基于plc的离心风机变频调速控制系统设计(编辑修改稿)

基于plc的离心风机变频调速控制系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和 PLC 内部电路的工作状态和编程过程。 CPU 主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成， CPU 单元 还包括外围芯片、总线接口及有关电路。 内存主要用于存储程序及数据，是 PLC 不可缺少的组成单元。 CPU 速度和内存容量是 PLC的重要参数，它们决定着 PLC 的工作速度， I/O数量及软件容量等，因此限制着控制规模。 （ 2） I/O 模块 PLC 与电气回路的接口，是通过输入输出部分（ I/O）完成的。 I/O 模块集成 7 了 PLC 的 I/O 电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。 输入模块将电信号变换成数字信号进入 PLC 系统，输出模块相反。 I/O分为开关量输入（ DI），开关量输出（ DO），模拟量输入（ AI），模拟 量输出（ AO）等模块。 常用的 I/O 分类如下： 开关量：按电压水平分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。 模拟量：按信号类型分，有电流型（ 420mA,020mA ）、 电 压 型（ 010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit， 14bit， 16bit 等。 除了上述通用 I/O 外，还有特殊 I/O 模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。 按 I/O 点数确定模块规格及数量， I/O 模块可多可少。 但其最大数受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数 限制。 （ 3）电源模块： PLC 电源用于为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源。 同时，有的还为输入电 路提供 24V 的工作电源。 电源输入类型有：交流电源（ 220VAC 或110VAC），直流电源（常用的为 24VDC） [4]。 PLC 外部 I/O 连接 根据系统的要求，选取 S72200 PLC CPU224作为控制核心， CPU224的 I/O点数是 14 /10。 扩展了 1个 EM 231模拟量输入模块，它是 A /D转换模块，具有 4个模拟量输入， 12位 A /D，其采样速度 25μ s，空气压力传感器、瓦斯浓度传感 器采集的信号经过变送器调理和放大处理后，成为 0 ～ 5 V的标准信号，再经过 EM231模块自动完成 A /D转换；同时扩展了 1个 EM222数字量输出模块，它有 8个数字量的输出点，作用是提供附加的输出点，这样完全可以满足系统的要求。 煤矿矿井通风控制系统的设计主要涉及 10个数字量输入和 2个模拟量输入， 15个数字量输出。 设置 6个操作键、 4个开关量传感器和 2个模拟量。 传感器作输入信号，如表 1 所示。 这 6 个操作键分别是自动方式开关、手动方式开关、停机按钮、消音按钮及 2 个在手动控制下控制通风机运行的按钮开关，4 个开关量传 感器为拖动通风机的吸风电机和增风速电机发生堵转故障时热继电器的控制开关，其中扩充了 1 个 EM231 的模拟量输入模块，主要是用于转换气压信号和瓦斯浓度信号的。 表 1 PLC I/O 接口分配表 输入 输出 序号 名称 地址 序号 名称 地址 8 I/O 接线图 1 A风机 1电机状态 1 故障显示 2 A风机 2电机状态 2 中高气压显示 3 B风机 1电机状态 3 低气压显示 4 B风机 2电机状态 4 报警 5 A风机控制开关 5 继电 器 KM1 6 B风机控制开关 6 继电器 KM2 7 消音开关 7 继电器 KM3 8 自动开关 8 继电器 KM4 9 手动开关 9 A 风机 1 电机运行显示 10 停止按钮 10 A 风机 2 电机运行显示 11 气压信号 11 B 风机 1 电机运行显示 12 瓦斯信号 12 B 风机 2 电机运行显示 13 手动状态显示 14 自动状态显示 15 瓦斯浓度值 Speaker KM1 KM2 1L KM3 SB1 SB2 9 图 2 I/O 接线图 10 变频调速的基础知识 异步电动机是电力、化工等生产企业最主要的动力设备。 作为高能耗设备，其输出功率不能随负荷按比例变化，大部分只能通过挡板或阀门的开度来调节，而电动机消耗的能量变化不大，从而造成很大的能量损耗。 近年来，随着变频器生产技术的成熟以及变频器应用范围的日益广泛，使用变频器对电动机电源进行技术改造成为 各企业节能降耗、提高效率的重要手段。 n ＝ 60 f(1 － s)/p (1) 式中 n——— 异步电动机的转速； f——— 异步电动机的频率； s——— 电动机转差率； p——— 电动机极对数。 由式 (11)可知，转速 n与频率 f成正比，只要改变频率 f即可改变电动机的转速，当频率 f在 0～ 50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。 变频调速就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的。 变频器主要采用交 — 直 — 交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。 变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制 4个部分组成。 整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为 IGBT三相桥式逆变器，且输出为 PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。 模数转换模块 模数转换模块分为 A/D转换模块和 D/A转换模块。 PLC模拟量处理功能主要通过模拟量输入输出模块及用户程序来完成。 模拟量输入模块接受各种传感器输出的标准电压信号或电流信号，并将其转换为数字信号存储到 PLC中。 PLC根据生产实际要求，通过用户程序对转换后的信息进行处理并将处理结果通过模拟量输出模块转换为标准电压或电流信号去驱动执行元件。 11 离心风机 我国矿井使用的离心式通风机主要就是。 G4 — 73 系列离心式通风机 ， G4 —73 系列离心式通风机最初是为锅炉通风 (引风 ) 设计的，后来被引用到矿井通风中并拥有一定的市场占有量。 该系列离心式通风机的特点是特性曲线较平缓、无驼峰、运行噪声较小、效率高。 启动时关闭调节门 (也叫前导器 )，具有启动功率较小，启动容易的特点。 运行时调节门可在 0176。 ～ 70176。 范围内调节，用以改变运行工况，还可通过配置不同转速的电动机来改变其运行工况 ,适应性较好。 G4 — 73系列通风机的特性曲线较平缓，运行噪声较小，效率高，适用于通风阻力不是太大的中小型矿井。 我国地方煤矿的矿井中使用该系列通风机较多，由于机型小，配置电动机的容量也小 ,可配用 380V 或 660V 电压的电动机，特别适用于无高压(6000V)供电的矿井使用。 但对初、后期风压变化大的矿井，离心通风机的调节性能差。 离心风机的作用：离心风机是依靠输入 的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。 离心风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；谷物的烘干和选。