plc在制氮机上的应用本科论文.doc

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1、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年月焦作大学机电工程学院毕业设计PLC在制氮机上的应用I焦作大学机电工程学院毕业设计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

2、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I焦作大学机电工程学院毕业设计第一章绪论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113-4-1恒压控制113-4-2节能控制12第四章硬件电路设计12§4-1PLC可编程控制器部分134-1-1PLC概述134-1-2PLC选型和性能指标154-1-3PLC内部分配154-1

3、-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245-2-1系统的初始化程序245-2-2系统的主控制程序245-2-3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27I焦作大学机电工程学院毕业设计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

4、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都有了很大提高，节

5、能效果显著，实用性好。第二章制氮机流量值的计算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

6、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?：21焦作大学机电工程学院毕业设计(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

7、方程：m：：const．能量方程：h+：c0list．动量方程：一dp：m2d+1mdl(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：h2+百1m22(5)p—p=m2(一。)+!；△￡(6)式中：下标l、2、m分别表示微元的进口

8、参数、出口参数、平均参数；△￡为微元段长度。1．2．1过冷单相区过冷液体可视作不可压缩，比容、焓、过冷区温度