-232串口電纜接口與觸摸屏相連，另一端接到PLC上，再通過(guò)GX-developer編程軟件將所編寫好的程序

30、下載到PLC中，即完成了PC與PLC的連接與通信。而對(duì)于PC與觸摸屏的之間的連接，只需將觸摸屏自帶的傳輸線連接PC即可，再通過(guò)GT-designer軟件將所畫出的運(yùn)行選擇畫面與動(dòng)態(tài)顯示畫面下載到觸摸屏中即可。三菱的FX用RS-232C電纜型號(hào)： F2-232CAB-1（25針-9針） FX-232AWC側(cè)-PC側(cè) （2）-（2） （3）-（3） （6）-（4） （7）-（5） （20）-（6） FX（4）-FX（5） PC（7）-PC（8）3.2 PLC與變頻器之間的連接3.2.1 PLC與D/A模塊連接

31、首先通過(guò)PLC的輸出24V電源給D/A模塊供電（即將D/A模塊上的“+24V”電源端與PLC輸出+24V相連，然后將D/A模塊上的“-24V”端與PLC上的“COM”端相連，就可以完成PLC與D/A模塊的接線。擴(kuò)展單元中附帶55mm的擴(kuò)展電纜，連接擴(kuò)展電纜時(shí)，將電纜向里折，然后插入對(duì)方一側(cè)接口的蓋板內(nèi)。如圖3-2 圖3-2 PLC與D/A模塊3.2.2 D/A模塊與變頻器連接只要將D/A模塊的“VI-”端與變頻器的模擬電壓輸入端（“2”端）相連，D/A的“V+”端與變頻器的 “5”端相連。由此，變頻器模擬輸入端即可接收到經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后的模擬量。“2”端接口：D/A模塊輸出的模擬電壓信號(hào)要輸入到

32、電壓端，當(dāng)輸入10V時(shí)成最大輸出頻率，輸出頻率與輸入成正比。“5”端接口：設(shè)定公共信號(hào)的公共端子。如圖3-3所示 圖3-3 變頻器與D/A模塊3.3 PLC與傳感器之間的通信3.3.1 傳感器與A/D模塊連接傳感器與A/D模塊的接線，首先將四組輸入通道（CH1、CH2、CH3、CH4）中的“I+”端分別連接各個(gè)傳感器的一端，并將每個(gè)通道中的“I+”端與“V+”端相連，而傳感器的另一端則連接A/D模塊的“24+”端，最后將每個(gè)通道的“VI-”端與“24+”端相連。外部輸入是電流輸入量，則需把V+和I+相連接，由于傳感器為兩線制電流輸出接法，傳感器的電流信號(hào)端接A/D模塊的信號(hào)端。傳感器與A/D模

33、塊的實(shí)際接線，如圖3-4所示。 圖3-4 傳感器與A/D模塊3.3.2 A/D模塊與PLC連接A/D模塊與PLC的連線，首先通過(guò)PLC的輸出+24電源給A/D模塊供電，即將A/D模塊上的“+24V”電源端與PLC輸出+24V相連，然后將A/D模塊上的“-24V”端與PLC上的“COM”端相連，就可以完成PLC與A/D模塊的接線。擴(kuò)展單元中附帶55mm的擴(kuò)展電纜，連接擴(kuò)展電纜時(shí)，將電纜向里折，然后插入對(duì)方一側(cè)接口的蓋板內(nèi)。A/D模塊與PLC的實(shí)際接線，如圖3-5所示。 圖3-5 PLC與A/D模塊 本次設(shè)計(jì)是根據(jù)溫度傳感器來(lái)檢測(cè)溫度變化，將獲得的溫度傳入A/D模塊傳感器，由A/D轉(zhuǎn)換器將溫度模擬

34、量轉(zhuǎn)換為一定的數(shù)字量,并輸入到PLC中。PLC來(lái)控制變頻器，來(lái)決定通風(fēng)機(jī)的加減速。緊急情況下，可以由人工從觸摸屏來(lái)決定通風(fēng)機(jī)的加減速或急停，來(lái)解決突發(fā)事件。 3.4 變頻器與通風(fēng)機(jī)連接 變頻器的U V W段連接一個(gè)點(diǎn)觸開關(guān)，為了更好的保護(hù)電路的安全，所以在開關(guān)后面加了2個(gè)熱繼電器，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)，避免風(fēng)機(jī)在過(guò)載時(shí)可能產(chǎn)生的過(guò)熱損失。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 系統(tǒng)軟件部分 第四章 系統(tǒng)軟件部分4.1 編程軟件操作 三菱電機(jī)新一代PLC軟件，具有簡(jiǎn)單工程（Simple Project）和結(jié)構(gòu)化工程（Structured Project）兩種編程方式，指令表、支持梯形圖、SFC、 ST及結(jié)

35、構(gòu)化梯形圖等編程語(yǔ)言，可實(shí)現(xiàn)程序編輯，網(wǎng)絡(luò)設(shè)定，參數(shù)設(shè)定，程序監(jiān)控、調(diào)試及在線更改，智能功能模塊設(shè)置等功能，適用于Q、QnU、L、FX等系列可編程控制器，兼容GX Developer軟件，支持三菱電機(jī)工控產(chǎn)品iQ Platform綜合管理軟件iQ Works，具有系統(tǒng)標(biāo)簽功能，可實(shí)現(xiàn)PLC數(shù)據(jù)與HMI、運(yùn)動(dòng)控制器的數(shù)據(jù)共享。4.1.1 GX編程軟件 雙擊打開軟件進(jìn)入GX Develop主界面，執(zhí)行菜單欄上的工程創(chuàng)建新工程，或者單擊工具欄上的圖標(biāo)。會(huì)出現(xiàn)新建工程的提示畫面，選擇PLC系列FXCPU和PLC類型FX2N。1）創(chuàng)建一個(gè)新工程，如圖所示并保存文件名：畢設(shè)2）梯形圖編輯從下列功能指示表中

36、選擇編寫3） 梯形圖編寫好后，就要進(jìn)行編譯梯形圖全部完成后，就能將梯形圖與PLC硬件通信了6）通信時(shí)，要設(shè)定計(jì)算機(jī)與編程軟件的端口相同，執(zhí)行在線傳輸設(shè)置，設(shè)置端口。編程軟件端口設(shè)置如圖所示。 傳輸設(shè)置界面圖雙擊端口設(shè)置，如圖所示： 端口傳輸設(shè)置界面圖7）完成上述步驟后，點(diǎn)擊圖標(biāo)“”將梯形圖轉(zhuǎn)換，然后執(zhí)行在線PLC寫入，將PLC寫入，如圖所示。 PLC寫入圖8）在彈出的對(duì)話框中選取所需寫入的程序和參數(shù)，如圖5-6所示，執(zhí)行完成，即實(shí)現(xiàn)了將程序下載到PLC中。4.2 PLC系統(tǒng)流程圖 軟件分兩大部分，一部分是根據(jù)PLC對(duì)風(fēng)機(jī)、溫度、變頻器等設(shè)備的邏輯控制，其流程圖如圖所示。另一部分是PLC與變頻器

37、采用主從應(yīng)答式RS-232通信，變頻器內(nèi)的端口用于通信參數(shù)的設(shè)置，PIE通過(guò)特殊寄存器D8120來(lái)確定和通信有關(guān)的一系列參數(shù)。在通訊狀態(tài)下PLC是主動(dòng)狀態(tài)，并且不斷根據(jù)需求向變頻器發(fā)出讀寫命令；此時(shí)變頻器一般是被動(dòng)狀態(tài)，只能對(duì)PLC的命令做出響應(yīng)，而在收到PLC的讀寫命令后才能發(fā)送數(shù)據(jù)，PLC與變頻器之間通訊數(shù)據(jù)由總和校驗(yàn)計(jì)算來(lái)保證準(zhǔn)確性。PLC可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的運(yùn)行參數(shù)讀取、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、變頻器的停止和啟動(dòng)等操作。而溫度傳感器將從空氣中獲得的溫度傳入A/D模塊，從而進(jìn)行對(duì)PLC的控制調(diào)配。如圖4-1系統(tǒng)上電系統(tǒng)初始化有無(wú)報(bào)警信號(hào)工頻/變頻選擇風(fēng)機(jī)加減速選擇風(fēng)機(jī)的選擇風(fēng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行有無(wú)啟動(dòng)信 號(hào)

38、 監(jiān)控程序運(yùn)行程序結(jié)束 圖4-1總體流程圖 4.3 PLC的I/O口分配表 表4-2 PLC的分配表輸入點(diǎn)功能輸出點(diǎn)功能中間狀態(tài)功能X0啟動(dòng)系統(tǒng)Y0KM1變頻M10正轉(zhuǎn)X1停止系統(tǒng)Y1KM2 工頻M11反轉(zhuǎn)X2正轉(zhuǎn)M12停止X3反轉(zhuǎn)M13頻率設(shè)定X4溫度傳感器輸入M14風(fēng)機(jī)加速X5頻率設(shè)定M15風(fēng)機(jī)減速X6風(fēng)機(jī)加速M(fèi)16監(jiān)控X7風(fēng)機(jī)減速D210顯示變頻器運(yùn)行頻率X8報(bào)警D200顯示變頻器運(yùn)行頻率D202 顯示變頻器運(yùn)行電流D204顯示變頻器運(yùn)行電壓4.4系統(tǒng)程序局部分析 （1）PLC通訊協(xié)議及初始化 圖 4-3 PLC通訊協(xié)議及初始化HOC8E即數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為7位、偶校驗(yàn)、2位停止位、波特率為96

39、00bps、無(wú)標(biāo)題符、和終結(jié)符、沒(méi)有添加和校驗(yàn)碼、采用無(wú)協(xié)議通訊（RS485） ZRST D13 D19 復(fù)位D13到D19（2） 串行數(shù)據(jù)RS 圖4-4 串行數(shù)據(jù)RS指令是對(duì)串口進(jìn)行初始化，定義數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的區(qū)域范圍，存放在數(shù)據(jù)寄存器D里面。相關(guān)的指令為：RSD10 K12 D30 K10。即定義D10D21為數(shù)據(jù)的發(fā)送區(qū)，D30D40為數(shù)據(jù)的接收區(qū)。（3）選擇數(shù)據(jù)模式 圖4-5 選擇數(shù)據(jù)模式通過(guò)特殊繼電器M8161來(lái)選擇數(shù)據(jù)處理為16位模式還是8位模式。M8161=OFF為16位數(shù)據(jù)模式；M8161=ON為8位數(shù)據(jù)模式。此次設(shè)計(jì)中采用8位模式。（4） 變頻器控制編程（圖4-3） 圖4-3

40、 變頻器控制編程 (5) ASCI指令 圖為 ASCI指令 將D210內(nèi)求和結(jié)果轉(zhuǎn)換為ASCII碼，分別放置D18/D19/D20/D21 (6) 求和校驗(yàn) 圖為求和檢驗(yàn) 使用CCD自動(dòng)求出數(shù)據(jù)的校驗(yàn)碼,再用ASCI將求出兩個(gè)單元的校驗(yàn)碼變?yōu)?6進(jìn)的ASCII碼。先求出校驗(yàn)碼放在D28D29中，將校驗(yàn)碼變?yōu)锳SCI碼放在D16D17中. （7）運(yùn)行狀態(tài)顯示 圖為 HEX指令HEX D103 D700 K4 表示將寄存器D103寄存的ASCII碼轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入寄存器D200中。轉(zhuǎn)換個(gè)數(shù)為4.用于顯示變頻器運(yùn)行頻率。HEX D103 D200 K4 表示將寄存器D103寄存的ASC

41、II碼轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入寄存器D202中。轉(zhuǎn)換個(gè)數(shù)為4.用于顯示變頻器運(yùn)行電流。HEX D103 D204 K4 表示將寄存器D103寄存的ASCII碼轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入寄存器D204中。轉(zhuǎn)換個(gè)數(shù)為4.用于顯示變頻器運(yùn)行電壓。（8）加減速 M14中間繼電器用來(lái)風(fēng)機(jī)頻率加速，M15中間繼電器用于風(fēng)機(jī)頻率減速。在此頻率最高設(shè)置為60Hz，在此頻率最低設(shè)置為0Hz。4.5：觸摸屏的界面設(shè)計(jì) 三菱觸摸屏的表面的主要部分是非常匹配的薄膜和顯示畫面的電阻，它是一種多層復(fù)合膜的，它用一塊玻璃或硬塑料平板作為基層，表面涂有一層導(dǎo)電層，上面有一層表面硬化處理，光滑摩擦的塑料層，它的內(nèi)表面

42、涂有一層涂層，其中有很多小的（小于1 /的透明金屬氧化物透明導(dǎo)電電阻1000的透明隔離點(diǎn)一英寸）分隔絕緣的兩層導(dǎo)電層。當(dāng)手指觸摸屏幕，在觸摸點(diǎn)位置的兩層導(dǎo)電層過(guò)接觸，電阻發(fā)生變化，在X和Y方向上產(chǎn)生信號(hào)，然后送觸摸屏控制器。控制器偵測(cè)到這一接觸并計(jì)算位置（X，Y），根據(jù)模擬鼠標(biāo)操作4.5.1 GT Desiginer畫面設(shè)計(jì)軟件 GT-Desiginer是三菱公司所開發(fā)設(shè)計(jì)的一種用于圖形終端顯示屏幕制作的Windows系統(tǒng)平臺(tái)軟件，支持所有的三菱圖形終端。該軟件功能完善，圖形、對(duì)象工具豐富，窗口界面直觀形象，操作簡(jiǎn)單易用，可以方便地改變所接PLC的類型，實(shí)時(shí)讀取、寫入顯示屏幕，還可以設(shè)置保護(hù)密

43、碼。（1）雙擊圖標(biāo)打開軟件新建一個(gè)工程，出現(xiàn)如圖的向?qū)Ы缑妫海?）根據(jù)本次設(shè)計(jì)選用的型號(hào)，設(shè)置選擇的GOT型號(hào) （3） 連接機(jī)器選擇在I/F設(shè)置處選取觸摸屏通信協(xié)議，如圖所示 4）在完成上述設(shè)置后，出現(xiàn)GT-Desiginer的設(shè)計(jì)界面，在工具欄中選取所需功能名稱，選擇為設(shè)置數(shù)值輸入功能，選擇呢為設(shè)置數(shù)值顯示功能，設(shè)置圖形與線形可選擇中的內(nèi)容 。5）在GT Designer 上通過(guò)粘貼一些開關(guān)圖形，指示燈圖形，數(shù)值顯示等被稱為對(duì)象的框圖來(lái)創(chuàng)建屏幕；然后通過(guò)設(shè)置PLC CPU 中的元件（位，字）規(guī)定屏幕中的這些對(duì)象的動(dòng)作；最后通過(guò)RS-232C 電纜或USB接口將創(chuàng)建的監(jiān)視屏幕數(shù)據(jù)傳送到GOT。

44、即點(diǎn)擊“通訊”。 通訊功能選擇6）在彈出如圖5-14所示的對(duì)話框中選取所需下載的畫面，再點(diǎn)擊下載，就可將編輯的畫面?zhèn)魉偷接|摸屏。完成將畫面?zhèn)魉偷紾OT。 GOT下載界面圖 4.5.2 觸摸屏的最終界面 (1)進(jìn)入GT觸摸屏的編輯界面，新建工程的窗口畫面，根據(jù)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的界面(2) 設(shè)置由溫度控制通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的觸摸界面金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 結(jié)論 第五章 結(jié)論這種設(shè)計(jì)是利用PLC，變頻器和風(fēng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)改造，不僅簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，提高設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)的設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，方便，節(jié)省能源消耗，同時(shí)也大大增加了煤礦生產(chǎn)的安全系數(shù)。也可根據(jù)需要配置相應(yīng)的通信模塊，輕松集中分布式控制系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)，具體完成的工作如下1根據(jù)變頻調(diào)速節(jié)能原理配合