在制氮机上的应用.docVIP

焦作大学毕业设计 题 目： PLC在制氮机上的应用 学 院： 机电工程学院 专 业： 11机械制造与自动化（3）班 学 号： 110108309 姓 名： 王文江 指导教师： 宋芳 完成日期： 2013 年 月  PLC在制氮机上的应用 摘 要 在现代生产力不断提高的情况下，建设无人值守的空压站，是一个社会发展过程中的必然选择。本文主要论述了一种PLC在制氮机上的应用，采用PLC对空压机进行自动控制改造，实现空气的分离控制和生产设备的集中控制。在改造原有系统的基础上，将制氮机电机的直接启动控制方式改为变频控制，减小对系统电网的冲击和节约能源，同时制定了具体实施的控制方式、设备启停步骤、软件功能、功能扩充、报警系统。并利用相应的控制算法，实现供气的恒定，提高供气质量和效率，保证各项工作的安全生产。 关键词：PLC，制氮机，自动控制 目 录 第一章 绪论 1 第二章 制氮机流量值的计算 1 第三章 系统构成及工作原理 8 §3-1设计方案的确定 8 §3-2系统构成 9 §3-3工作原理 9 §3-4控制过程 11 3-4-1恒压控制 11 3-4-2节能控制 12 第四章 硬件电路设计 12 §4-1 PLC可编程控制器部分 13 4-1-1 PL C概述 13 4-1-2 PLC选型和性能指标 15 4-1-3 PLC内部分配 15 4-1-4输入输出外部接线 15 §4-2模数转换模块 17 §4-3传感器部分 19 §4-4变频器部分 20 §4-5监控对象空压机 21 §4-6系统的保护及故障警报的发出 22 第五章 系统的软件设计 22 §5-1系统的总体框图设计 22 §5-2程序的结构及程序功能的实现 24 5-2-1系统的初始化程序 24 5-2-2系统的主控制程序 24 5-2-3系统的中断程序 25 第六章 结束语 25 致谢 25 参考文献 26 附录 27 第一章 绪论 在现在工业生产中空压机在冶金机械制造矿山电力纺织石化轻纺等行业都有广泛的应用传统的空压机供气控制方式大都是采用加卸载控制方式。该控制方式虽然原理简单操作简便但是存在能耗大进气阀易损坏供气压力不稳定等诸多问题。随着科学技术的飞速发展特别是电力电子技术微电子技术自动控制技术的高度发展和应用使变频器的节能效果更为显著它不但能实现无级调速而且在负载不同时始终高效运行有良好的动态特性能实现高性能、高可靠性高精度的自动控制相对于其它调速方式(如降压调速变极调速滑差调速交流串级调速等具有更大的优势变频调速性能稳定调速范围广、效率高为此本文采用 PID技术和变频器实现对螺杆式空气压缩机的节能改造。整个工作系统的安全性和稳定性节能效果显著实用性好毛细管作为一种重要节流元件，具有结构简单、价格便宜、无运动部件、制造方便、工作稳定可靠和不易发生故障等优点，其压力平衡特性有利于降低压缩机的起动力矩，因此已经广泛应用于家用设备包括电冰箱、冰柜、空调器和减湿器等小型制冷装置中，它对制冷系统的连续运行起着重要作用。在现有的制冷系统中，绝热毛细管应用最多。而HFC一134a(R134a，CH，FCF3，1，3一四氟乙烷)作为R12(CFC12，CF2CI ，二氟二氯甲烷)的替代制冷工质而提出，已被证明是比较环保的绿色制冷剂，特别适用于家用冰箱、窗式空调、汽车空调以及小型空冷制冷机组和离心式冷水机组。本文针对以制冷剂HFC一134a为工质的制冷系统，选择一组基于MH状态方程(即马丁一候方程)的热力学性质参数方程，对绝热毛细管流量进行数值模拟计算。1 毛细管稳态数学模型为建立绝热毛细管稳态数学模型，主要采用如下假设? ：(1)由于毛细管的管径很小，可忽略径向的参数变化，流动为一维绝热流动；(2)液相和气相的流速较为接近，气相和液相间无滑移，按均相流处理；(3)两相介质达到热力学平衡；(4)重力影响较小，可忽略不计；(5)管路截面积保持不变；(6)忽视亚稳态流动。1．1 基本模型 ’儿质量方程：m ： ：const．能量方程：h+ ：c0list．动量方程：一dp：m2d + 1m d(1)(2)(3) 式中：m为质量流速，kg／(m2·s)；G为质量流量，kg／s；F为截面积，m ；h为比焓，J／kg； 为比容，／n ／kg；P为压力，Pa；f为沿程摩擦阻力系数(以下简称摩阻系数)；D为内径，m；￡为长度，in。1．2 模型的离散方程的离散采用有限差分方法，将制冷剂在毛细管内的流动沿管长划分若干微元，则对其中的某一微元有：ml= m2 (4)hl+ 百1m2I2