摘 要 空压机在各类生产中都有广泛的应用。为了节省成本，在实际的加工现场中常常使用多组空压机来完成供气，产生相应压力的压缩空气。在其过程中会消耗大量的能源，尤其在矿业与冶金行业更是主要消耗来源之一。一套完善的控制系统，不仅可以保证生产的顺利进行，还可以减少能源消耗，降低成本。本次设计以此作为出发点，选取变频调速来控制各组空压机，将各需要监控量置入反馈系统，搭建起闭环控制系统，并在PLC进行程序设计使系统在不同的环境下自动选择合适的工作方式。 关键词：空压机 节能 PLC控制 Abstract Air compressor has a wide range of applications in various types of production. In order to reduce costs,a groups of air compressors are often used to complete the air supply in the actual processing situation to generate compressed air with corresponding pressure. In the process it consumes a lot of energy, especially in the mining and metallurgical industries. A complete control system not only ensures the daily production, but also reduces energy consumption and costs. This design takes this as a starting point.Select frequency-changing to control each group of air compressors.Set each required monitoring amount into a feedback system, build up a closed-loop control system, and program PLC to make the system can select suitable measure automatically in different environments. Keywords:air compressor energy conservation PLC control 目录 第一章 绪论 3 1.1引言 3 1.2研究的目的与意义 3 第二章 方案的确定 4 2.1控制对象概况 4 2.2空压机的控制方法 4 2.2.1变频调速原理 4 2.3控制系统的构建 5 第三章 硬件的设计选型 6 3.1电路的设计 6 3.1.1主电路设计 6 3.1.2控制电路的设计 7 3.2硬件的选型 8 3.2.1 PLC及其模块的选型 8 3.2.2变频器的选型 12 3.2.3触摸屏的选型 13 3.2.4 各类传感器的选型 14 3.3 I/O口的分配及接线 16 3.3.1 接口分配表 16 表3.13 模拟通道分配表 16 3.3.2部件接线图 17 第四章 软件设计 18 4.1 PLC程序设计 18 4.1.1通讯的初始化 18 4.1.2电机启动顺序选择 18 4.1.3电机控制程序 20 4.1.4主程序的设计 24 4.3人机界面的设计 26 4.3.1人机界面的设计原则 26 4.3.2人机界面的设计 27 第五章 调试与仿真 30 5.1电机参数采集功能仿真 30 5.2 自动排序功能仿真 32 5.3 PID控制功能仿真 33 第六章 结论 34 致谢 35 参考文献 36

第一章 绪论

1.1引言

空压机是通过电机将一定质量的气体压缩使其具有相应的压力，在国民经济的运用极广。目前空压机的机械结构已经十分成熟，按照工作原理的不同分为容积式和动力式压缩机。较为常见的为活塞式，离心式和螺杆式压缩机。大多数的空压机控制气压都是通过加载和卸载来完成，同时由于空压机的功率一般较大，在加载与卸载的过程中往往会形成较大的电流冲击。大多数的空压机的电机本身是无法进行调速的，当生产强度较低的时候，由于空压机不允许频繁的启停，空压机就会轻载运行。空压机往往不能充分地得到利用，能源利用率低下。这样的控制方式需要人工介入调节，控制的精度和相应的速度都难以到达令人满意的效果。且由于没有统一的控制系统，无法进行数据的采集与分析，特别是当控制的空压机组数目较多时，设计人员往往只能从各空压机的控制面板上读取参数，人工工作量上升。如果空压机分布间隔较远，获取信息的时间会更慢，会使系统的响应时间急剧上升。

1.2研究的目的与意义

空压机是生产应用极其广泛的一种设备，通过电机的拖动，有各种各样的机械结构完成对空气的加压，在矿业，冶金等行业的企业中是能源消耗的主要部分之一。近年来，企业之间的竞争更加激烈，在保证正常生产的同时也要开始着力于节约生产成本，减少能源消耗。因此需要对空压机的运行进行合理了监控，以便进行合理的工艺优化，减少生产维护成本。传统的空压机控制方式是由机械结构进气阀来进行控制：当达到设定气压，阀门开启空压机满载运行，当达到预设的气压时，阀门关闭，电动机轻载载运行，能量转换为热能，此处便是可以改进节能的地方。除能源利用率低之外，由上文的分析可知，这样的控制方法精度低，响应满，人力需求高。这些会严重影响企业的生产，无形中提高了生产成本。因此对多组空压机亟需完整的监控系统。其意义表现在：

1. 减少人工成本，便于技术人员查看多组空压机参数，可以做出更具有针对性调整方案
2. 通过自动控制系统的建立，可以大大的提高控制系统的稳定性和响应速度。生产环境的气压稳定得到更好的保证。
3. 当故障出现时，有完整的监控数据，有利于对于故障进行更为快速地排查。
4. 可以合理的分配电机的工作负载，避免出现个别电机长时间高强度工作。增加电机的使用寿命。

本课题的应用对象为生产车间内空压机控制系统，由于生产强度的不同，导致气体压力波动较大，用三台空压机控制供气。本次设计预计完成控制电路设计，控制程序设计，和人机界面的编制。