摘 要

空气压缩机是一种用来压缩气体提高气体压力或输送气体的机械。空压机的用途几乎遍及工农业、国防、科技、民用等各个领域。空气压缩机的安全生产保护对于煤矿企业的生产是十分重要的。可编程控制器(PLC)将传统的继电器控制技术、计算机控制技术和通信技术融为一体，专为工业控制而设计。

本设计以煤矿井下储气罐为控制对象，系统主要由3台空压机、1台变频器、PLC以及线性远传压力传感器等组成。其中PLC、变频器、空压机组和压力传感器组成闭环反馈控制系统，使供气系统压力保持恒定。PLC根据控制各台空压机的运行状态(如工频运行、变频运行、停止)，从而控制空压机的运行台数，在大范围上控制供气气压； 变频器内部PID调节器控制变频器对变频电机进行速度调节，在小范围上控制供气气压。空压机电机的速度调节采用变频调速技术，利用变频器对空压机进行速度控制。

关键词：空气压缩机；可编程控制器（PLC）控制系统；变频器；PID调节器

Bstract

Air compressor are a method used to increase the gas pressure of compressed gas or gas transportation machinery. Air compressor is widely used about the industry and agriculture, national defence, science and technology, civil and other fields. Air compressor safety protection for coal mine enterprise's production is very important. Programmable controller(PLC ) will make the traditional relay control technology,, computer control technology and communication technology com., designed specifically for industrial control and design.

The design of coal mine gas storage tank as the control object, the system is mainly composed of 3 air compressors,1 frequency converters, PLC and linear remote pressure sensor and so on.PLC and linear remote pressure sensor and so on. PLC and linear remote pressure sensor and so on. The PLC, inverter, air compressor and pressure sensor composed of closed-loop feedback control system. The supply pressure constant. PLC according to the control of the air compressors operating state ( such as frequency operation, frequency operation, stop ), thereby controlling the compressor running number, in a wide range of control of gas pressure regulator control; inverter internal PID converter for variable frequency motor speed regulation, on a smaller scale control of gas pressure. Air compressor motor speed regulation with frequency conversion technology, the use of frequency converter speed control for air compressor.

Key words: Air compressor; Programmable Logic Controller ( PLC ) control system; Frequency converter; PID regulator; Pressure sensor

目 录

摘 要 I

Bstract II

第1章 绪论 1

1.1课题研究目的及意义 1

1.2国内外现状研究 1

1.2.1空气压缩机的发展与现状 1

1.2.2可编程控制器的发展与现状 2

1.3设计内容 2

第2章 压缩机组控制系统总体设计 4

2.1 压缩机组控制系统组成与工作流程 4

2.1.1 变频恒压供气方案 4

2.1.2 系统组成 4

2.1.3 主要设备选型 5

1）变频器的选择 5

2）传感器的选取 6

2.2 基于PLC的压缩机组控制系统总体方案 6

2.2.1空压机变频调速的要求 6

2.2.2 基于PLC的空压机切换控制 6

2.3 本章小结 9

第3章 基于PLC的压缩机组控制系统软硬件设计与实现 10

3.1 PLC概述 10

3.2 PLC控制系统硬件设计 11

3.2.1 PLC设备选型与I/O配置 11

3.2.2 控制电路设计 13

3.2.3 PLC控制端子电气设计 14

3.3 PLC控制程序设计 16

3.3.1 控制需求分析 16

3.3.2 控制软件总体框架 18

3.3.3 关键功能控制程序设计 20

3.5 本章小结 24

第4章 结论 25

参考文献 26

附录 27

附录A 主电气原理图 27

附录B 控制电气原理图 27

附录C PLC外围控制电器接线图 27

致 谢 28

第1章 绪论

1.1课题研究目的及意义

回顾工业生产过程和发展历程，在20世纪40年代前后，大多数工业生产过程均处于手工操作状态，而如今科学技术有了飞速的发展，生产过程有了深远的变革，自动化水平也在不断进步，实现了全车间，全厂，甚至全企业无人或很少人参与操作管理，实现了过程控制的最优化与现代化的集中调度管理相结合的方式。空压机是各种工厂，筑路，矿山以及建筑等行业的必备设备，主要用来提供源源不断的具有一定压力的压缩空气，例如给气动阀供气，给需要一定压力气体的工艺流程提供气源。 

随着电子技术、软件技术、控制技术的飞速发展，可编程控制器（PLC）发展迅猛，性能很高，价格较为合理，与继电器组的控制电路比具有非常大的优势。同时，经过三十多年的发展，PLC在各行各业的运用越来越重要而且成熟，应用情况包括开关量的逻辑控制，模拟量控制，运动控制和过程控制，而未来PLC还将继续向小型化，网络化数字化方向发展，不仅抗干扰能力越来越强，性能越来越高，而且操作也会越来越简易，PLC的未来代表着工业发展的未来，对PLC控制理论的研究和运用也至关重要。许多矿山设备已选用了PLC来代替比较重要的控制设备。传统的保护设备主要采用分离仪表，其可靠性差、集程度低、费用高，不能有效的满足矿山设备投入的经济性和安全性的要求。