基于PLC的离心风机变频调速控制系统设计.docx

河南工业职业技术学院毕业论文 题 目：基于 PLC 的风机变频调速控制系统设计 班 级：电气自动化技术 1001 姓 名：邢 燕 强 目 录 摘 要 1 绪论 2 系统结构和控制方案 3 系统的设计功能 3 系统结构和方案 3 系统硬件构成及各部分功能 6 PLC 可编程控制器部分 6 PLC 概述 6 PLC 外部 I/O 连接 7 I/O 接线图 8 变频调速的基础知识 10 模数转换模块 10 离心风机 11 变频器的选型和容量的确定 12 系统硬件设计 14 硬件电路 14 系统控制电路设计 15 软件设计 16 瓦斯浓度控制部分 16 压力控制部分 17 温度控制部分 19 结束语 21 致 谢 22 参 考 文 献 23 附图 总程序 24 PAGE PAGE 4 河南工业职业技术学院毕业论文 摘 要 在最近几年，PLC 以其诸多优异特点获得广泛的使用，在工业先进国家已成为工业控制的标准设备。它专为工业控制而设计，集电气、仪表、控制三电于一体，是实现机电一体化的理想控制设备。 本系统将 PLC与变频器有机地结合起来，采用以矿井气压压力为主控参数， 实现对离心风机工作过程和运转速度的有效控制，使矿井通风机通风高效、安全， 达到了明显的节能效果。PLC控制系统具有对驱动风机的电机过热保护、故障报警、机械故障报警和瓦斯浓度断电等功能特点，为煤矿矿井通风系统的节能技术改造 提供一条新途径。 关键词：矿井，离心通风机，PLC，变频器 河南工业职业技术学院毕业论文 1 绪论 随着电子技术和微电子技术的迅速发展，PLC 和变频器正成为通用、廉价和性能可靠的控制和驱动设备，得到广泛的应用。由 PLC 控制的变频调速离心风机的通风系统，具有较高的可靠性和较好的节能效果，易于组建成整体的自控系统， 很方便地实现各种控制切换和远程监控，本文通过一个实例——基于离心风机的矿井通风系统进行分析。 煤矿矿井通风系统是煤矿矿井安全生产的重要组成部分，煤矿矿井通风系统能否正常工作与矿井内工作环境条件、生产效率、安全生产密切相关。随着我国政府对各行各业安全生产监管力度的不断加强，尤其对煤矿安全生产的要求越来越高，对煤矿矿井通风系统进行技术改造，提高其运行稳定性、可靠性、节能降耗等势在必行。 目前煤矿矿井通风系统中，大多仍采用继电、接触器控制系统，但这种控制系统存在着体积大、机械触点多、接线复杂、可靠性低、排除故障困难等很多的缺陷；且因工作通风机一直高速运行，备用通风机停止，不能轮休工作，易使工作通风机产生故障，降低使用寿命。针对这一系列问题，本系统将 PLC 与变频器有机地结合起来，采用以矿井气压压力为主控参数，实现对电动机工作过程和运转速度的有效控制，使矿井中用的离心通风机通风高效、安全，达到了明显的节能效果。PLC 控制系统具有对驱动风机的电机过热保护、故障报警、机械故障报警和瓦斯浓度断电等功能特点，为煤矿矿井通风系统的节能技术改造提供一条新途径。 2 系统结构和控制方案 系统的设计功能 本控制系统具有离心通风机组的启动、互锁和过热保护等功能。与常规继电器实施的通风系统相比，PLC系统具有故障率低、可靠性高、接线简单、维护方便等诸多优点，PLC的控制功能使通风系统的自动化程度大大提高，减轻了岗位人员的劳动强度。PLC和变频器与空气压力变送器配合使用，使系统控制的安全性、可靠性大大提高，也使通风机运行的故障率大大降低，不仅节约了电能，而且还提高了设备的运转率。为满足矿井通风系统自动控制的要求，系统的具体设计要求如下： 本系统提供手动／自动两种工作模式，具有状态显示以及故障报警等功能。 模拟量压力输入经PID运算，输出模拟量控制变频器。 在自动方式下，当井下压力低于设定压力下限时，两组风机将同时投入工作运行，同时并发出指示和报警信号。 模拟量瓦斯输入，当矿井瓦斯浓度大于设定报警上限时，发出指示和报警。当瓦斯浓度大于设定断电上限时，PLC将切断工作面和风机组电源，防止瓦斯爆炸。 运用温度传感器测定风机组定子温度或轴承温度，当定子温度或轴承温度超过设定报警上线时，发出指示和报警信号。当定子温度或轴承温度超过设定风机组转换温度界线时，PLC将切断指示和报警信号并自动切断当前运行风机组， 在自动方式下并能自动接入另一台风机组运行，若在手动方式下，工作人员手动切换[1。] 为防止离心风机的疲劳运行，在任何状态下，风机在累计运行设定时间后都会自动切换至另一台风机组运行。 系统结构和方案 通风控制系统主要由 2 台离心风机组成，每台离心风机有两台电机，每台电机驱动一组扇片，两组扇片是对旋的，一组用于吸风，一组为增加风速，对井下进行供风。根据井下用风量的不同，采用不同型号的风