金水區(qū)電氣柜-繼飛機電(優(yōu)質(zhì)商家)-過載保護電氣柜 ：

1. 原空壓站電氣控制系統(tǒng)存在的問題

（1）原控制系統(tǒng)工作過程

某機車車輛廠空壓站原先采用繼電器控制系統(tǒng)對5臺空壓機組的進行控制。每臺機組均有一個起動柜實施Y－△降ya起動，系統(tǒng)僅有手動操作方式。在原系統(tǒng)中，1＃、2＃為主工作空壓機組（功率各為110KW），2臺空壓機組按一定的周期輪流工作。3?！?#為備用空壓機組（功率各為30KW），當1?；?＃空壓機組工作而系統(tǒng)仍供氣壓力不足時，將起動其中1臺乃至3臺直到滿足供氣壓力為止。

（2）原控制系統(tǒng)存在主要問題

①各工作機組雖然采取Y－△減壓起動，但起動時的沖擊電流仍較，嚴重的影響到了電網(wǎng)的穩(wěn)定運行和空壓站周圍其它用電設備運行的可靠性、安全性；

②當主空壓機組處于工頻運行時，空壓機運行時噪音大，對周圍造成嚴重的聲音環(huán)境污染；

③主電機工頻起動對設備的沖擊大，電機軸承易磨損，保壓電氣柜，機械設備的維護工作量；

④主空壓機組經(jīng)常處于空載運行，浪費電能現(xiàn)象嚴重，很不經(jīng)濟；

⑤空壓機組控制系統(tǒng)采用繼電器控制，只有手動操作方式，因此控制系統(tǒng)工作的可靠性、安全性較差，人員操作麻煩，自動化水平低、生產(chǎn)效率不高。

2. 改造技術要求

實施技術改造后系統(tǒng)應滿足的主要技術要求如下：

（1）三相異步電動機變頻運行時應保持供壓系統(tǒng)出口壓力穩(wěn)定，壓力波動范圍不能超過±0.1Mpa；

（2）控制系統(tǒng)可以選擇在變頻和工頻兩種工況下運行；

（3）系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，具有閉環(huán)模擬量回路的調(diào)節(jié)功能；

（4）一臺變頻器可拖動兩臺主空壓機組，可使用操作按鈕進行切換；

（5）根據(jù)空壓機組的工況要求，系統(tǒng)應保證拖動的交流三相異步電動機具有恒轉(zhuǎn)矩的運行特性；

（6）為了防止高次諧波干擾空壓機組變頻器，變頻器的輸入端應當具有抑制電磁干擾的有效措施；

（7）在供壓系統(tǒng)用氣量較小的情況下，變頻器處于低頻運行時，應保障電機繞組溫度和電機的噪音不超過允許的范圍；

（8）考慮到控制系統(tǒng)今后的擴展和升級，變頻器的容量和主控制器輸入輸出點數(shù)應當有適當?shù)脑Ａ?，以滿足將來工作狀況擴展的要求。

3. 控制系統(tǒng)總體方案設計和控制原理簡介

根據(jù)系統(tǒng)原先存在的問題并考慮到技術改造后的生產(chǎn)工藝要求和技術要求，空壓機組采用PLC作為主控制器并擴展模擬量輸入/輸出模塊，由變頻器拖動主空壓機組，采用觸摸屏作為系統(tǒng)人機界面的總體設計方案。

控制系統(tǒng)由PLC基本單元擴展出模擬量輸入/輸出模塊，通過壓力傳感器（變送器）實時檢測壓力值送入模擬量模塊進行PLC內(nèi)部的PID調(diào)節(jié)運算，然后由模擬量輸出模塊輸出直流0～10V的電壓信號至變頻器，變頻器的輸出頻率信號通過模擬量輸出端子回送到PLC，構(gòu)成模擬量閉環(huán)控制回路。由壓力反饋測量置與壓力設定值進行比較運算，經(jīng)PID調(diào)節(jié)運算實時控制變頻器的輸出頻率，從而調(diào)節(jié)三相異步電動機的轉(zhuǎn)速，使供氣系統(tǒng)空氣壓力穩(wěn)定在壓力設定值上。通過變頻器PU接口的RS-485串行通信可以讀入除頻率外的變頻器的其它運行參數(shù)，如電流、電壓和功率等。

這樣由PLC、變頻器、三相交流異步電動機、壓力傳感器（變送器）等組成壓力反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠自動地調(diào)節(jié)三相交流異步電動機的轉(zhuǎn)速，使供氣系統(tǒng)空氣壓力穩(wěn)定在設定范圍內(nèi)，實現(xiàn)空壓站的恒壓控制。

控制系統(tǒng)的硬件選型和設計

1. 系統(tǒng)的主要控制要求

采用PLC控制進行空壓站技術改造后，系統(tǒng)的主要控制要求如下：

（1）控制系統(tǒng)有手動和自動兩種方式。在自動運行時（可預先設定變頻器控制的機組，1?；?＃機組）根據(jù)壓力傳感器輸出的模擬電流信號（4～20mA）由PLC進行PID調(diào)節(jié)運算，控制變頻器在25～50Hz之間節(jié)能地運行。

3?！?＃機組的控制要求為：①當管道壓力低于工作壓力下限值（預先設定）并且變頻器輸出頻率在上限值（可預先設定）時，經(jīng)過延chi（延chi時間可設置）由PLC控制3＃、4＃其中一臺機組起動，直至3?！?＃機組全部起動；②當管道壓力大于工作壓力上限值（預先設定）并且變頻器輸出頻率在下限值（可預先設定）時，經(jīng)過延chi（延chi時間可設置）按照“先起先停”的原則由PLC停止3?！?＃中已經(jīng)運行的一臺機組。同樣，在上述工作壓力和變頻器輸出頻率兩條件不變時，可繼續(xù)停一臺空壓機組直到停完所有備用的空壓機組；

（2）壓力信號取自壓力變送器，工作壓力上下限可由PLC設置；

（3）手動工作時只有3＃、4＃、5＃機組的起、?？梢酝ㄟ^手動按鈕操作，其它工作情形和自動工作方式時一樣；

（4）變頻器在PID調(diào)節(jié)故障時可以使用電位器進行人工調(diào)速；

（5）人機界面要求。變頻器的運行監(jiān)視參數(shù)可通過RS-485串行接口，經(jīng)PLC由觸摸屏進行遠程顯示。機組的起、停延chi間可通過觸摸屏修改（20～600s）。

2. 系統(tǒng)的硬件選型

根據(jù)控制要求和控制規(guī)模的大小，這里選用三菱公司的FX系列小型PLC作為系統(tǒng)的主控制器，通訊擴展板選用FX1N-485-BD，變頻器選用三菱的FR-A700系列，觸摸屏選用F940系列，壓力傳感器則選擇TPT503壓力傳感器。

（1）系統(tǒng)的主控制器——FX1N-40MR。FX1N系列屬于FX系列PLC中普及型的子系列，經(jīng)過擴展適當?shù)哪M量模塊并使用PID指令，完全可以滿足對中等規(guī)?？諌赫究刂葡到y(tǒng)閉環(huán)模擬量的控制要求。根據(jù)系統(tǒng)的控制規(guī)模和對I/O點數(shù)的要求，這里系統(tǒng)的控制器選擇的是FX1N-40MR，為繼電器輸出型，有24點開關量輸入，16點開關量輸出。

FX1N系列PLC在加裝了通信擴展板FX1N-485-BD后，通過網(wǎng)線與變頻器的PU接口相連后可與之進行PU接口的RS-485串行通信，變頻器的運行監(jiān)控參數(shù)，如電流、電壓和功率等都可讀入到PLC中。

（2）模擬量輸入/輸出模塊——FX0N-3A。FX0N-3A模擬量輸入/輸出混合模塊有兩個模擬量輸入通道（0～10V電壓或4～20mA電流）和一個模擬量輸出通道。輸入通道接收模擬信號并將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，輸出通道將內(nèi)部數(shù)字值轉(zhuǎn)換成對應比例的模擬信號。輸入/輸出通道選擇的電壓或電流形式由用戶的接線方式?jīng)Q定。FX0N-3A可以連接到FX2N、FX2NC、FX1N、FX0N等系列的PLC上。

FX0N-3A的分辨率為8位。FX0N-3A在PLC擴展母線上占用8個I/O點。這8個I/O點可以分配給輸入或輸出。所有數(shù)據(jù)傳輸和參數(shù)設置都是使用PLC中的FROM/TO指令，通過編程調(diào)節(jié)控制的。PLC基本單元和FX0N-3A之間的通信由光電耦合器進行保護。電氣柜

PLC的應用領域

目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。

開關量的邏輯控制

這是PLC基本、廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。

模擬量控制

在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。

運動控制

PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。

過程控制

過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。

數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)代PLC具有數(shù)學（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，金水區(qū)電氣柜，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。

通信及聯(lián)網(wǎng)

PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡發(fā)展得很快，定做電氣柜，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

哪種廠牌PLC市場占有率高。

目前還沒有哪個機構(gòu)能公布調(diào)研數(shù)據(jù)并得到大家的認可。

小型機：三菱FX 西門子S7-200 歐姆龍CP系列

中型機：西門子S7-300 三菱Q系列

大型機：西門子S7-400

各個行業(yè)廠商占有率不同。

不同國家的企業(yè)也不同 亞企業(yè) 三菱 歐姆龍 LG比較多。歐洲企業(yè)西門子 AB 施耐德比較多。

作為一個合格電qi工程師：三菱 西門子是必備的技能。

PLC本身是通的。精通一個在學其他的很容易了?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）是一種在工業(yè)中被廣泛應用的自動控制元件。然而PLC應用與編程人才短缺已經(jīng)成為制約我國自動控制領域發(fā)展的瓶頸。通過學習PLC可編程控制器程序設計使學員掌握可編程序控制器的工作原理和PLC控制系統(tǒng)硬件軟件的設計方法，可編寫復雜的PLC程序，為從事PLC控制系統(tǒng)的設計、調(diào)試和改造工作打下基礎?？梢元毩⒊袚嚓P項目的設計與開發(fā)。讓您由一位電工升級為貨真價實的工程師！

隨著現(xiàn)代工業(yè)設備自動化，越來越多的工廠設備將采用PLC人機介面等自動化器件來控制，因此設備自動化程度越來越高。對設備的維護人員的技術要求越來越嚴格。作為一名合格的技術員，需要掌握的技能也越來越多，越來越全，以此來滿足自動化的發(fā)展及要求，

學習PLC編程一點也不難。有的初學者在理論上花了很多功夫，結(jié)果半年下來還是沒有把PLC搞懂，其實他們只是缺少了一些PLC的實踐經(jīng)驗，只要再進行一些實際的梯形圖編寫、程序、調(diào)試等操作，增加對PLC的感性認識，很快就可以掌握PLC這項技術了。開始階段可以先學習一種品牌的PLC，因為所有的PLC原理都是差不多的，掌握了一種PLC其它的只要翻閱一下手冊也就能上手使用了。

初學時可以編一些簡單的梯形圖，如觸點的與、或、輸出等，在PLC的機器里運行一下。成功了就會增加你學習的興趣、和信心。然后再把PLC的主要功能逐個運用一次，比如高速計數(shù)器，你可以用PLC本身的脈沖輸出端接到高速計數(shù)器的輸入端，下好的梯形圖，打開變量觀察窗口，運行程序，觀察計數(shù)的值是否正確。經(jīng)過了這樣的實踐，你基本上知道PLC到底能做哪些事情了，在實際的工控應用中就能做到胸有成竹了。

1。電工原理和電機原理一定要懂，簡單的就記背也要背下來，比如馬達容量1KW2A，正反轉(zhuǎn)，星三角接線，電線容量。電阻，電感，電容的特性等

2。液壓和氣動也要掌握，比如壓力換算，壓力和電流的比例換算，這在有壓力控制上都要用到

3。電線截面要會看，線拿到手就知道幾平方的，還有什么電器上該用什么線，比如馬達就用4線的，3根主線1根接地。從變頻器上出來的要用屏蔽線。

4。機修也要會做，特別是螺絲，一看就知道用幾的內(nèi)角扳手或外六角扳手（別小看了它，平常維修固定螺絲是少不了它的，這樣能節(jié)約時間）

5。PLC編程自己可以模擬編，簡單的如紅綠燈，控制小車走等

6。做人要會做，要謙虛，不可能你樣樣都會。

7。心態(tài)要好，保持一顆平常的心

8。平常要多干，就是在苦在累也要，這樣技術才能學到手能解決實際問題，反之你只不過是紙上談兵

對于做項目的

1。四大常用PLC要會，基本指令和功能指令要熟

2。通訊接口要懂

3。電氣市場行情要熟，好的和壞的要會區(qū)分，列如買到個2手40點的PLC怎么判斷它是好的呢？

4。變頻器和單片機要懂，變頻調(diào)速和伺服控制要懂

5。常用電器元件和傳感器要知道

6。要會CAD電氣制圖。

1 ． PLC 型號的選擇

在作出系統(tǒng)控制方案的決策之前，要詳細了解被控對象的控制要求，從而決定是否選用 PLC 進行控制。在控制系統(tǒng)邏輯關系較復雜（需要大量中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等） 、工藝流程和產(chǎn)品改型較頻繁、需要進行 數(shù)據(jù)處理和信息管理（有數(shù)據(jù)運算、模擬量的控制、 PID 調(diào)節(jié)等）、系統(tǒng)要求有較高的可靠性和穩(wěn)定性、準備實現(xiàn)工廠自動化聯(lián)網(wǎng)等情況下，使用 PLC 控制是很必要的。

目前，國內(nèi)外眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種系列功能各異的 PLC產(chǎn)品，使用戶眼花繚亂、無所適從。所以權(quán)衡利弊、合理地選擇機型才能達到經(jīng)濟實用的目的。一般選擇機型要 以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設備資源的浪費。機型的選擇可從以下幾個方面來 考慮。

（ 1 ）對輸入 / 輸出點的選擇 盲目選擇點數(shù)多的機型會造成一定浪費。 要先弄清除控制系統(tǒng)的 I/O 總點數(shù)，再按實際所需總點數(shù)的 15 ～ 20 ％留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需 PLC的點數(shù)。 另外要注意，一些高密度輸入點的模塊對同時接通的輸入點數(shù)有限制，一般同時接通的輸入點不得超過總輸入點的60 ％； PLC每個輸出點的驅(qū)動能力 （ A/ 點）也是有限的，有的 PLC 其每點輸出電流的大小還隨所加負載電壓的不同而異； 一般PLC

的允許輸出電流隨環(huán)境溫度的升高而有所降低等。在選型時要考慮這些問題。PLC 的輸出點可分為共點式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級，但這種 PLC平均每點的價格較高。如果輸出信號之間不需要隔離，則應選擇前兩種輸出方式的 PLC 。

（ 2 ）對存儲容量的選擇 對用戶存儲容量只能作粗略的估算。在僅對開關量進行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點數(shù)乘 10 字 / 點＋輸出總點數(shù) 乘 5 字 / 點來估算；計數(shù)器 / 定時器按（ 3 ～ 5 ）字 / 個估算；有運算處理時按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模擬量輸 入 / 輸出的系統(tǒng)中，可以按每輸入 / （或輸出）一路模擬量約需（ 80 ～ 100 ）字左右的存儲容量來估算；有通信處理時 按每個接口 200 字以上的數(shù)量粗略估算。后，一般按估算容量的 50 ～ 100 ％留有裕量。對缺乏經(jīng)驗的設計者，選擇容量時留有裕 量要大些。 （ 3 ）對 I/O 響應時間的選擇PLC 的 I/O 響應時間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時間延遲（一般在 2 ～ 3 個掃描周期）等。對開關量控制的系統(tǒng)， PLC 和 I/O 響應時間一般都能滿足實際工程的要求，可不必考慮 I/O 響應問題。但對模擬量控制的系統(tǒng)、特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個問題。 （ 4 ）根據(jù)輸出負載的特點選型不同的負載對 PLC的輸出方式有相應的要求。例如，頻繁通斷的感性負載，應選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的 PLC有許多優(yōu)點，如導通壓降小，有隔離作用，價格相對較便宜，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，其負載電壓靈活 （可交流、可直流）且電壓等級范圍大等。所以動作不頻繁的交、直流負載可以選擇繼電器輸出型的PLC。

（ 5 ）對在線和離線編程的選擇

離線編程示指主機和編程器共用一個 CPU ，通過編程器的方式選擇開關來選擇 PLC 的編程、監(jiān)控和運行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時， CPU 只為編程器服務，而不對現(xiàn)場進行控制。專用編程器編程屬于這種情況。在線編程是指主機和編程器各有一個 CPU ， 主機的 CPU 完成對現(xiàn)場的控制，在每一個掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序發(fā)給主機，在下一個掃描周期主機將 按新的程序?qū)ΜF(xiàn)場進行控制。計算機輔助編程既能實現(xiàn)離線編程，也能實現(xiàn)在線編程。在線編程需購置計算機，并配 置編程軟件。采用哪種編程方法應根據(jù)需要決定。

（ 6 ）據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型

若 PLC 控制的系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動化網(wǎng)絡，過載保護電氣柜，則 PLC 需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求 PLC 應具有連接其他 PLC 、上位計算機及CRT 等的接口。大、中型機都有通信功能，目前大部分小型機也具有通信功能。

（ 7 ）對 PLC 結(jié)構(gòu)形式的選擇

在相同功能和相同 I/O 點數(shù)據(jù)的情況下，整體式比模塊式價格低。但模塊式具有功能擴展靈活，維修方便（換模塊） ，容易判斷故障等優(yōu)點，要按實際需要選擇 PLC的結(jié)構(gòu)形式。 2 ．分配輸入 / 輸出點 一般輸入點和輸入信號、輸出點和輸出控制是一一對應的。 分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點號，分配給每一個輸入信號和輸出信號，即進行編號。 在個別情況下，也有兩個信號用一個輸入點的，那樣就應在接入輸入點前，按邏輯關系接好線（如兩個觸點先串聯(lián)或 并聯(lián)），然后再接到輸入點。 （ 1 ）確定 I/O 通道范圍不同型號的 PLC ，其輸入 / 輸出通道的范圍是不一樣的，應根據(jù)所選 PLC型號，查閱相應的編程手冊，決不可 “張冠李戴 ”。必須參閱有關操作手冊。 （ 2 ）部輔助繼電器 內(nèi)部輔助繼電器不對外輸出，不能直接連接外部器件，而是在控制其他繼電器、定時器 / 計數(shù)器時作數(shù)據(jù)存儲或數(shù)據(jù) 處理用。 從功能上講，內(nèi)部輔助繼電器相當于傳統(tǒng)電控柜中的中間繼電器。 未分配模塊的輸入 / 輸出繼電器區(qū)以及未使用 1 ： 1 鏈接時的鏈接繼電器區(qū)等均可作為內(nèi)部輔助繼電器使用。根據(jù)程序設計的需要，應合理安排 PLC 的內(nèi)部輔助繼電器